FORMULATING AN INSTALLATION GUIDELINE FOR PHOTO VOL TIC DC SOLAR HOME SYSTEMS IN SRI LANKA A dissertation submitted to the Department of Electrical Engineering, University of Moratuwa in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science by RAJESHKUMAR.V.S.W.THOMAS RANASINGHE Supervised by: Professor J.R.Lucas Department of Electrical Engineering University of Moratuwa, Sri Lanka 2009 93026 Abstract Although grid electrification drastically increased during the past two decades up to about almost 75% of the total households in Sri Lanka, it is noted that attempting to electrify the rest of the approximately 25% of the households is very expensive. This is due to the fact that these households are situated in very remote areas which do not permit the normal low voltage (230V Phase to Neutral / 415V Phase to Phase) transmission since the losses would make it unusable to the end user point. Thus, in order to avoid this losses medium voltage line should be drawn at a very expensive cost which is not justified by the measly amount of end users. The cost benefit analysis would not be feasible. Thus, the rest of these 25% of un-electrified households stands the risk of not having accessibility to grid power even in another 20 to 30 years. Therefore, for such rural house holds the solution for the moment is alternative energy sources. Up to about decade or so back the solution that they had was kerosene fuel to light up their lamps, thereafter they obtained the accessibility to solar photovoltaic (PV) electricity through private sector vendors and government intervention. This solution was widely accepted by this community since the end result was the next best thing to grid power. Further it was safe in usage than kerosene fuel and even grid power. The government and world bank also subsidized the purchase of such systems from vendors. However, the supply of solar PV home systems (SHS) became very competitive, amongst the vendors who supplied them. As a result quality of these systems as well as their installation was compromised by the vendors. As result the poor rural folks who purchased these systems went through severe hardships due to malfunctioning systems. Considering that the investment for these systems would be the largest or the second largest investment in their lives it was unacceptable for them, Therefore, author of this dissertation had set out to develop a solar PV installation guideline and has managed to develop same in order to be utilized and to be educated by , the end users or their financing institutions. So that vendors has to deliver proper system with proper after sales procedure in order to be paid for their product or service. Thereby develop some ethical standard of professionalism to this area of engineering! Electrical installations. D E C L A R A T I O N T h e w o r k s u b m i t t e d i n t h i s d i s s e r t a t i o n i s t h e r e s u l t o f m y o w n i n v e s t i g a t i o n , e x c e p t w h e r e o t h e r w i s e s t a t e d . I t h a s n o t a l r e a d y b e e n a c c e p t e d f o r a n y d e g r e e , a n d i s a l s o n o t b e i n g c o n c u r r e n t l y s u b m i t t e d f o r a n y o t h e r d e g r e e . ~· R . V . S . W . T . R a n a s i n g h e 2 7 - 0 2 - 2 0 0 9 I e n d o r s e t h e d e c l a r a t i o n b y t h e c a n d i d a t e . ! " ' \ l \ _ ) \ ~ .:._,£-~.7 ' 1 . - - - l \ , , , J - o , , ) P r o f e s s o r . J . R . L u c a s A c k n o w l e d g e m e n t M a n y t h a n k s a r e d u e t o m y s u p e r v i s o r , P r o f e s s o r . R o h a n L u c a s , f o r h i s g r e a t i n s i g h t s , p e r s p e c t i v e s a n d s p e c i a l l y t h e p a t i e n t s h e e x e r c i s e d w i t h m y s h o r t c o m i n g s a n d t h e g u i d a n c e h e g a v e t h e r e a f t e r . M y s i n c e r e t h a n k s g o t o p r e s e n t H e a d o f E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g d e p a r t m e n t D r . J . P . K a r u n a d a s a w h o h e l p e d m e t o a c h i e v e m y g o a l i n e n g i n e e r i n g s t u d i e s t h o u g h t m y l i f e t i m e a n d t h e f o r m e r H e a d o f E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g d e p a r t m e n t P r o f e s s o r . H . Y . R . P e r e r a . W i s h t o t h a n k a l l f a c u l t y m e m b e r s a t E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g D e p a r t m e n t a l o n g w i t h t h e e x c e l l e n t p a n e l o f v i s i t i n g l e c t u r e s , e s p e c i a l l y D r . L a n k a U d a w a t t h a , D r . T h i l a k S i y a b a l a p i t i y a , D r . N a r e n d r a d e S i l v a , f o r t h e i r g u i d a n c e a n d s u p p o r t t h r o u g h o u t t h e s t u d y c o u r s e . F u r t h e r , I a m g r e a t l y a p p r e c i a t i v e t o m y b a t c h m a t e s w h o w e r e g r e a t i n s p i r a t i o n t o m e a n d w h o e n c o u r a g e d m e a n d w h o w o r k e d a s a t e a m t o g e t t h r o u g h t h i s t o u g h t a s k o f r e a d i n g f o r a M S c . M a y b e I c o u l d n o t h a v e m a d e i t w i t h o u t y o u r s u p p o r t . L a s t n o t b u t t h e l e a s t I w o u l d l i k e t o t h a n k m y l o v i n g f a m i l y , w i f e S a m a n a l i a n d l o v e l y l i t t l e d a u g h t e r S a h a n y a w h o w a s p a t i e n t w i t h m y c o m m i t m e n t t o m y s t u d i e s r e a d i n g f o r M S c , a l o t o f g o o d f a m i l y t i m e s w e r e m i s s e d f o r t h e f u t u r e o f a d e a r h u s b a n d a n d a l o v i n g f a t h e r . 1 1 1 C o n t e n t s D e c l a r a t i o n A b s t r a c t A c k n o w l e d g e m e n t L i s t o f F i g u r e s L i s t o f T a b l e s L i s t o f A b b r e v i a t i o n s C h a p t e r 1 C h a p t e r 2 C h a p t e r 3 I n t r o d u c t i o n 1 . 1 1 . 2 1 . 3 1 . 4 1 . 5 P r o b l e m S t a t e m e n t B e h a v i o u r o f t h e P r o b l e m O b j e c t i v e o f t h e D e s e r t i o n S i g n i f i c a n c e o f t h e R e s e a r c h S c o p e a n d L i m i t a t i o n s M e t h o d o l o g y L i t e r a t u r e R e v i e w 2 . 1 2 . 2 D a t a G a t h e r i n g a n d D a t a A n a l y s i s S p e c i f i c a t i o n f o r S H S C o m p o n e n t s a n d P e r f o r m a n c e 3 . 1 R e l i a b i l i t y 3 . 2 P V G e n e r a t o r ( P V M o d u l e ) 3 . 3 S u p p o r t S t r u c t u r e 3 . 4 B a t t e r y 3 . 5 T h e C h a r g e C o n t r o l l e r 3 . 6 T h e L i g h t i n g ( L o a d s M a i n l y L i g h t i n g ) 3 . 7 T h e W i r i n g l V P a g e 1 1 1 1 1 V l l V l l l l X 0 1 0 2 0 2 0 3 0 3 0 3 0 5 0 5 0 5 0 7 0 9 0 9 1 3 1 6 2 2 2 6 2 9 3 . 8 S a f e t y 3 1 3 . 9 E n e r g y P e r f o r m a n c e 3 2 3 . 1 0 R e l i a b i l i t y a n d S i z i n g 3 3 3 . 1 1 E n e r g y E f f i c i e n c y 3 3 3 . 1 2 U s e r F r i e n d l i n e s s 3 4 3 . 1 3 I n s t a l l a t i o n a n d M a i n t e n a n c e 3 6 3 . 1 4 F l e x i b i l i t y 3 7 C h a p t e r 4 S p e c i f i c a t i o n f o r S H S C o m p o n e n t s a n d P e r f o r m a n c e 3 9 4 . 1 P V G e n e r a t o r ( P V M o d u l e ) 4 0 4 . 2 S u p p o r t S t r u c t u r e 4 2 4 . 3 B a t t e r y 4 5 4 . 4 T h e C h a r g e C o n t r o l l e r 4 8 4 . 5 T h e L o a d s ( m a i n l y l i g h t i n g ) 5 1 4 . 6 T h e W i r i n g 5 4 4 . 7 S a f e t y 5 6 4 . 8 R e l i a b i l i t y a n d S i z i n g 5 6 4 . 9 E n e r g y E f f i c i e n c y 5 6 4 . 1 0 U s e r F r i e n d l i n e s s 5 7 4 . 1 1 I n s t a l l a t i o n a n d M a i n t e n a n c e 5 7 4 . 1 2 F l e x i b i l i t y 5 8 4 . 1 3 S u m m e r y o f V i t a l / S a l i e n t F e a t u r e s o f S H S N o t t o B e 5 8 V i o l a t e d 4 . 1 4 R e f e r e n c e 6 4 C h a p t e r 5 C o n c l u s i o n s 6 5 5 . 1 R e m a r k s a n d D i s c u s s i o n 6 5 5 . 2 R e c o m m e n d a t i o n s f o r F u t u r e R e s e a r c h 6 6 R e f e r e n c e s 6 7 A n n e x u r e 1 S o l a r H o m e S y s t e m S u r v e y D a t a S h e e t 6 8 v A n n e x u r e 2 S u m m e r y o f S o l a r H o m e S y s t e m S u r v e y D a t a A n n e x u r e 3 S o l a r H o m e S y s t e m S u r v e y P h o t o g r a p h s V l 6 9 7 3 L i s t o f F i g u r e s F i g u r e T i t l e P a g e F i g u r e 3 . 2 . 1 : T y p i c a l C r y s t a l l i n e S o l a r P V M o d u l e w i t h 3 6 C e l l s 1 0 F i g u r e 3 . 3 . 1 : P i c t u r e s D e p i c t i n g M o d u l e S u p p o r t S t r u c t u r e s 1 5 F i g u r e 3 . 3 . 2 : A T y p i c a l P o l e M o u n t e d S o l a r P V M o d u l e . 1 6 F i g u r e 3 . 4 . 1 : P i c t u r e o f a T u b u l a r D e e p C y c l e S o l a r B a t t e r y A v a i l a b l e 1 7 F i g u r e 3 . 5 . 1 : T y p i c a l P i c t u r e s o f a C h a r g e C o n t r o l l e 2 3 F i g u r e 3 . 6 . 1 : P i c t u r e s o f T y p i c a l L i g h t L o a d s A v a i l a b l e i n S H S i n S r i L a n k a 2 6 F i g u r e 4 . 1 . 1 : T y p i c a l C r y s t a l l i n e S o l a r P V M o d u l e w i t h 3 6 c e l l s 4 0 F i g u r e 4 . 2 . 1 : P i c t u r e s D e p i c t i n g M o d u l e S u p p o r t S t r u c t u r e s 4 2 F i g u r e 4 . 2 . 2 : A t y p i c a l P o l e M o u n t e d S o l a r P V M o d u l e 4 4 F i g u r e 4 . 3 . 1 : P i c t u r e o f a T u b u l a r D e e p C y c l e S o l a r B a t t e r y A v a i l a b l e 4 5 F i g u r e 4 . 4 . 1 : T y p i c a l p i c t u r e s o f c h a r g e r e g u l a t o r s 4 8 F i g u r e 4 . 5 . 1 : P i c t u r e s o f t y p i c a l l i g h t l o a d s a v a i l a b l e i n S H S i n S r i L a n k a 5 1 V l l L i s t o f T a b l e s T a b l e T i t l e P a g e T a b l e 2 . 1 . 1 : L i s t o f S o l a r P V H o m e S y s t e m V e n d o r s W h o w a s V i s i t e d a n d 0 6 N u m b e r o f V i s i t s T a b l e 3 . 2 . 1 : M o d u l e T y p e A g a i n s t T h e i r E f f i c i e n c i e s 1 0 T a b l e 3 . 2 . 2 : N u m b e r o f U s e r s F o u n d i n t h e S a m p l e U n i v e r s e o f S H S w i t h 1 1 T y p e s o f M o d u l e s T a b l e 3 . 3 . 1 : N u m b e r o f U s e r s F o u n d i n t h e S a m p l e U n i v e r s e o f S H S w i t h 1 3 D i f f e r e n t T y p e s o f M o d u l e s S u p p o r t A s s e m b l i e s T a b l e 3 . 4 . 1 : S e l e c t i o n o f B a t t e r i e s f o r a S H S B a s e d o n P V M o d u l e C a p a c i t y 1 8 T a b l e 3 . 4 . 2 : N u m b e r o f U s e r s F o u n d i n t h e S a m p l e U n i v e r s e o f S H S w i t h 2 0 D i f f e r e n t T y p e s o f B a t t e r i e s T a b l e 3 . 7 . 1 : N u m b e r o f U s e r s F o u n d i n t h e S a m p l e U n i v e r s e o f S H S w i t h 2 9 D i f f e r e n t T y p e s o f W i r e G a u g e s f o r I n s t a l l a t i o n T a b l e 4 . 