Application of Solar Power

Photovoltaic conversion of light to electricity has many applications. In tropical country like India, both the thermal and PV find plenty of applications.

1. APPLICATION 
OF 
SOLAR PV-POWER  IN 
INDIA
Large-scale deployment of solar 
generated power for both grid connected 
as well as distributed and decentralised 
off-grid provision of commercial energy 
services. 

2. India Has a Lot 
of 
Sunlight
A
Sunlight on the surface of earth is the radiation 
received from sun.  
A
India has adequate sunshine available for most 
parts of the year, including rural areas. 
A
Cost is still a barrier, as is the potential for lo cal 
manufacture, but there is  enormous scope for 
widespread dissemination of a simple, robust solar 
applications.

3. Solar photovoltaic (SPV) is a semi conductor 
based technology to convert  solar radiation 
into direct electricity. 
A PV system basically comprises of PV 
modules and the balance of systems (BOS). 
Balance of systems includes 
support structure, 
wiring, 
storage, 
power electronics etc.

4. When solar radiation strikes the PV 
module, DC (direct current) electricity is 
generated. During generation, power 
can be used in any DC load directly. But 
the generation exists till sun shines. So, 
some storage device is needed to run 
the system at night or in low sunshine 
hour. Again this power cannot be used 
to run any AC (alternating current) 
load. Inverter has to be used to convert 
DC into AC.

5. Highlight of India's solar 
energy plan_Dream 
A
"National Solar Mission" plan spread 
over 30 years aims to scale up solar 
power generation from nothing at 
present to 20 GW by 2020. 
A
* It is a three-phased plan that hopes 
to generate 1-1.5 GW of solar power by 
2012, 6-7 GW by 2017 and the rest by 
2020. 

6. India’s PV dream
A
It is aimed to cut down production costs of 
solar panels and spur domestic 
manufacturing. Money will be spent on 
incentives for production, installation and 
research and development. The plan has a 
"near term" target of 100 megawatts, and 
100 GW by 2030, or 10-12 percent of total 
power generation capacity estimated for 
that year. 

7. India’s PV dream
A
Solar-powered equipment and applications will be 
mandatory for hospitals, hotels and government 
buildings, and villages and small towns will be 
encouraged with micro financing.
A
The plan also outlines a system of paying household s 
for any surplus power from solar panels fed back in to 
the grid. The target would be to provide access to 
lighting for 3 million households by 2012.
A
India will promote solar heating systems and use 40 -
50 million sq meters of area to install solar colle ctors 
in domestic, industrial and commercial sectors.

8. Benefits of PV Power
A
Environmentally benign -There is no pollution 
through the use of a PV system –nor is there any 
heat or noise generated which could cause local 
discomfort
A
Easy to maintain -Operation and routine 
maintenance requirements are simple
A
Long life -With no moving parts and all delicate 
surfaces protected, modules can be expected to 
provide power for 15 years or more.

9. Benefits of PV Power
A
Considering the emission rate of 1.3 kg 
CO
2
per kWh for diesel –generated 
electricity, each 100 kWp mini-grid has 
the potential of saving about  180 
tonnes of CO
2
emissions annually.
A
longer periods of work for small trades
and for students more learning time.

10. →
Solar cells are made of     silicon 
(microelectronics/semiconductors)  →
Treated to be positive on one side and negative 
on the other.  →
When light energy hits the cell, electrons are 
knocked loose from the atoms in the 
semiconductor material.
→
If electrical conductors are attached to the 
positive and negative sides, forming an electrical 
circuit, the electrons can be captured in the form 
of an electric 
SUN LIGHT→
ELECTRICITY

11. Module & Panel: Array A
Every  single  photovoltaic cell has small 
dimensions and  generally  produces a 
power between 1 and 3 watts and 
0,5Volts. We connect several cells 
among themselves  to  create bigger  
units  called  modules. The modules are 
connected to constitute panels that 
produce the wanted power

13. Photovoltaic system
structures
A
Systems with fixed inclination -(fixed supporting 
structure)
A
Systems with active tracking -single/double axis 
tracking systems (characterized by step by step 
motors and control electronics)
A
Self contained systems or “stand alone”
A
Network connected systems or “grid connected”

14. Stand-alone system: S
Stand-alone systems are virtually self 
sufficient and not interacted with grid. Such 
system may have some backup/storage 
system to run during the no sun or low sun 
hour.
S
PV system without storage battery (Direct 
coupled PV system) S
DC system with storage battery
S
DC systems powering AC load (with or 
without storage)

15. Direct coupled PV system: S
This is the simplest and least expensive 
photovoltaic system designed to be used only 
during daytime. Here the electricity generated 
is directly and simultaneously used by the 
appliances. Through out the day, the 
insolation level is changing continuously and 
so the output.
Examples of direct use systems include:
S
Remote water pumping with a storage tank.
S
Stand alone solar powered appliances such as 
calculators and toys.