1 . 1 : M o d u l e T y p e A g a i n s t t h e i r E f f i c i e n c i e s 4 1 T a b l e 4 . 3 . 1 : S e l e c t i o n o f B a t t e r i e s f o r a S H S B a s e d o n P V M o d u l e C a p a c i t y 4 7 T a b l e 4 . 6 . 1 : R e c o m m e n d e d W i r e C r o s s - S e c t i o n s f o r E a c h S e c t i o n o f S H S 5 4 T a b l e 4 . 1 3 . 1 : R e c o m m e n d e d W i r e C r o s s - S e c t i o n s f o r E a c h S e c t i o n o f S H S 6 2 V l l l A A C A h A L B S / E N C n C u C F L D C D O D G I g / c l I N G O I P 3 2 L E D L L P M S N G O P D D P D m a x P R P V P V G A P P V R S S A L i s t o f A b b r e v i a t i o n s A m p e r e A l t e r n a t i n g C u r r e n t B a t t e r y A m p e r e - H o u r A l u m i n i u m B r i t i s h S t a n d a r d s I E u r o p e a n N o r m N o m i n a l C a p a c i t y U s e f u l C a p a c i t y C o m p a c t F l u o r e s c e n t L i g h t D i r e c t C u r r e n t D e p t h o f D i s c h a r g e G a l v a n i z e d I r o n I n t e r n a t i o n a l N o n G o v e r n m e n t O r g a n i z a t i o n s P r o t e c t i o n a g a i n s t S o l i d O b j e c t s G r e a t e r T h a n 2 . 5 m m D i a m e t e r a n d P r o t e c t e d A g a i n s t D r i p p i n g W a t e r W h e n T i l t e d U p T o 1 5 ° L i g h t E m i t t i n g D i o d e s L o s s o f L o a d P r o b a b i l i t y M i l d S t e e l N o n G o v e r n m e n t O r g a n i z a t i o n s D e p t h o f D i s c h a r g e i n t h e D a i l y C y c l e D e p t h o f D i s c h a r g e P e r f o r m a n c e R a t i o P h o t o v o l t a i c G l o b a l A p p r o v a l P r o g r a m f o r P h o t o v o l t a i c L e a d - a c i d b a t t e r i e s f o r s o l a r p h o t o v o l t a i c e n e r g y s y s t e m s ( m o d i f i e d a u t o m o t i v e b a t t e r i e s ) . I X R M S S H S S L I s o c v V R L A W p R o o t M e a n S q u i r e S o l a r P V H o m e S y s t e m S t a r t i n g , L i g h t i n g & I g n i t i o n S t a t e o f C h a r g e V o l t a g e V a l v e R e g u l a t e d L e a d A c i d P e a k W a t t s - T h e M e a s u r e m e n t o f E l e c t r i c i t y P r o d u c e d B y A S o l a r G e n e r a t o r a t N o o n o n a S u n n y D a y , U n d e r P r e d e t e r m i n e d S t a n d a r d C o n d i t i o n s . X C h a p t e r 1 I n t r o d u c t i o n E f f i c i e n t s u p p l y a n d a v a i l a b i l i t y o f e n e r g y s o u r c e s a r c e s s e n t i a l r e q u i r e m e n t s t o e n s u r e e c o n o m i c p r o g r e s s a s w e l l a s i m p r o v e m e n t i n q u a l i t y o f l i f e . S r i L a n k a h a s m a d e r a p i d p r o g r e s s i n t h e f i e l d o f e l e c t r i f i c a t i o n . T h e t o t a l c o n s u m e r n e t w o r k i n c r e a s e d i n t h e r e c e n t p a s t s i g n i f i c a n t l y c o m p a r e d t o t v v o d e c a d e s b a c k . d o m e s t i c a n d r e l i g i o u s p r e m i s e e l e c t r i c c o n n e c t i o n s b e e n g i w n . m u c h o f w h i c h c a n b e a t t r i b u t e d t o t h e e x p a n s i o n o f r u r a l e l e c t r i f i c a t i o n . H o w e v e r . t h e s t a t u s o f r u r a l e l e c t r i f i c a t i o n l e a v e s m u c h t o b e d e s i r e d . C o m p a r e d t o a v e r y h e a l t h y ( a r o u n d 9 5 % ) h o u s e h o l d e l e c t r i f i c a t i o n i n t h e u r b a n r e g i o n s . t h e c o r r e s p o n d i n g s t a t i s t i c s f o r t h e r u r a l r e g i o n s s t a n d s a r o u n d 35~1(> f l l . A t d i s t r i c t l e v c l l l ) O . t h e d i s p a r i t i e s i n h o u s e h o l d e l e c t r i f i c a t i o n a r e p r o n o u n c e d w i t h C o l o m b o e n j o y i n g t h e h i g h e s t p e r c e n t a g e o f c l e c t r i f i e d h o u s e s . D u e t o l m v a v a i l a b i l i t y o f a b e t t e r f o r m o f e n e r g y . t h e r u r a l p o p u l a t i o n c o n t i n u e s t o d e p e n d o n i n f e r i o r a l t e r n a t i v e s . F i r e w o o d a n d a g r i c u l t u r a l v v a s t e s p n w i d e t h e e n e r g y r e q u i r e m e n t s f o r c o o k i n g . K e r o s e n e p r o v i d e s e n e r g y f o r d o m e s t i c l i g h t i n g . U s e o f s u c h i n f e r i o r f o r m s o f e n e r g y h a s a d i r e c t b e a r i n g o n t h e q u a l i t y o f l i f e . T h e p a t t e r n o f e x p e n d i t u r e o n f u e l a n d l i g h t i n g b e t w e e n r u r a l c o n s u m e r s a n d u r b a n c o n s u m e r s s h o w m a r k e d v a r i a t i o n s . I n t h e c a s e o f t h e u r b a n c o n s u m e r . t h e p r o p m i i o n o f e x p e n d i t u r e o n e l e c t r i c i t y a n d g a s i s s i g n i f i c a n t w h i l e i n t h e c a s e o f t h e r u r a l c o n s u m e r . s i m i l a r h i g h s i n e x p e n d i t u r e a r c s e e n f o r f i r e v v o o d a n d k e r o s e n e v v h i c h p r o v i d e r e l a t i v e l y i n f e r i o r f o r m s o f e n e r g y . I n o r d e r t o i m p r o v e t h e q u a l i t y o f l i f e a m o n g t h e l e s s e r - p r i v i l e g e d s e g m e n t s o f p e o p l e w h o h a v e n o a c c e s s t o e l e c t r i c i t y t o m e e t t h e i r e n e r g y r e q u i r e m e n t s . i t h a s b e c o m e n e c e s s a r y t o e x p l o r e s u s t a i n a b l e e n e r g y a l t e r n a t i Y e s . B a s e d o n S r i L a n k a · s g e o g r a p h i c a l p o s i t i o n i n g i n t e r m s o f i t s t r o p i c a l c l i m a t e a n d n a t u r a l t e r r a i n . S r i L a n k a h a s a v e r y h i g h p o t e n t i a l t o d r a w o n f o r m s o f r e n e w a b l e e n e r g y s o u r c e s t o m e e t t h i s n e e d . E n d o w e d w i t h a t r o p i c a l c l i m a t e , t h e p o t e n t i a l f o r s o l a r e n e r g y i s v e r y h i g h . C u r r e n t l y t h e r e h a s b e e n a p p r o x i m a t e l y h u n d r e d t h o u s a n d ( I 0 0 , 0 0 0 ) r u r a l h o u s e h o l d s e l e c t r i f i e d w i t h s o l a r p h o t o v o l t a i c e n e r g y . A n d t h e r e i s a p p r o x i m a t e l y a n o t h e r s i x h u n d r e d t h o u s a n d ( 6 0 0 , 0 0 0 ) h o u s e h o l d s w h i c h c o u l d a f f o r d t h i s t e c h n o l o g y . F r o m i t s f i r s t c o m m e r c i a l i n i t i a t i o n o f e n t e r i n g t h e m a r k e t s o l a r s y s t e m t e c h n o l o g y i n t h e m i d e i g h t i e s , p r o d u c t a n d s e r v i c e q u a l i t y h a s c o n s i d e r a b l y i m p r o v e d a n d e v o l v e d . B u t i t i s q u e s t i o n a b l e i f t h e s e a r e i n p a r w i t h i n t e r n a t i o n a l s t a n d a r d s o r h a v e t h e y a d o p t e d i n a t i g h t f i t i n c o n s i d e r a t i o n t o t h e l o c a l c o n t e x t . C u r r e n t l y , t h e r e i s n o n a t i o n a l s t a n d a r d f o r s o l a r h o m e s y s t e m s . T h u s , r e s e a r c h e r e x p e c t s t o d e v e l o p a g u i d e l i n e f o r p h o t o v o l t a i c s o l a r h o m e s y s t e m ( S H S ) i n c o n s i d e r a t i o n t o g l o b a l b e s t p r a c t i c e s , s t a n d a r d s a n d m o s t e s s e n t i a l l y t h e p r a c t i c a l l y p o s s i b l e l o c a l r e q u i r e m e n t s i n c u r r e n t c o n t e x t . 1 . 1 T h e P r o b l e m S t a t e m e n t S r i L a n k a d o e s n o t h a v e a c l e a r g u i d e l i n e f o r s o l a r h o m e s y s t e m s . W h i l e t h e r e i s n o c l e a r s t a n d a r d o r a g u i d e l i n e , t h e s o l a r i n d u s t r y h a s b e e n h i g h l y c o m m e r c i a l i z e d , w h i c h h a s l e a d t o m a n y v e n d o r s o f f e r i n g S H S o f v a r i o u s p r o d u c t , s e r v i c e a n d i n s t a l l a t i o n s t a n d a r d s . T h u s t h e c o n s u m e r s a r e s u b j e c t e d t o v a r i o u s s t a n d a r d s o f S H S a d d r e s s i n g t h e s a m e n e e d . T h e r e f o r e t h e r e h a v e b e e n m a n y i n s t a n c e s w h e r e t h e c o n s u m e r h a s h a d b i t t e r e x p e r i e n c e s d u e t o n o n s t a n d a r d o r i n f e r i o r i n s t a l l a t i o n s t a n d a r d s a n d w r o n g r a w m a t e r i a l s e l e c t i o n . 1 . 2 M a n i f e s t a t i o n o f t h e P r o b l e m T h e a b s e n c e o f a p r o p e r i n s t a l l a t i o n g u i d e l i n e h a s c r e a t e d a w r o n g i m p r e s s i o n o n t h e p r o f e s s i o n a l i s m o f s o l a r i n d u s t r y i n S r i L a n k a a s a w h o l e , a s w e l l a s c r e a t e d m a n y u n s a t i s f i e d c u s t o m e r s . T h e r e f o r e , r e s e a r c h e r i d e n t i f i e s t h e i m p o r t a n c e o f d e v e l o p i n g a g u i d e l i n e f o r s o l a r S H S i n s t a l l a t i o n p r a c t i c e s k e e p i n g i n m i n d t h e l o c a l c o n t e x t a s w e l l a s g l o b a l s t a n d a r d . 2 1 . 3 O b j e c t i v e s o f t h e D i s s e r t a t i o n / R e s e a r c h T h e o b j e c t i v e o f t h e m i n o r r e s e a r c h w i l l b e t o i d e n t i f y t h e g l o b a l b e s t p r a c t i c e s a n d s t a n d a r d s f o r m a t e r i a l s e l e c t i o n a n d i n s t a l l a t i o n s t a n d a r d s f o r s o l a r S H S ' s a n d c o m p a r e s a m e w i t h e x i s t i n g s t a n d a r d s e m p l o y e d b y t h e S r i L a n k a n s o l a r i n d u s t r y . A n d s u b s e q u e n t l y p r e p a r e a g e n e r a l i n s t a l l a t i o n s t a n d a r d f o r S H S i n c o n s i d e r a t i o n o f t h e m a t u r i t y , e c o n o m i c a l f e a s i b i l i t y a n d l o c a l c o n d i t i o n s . T h e s e m a y n o t n e c e s s a r i l y b e i n p a r w i t h a l l i n t e r n a t i o n a l s t a n d a r d s b u t w i l l b e s u i t a b l e f o r l o c a l e r a w h i c h t h e s o l a r i n d u s t r y i s p h a s i n g . 1 . 4 S i g n i f i c a n c e o f t h e R e s e a r c h A s e x p l a i n e d e a r l i e r t h e S H S i n d u s t r y i n S r i L a n k a d o e s n o t h a v e a n y r e c o g n i z e d g u i d e l i n e . T h e r e f o r e , i n i s v i t a l t h a t s u c h a g u i d e l i n e i s i n t r o d u c e i n c o n s i d e r a t i o n f o r t h e f u t u r e g r o w t h a n d s u s t a i n a b i l i t y o f t h e S H S i n d u s t r y i n o u r c o u n t r y . B y i n t r o d u c i n g p r o p e r g u i d e l i n e t h e l o w i n c o m e p o p u l a t i o n w h o b e n e f i t f r o m t h i s r u r a l S H S i n s t a l l a t i o n w i l l h a v e a r e l i a b l e p r o f e s s i o n a l p r o d u c t , w h i c h m a y b e t h e l a r g e s t o r s e c o n d l a r g e s t i n v e s t m e n t i n t h e i r e n t i r e l i f e . A s a r e s u l t t h i s a r e a o f s p e c i a l i z a t i o n o f e l e c t r i c a l e n g i n e e r i n g w i l l o b t a i n t h e d e s i r e d r e c o g n i t i o n . 1 . 5 S c o p e a n d L i m i t a t i o n s T h e e n e r g y s o u r c e o f a s o l a r p h o t o v o l t a i c s y s t e m i s i t s S o l a r P V m o d u l e . T h e m o d u l e c o n v e r t s e n e r g y i n t h e s u n s r a y s i n t o D C p o w e r . T h i s h a r n e s s e d D C p o w e r c o u l d b e c o n s u m e d a s i t i s f o r D C l o a d s o r c o u l d b e c o n v e r t e d i n t o A C p o w e r v i a a i n v e r t e r a n d c o u l d b e u s e d t o c a t e r A C l o a d s . I n S r i L a n k a i t i s v e r y s e l d o m y o u c o m e a c r o s s a A C s y s t e m , d u e t o i t s h i g h c o s t o f i n i t i a l i n v e s t m e n t . H o w e v e r , D C a p p l i c a t i o n s c o u l d b e f o u n d i n t h o u s a n d s . A n d a l m o s t a l l o f t h e s e D C s y s t e m s c a t e r v e r y r u r a l a r e a s o f t h e c o u n t r y w h e r e A C g r i d p o w e r i s n o t a v a i l a b l e o r i s i n a c c e s s i b l e . T h e r e f o r e , r e s e a r c h w i l l b e s t r i c t l y l i m i t e d t o D C a p p l i c a t i o n s a n d i n s t a l l a t i o n s o f s o l a r p h o t o v o l t a i c t e c h n o l o g y , t h a t a l s o c o n c e n t r a t i n g o n r u r a l D C h o m e s y s t e m s w h i c h i s t h e m o s t c o m m o n S o l a r P V a p p l i c a t i o n i n S r i L a n k a . T h e r e s e a r c h w i l l b e c a r r i e d o u t w i t h 3 a v a i l a b l e l i t e r a t u r e r e s o u r c e s s u c h a s m a g a z i n e s , t r a i n i n g l i t e r a t u r e a n d w e b b a s e d r e s o u r c e s . T h e d a t a w i l l b e g a t h e r e d f r o m t h e s o l a r f i e l d b y v i s i t i n g a c t u a l e n d u s e r s o f v a r i o u s v e n d o r s w h i c h i s i n g o v e r n m e n t c o n t r o l l e d a r e a s . I t s h o u l d b e n o t e d t h a t t h e r e i s n o t m u c h d i f f e r e n c e b e t w e e n S H S i n s t a l l a t i o n s a c r o s s t h e c o u n t r y . 4 C h a p t e r 2 M e t h o d o l o g y 2 . 1 L i t e r a t u r e R e v i e w T h e r e s e a r c h e r h a s o b t a i n e d t h e b a c k g r o u n d i n f o r m a t i o n t o e s t a b l i s h t h e s o l a r P V S H S i n s t a l l a t i o n a n d r a w m a t e r i a l s e l e c t i o n g u i d e l i n e w i t h u s e o f a v a i l a b l e w o r l d w i d e s t a n d a r d s o r g u i d e l i n e s a n d o n t h e b a s i s o f s u c h s t a n d a r d s r e s e a r c h e r w o u l d s t u d y h o w t h e l o c a l i n d u s t r y h a s o b t a i n e d t h e k n o w l e d g e . T h e m e t h o d s o f o b t a i n i n g s u c h r e l e v a n t l i t e r a t u r e w e r e b y m e a n s o f m a g a z i n e s , t r a i n i n g l i t e r a t u r e a n d w e b b a s e d r e s o u r c e s . A s d e s c r i b e d i n t h e l i t e r a t u r e r e v i e w i n i t i a l l y t h e r e s e a r c h e r a n a l y s e t h e g l o b a l s t a n d a r d s a n d g u i d e l i n e s a v a i l a b l e f o r P V S H S a n d e s t a b l i s h a c o m m o n g u i d e l i n e . T h e n , h e h a s d o n e f i e l d v i s i t s a n d u n d e r s t o o d t h e a c t u a l s t a n d a r d s t h a t a r e i n p r a c t i c e a m o n g s t t h e P V S H S v e n d o r s a n d h a d o b t a i n e d d a t a n e c e s s a r y t o i d e n t i f y t h e p r a c t i c e s i n t h e c o u n t r y . S u b s e q u e n t l y h e w i l l c o m p a r e t h e g l o b a l s t a n d a r d s o r g u i d e l i n e s a g a i n s t t h e l o c a l p r a c t i c e s a n d w o u l d s u g g e s t a s u i t a b l e g u i d e l i n e f o r S r i L a n k a i n c o n s i d e r a t i o n t o l o c a l c o n t e x t , f u t u r e d e v e l o p m e n t o f t h e i n d u s t r y . 2 . 2 D a t a G a t h e r i n g a n d D a t a A n a l y s i s D a t a w a s g a t h e r e d p r i m a r i l y v i a f i e l d e m p i r i c a l l y a s w e l l a s t h r o u g h t h e l i t e r a t u r e s u r v e y . D u r i n g t h e t i e l d v i s i t s o b s e r v a t i o n s o f t h e i n s t a l l a t i o n s , p h o t o g r a p h y a n d r e l e v a n t m e a s u r e m e n t s w a s o b t a i n e d . C u s t o m e r c o m p a r i s o n o f p r o d u c t s , i n s t a l l a t i o n a n d s e r v i c e w a s o b t a i n e d v i a s e m i - s t r u c t u r e d i n t e r v i e w s a n d p h y s i c a l i n s p e c t i o n a n d d o c u m e n t e d v i a s u r v e y d a t a s h e e t . I n s p e c t i o n w a s d o n e o f d i f f e r e n t v e n d o r s a s m u c h i t w a s p r a c t i c a l l y r e q u i r e d . D e t a i l s o f s a m e a r e a s f o l l o w s ; 5 T a b l e 2 . 1 . 1 : L i s t o f S o l a r P V H o m e S y s t e m V e n d o r s W h o W a s V i s i t e d a n d N u m b e r o f C u s t o m e r s V i s i t e d o f E a c h V e n d o r N u m b e r o f N o S H S V e n d o r C u s t o m e r s V i s i t e d S h e l l S o l a r L a n k a L t d I 9 8 . W a r d P l a c e 6 C o l o m b o 7 V i d u l a E n e r g y ( P r i v a t e ) L i m i t e d 2 4 3 4 , T h a l a w a t h u g o d a R o a d 5 M a d i w e l a K o t t e S u r i y a v a h i n i ( P v t ) L t d 3 4 4 4 / 1 0 / C I , D e l g a h a w a t t e R o a d 8 R a t m a l a n a S o f t l o g i c S o l a r ( P v t ) L t d 4 3 r d F l o o r , S o f t l o g i c B u i l d i n g 2 1 4 , D e F o n s e k a P l a c e C o l o m b o 5 A c c e s s S o l a r P v t L t d 5 2 7 8 . A c e s s T o o w e r s , I C o l o m b o 2 . W i s d o m S o l a r ( P v t ) L t d 6 4 3 4 , T h a l a w a t h u g o d a R o a d 2 M a d i w e l a K o t t e A l p h a S o l a r E n e r g y S y s t e m s P v t L t d 7 1 2 1 . C a s t l e S t r e e t 2 C o l o m b o 8 E B C r e a s y & C o L t d 8 9 8 , S r i S a n g a r a j a M a w a t h a 2 C o l o m b o 8 T o t a l 2 8 T h e d a t a i n e a c h i n d i v i d u a l s u r v e y d a t a s h e e t ( R e f e r a n n e x t u r e I ) w a s a b s t r a c t e d a n d a s u m m a r i s e d ' " s u m m e r y o f s u r v e y d a t a s h e e t s ' ' w a s b u i l d u p a n d i s a t t a c h e d a s a n n e x u r e 2 a l o n g w i t h t h e a c t u a l i n d i v i d u a l d a t a s h e e t a n d p h o t o g r a p h y f o r e a c h c u s t o m e r ( R e f e r a s a n n e x u r e 3 ) . T h e o b t a i n e d d a t a w i l l b e a n a l y z e d i n c o n s i d e r a t i o n o f g l o b a l s t a n d a r d s , l o c a l i n s t a l l a t i o n s t a n d a r d s a v a i l a b l e a n d p r a c t i c a l a b i l i t y o f t h e l o c a l P V S H S i n d u s t r y t o a d a p t t o t h e s t a n d a r d s . T h e d a t a a b s t r a c t e d f r o m t h e s u r v e y h a s b e e n u s e d a t e a c h s e c t i o n o f t h e g u i d e l i n e b u i l d - u p a s a n d w h e n r e q u i r e d . 6 C h a p t e r 3 S p e c i f i c a t i o n f o r S H S C o m p o n e n t s a n d P e r f o r m a n c e W h e n c o n s i d e r i n g s o l a r P V a s a n e n e r g y s o u r c e t h e r e a r e m a n y f o r m s o f a p p l i c a t i o n s . T h e r a w e n e r g y f r o m t h e s u n c o n v e r t e d i n t o D C e l e c t r i c i t y b y t h e P V m o d u l e c o u l d b e u t i l i z e d i n m a n y w a y s . T h e r a w D C p o w e r o b t a i n e d c o u l d b e d i r e c t l y u s e d t o r u n a D C l o a d , b u t t h i s c o u l d b e d o n e o n l y d u r i n g t h e d a y t i m e w h e n s u n s h i n e i s a v a i l a b l e . H o w e v e r , i f i t i s r e q u i r e d t o o p e r a t e l o a d s d u r i n g n i g h t t i m e o r w h e n n o s u n i s a v a i l a b l e , t h e n i t i s r e q u i r e d t o h a v e a b a t t e r y / s a s a n e n e r g y s t o r a g e w h i c h i s c h a r g e d v i a a c h a r g e c o n t r o l l e r . A n d t h e s t o r e d e n e r g y c o u l d b e u t i l i z e d d u r i n g n i g h t t i m e . A n y D C l o a d / A p p l i a n c e s c o u l d b e u t i l i z e d w h i c h i s e q u a l t o t h e d e s i g n e d s y s t e m v o l t a g e s u c h a s l i g h t s . T e l e v i s i o n s , d o o r b e l l s , r a d i o c a s s e t t e s . . . e t c . H o w e v e r , a n y h e a t i n g / h e a t i n g e l e m e n t o p e r a t i o n i s i m p r a c t i c a l s i n c e i t c o n s u m e s h u g e a m o u n t o f e n e r g y . H o w e v e r . i f i t i s r e q u i r e d t o r u n a n A C l o a d f r o m t h e D C e n e r g y o b t a i n e d f r o m t h e P V m o d u l e s t h e n i t c o u l d b e d o n e b y i n t r o d u c i n g a i n v e r t e r t o t h e s y s t e m . I n t h i s c a s e a l s o w e m a y d e s i g n t h e s y s t e m w i t h o r w i t h o u t a b a t t e r y b a n k . I n t h i s i n s t a n t a n y A C l o a d c o u l d b e u s e d a s r e q u i r e d . S H S ' s a v a i l a b l e i n r u r a l a r e a s i n S r i L a n k a a r e o f s i m p l e d e s i g n g e n e r a l l y a n d h a v i n g a c o m m o n d e s i g n . T h e s e s y s t e m s h a r n e s s t h e D C e n e r g y f r o m t h e P V m o d u l e t h e n c h a r g e a b a t t e r y v i a a c h a r g e c o n t r o l l e r d u r i n g t h e d a y t i m e a n d w h a t e v e r e n e r g y s t o r e d i n t h e b a t t e r y c o u l d b e u t i l i z e d d u r i n g d a y t i m e o r n i g h t . T h e s e r u r a l S H S c o n s i s t o f t h e f o l l o w i n g b a s i c c o m p o n e n t s : • A P V g e n e r a t o r c o m p o s e d o f o n e o r m o r e P V m o d u l e s ( m o s t l y o n e ) , w h i c h a r e i n t e r c o n n e c t e d t o f o r m a D C p o w e r p r o d u c i n g u n i t . • A m e c h a n i c a l s u p p o r t s t r u c t u r e f o r t h e P V g e n e r a t o r . • A l e a d a c i d b a t t e r y c o n s i s t i n g o f s e v e r a l c e l l s , e a c h o f 2 V n o m i n a l v o l t a g e s . 