16. DC Systems With Storage 
Batteries:
S
Batteries are used to store the electrical 
energy generated by the photovoltaic 
modules. 
S
Power can be drawn from the batteries 
whenever required-during the day or night, 
continuously or intermittently. 
S
In addition, a battery bank has the capacity 
to supply high surge currents for a short time. 
This gives the system the flexibility to start 
large motors or to perform other high power 
tasks. 

17. DC Systems With Storage 
Batteries:
S
Basic components of this system include 
a photovoltaic module, a charge 
controller, storage batteries and 
appliances that represent the system's 
electrical load. But here the type of 
loads used should be of DC load as 
battery is capable of running DC load 
only.

18. PV with AC Loads :
S
Photovoltaic modules produce direct current (DC) 
electrical power and batteries store DC energy. How ever 
many common appliances require alternating current 
(AC) power. 
S
Direct current systems which power AC loads must use 
an inverter. Inverters provide convenience and flex ibility 
in a photovoltaic system but also add complexity an d 
cost. 
S
The following figure shows PV system with storage 
battery, powering AC load. It is also possible to p ower 
the AC load without battery but in that case it wou ld be 
confined only to daytime when solar radiation is 
sufficient to generate required electricity.

19. It is also possible to 
power the AC load 
without battery but 
in that case it would 
be confined only to 
daytime when solar 
radiation is sufficient 
to generate required 
electricity
The following figure shows PV system with 
storage battery, powering AC load.

20. Utility grid interconnected 
system:
S
A utility grid interactive photovoltaic system is 
connected to the utility grid.  S
A specially designed inverter is used to transform 
the PV generated DC electricity to the grid 
electricity (which is of AC) at the grid voltage.
S
The main advantage of this system is that power 
can be drawn from the utility grid and when 
power is not available PV can supplement that 
power. 
S
But again such grid interactive system is designed 
with battery or without battery storage.

22. Hybrid Systems
S
System with more than one source of power is called  
Hybrid system. Since the supply of solar is very 
unpredictable, it is often desirable to design a sy stem with 
additional source of power. 
S
The most common type of hybrid system contains a gas or 
diesel powered engine generator.
S
Another hybrid approach is a PV/Wind system. Adding a 
wind turbine to a PV system provides complementary 
power generation. 
S
The wind often continues to blow at night and durin g low 
sun conditions. For even greater reliability and fl exibility, 
an engine generator can be included in a PV/Wind sy stem. 

23. Components of PV system S
A PV system consists of following components.
1. Solar PV module
2. Battery
3. Charge controller
4. Inverter/converter
5. Mounting structure and tracking device
6. Interconnections and other devices

24. Components & configuration
S
In every configuration all these 
components are not used. Components 
used depend upon the type of 
configuration, which in other way 
depend upon the application. For 
example: Storage battery is not used in 
case of direct coupled PV system, 
inverter is not used in case of DC load.

25. Parameters influencing PV 
system operation
S
Solar irradiation: Power of a solar cell 
changes with solar radiation. which is 
different for different geographical location, 
tilt and orientation.. The change of power is 
almost linear with the solar radiation. There is 
a very little change in open circuit voltage 
(Voc) of the solar cell, but the short circuit 
current (Isc) varies almost linearly with the 
solar intensity. 

26. Parameters influencing PV system 
operation
S
Temperature:Power 
decreases with increasing solar 
cell temp. Voc decreases by a 
value of approximately 3mV/K 
for each degree rise in temp. 
S
A solar cell with Voc of 0.6 V at 
250C reaches a value of 0.45V 
at 750C. Isc increases with rise 
of temperature but the 
reduction in voltage is much 
greater than the corresponding 
increase in current. 
S
This affects the power, 
which decreases at a 
rate of about 0.45% per 
degree rise in temp. 
The operating 
temperature of the 
battery should be 
nominal (25-35 degree 
C). Higher temperature 
may give a higher 
capacity of battery but 
at the same time it 
reduces the life of the 
battery
.

27. Aging effect: S
Solar cells, which are properly 
encapsulated, have a very long life and 
power does not reduce in any 
significant manner. The effect of aging 
is more severe in amorphous Si solar 
cells. 

28. Shading effect:
S
Shading has a very bad impact on the performance of the 
PV system.  S
Even a partial shading (on one or two cells) of the  whole 
module can reduce the output drastically and if it  persists 
for a longer period, it may damage the whole system . 
S
To protect the modules from such adverse effect, a 
bypass diode is used.  S
The effect is more prominent in crystalline silicon  solar 
modules.  S
Amorphous silicon modules are less affected by shad ing.

29. Other effect: S
Mismatching of module in a string, 
resistance of wires and cables etc can 
drastically alter the performance of the 
PV system. Dust and dirt can reduce the 
PV output. 

30. PV Manufacturers
in India
A
TATA BP
A
BHEL
A
CENTRAL  ELECTRONICS  LTD
A
SELCO INDIA