7 • A c h a r g e r e g u l a t o r t o p r e v e n t e x c e s s i v e d i s c h a r g e s a n d o v e r c h a r g e s o f t h e b a t t e r y . • L o a d s ( l a m p s , r a d i o , e t c . ) • W i r i n g ( C a b l e s , s w i t c h e s a n d c o n n e c t i o n b o x e s o r t e r m i n a l s ) M o s t p r e s e n t S r i L a n k a n S H S ' s a r e l o w p o w e r ( < 1 0 0 W p ) a n d e n t i r e l y D C . I t i s a l s o p o s s i b l e f o r S H S ' s t o s u p p l y A C p o w e r b y u s i n g i n v e r t e r s , b u t c o s t a n d r e l i a b i l i t y r e a s o n s n o r m a l l y t e n d t o r e s t r i c t t h e i r u s e t o l a r g e r p o w e r l e v e l s ( > 2 0 0 W p ) . T h e q u a l i t y o f a p a r t i c u l a r S H S m a y b e j u d g e d i n t e r m s o f i t s ; • R e l i a b i l i t y , • E n e r g y p e r f o r m a n c e , • S a f e t y , • U s e r - f r i e n d l i n e s s , • S i m p l i c i t y o f i n s t a l l a t i o n , • M a i n t a i n a b i l i t y . I n a d d i t i o n , p a r t i c u l a r l y f o r l a r g e P V r u r a l e l e c t r i f i c a t i o n p r o g r a m m e s , i t m a y b e i m p o r t a n t f o r S H S . t o b e a b l e t o o p e r a t e w i t h d i f f e r e n t c o m p o n e n t s ( f r o m d i f f e r e n t m a n u f a c t u r e r s , f o r e x a m p l e ) a n d d i f f e r e n t s i z e s . W h e n a s s e s s i n g S H S , e a c h o f t h e s e c r i t e r i a n e e d t o b e a n a l y s e d a n d c o n c r e t e r e q u i r e m e n t s s p e c i f i e d . I n s o m e c a s e s , t w o a l t e r n a t i v e r e q u i r e m e n t s m a y b e s p e c i f i e d f o r t h e s a m e c o m p o n e n t o r s y s t e m . T h i s n o r m a l l y o c c u r s w h e r e t h e r e i s a c h o i c e o f t e c h n i c a l q u a l i t y a n d c o s t s , a n d t h e t i n a ! s e l e c t i o n m u s t b e m a d e i n t h e l i g h t o f l o c a l a v a i l a b i l i t i e s a n d c o n s t r a i n t s . F o r e x a m p l e , t h e s i z e o f a s o l a r b a t t e r y i s e x p r e s s e d i n t e r m s o f D a y s o f A u t o n o m y , a n d t h e S t a n d a r d p r o p o s e s 2 : 3 a s c o m p u l s o r y a n d 5 a s r e c o m m e n d e d f o r S r i L a n k a a n d i s w h a t c o m m o n l y p r a c t i c e d . H o w e v e r i n E u r o p e 2 : 5 a s c o m p u l s o r y a n d 8 a s r e c o m m e n d e d s i n c e a v a i l a b i l i t y o f s u n s h i n e i s l e s s p r e d i c t a b l e , t h e r e f o r e w h e n e v e r i t i s a v a i l a b l e m a x i m u m 8 s t o r a g e s h o u l d b e a c h i e v e d . T h i s i s n o t a c o n t r a d i c t i o n . I t i s s i m p l y t h e c a s e t h a t t h e c o m p u l s o r y r e q u i r e m e n t r e p r e s e n t s a n a b s o l u t e m i n i m u m , w h i l s t t h e r e c o m m e n d e d r e q u i r e m e n t i s a m o r e d e s i r a b l e b u t a l s o a m o r e e x p e n s i v e s o l u t i o n . H o w e v e r , t h e a b s o l u t e m i n i m u m s t a n d a r d m u s t n o t b e c o m p r o m i s e d a t a n y t i m e . 3 . 1 R e l i a b i l i t y S H S r e l i a b i l i t y , i n t h e s e n s e o f l a c k o f f a i l u r e s , d e p e n d s n o t o n l y o n t h e r e l i a b i l i t y o f t h e c o m p o n e n t s , b u t a l s o o n s o m e o t h e r f e a t u r e s o f t h e s y s t e m w h i c h c a n d i r e c t l y a f f e c t t h e l i f e t i m e o f b a t t e r i e s a n d l a m p s , s u c h a s s i z e , t h e v o l t a g e t h r e s h o l d s o f t h e c h a r g e r e g u l a t o r , t h e q u a l i t y o f i n s t a l l a t i o n , e t c . E a c h c o m p o n e n t o f t h e s y s t e m m u s t f u l f i l s i m i l a r q u a l i t y a n d r e l i a b i l i t y r e q u i r e m e n t s b e c a u s e , i f t h e r e i s o n l y o n e b a d c o m p o n e n t i n a n o t h e r w i s e p e r f e c t s y s t e m , t h i s w i l l l i m i t t h e q u a l i t y o f t h e w h o l e . 3 . 2 P V G e n e r a t o r ( P V M o d u l e ) S o l a r m o d u l e s a r e g e n e r a l l y f l a t p a n e l s m o u n t e d o n r o o f s o r o t h e r s t r u c t u r e s . S o l a r m o d u l e s c o n v e r t e n e r g y f r o m s u n l i g h t i n t o d i r e c t c u r r e n t ( D C ) e l e c t r i c i t y . T h e r e a r e f e w t y p e s o f s o l a r m o d u l e t y p e s w h i c h d i f f e r i n i t s o p e r a t i n g c h a r a c t e r i s t i c s d u e t o i t s c o n s t r u c t i o n i n i t s c e l l s . T h e t y p e s a v a i l a b l e a r e a s f o l l o w s ; • C r y s t a l l i n e s i l i c o n • T h i n f i l m • C o m p o u n d s • D y e s e n s i t i z e d p l a s t i c . 9 F i g u r e 3 . 2 . 1 : T y p i c a l C r y s t a l l i n e S o l a r P V M o d u l e w i t h 3 6 c e l l s H o w e v e r , o n l y c r y s t a l l i n e a n d t h i n f i l m t e c h n o l o g y i s c o m m e r c i a l l y a v a i l a b l e f o r u s a g e . W h e n s e l e c t i n g t h e P V m o d u l e i t i s v i t a l t o k n o w h o w e f f i c i e n t i t i s . R e f e r b e l o w t a b l e f o r e f f i c i e n c i e s o f d i f f e r e n t t y p e s o f m o d u l e s ; T a b l e 3 . 2 . 1 : M o d u l e T y p e A g a i n s t t h e i r E f f i c i e n c i e s P i l o t L a b o r a t o r y P r o d u c t i o n P r o d u c t i o n M o d u l e T y p e E f f i c i e n c i e s E f f i c i e n c i e s E f f i c i e n c i e s ( % ) ( % ) C r y s t a l l i n e S i l i c o n - S i n g l e C r y s t a l l i n e 2 4 1 3 - 1 6 - M u l t i - C r y s t a l l i n e 2 0 1 2 - 1 5 ( p o l y ) T h i n - F i l m - A m o r p h o u s S i l i c o n 1 4 5 - 8 - C d T e 1 6 7 - 1 0 - C u ( l n G a ) S e 2 1 9 1 0 - 1 2 I l l - V C o m p o u n d s 3 3 : : : : : : 2 0 D y e S e n s i t i s e d I I 5 - P l a s t i c 3 . 0 - - - - - - - - - - - - - 1 0 T h e r e f o r e i t o b v i o u s t h a t o n l y c r y s t a l l i n e s o l a r P V m o d u l e s a r e e f f i c i e n t e n o u g h t o b e u t i l i z e d i n a S H S i n s t a l l a t i o n a n d i t i s n o t t h a t e x p e n s i v e e i t h e r . T h e r e f o r e , i t i s r e c o m m e n d e d t o u s e c r y s t a l l i n e P V s o l a r m o d u l e s f o r S H S i n s t a l l a t i o n s a n d t o a v o i d o t h e r t y p e s . I f r e q u i r e d t h e s e c o n d b e s t o p t i o n o f t h i n f i l m P V m o d u l e s c o u l d b e u t i l i z e d , b u t r e c o m m e n d e d t o a v o i d s a m e i f i t i s p o s s i b l e t o a f f o r d c r y s t a l l i n e o n e s . A c c o r d i n g t o o u r f i e l d i n s p e c t i o n o f a S H S u n i v e r s e o f 2 8 r e s i d e n c e s f o l l o w i n g w a s o b s e r v e d ; T a b l e 3 . 2 . 2 : N u m b e r o f U s e r s F o u n d i n t h e S a m p l e U n i v e r s e o f S H S w i t h T y p e s o f M o d u l e s M o d u l e T y p e N u m b e r o f C u s t o m e r s / U s e r s C r y s t a l l i n e 2 7 T h i n f i l m I O t h e r i f a n y 0 T o t a l 2 8 T h u s , i t i s c l e a r t h a t t h e S r i L a n k a n S H S i n d u s t r y a l s o u s e s c r y s t a l l i n e P V m o d u l e s a g a i n s t o t h e r t y p e s ; t h e r e f o r e i t f a i r t o a s s u m e f r o m t h e f i e l d o b s e r v a t i o n a b o v e t h a t t h e s e m o d u l e s a r e c o m m e r c i a l l y v i a b l e t o u s e . T h e P V m o d u l e s a l s o s h o u l d c o m p l y w i t h f o l l o w i n g s t a n d a r d s ; • S i n g l e - c r y s t a l l i n e o r p o l y - c r y s t a l l i n e P V m o d u l e s c e r t i f i e d a c c o r d i n g t o t h e i n t e r n a t i o n a l s t a n d a r d I E C - 6 1 2 1 5 . ( R ) • I f t h i n - f i l m p h o t o v o l t a i c m o d u l e s a r e u s e d , t h e y m u s t b e t y p e t e s t e d a n d c e r t i f i e d i n a c c o r d a n c e w i t h I E C 6 1 6 4 6 o r e q u i v a l e n t s p e c i f i c a t i o n s . T h e p e a k p o w e r o u t p u t f o r t h i n f i l m m o d u l e s s h o u l d b e t h e v a l u e a f t e r l i g h t s o a k i n g . • T o b e e l i g i b l e f o r g o v e r n m e n t g r a n t s c h e m e s t h e p h o t o v o l t a i c a r r a y s h o u l d c o n s i s t o f o n e o r m o r e f l a t - p l a t e p h o t o v o l t a i c m o d u l e s . E a c h m o d u l e s h o u l d c o m p r i s e n o l e s s t h a n 3 6 s e r i e s - c o n n e c t e d s i n g l e o r p o l y - c r y s t a l l i n e s i l i c o n s o l a r c e l l s . F l a t p l a t e t h i n - f i l m m o d u l e s c o u l d a l s o b e u s e d . ( T h i s h a s b e e n s t i p u l a t e d i n t h e R E R E D - I I R e n e w a b l e E n e r g y f o r R u r a l E c o n o m i c D e v e l o p m e n t P r o j e c t r e q u i r e m e n t ) . T h e r e a s o n n o t t o h a v e 7 2 c e l l s i n s e r i e s m o d u l e s i s t h a t i t h a s t w i c e a s m u c h i n t e r c o n n e c t i n g c o n n e c t i o n b e t w e e n t h e c e l l s t h a n t h a t o f a 3 6 c e l l o n e . T h u s i t i n c r e a s e s t h e r i s k o f f a i l u r e d u e t o p o o r c o n n e c t i o n s t w i c e a s m u c h . • I f m o r e t h a n o n e m o d u l e i s u s e d , i d e n t i c a l m o d e l s s h a l l b e u s e d a n d t h e y s h a l l b e c o n n e c t e d i n p a r a l l e l . ( I n p r a c t i c e t h e r e i s a p o s s i b i l i t y t h a t t h e l a r g e r m o d u l e m a y g e n e r a t e a h i g h e r v o l t a g e o u t p u t t h a n t h a t o f t h e s m a l l o n e w h i c h i s c o u p l e d . T h u s c r e a t i n g a c u r r e n t f l o w f r o m l a r g e r m o d u l e t o t h e s m a l l o n e , s m a l l o n e b e c o m e s a l o a d . T h e r e f o r e i n o r d e r t o a v o i d s u c h i n s t a n t i t i s r e c o m m e n d e d t o h a v e i d e n t i c a l m o d u l e s b e i n g c o n n e c t e d i n p a r a l l e l ) • E a c h m o d u l e m u s t b e c l e a r l y m a r k e d i n d i c a t i n g : M a n u f a c t u r e r , M o d e l N u m b e r , S e r i a l N u m b e r , P e a k W a t t R a t i n g , P e a k C u r r e n t , P e a k V o l t a g e , O p e n C i r c u i t V o l t a g e a n d S h o r t C i r c u i t C u r r e n t o f e a c h m o d u l e ( t h i s i s t o s a f e g u a r d t h e e n d u s e r f r o m t h e v e n d o r i n e v e n t t h e v e n d o r a b a n d o n a n d l e a v e t h e e n d u s e r , t h e e n d u s e r c o u l d c o n t a c t t h e m a n u f a c t u r e r t o o b t a i n w a r r a n t y c l a i m s o r t e c h n i c a l s u p p o r t f r o m t h e m o d u l e m a n u f a c t u r e r ) . • T h e m o d u l e j u n c t i o n b o x m u s t b e s e a l a b l e a n d m o i s t u r e r e s i s t a n t m a y i t b e i n s t a l l e d o n t h e m o d u l e b a c k o r o n t h e s u p p o r t s t r u c t u r e . ( t h i s i s t o a v o i d a n y s h o r t c i r c u i t i n g b e t w e e n t h e t e r m i n a l s a n d t o a v o i d o x i d a t i o n l e a d i n g t o p o o r c o n n e c t i o n ) • T h e m o d u l e s m u s t b e f r a m e d i n s u c h a w a y a s t o a l l o w s e c u r e c o n n e c t i o n t o t h e m o d u l e m o u n t i n g s t r u c t u r e . ( t h i s i s t o a v o i d a n y d a m a g e t o t h e c e l l s d u e t o i m p r o p e r m o u n t i n g m e c h a n i s m s ) • I t i s s u g g e s t e d t h a t t h e P V M o d u l e b e c l e a n e d w i t h w a t e r a n d s o a p o n c e i n t w o m o n t h s l e a s t t o p r e v e n t t h e m o d u l e b e i n g i n e f f i c i e n t d u e t o d i r t a n d d u s t r e s i d u a l o n i t a s t i m e p a s s e s . I n d r y s e a s o n s w h e n d u s t i s m o r e t h i s f r e q u e n c y c o u l d b e i n c r e a s e d . S o m e m a n u f a c t u r e r s s y s t e m a t i c a l l y i n c l u d e · · b y - p a s s " d i o d e s i n t h e i r P V m o d u l e s , t o p r o t e c t t h e m a g a i n s t ' ' h o t - s p o t " p h e n o m e n a . H o w e v e r , i t s h o u l d b e n o t e d t h a t t h e p r o b a b i l i t y o f a P V m o d u l e b e c o m i n g d a m a g e d b y · ' h o t - s p o t s ' ' i s c l o s e t o n e g l i g i b l e f o r D C v o l t a g e s l o w e r t h a n 2 4 V . B e c a u s e o f t h i s , t h e u s e o f s u c h d i o d e s i s i r r e l e v a n t i n S H S a n d t h e y a r e n o t c o n s i d e r e d i n t h i s g u i d e l i n e . 1 2 . . . 3 . 3 . S u p p o r t S t r u c t u r e T h e P V m o d u l e c o u l d b e m o u n t e d i n f e w w a y s . H o w e v e r , i n w h a t e v e r m e t h o d i t i s r e q u i r e d t o f i x t h e m o d u l e a l i g n e d t o n o r t h t o s o u t h . A n d t i l t e d a b i t t o l e t t h e r a i n w a t e r t o f l o w o u t , a n d t o b e p e r p e n d i c u l a r t o t h e s u n . U s u a l l y t h i s a l i g n m e n t s a n d d i r e c t i o n i s o b t a i n e d i n S r i L a n k a w i t h t h e m o d u l e s u p p o r t . T h e m o d u l e s u p p o r t a s s e m b l y u s u a l l y c o m p r i s e o f t w o m a i n p a r t s . O n e i s t h e f r a m e w o r k w h i c h i s f i x e d t o t h e m o d u l e a n d i t a l s o m a k e s t h e c o n n e c t i o n w i t h t h e s u p p o r t p o l e . N o w l e t ' s o b s e r v e t h e c o n s t r u c t i o n s t h a t w a s a v a i l a b l e i n t h e f i e l d v i s i t e d S H S ; T a b l e 3 . 3 . 1 : N u m b e r o f U s e r s F o u n d i n t h e S a m p l e U n i v e r s e o f S H S w i t h D i f f e r e n t t y p e s o f M o d u l e s S u p p o r t A s s e m b l i e s N u m b e r o f I n s t a l l a t i o n C o n s t r u c t i o n o f t h e S u p p o r t A s s e m b l y G I P o l e & A L f r a m e 1 6 G l P o l e & M S f r a m e 1 2 T o t a l I n s t a l l a t i o n s 2 8 F r o m a b o v e o b s e r v a t i o n i t i s c l e a r t h a t t h e p o l e w h i c h i s u s e d i s a l w a y s G I a n d h a s t h e c a p a b i l i t y o f w i t h s t a n d i n g t h e e n v i r o n m e n t a l n e g a t i v e e f f e c t s . H o w e v e r , i t i s n o t e d t h a t t h e m o d u l e s u p p o r t f r a m e w o r k i s f a b r i c a t e d f r o m b o t h A l u m i n i u m a s w e l l a s m i l d s t e e l i n S r i L a n k a . H o w e v e r , m i l d s t e e l d o e s w i t h s t a n d t h e e n v i r o n m e n t a s m u c h a s A l u m i n i u m , t h e r e f o r e i t i s r e c o m m e n d e d t o u s e A l u m i n i u m f r a m e w o r k a l o n g w i t h G I p o l e . T h e r e a r e p o s s i b i l i t i e s o f u s i n g g a l v a n i z e d i r o n , s t a i n l e s s s t e e l f r a m e w o r k s , b u t i s q u i t e e x p e n s i v e t h a n t h e t w o s o l u t i o n s a v a i l a b l e l o c a l l y . T h e r e a l s o i n s t a n c e s w h e r e t r e a t e d w o o d i s b e i n g u s e d i n s o m e c o u n t r i e s w h e r e i t i s l e s s h u m i d , h o w e v e r t h i s s o l u t i o n w o u l d n o t b e f e a s i b l e t o o u r c o u n t r y . T h e s u g g e s t e d m o d u l e s u p p o r t a s s e m b l y g u i d e l i n e w o u l d b e a s f o l l o w s ; 1 3 • S u p p o r t s t r u c t u r e s s h o u l d b e a b l e t o r e s i s t , a t l e a s t , 1 O y e a r s o f o u t d o o r e x p o s u r e w i t h o u t a p p r e c i a b l e c o r r o s i o n o r f a t i g u e . ( U s u a l l y t h e P V m o d u l e h a s t h e m o s t w a r r a n ( v o f t e n y e a r s o r m o r e i n a s o l a r P V s y s t e m , t h e r e f o r e t h e s u p p o r t s t r u c t u r e a l s o s h o u l d w i t h s t a n d s u c h p e r i o d w i t h o u t a n y t r o u b l e ) • S u p p o r t s t r u c t u r e s m u s t w i t h s t a n d w i n d s o f 1 0 0 k m l h . ( R e f e r e n c e f r o m M r . K H M S P r e m a r a t n e - M e t r o l o g i e s , D e p a r t m e n t o f M e t r o l o g y ) • S e v e r a l m a t e r i a l s c a n b e u s e d f o r s u p p o r t s t r u c t u r e s , i n c l u d i n g s t a i n l e s s s t e e l , a l u m i n i u m , g a l v a n i s e d i r o n w i t h a p r o t e c t i v e l a y e r p r o v i d e d t h a t a b o v e r e q u i r e m e n t s a r e s a t i s f i e d . • I n t h e c a s e o f f r a m e d P V m o d u l e s , o n l y s t a i n l e s s s t e e l f a s t e n e r s ( s c r e w s , n u t s , r i n g s , e t c . ) m a y b e u s e d f o r a t t a c h i n g t h e m t o s u p p o r t . ( t o p r o t e c t a g a i n s t c o r r o s i o n ) • T i l t a n g l e s h o u l d b e s e l e c t e d t o o p t i m i s e t h e e n e r g y c o l l e c t i o n d u r i n g t h e w o r s t m o n t h , i . e . , t h e m o n t h w i t h t h e l o w e s t r a t i o o f m o n t h l y m e a n d a i ( v i r r a d i a t i o n t o t h e m o n t h ( v m e a n d a i l y l o a d . G e n e r a l l y , c o n s t a n t u s e r l o a d c a n b e a s s u m e d . T h e n , t h e f o l l o w i n g f o r m u l a c a n b e u s e d T i l t ( 0 ) = m a x { \ < D \ } + 1 0 ° w h e r e < D i s t h e l a t i t u d e o f t h e i n s t a l l a t i o n . N o t e : S r i L a n k a ' s l a t i t u d e c h a n g e s a r o u n d + 4 ° f r o m s o u t h t o n o r t h ( F r o m P o i n t D e v u n d a r a t o P o i n t P e d u r u ) . T h e r e f o r e , i t i s s a f e t o u s e t h e t i l t a n g l e a s 1 2 ° ( l 0 o + 2 o ) o n a v e r a g e a s a r u l e o f t h u m b . T h i s f o r m u l a l e a d s t o a m i n i m u m t i l t a n g l e o f l 0 ° , w h i c h i s s u f f i c i e n t t o a l l o w r a i n w a t e r t o d r a i n o f f t h e s u r f a c e . I t m a y a l s o b e u s e f u l t o n o t e t h a t s l i g h t a z i m u t h d e v i a t i o n s f r o m s o u t h / n o r t h ( + / - 3 0 ° ) a n d i n t h e t i l t a n g l e ( + / - l 0 ° ) h a v e a r e l a t i v e l y 1 4 s m a l l i n f l u e n c e o n t h e e n e r g y o u t p u t o f a P V a r r a y . M o s t o f t h e c o n s u l t e d e x p e r t s a r e o p p o s e d t o m a n u a l t r a c k i n g b e c a u s e i t i m p l i e s a r i s k o f d a m a g e t o t h e m o d u l e s , a n d a r i s k o f e n e r g y l o s t t h r o u g h p o o r o r n o a d j u s t m e n t . H o w e v e r , i t h a s b e e n u s e d i n s o m e p l a c e s w i t h p o s i t i v e r e s u l t s n o t o n l y i n t e r m s o f e n e r g y g a i n , b u t a l s o i n t e r m s o f u s e r p a r t i c i p a t i o n . ( S p e c i a l l y o b s e r v e d i n s o m e s o l a r p u m p i n g s y s t e m s ) N a t u r a l l y , a d e q u a t e t r a i n i n g i s n e e d e d a n d t h e t r a c k i n g f e a t u r e s , i n c l u d i n g a n y h i n g e s a n d o t h e r c o u p l i n g d e v i c e s n e e d e d t o a l l o w t h e m o d u l e s t o b e m o v e d , m u s t a l s o m e e t t h e r e q u i r e m e n t s s p e c i f i e d a b o v e . H e n c e : • S t a t i c s u p p o r t s t r u c t u r e s a r e g e n e r a l l y p r e f e r a b l e t o t r a c k i n g - o n e s . F i g u r e 3 . 3 . 1 : P i c t u r e s D e p i c t i n g M o d u l e S u p p o r t S t r u c t u r e s • F o r s t a t i c s u p p o r t s t r u c t u r e s w h e r e t h e P V a r r a y i s r o o f m o u n t e d a n c h o r i n g o f t h e m o u n t i n g s t r u c t u r e m u s t b e t o t h e b u i l d i n g a n d n o t t o t h e r o o f i n g m a t e r i a L A n d i t i s n e c e s s a r y t o h a v e a t l e a s t 1 0 e m c l e a r a n c e b e t w e e n t h e P V a r r a y a n d t h e r o o f i n g m a t e r i a L ( A s p e r a b o v e P i c t u r e ) 1 5 ~ F i g u r e 3 . 3 . 2 : A t y p i c a l P o l e M o u n t e d S o l a r P V M o d u l e . • A n d f o r s t a t i c s u p p o r t s t r u c t u r e s w h e r e t h e P V a r r a y i s p o l e m o u n t e d , t h e m o d u l e / s s h o u l d b e a t t a c h e d t o t h e t o p o f t h e p o l e a t l e a s t 4 M o f / t h e g r o u n d . ( A s p e r a b o v e f i g u r e . • T h e p a n e / I s s h o u l d b e m o u n t e d c l e a r o f v e g e t a t i o n , t r e e s a n d s t r u c t u r e s o a s t o a s s u r e t h a t t h e y a r e f r e e o f s h a d o w t h r o u g h o u t d a y l i g h t h o u r s d u r i n g e a c h s e a s o n o f t h e y e a r . F u r t h e r m o r e , i f m o r e t h a n o n e p a n e l i s m o u n t e d o n a s u p p o r t s t r u c t u r e t h e p a n e l s s h o u l d n o t b e m o u n t e d s u c h t h a t o n e p a n e l w i l l n o t s h a d e t h e o t h e r m o d u l e ( s ) . T h e r e f o r e , t h e u s e r o f t h e s y s t e m s h o u l d m a k e s u r e t h a t t h e m o d u l e / s i s n o t s h a d e d b y v e g e t a t i o n a n d s a m e i s c l e a r e d o f f a s a n d w h e n r e q u i r e d . 3 . 4 B a t t e r y F o r t h e b a t t e r y , t h e m o s t i m p o r t a n t f e a t u r e o f i t s o p e r a t i o n i n S H S s i s c y c l i n g . D u r i n g t h e d a i l y c y c l e , t h e b a t t e r y i s c h a r g e d d u r i n g t h e d a y a n d d i s c h a r g e d b y t h e n i g h t - t i m e l o a d . S u p e r i m p o s e d o n t o t h e d a i l y c y c l e i s t h e s e a s o n a l c y c l e , w h i c h i s a s s o c i a t e d 1 6 w i t h p e r i o d s o f r e d u c e d r a d i a t i o n a v a i l a b i l i t y . T h i s , t o g e t h e r w i t h o t h e r o p e r a t i n g p a r a m e t e r s ( a m b i e n t t e m p e r a t u r e , c u r r e n t , v o l t a g e s , e t c . ) a f f e c t s t h e b a t t e r y l i f e a n d m a i n t e n a n c e r e q u i r e m e n t s . I n o r d e r t o m a x i m i s e t h e l i f e t i m e o f l e a d a c i d b a t t e r i e s , t h e f o l l o w i n g o p e r a t i n g c o n d i t i o n s m u s t b e a v o i d e d : • H i g h v o l t a g e s d u r i n g c h a r g i n g ( t o p r e v e n t a g a i n s t c o r r o s i o n a n d l o s s o f w a t e r ) • L o w v o l t a g e s d u r i n g d i s c h a r g e ( c o r r o s i o n ) • D e e p d i s c h a r g e ( t o a v o i d s u l p h a t i o n , g r o w t h o f d e n t r i t e s ) • E x t e n d e d p e r i o d s w i t h o u t a f u l l y c h a r g i n g ( t o a v o i d s u l p h a t i o n ) • H i g h b a t t e r y t e m p e r a t u r e s ( a l l a g e i n g p r o c e s s e s a r e a c c e l e r a t e d ) • S t r a t i f i c a t i o n o f t h e e l e c t r o l y t e ( t o a v o i d s u l p h a t i n g ) • V e r y l o w c h a r g e c u r r e n t s ( t o a v o i d s u l p h a t i n g ) T h e s e r u l e s l e a d t o s p e c i f i c a t i o n s f o r s i z i n g ( b o t h b a t t e r y a n d P V g e n e r a t o r ) a n d f o r b a t t e r y p r o t e c t i o n p r o c e d u r e s ( c h a r g e r e g u l a t o r ) . H o w e v e r , i t m u s t b e p o i n t e d o u t t h a t s o m e o f t h e r u l e s a r e g e n e r a l l y i n c o n t r a d i c t i o n w i t h e a c h o t h e r ( e . g . f u l l c h a r g i n g n e e d s h i g h v o l t a g e s b u t h i g h v o l t a g e s a c c e l e r a t e c o r r o s i o n ) , s o c o m p r o m i s e s m u s t b e f o u n d t a k i n g i n t o a c c o u n t t h e l o c a l c o n d i t i o n s s u c h a s : s o l a r r a d i a t i o n , P V m o d u l e a n d b a t t e r y p r i c e s d u t i e s a n d t a x e s , l o c a l m a n u f a c t u r i n g , r e c y c l i n g i n f r a s t r u c t u r e , e t c . F i g u r e 3 . 4 . 1 : P i c t u r e o f a T u b u l a r D e e p C y c l e S o l a r B a t t e r y A v a i l a b l e i n S r i L a n k a 1 7 T h e n e e d t o p r e v e n t e x c e s s i v e d i s c h a r g e l e a d s t o t h e n e e d t o l i m i t t h e m a x i m u m d e p t h o f d i s c h a r g e ( P D M A X ) t o a c e r t a i n v a l u e , w h i c h u s u a l l y r a n g e s f r o m 0 . 3 t o 0 . 6 , b u t c a n a p p r o a c h 0 . 8 a c c o r d i n g t o t h e t y p e o f b a t t e r y . T h e s u p p l y t o t h e l o a d m u s t b e c u t w h e n t h i s l i m i t i s r e a c h e d . T h e a v a i l a b l e o r u s e f u l c a p a c i t y ( C u ) , i s t h e r e f o r e l e s s t h a n t h e n o m i n a l c a p a c i t y , C 8 , ( w h i c h r e f e r s t o t h e w h o l e c h a r g e t h a t c o u l d b e e x t r a c t e d f r o m t h e b a t t e r y i f n o p a r t i c u l a r l i m i t a t i o n s w e r e i m p o s e d ) a n d e q u a l t o t h e p r o d u c t C 8 • P D M A X , s u c h t h a t : C u = C s . P D M A X • A g o o d c o m p r o m i s e b e t w e e n c o s t a n d r e l i a b i l i t y i s t y p i c a l l y o b t a i n e d w i t h a b a t t e r y w h o s e u s e f u l c a p a c i t y a t l e a s t 3 t i m e s t h e t o t a l d a i l y e n e r g y c o n s u m p t i o n i n t h e h o u s e , s o t h a t t h e d e p t h o f d i s c h a r g e i n t h e d a i l y c y c l e , P D d , r a n g e s f r o m 0 . 0 6 t o 0 . 2 . T h e s e l e c t i o n o f a p a r t i c u l a r c a p a c i t y m a i n l y d e p e n d s o n t h e t y p e o f t h e b a t t e r y . T h e 2 0 - h o u r b a t t e r y a m p e r e - h o u r ( A h ) c a p a c i t y a t 1 2 V D C , m e a s u r e d a t 2 5 ° C , s h o u l d b e s u c h t h a t i t w i l l p e r m i t t h r e e d a y s o f a u t o n o m y w h e r e t h e m a x i m u m d e p t h o f d i s c h a r g e i s l i m i t e d t o 7 5 p e r c e n t o f r a t e d c a p a c i t y . T h e m i n i m u m a m p e r e - h o u r c a p a c i t y a t 1 2 V D C ( m e a s u r e d a t t h e 2 0 - h o u r r a t e ) s h a l l b e a s g i v e n i n t h e t a b l e b e l o w . I t i s r e c o m m e n d e d t h a t t h e b a t t e r y b e s i z e d t o p e r m i t f i v e d a y s o f a u t o n o m y i n r e g i o n s w h e r e e x t e n d e d c l o u d y p e r i o d s a r e e x p e c t e d . E x a m p l e : M i n i m u m l e a d - a c i d b a t t e r y c a p a c i t y T a b l e 3 . 4 . 1 : S e l e c t i o n o f B a t t e r i e s f o r a S H S B a s e d o n P V M o d u l e C a p a c i t y M o d u l e R a t i n g A v e r a g e d a i l y A h t o ( D a i l y A h x 3 d a y s M i n i m u m b a t t e r y s i z e s ( A h ) ( W p ) l o a d a t 1 2 V D C o f a u t o n o m y ) / 0 . 7 5 f o r a u t o n o m y o f 3 d a y s 5 d a y s 1 0 3 1 2 1 2 2 0 2 0 6 2 4 2 4 4 0 3 0 9 3 6 3 6 6 0 4 0 1 2 4 8 4 8 8 0 5 0 1 5 6 0 6 0 1 0 0 6 0 1 8 7 2 7 2 1 2 0 T h e s e a r e b a s e d o n f i v e p e a k s u n l i g h t h o u r s p e r d a y , 1 0 % m o d u l e d e - r a t i n g a n d 2 0 % 1 8 b a t t e r y r o u n d - t r i p W h l o s s e s . L I B R A R Y U N I V E R S I T Y O F M O R A T U W A , S R I L A N K A M O R A T U W A • T h e m a x i m u m p e r m i s s i b l e s e l f d i s c h a r g e r a t e i s 1 0 p e r c e n t o f r a t e d c a p a c i t y p e r m o n t h a t 2 5 ° C . • B a t t e r i e s b e a r i n g t h e P V G A P M a r k o r h a v i n g b e e n t e s t e d a n d c e r t i f i e d i n a c c o r d a n c e w i t h P V G A P P V R S 5 A - L e a d - a c i d B a t t e r i e s f o r S o l a r P h o t o v o l t a i c E n e r g y S y s t e m s - G e n e r a l R e q u i r e m e n t s a n d M e t h o d s o f T e s t f o r M o d i f i e d A u t o m o t i v e B a t t e r i e s , o r e q u i v a l e n t o r b e t t e r s t a n d a r d , w i l l b e a c c e p t e d . A l s o a c c e p t e d a r e t u b u l a r p l a t e b a t t e r i e s t e s t e d a n d c e r t i f i e d i n a c c o r d a n c e w i t h I n d i a n S t a n d a r d I S 1 3 3 6 9 : 1 9 9 2 - S t a t i o n a r y L e a d A c i d B a t t e r i e s ( w i t h T u b u l a r P o s i t i v e P l a t e s ) i n M o n o b l o c C o n t a i n e r s , o r e q u i v a l e n t o r b e t t e r s t a n d a r d . A c c e p t e d o n a n i n t e r i m b a s i s a r e f l a t p l a t e b a t t e r i e s t e s t e d a n d c e r t i f i e d i n a c c o r d a n c e w i t h B S E N 5 0 3 4 2 : 2 0 0 1 - L e a d - a c i d S t a r t e r B a t t e r i e s ; G e n e r a l R e q u i r e m e n t s , M e t h o d s o f T e s t a n d N u m b e r i n g ( w h i c h s u p e r s e d e s B S E N 6 0 0 9 5 - 1 : 1 9 9 3 ) , o r e q u i v a l e n t o r b e t t e r s t a n d a r d . • C y c l e l i f e o f t h e b a t t e r y ( i . e . , b e f o r e i t s r e s i d u a l l i f e d r o p s b e l o w 8 0 p e r c e n t o f t h e r a t e d A h c a p a c i t y ) , a t 2 5 o C m u s t e x c e e d 2 0 0 c y c l e s w h e n d i s c h a r g e d d o w n t o a n a v e r a g e d e p t h o f d i s c h a r g e ( D O D ) o f 7 5 p e r c e n t . • T h e b a t t e r i e s s h a l l b e s u p p l i e d t o t h e c u s t o m e r i n a f u l l y c h a r g e d c o n d i t i o n r e a d y f o r u s e . T h e b a t t e r y a n d a s s o c i a t e d c o n t a i n e r s s h o u l d b e a b l e t o h a n d l e t r a n s p o r t d o w n r o u g h d i r t r o a d s w i t h o u t d a m a g e . " G o o d " b a t t e r i e s a r e a b l e t o r e s i s t d e e p e r c y c l i n g t h a n " b a d " b a t t e r i e s . H e n c e , f o r t h e s a m e a p p l i c a t i o n , " g o o d " b a t t e r i e s c a n b e s m a l l e r t h a n " b a d " b a t t e r i e s , i n t e r m s o f n o m i n a l c a p a c i t y . B e s t q u a l i t y P V b a t t e r i e s a r e m a d e w i t h t u b u l a r p l a t e s a n d g r i d s w i t h l o w S b - S e c o n t e n t . M o r e t h a n 5 y e a r s l i f e , w i t h P D d = 0 . 2 a n d a m a i n t e n a n c e p e r i o d o f 1 o r 2 t i m e s p e r y e a r , a r e a t t a i n a b l e w i t h s u c h b a t t e r i e s . A p a r t i c u l a r d i s a d v a n t a g e w i t h t u b u l a r b a t t e r i e s f o r S H S s i s t h a t t h e y d o n o t r e a d i l y a c c e p t l o w r a t e s o f c h a r g e . T h e y a r e a l s o e x p e n s i v e a n d a r e r a r e l y a v a i l a b l e i n t h e c u r r e n t m a r k e t i n S r i L a n k a ( o n l y o n e v e n d o r h a s t h i s p r o d u c t , o n l y 3 S H S u s e r s o u t o f t o t a l 2 8 s u r v e y e d h a d d e e p c y c l e , p l e a s e r e f e r t a b l e b e l o w ) . N e v e r t h e l e s s , t h e y s h o u l d n o t b e e x c l u d e d f r o m S H S . O n t h e c o n t r a r y , i t i s 1 9 9 3 0 2 o r e c o m m e n d e d t h a t l a r g e e l e c t r i f i c a t i o n p r o g r a m m e s s h o u l d c o n s i d e r e n c o u r a g i n g v e n d o r s t o p u t t h e s e p r o d u c t s o n t o t h e m a r k e t . I n c o n t r a s t , a u t o m o t i v e b a t t e r i e s , u s u a l l y r e f e r r e d a s S L I ( S t a r t i n g , L i g h t i n g & I g n i t i o n ) , h a v e a n u m b e r o f a d v a n t a g e s . T h e y a r e u s u a l l y t h e c h e a p e s t b a t t e r i e s w h e n c o m p a r e d i n t e r m s o f n o m i n a l c a p a c i t y , t h e y a r e o f t e n l o c a l l y p r o d u c e d a n d a r e w i d e l y a v a i l a b l e . L o c a l p r o d u c t i o n i s n o t o n l y c o n v e n i e n t f o r e c o n o m i c a n d s o c i a l r e a s o n s , b u t a l s o b e c a u s e i t r e p r e s e n t s t h e b e s t p o s s i b i l i t y t o r e c y c l e o l d b a t t e r i e s a n d t o a v o i d e n v i r o n m e n t a l d a m a g e . T h e i r m a i n d r a w b a c k l i e s i n t h e i r r e l a t i v e l y s h o r t l i f e t i m e . B e c a u s e t h e i r c e l l d e s i g n i s o p t i m i s e d t o d e l i v e r h e a v y c u r r e n t s d u r i n g s h o r t p e r i o d s o f t i m e ( s t a r t i n g c u r r e n t / c r a n k i n g c u r r e n t ) , t h e y h a v e l a r g e a r e a s o f t h i n p l a t e s , a n d a r e p o o r l y s u i t e d t o s u p p l y i n g s m a l l e r c u r r e n t s f o r m a n y h o u r s b e f o r e b e i n g r e c h a r g e d , a s i s r e q u i r e d b y S H S . I t i s t h e r e f o r e n e c e s s a r y t o u s e l a r g e r b a t t e r y c a p a c i t i e s l e a d i n g t o P D d : : : ; 0 . 1 , a n d a d e n s i t y o f e l e c t r o l y t e w h i c h i s l o w e r t h a n w o u l d n o r m a l l y b e u s e d i n t h i s t y p e o f b a t t e r y ( f o r e x a m p l e , 1 . 2 4 i n s t e a d o f 1 . 2 8 g / c l ) . T h i s i s n e e d e d t o r e d u c e g r i d c o r r o s i o n a n d h e n c e t o l e n g t h e n b a t t e r y l i f e . T h e a s s o c i a t e d i n c r e a s e i n i n t e r n a l r e s i s t a n c e i n t h e b a t t e r y d o e s n o t r e p r e s e n t a n y p r o b l e m i n S H S , b e c a u s e t h e c h a r g e a n d d i s c h a r g e c u r r e n t s a r e r e l a t i v e l y l o w i n c o m p a r i s o n w i t h c o n v e n t i o n a l b a t t e r y c h a r g e a n d d i s c h a r g e r e g i m e s . C l a s s i c a l S L I b a t t e r i e s u s e l e a d g r i d s a l l o y e d w i t h a n t i m o n y a n d r e q u i r e p e r i o d i c t o p p i n g u p w i t h w a t e r . T a b l e 3 . 4 . 2 : N u m b e r o f U s e r s F o u n d i n t h e S a m p l e U n i v e r s e o f S H S w i t h D i f f e r e n t T y p e s o f B a t t e r i e s B a t t e r y T y p e N o r m a l L e a d A c i d b a t t e r i e s - S L I ( A u t o m o t i v e ) S e a l e d L e a d A c i d ( S L I ) b a t t e r i e s D e e p c y c l e L e a d A c i d b a t t e r i e s T o t a l B a t t e r i e s N o . o f S H S 2 4 3 2 8 2 0 T h e s h o r t l i f e t i m e s o f a u t o m o t i v e b a t t e r i e s c a n a l s o b e c o m p e n s a t e d t o s o m e e x t e n t b y i n t r o d u c i n g r e l a t i v e l y s i m p l e m o d i f i c a t i o n s t o t h e b a t t e r y d e s i g n b u t n o t t o i t s t e c h n o l o g y . T h e m o s t c o m m o n m o d i f i c a t i o n s a r e t h i c k e r e l e c t r o d e p l a t e s a n d a l a r g e r q u a n t i t y o f a c i d s o l u t i o n i n t h e s p a c e a b o v e t h e p l a t e s . S u c h m o d i f i e d S L I b a t t e r i e s a r e s o m e t i m e s m a r k e t e d a s " s o l a r " b a t t e r i e s a n d r e p r e s e n t a p r o m i s i n g a l t e r n a t i v e f o r t h e f u t u r e o f S H S s . W h e r e v e r p o s s i b l e , m o d i f i e d S L I b a t t e r i e s s h o u l d b e s e l e c t e d ( a n d l o c a l m a n u f a c t u r e r s s h o u l d b e e n c o u r a g e t o m a k e t h e m ) i n p r e f e r e n c e t o c o n v e n t i o n a l S L I b a t t e r i e s . C e r t a i n c o n d i t i o n s m u s t b e r e q u i r e d f o r a b a t t e r y t o b e c a t e g o r i s e d a s " m o d i f i e d S L I " , a s f o l l o w s : • T h e t h i c k n e s s o f e a c h p l a t e m u s t e x c e e d 2 m m . • T h e a m o u n t o f e l e c t r o l y t e m u s t e x c e e d 1 . 1 5 I p e r 1 0 0 A h o f 2 0 - h o u r n o m i n a l c a p a c i t y a n d p e r c e l l . • T h e s e p a r a t o r m u s t b e m a d e o f m i c r o - p o r o u s p o l y t h e n e . ( T o a l l o w f r e e m o v e m e n t & c i r c u l a t i o n o f a c i d , b u t m a i n t a i n i n s u l a t i o n ) • T h e d e n s i t y o f e l e c t r o l y t e m u s t n o t e x c e e d 1 . 2 5 g l c l . • I t i s r e c o m m e n d e d t h a t t h e u s e r t o p u p a c i d l e v e l o f t h e b a t t e r y I s w i t h d i s t a l w a t e r t o b e a t b a t t e r y m a n u f a c t u r e r s i n d i c a t e d l e v e l a s a n d w h e n r e q u i r e d . • C h e c k f r e q u e n t l y i f o x i d a t i o n h a s o c c u r r e d o n t h e b a t t e r y t e r m i n a l s f r e q u e n t l y , c l e a n w i t h h o t w a t e r a n d a p p l y a p e t r o l e u m - g e l i n o r d e r t o p r e v e n t o x i d a t i o n s e t t i n g i n a g a i n . F u r t h e r c l e a n t h e b a t t e r y s u r f a c e o f a n y e x c e s s a c i d / l i q u i d o r d u s t i n o r d e r t o p r e v e n t a n y l e a k a g e c u r r e n t b e t w e e n t h e t w o t e r m i n a l s . ( + v e a n d t h e - v e ) " L o w - M a i n t e n a n c e " S L I b a t t e r i e s , s o m e t i m e s m a r k e t e d a s m a i n t e n a n c e f r e e b a t t e r i e s ( s e a l e d S L I b a t t e r i e s ) , o f t e n e m p l o y g r i d s c o n t a i n i n g c a l c i u m a l l o y s . T h e c a l c i u m i n c r e a s e s t h e v o l t a g e a t w h i c h g a s s i n g b e g i n s , b u t r e d u c e s t h e c o h e s i o n o f t h e a c t i v e m a t e r i a l t o t h e g r i d s . H e n c e , i t c u t s d o w n t h e l o s s o f w a t e r b u t a l s o r e d u c e s t h e c y c l e l i f e . S u 9 h b a t t e r i e s a r e p a r t i c u l a r l y v u l n e r a b l e t o d a m a g e f r o m d e e p d i s c h a r g e . I n a d d i t i o n , t h e y a r e a l s o l i a b l e t o b e d a m a g e d b y h i g h t e m p e r a t u r e v a r i a t i o n s . H e n c e , m a n y P V s y s t e m d e s i g n e r s s t r o n g l y r e c o m m e n d a g a i n s t t h e i r u s e i n P V a p p l i c a t i o n s i n h o t c o u n t r i e s s u c h a s o u r s . H o w e v e r , f r o m o u r s a m p l e S H S u n i v e r s e w e s e e t h e r e w a s o n e 2 1 i n s t a l l a t i o n o u t o f t h e 2 8 t o t a l w h i c h h a d s e a l e d S L I b a t t e r y , s u c h a p p l i c a t i o n s s h o u l d n o t b e a l l o w e d a s e x p l a i n e d . " N o - m a i n t e n a n c e " b a t t e r i e s a r e a l s o m a d e f o r p r o f e s s i o n a l a p p l i c a t i o n s b y u s i n g a s e m i - s o l i d e l e c t r o l y t e ( g e l o r m a l t i n g ) . S u c h b a t t e r i e s , r e f e r r e d a s V R L A ( v a l v e r e g u l a t e d l e a d a c i d ) , a r e m o r e o f t e n r e s i s t a n t t o d e e p d i s c h a r g e s , b u t t h e y a r e u s u a l l y v e r y e x p e n s i v e f o r S H S s , a n d t h e y r e q u i r e s p e c i f i c r e c y c l i n g f a c i l i t i e s . T h e y a r e n o t c o n s i d e r e d i n t h i s g u i d e l i n e a l t h o u g h t h e y r e p r e s e n t a d e f i n i t e t e c h n o l o g y c h o i c e i n s o m e c a s e s . T h e s a m e i s v a l i d f o r N i C d b a t t e r i e s . T h e s e b a t t e r i e s c u r r e n t l y d o n o t s e e m t o b e a c o m m e r c i a l v i a b i l i t y a n d m a t u r i t y o f t h e i n d u s t r y i n o u r c o u n t r y d o e s n o t s u p p o r t s a m e . W h e n s p e c i f y i n g b a t t e r i e s , i t s h o u l d b e n o t e d t h a t c y c l e l i f e t e s t i n g u n d e r r e p r e s e n t a t i v e S H S o p e r a t i o n c o n d i t i o n s i s b o t h t i m e - c o n s u m i n g a n d d i f f i c u l t . D e s p i t e s o m e p a s t a t t e m p t s , w i d e l y a c c e p t e d t e s t p r o c e d u r e s d o n o t y e t e x i s t a n d t h i s s i t u a t i o n i s l i k e l y t o r e m a i n i n t h e y e a r s t o c o m e . F o r t h i s r e a s o n , t h e m o s t p r a c t i c a l a p p r o a c h i s t o r e l y o n w e l l - e s t a b l i s h e d b a t t e r y s t a n d a r d s f o r c o n v e n t i o n a l u s e s t h a t m e a n s , c a p a c i t y v a l u e s c o r r e s p o n d i n g t o a d i s c h a r g e o f 2 0 h o u r s a n d c y c l e l i v e s c o r r e s p o n d i n g t o a d e p t h o f d i s c h a r g e o f 5 0 % . O n c e i t h a s b e e n c o n f i r m e d t h a t t h e e n e r g y p r o d u c t i o n w i l l e x c e e d t h e d e m a n d o f t h e l o a d d u r i n g t h e w o r s t m o n t h . 3 . 5 T h e C h a r g e C o n t r o l l e r T h e c h a r g e c o n t r o l l e r s e r v e s p r i m a r i l y t o p r o t e c t t h e b a t t e r y a g a i n s t b o t h d e e p d i s c h a r g i n g a n d o v e r c h a r g i n g . I t i s a l s o u s e d t o p r o t e c t t h e l o a d u n d e r e x t r e m e o p e r a t i n g c o n d i t i o n s , a n d t o p r o v i d e o p e r a t i o n a l i n f o r m a t i o n t o t h e u s e r s . I d e a l l y , c h a r g e r e g u l a t i o n s h o u l d b e d i r e c t l y c o n t r o l l e d b y t h e s t a t e o f c h a r g e ( S O C ) o f t h e b a t t e r y , a n d s o p h i s t i c a t e d c h a r g e r e g u l a t o r s b a s e d o n t h a t p r i n c i p l e a r e a v a i l a b l e i n t h e c u r r e n t m a r k e t . H o w e v e r , t h e y a r e s t i l l r a t h e r c o m p l e x a n d e x p e n s i v e , s o t h e i r u s e i n s m a l l S H S s i s s c a r c e l y j u s t i f i e d . F o r t h i s r e a s o n , o n l y c h a r g e r e g u l a t o r s w h i c h a r e b a s e d o n v o l t a g e 2 2 c o n t r o l a r e c o n s i d e r e d i n t h i s s t a n d a r d . • F i g u r e 3 . 5 . 1 : T y p i c a l p i c t u r e s o f c h a r g e r e g u l a t o r s F o l l o w i n g s p e c i f i c a t i o n s a r e p r o p o s e d h e r e f o r C h a r g e C o n t r o l l e r s : • T h e c h a r g e c o n t r o l l e r m u s t h a v e s o m e t y p e o f d i s p l a y o r a n i n d i c a t o r t o i n d i c a t e w h e n i t i s i n t h e c h a r g i n g m o d e . ( i n o r d e r t o b e a w a r e t h a t t h e m o d u l e i s g e n e r a t i n g p o w e r o r n o t a n d t o m a k e s u r e c o n n e c t i o n s b e t w e e n m o d u l e a n d c h a r g e c o n t r o l l e r i s i n g o o d c o n d i t i o n ) • S o m e f o r m o f a b a t t e r y s t a t e - o f - c h a r g e i n d i c a t o r m u s t b e p r o v i d e d o n o r n e a r t h e c o n t r o l l e r o r l o a d c e n t r e . ( i n o r d e r t o i d e n t i f y w h e t h e r t h e c o n n e c t i o n s a r e o k , i f t h e b a t t e r y h o l d s c h a r g e o r i f t h e c h a r g e c o n t r o l l e r i s f u n c t i o n i n g p r o p e r l y a n d c h a r g i n g t h e b a t t e r y ) • T h e c h o s e n d e v i c e m u s t c o m e a p p r o p r i a t e l y l a b e l l e d s u c h t h a t t h e u s e r d o e s n o t h a v e t o r e f e r t o a m a n u a l t o u n d e r s t a n d t h e e x i s t i n g b a t t e r y c o n d i t i o n . • D e e p d i s c h a r g e p r o t e c t i o n m u s t b e i n c l u d e d . ( i n o r d e r t o p r o t e c t t h e b a t t e r y a g a i n s t o v e r u s a g e ) • M a n u a l r e l e a s e o f t h e d e e p - d i s c h a r g e p r o t e c t i o n i s n o t p e r m i t t e d ( i n o r d e r t o p r o t e c t t h e b a t t e r y a g a i n s t o v e r u s a g e ) , • W a r n i n g f a c i l i t i e s m u s t b e i n c l u d e d o " W a r n i n g " v o l t a g e ( l o w v o l t a g e ) m u s t b e 0 . 2 V ( f o r 1 2 V s y s t e m s ) h i g h e r 2 3 t h a n t h e c o n s u m p t i o n d i s c o n n e c t i o n v o l t a g e . F o r e x a m p l e , a d i s c o n n e c t v o l t a g e o f I I . 7 V D C + 0 . 1 V D C a n d r e c o n n e c t v o l t a g e o f 1 2 . 9 V D C + 0 . 2 V D C i s s u i t a b l e f o r s a f e o p e r a t i o n o f l e a d - a c i d b a t t e r i e s u s e d i n S H S . ( R ) s h o u l d b e s e l e c t e d s u c h t h a t t h e w a r n i n g s i g n a l i s a c t i v a t e d 3 0 m i n u t e s b e f o r e " l o a d d i s c o n n e c t " o c c u r s , a s s u m i n g a l l t h e l o a d s a r e " o n " • T h i s d e v i c e m u s t , a t a m i n i m u m , i n d i c a t e w h e n t h e b a t t e r y c o n d i t i o n i s : o S u i t a b l e t o o p e r a t e a l l l o a d s ( e . g . v o l t a g e g r e a t e r t h a n 1 2 . 5 V D C ) o E n e r g y c o n s e r v a t i o n r e q u i r e d ( e . g . , b a t t e r y v o l t a g e l e s s t h a n 1 1 . 9 V D C ) ( i n o r d e r t o p r o t e c t t h e b a t t e r y a g a i n s t o v e r u s a g e ) • E n d - o f - c h a r g e v o l t a g e s h o u l d l i e i n t h e r a n g e f r o m 2 . 3 t o 2 . 4 V / c e l l , a t 2 5 ° C . • A l l t h e c h a r g e c o n t r o l l e r t e r m i n a l s s h o u l d e a s i l y a c c o m m o d a t e , a t l e a s t , 4 m m 2 s e c t i o n c a b l e s . • I n t e r n a l v o l t a g e d r o p s b e t w e e n t h e b a t t e r y a n d g e n e r a t o r t e r m i n a l s o f t h e c h a r g e c o n t r o l l e r m u s t b e l e s s t h a n 4 % o f t h e n o m i n a l v o l t a g e ( ; : : : ; 0 . 5 V f o r 1 2 J ' ) i n t h e w o r s t o p e r a t i n g c o n d i t i o n s , i . e . , w i t h a l l t h e l o a d s " o f f ' ' a n d t h e m a x i m u m c u r r e n t f r o m t h e P V g e n e r a t o r . • I n t e r n a l v o l t a g e d r o p s b e t w e e n t h e b a t t e r y a n d l o a d t e r m i n a l s o f t h e c h a r g e c o n t r o l l e r m u s t b e l e s s t h a n 4 % o f t h e n o m i n a l v o l t a g e ( 0 . 5 V f o r 1 2 J ' ) i n t h e w o r s t o p e r a t i n g c o n d i t i o n , i . e . , w i t h a l l t h e l o a d s " o n " a n d n o c u r r e n t f r o m t h e P V g e n e r a t o r . I n A l l C a s e s : • R e v e r s e c u r r e n t l e a k a g e p r o t e c t i o n m u s t b e p r o v i d e d . ( t o p r e v e n t e n e r g y l o s s a n d p r e v e n t d a m a g e t o m o d u l e ) • T h e c h a r g e c o n t r o l l e r m u s t b e a b l e t o r e s i s t a n y p o s s i b l e " n o n - b a t t e r y " o p e r a t i n g c o n d i t i o n , w h e n t h e P V g e n e r a t o r i s o p e r a t i n g a t S t a n d a r d T e s t C o n d i t i o n s a n d w i t h a n y a l l o w e d l o a d . • T h e c h a r g e c o n t r o l l e r m u s t a l s o p r o t e c t t h e l o a d i n a n y p o s s i b l e " n o n - b a t t e r y " c o n d i t i o n , a s d e f i n e d a b o v e , b y l i m i t i n g t h e o u t p u t v o l t a g e t o a m a x i m u m o f 1 . 3 t i m e s t h e n o m i n a l v a l u e . ( F u l l i n t e r r u p t i o n o f o u t p u t v o l t a g e i s a l s o a l l o w e d ) . 2 4 • T h e c h a r g e r e g u l a t o r s h o u l d a l l o w b a t t e r y c h a r g i n g f r o m t h e P V m o d u l e f o r a n y v o l t a g e g r e a t e r t h a n 1 . 5 V / c e l l . • T h e c h a r g e c o n t r o l l e r m u s t r e s i s t w i t h o u t d a m a g e t h e o p e r a t i n g c o n d i t i o n d e f i n e d b y : a m b i e n t t e m p e r a t u r e o f 4 0 ° C , c h a r g i n g c u r r e n t 2 5 % g r e a t e r t h a n t h e s h o r t c i r c u i t c u r r e n t o f t h e P V g e n e r a t o r a t S t a n d a r d T e s t C o n d i t i o n s , a n d d i s c h a r g i n g c u r r e n t 2 5 % g r e a t e r t h a n t h a t c o r r e s p o n d i n g t o t h e f u l l l o a d " o n " a t t h e n o m i n a l o p e r a t i n g v o l t a g e . • B a t t e r y t e m p e r a t u r e c o m p e n s a t i o n c i r c u i t r y i s n o t r e q u i r e d i f f l o o d e d l e a d - a c i d b a t t e r i e s a r e u s e d . H o w e v e r , i f t e m p e r a t u r e c o m p e n s a t i o n i s n o t p r o v i d e d , t h e n t h e s e t p o i n t s m u s t c o r r e s p o n d t o t h e t y p e o f b a t t e r y a n d t h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e o f t h e s i t e w h e r e t h e S H S i s t o b e u s e d . T e m p e r a t u r e c o m p e n s a t i o n i s r e q u i r e d i f s e a l e d l e a d - a c i d b a t t e r i e s a r e u s e d . • c h a r g e c o n t r o l l e r b o x e s m u s t p r o v i d e p r o t e c t i o n t o a t l e a s t I P 3 2 . ( P r o t e c t i o n a g a i n s t s o l i d o b j e c t s g r e a t e r t h a n 2 . 5 m m d i a m e t e r a n d p r o t e c t e d a g a i n s t d r i p p i n g w a t e r w h e n t i l t e d u p t o 1 5 } • T h e c h a r g e r e g u l a t o r m u s t b e p r o t e c t e d a g a i n s t r e v e r s e d p o l a r i t y i n b o t h P V g e n e r a t o r a n d b a t t e r y l i n e s . D i o d e - f u s e o r o t h e r a r r a n g e m e n t s c a n b e u s e d . • S o m e m e a n s m u s t b e p r o v i d e d t o s a f e l y d i s c o n n e c t t h e b a t t e r y a n d t h e m o d u l e d u r i n g s e r v i c i n g r e p a i r b y a t e c h n i c i a n . • T h e m o d e l n u m b e r , s e r i a l n u m b e r , r a t e d v o l t a g e s a n d c u r r e n t s , s e t p o i n t s a n d i n d i c a t o r s e t t i n g s s h o u l d b e n o t e d o n t h e c h a r g e r e g u l a t o r c a s e . • T h e c h a r g e c o n t r o l l e r m u s t n o t p r o d u c e r a d i o f r e q u e n c y i n t e r f e r e n c e i n a n y o p e r a t i o n c o n d i t i o n s . • M a x i m u m c u r r e n t d r a w o f t h e c o n t r o l l e r , w h e n n o L E D s a r e l i t s h o u l d n o t e x c e e d J O m A . • M a x i m u m c u r r e n t d r a w o f t h e c o n t r o l l e r , w h e n n o L E D s a r e l i t s h o u l d n o t e x c e e d J O m A . • I t i s r e c o m m e n d e d t h a t a t r a i n e d t e c h n i c a l p e r s o n c h e c k o n t h e c o n t a c t s / t e r m i n a l s o f t h e c h a r g e c o n t r o l l e r f o r o x i d a t i o n , l o o s e c o n n e c t i o n a n d d r y s o l d o n c e i n s i x m o n t h s a t l e a s t f o r p r o p e r m a i n t e n a n c e . 2 5 3 . 6 T h e L i g h t i n g ( L o a d s a r e M a i n l y L i g h t i n g ) T y p i c a l l o a d s i n S H S s a r e l a m p s . r a d i o s a n d T V - s e t s . a n d l i g h t i n g u s u a l l y r e p r e s e n t s a s u b s t a n t i a l p a r t o f t h e t o t a l e n e r g y c o n s u m p t i o n o f t h e h o u s e . L a m p s a r e u s u a l l y i n c l u d e d i n S H S s k i t s . b u t t h e y h a v e n o t y e t b e e n w i d e l y s t a n d a r d i s e d . I n c o n t r a s t . r a d i o s a n d T V - s e t s a r e d i r e c t l y a c q u i r e d b y t h e u s e r s f r o m t h e c o n v e n t i o n a l a p p l i a n c e s m a r k e t , t h e i r l'nerg~ c o n s u m p t i o n s t e n d t o b e m o d e s t a n d t h e y a r e h i g h l y s t a n d a r d i s e d p r o d u c t s . F o r t h e s e r e a s o n s . o n l y l a m p s a r e r e v i e w e d i n t h i s g u i d e l i n e . v v h i l e i n f t m 1 1 a t i o n c o n c e r n i n g r a d i o s a n d T V - s e t s ( l m v s t a n d b y l o s s e s . p r o t e c t i o n a g a i n s t r e v e r s e v o l t a g e . r e q u i r e d \ o l t a g e . e t c . ) a r e e n t r u s t e d t o t r a i n i n g a n d g e n e r a l i n f o r m a t i o n a c t i v i t i e s i n t h e i n d u s t r y . ! h e r e q u i r e m e n t s p r o p o s e d h e r e a r e a s f o l l o w s f o r L i g h t i n g : ' • ' . ' \ C F L ' s ! I I . t F l u o r e s c e n t r L E D ' s F i g u r e 3 . 6 . 1 : P i c t u r e s o f t y p i c a l l i g h t l o a d s a v a i l a b l e i n S H S i n S r i L a n k a • F l u o r e s c e n t l a m p s a r e r e c o m m e n d e d d u e t o t h e i r h i g h e r e . f f i c i e n c y f o r a r e a o r t a s k l i g h t i n g a p p l i c a t i o n s , b u t L E D o r h a l o g e n l a m p s m a y b e u s e d f o r s p e c i a l p u r p o s e a p p l i c a t i o n s s u c h a s n i g h t l i g h t s . l f j l u o r e s c e n t l a m p s a r e t o b e u s e d , t h e y m u s t m e e t t h e f o l l o w i n g s p e c i f i c a t i o n s . 2 6 • M i n i m u m o p e r a t i n g v o l t a g e w h e n t h e t u b e l i g h t o r c o m p a c t f l u o r e s c e n t l i g h t ( C F L ) w i l l s t i l l s t r i k e s h a l l b e l e s s t h a n 8 5 % o f t h e r a t e d v o l t a g e . • B a l l a s t s m u s t e n s u r e s a f e a n d r e g u l a t e d i g n i t i o n i n t h e v o l t a g e r a n g e f r o m - 1 5 % t o + 2 5 % o f t h e n o m i n a l v o l t a g e ( I 0 . 3 V t o 1 5 V f o r 1 2 V b a t t e r y ) . • M a x i m u m c o n t i n u o u s o p e r a t i n g v o l t a g e w i t h o u t d a m a g e t o t h e c i r c u i t m u s t b e a t l e a s t 1 2 5 % o f t h e r a t e d v o l t a g e . • T h e m i n i m u m o p e r a t i n g f r e q u e n c y s h o u l d b e 2 0 k H z a n d t h e w i r i n g l e n g t h f r o m t h e i n v e r t e r t o t h e f l u o r e s c e n t l i g h t b u l b m u s t b e k e p t s h o r t t o m i n i m i z e r a d i o i n t e r f e r e n c e . • B a l l a s t s m u s t e n s u r e s a f e a n d r e g u l a t e d i g n i t i o n i n t h e v o l t a g e r a n g e f r o m - 1 5 % t o + 2 5 % o f t h e n o m i n a l v o l t a g e ( 1 0 . 3 V t o 1 5 V f o r 1 2 V b a t t e r i e s ) . • B a l l a s t s m u s t e n s u r e s a f e a n d r e g u l a t e d i g n i t i o n i n t h e r a n g e o f a m b i e n t t e m p e r a t u r e f r o m 0 o c t o + 4 0 o C . • T h e e l e c t r i c a l w a v e f o r m o n t h e f l u o r e s c e n t t u b e t e r m i n a l s m u s t b e s y m m e t r i c a l i n t i m e t o w i t h i n 1 0 p e r c e n t ( i . e . , 6 0 % 1 4 0 % w a v e f o r m m a x i m u m d i f f e r e n c e i n s y m m e t r y o v e r t h e v o l t a g e r a n g e o f 1 1 . 0 t o 1 2 . 5 V D C a t a n a m b i e n t t e m p e r a t u r e o f 2 5 d e g r e e s C ) . • T h e m a x i m u m c r e s t f a c t o r ( r a t i o o f m a x i m u m p e a k t o R M S v o l t a g e o f t h e w a v e f o r m a p p l i e d t o t h e f l u o r e s c e n t t u b e l i g h t ) s h a l l b e l e s s t h a n 2 ) • L e n s e s , c o v e r s , g r i d s e t c . ( i f u s e d ) m u s t b e e a s i l y r e m o v a b l e b y t h e u s e r f o r b u l b r e p l a c e m e n t o r f o r c l e a n i n g . • N o b l a c k e n i n g o r r e d u c t i o n i n t h e l u m e n o u t p u t b y m o r e t h a n 1 0 % s h o u l d b e o b s e r v e d a f t e r 1 , 0 0 0 O N / O F F c y c l e s ( t w o m i n u t e s O N a n d f o u r m i n u t e s O F F i s o n e c y c l e ) . • T h e l u m i n o u s e f f i c a c y o f t h e l i g h t , i n c l u s i v e o f t h e p o w e r r e q u i r e m e n t o f t h e i n v e r t e r , m u s t b e e i t h e r : ( a ) g r e a t e r t h a n 3 0 l u m e n s / w a t t w i t h a n y r e f l e c t o r s , l e n s e s , c o v e r s o r g r i d s ( i f u s e d ) i n p l a c e ; o r ( b ) g r e a t e r t h a n 3 5 l u m e n s / w a t t w i t h o u t r e f l e c t o r s , l e n s e s , e t c i n p l a c e . 2 7 • L i g h t f i t t i n g s m u s t b e i n s e c t p r o o f e d a n d c o r r o s i o n a n d w e a t h e r p r o t e c t e d . • L i g h t f i t t i n g s m u s t b e m a r k e d w i t h t h e m a n u f a c t u r e r , m o d e l n u m b e r , r a t e d o p e r a t i n g v o l t a g e , r a t e d c u r r e n t a n d d a t e o f m a n u f a c t u r e o r b a t c h n u m b e r . • B a l l a s t s m u s t b e p r o t e c t e d a g a i n s t d e s t r u c t i o n w h e n : o T h e l a m p i s r e m o v e d d u r i n g o p e r a t i o n o r t h e b a l l a s t s a r e o p e r a t e d w i t h o u t t h e l a m p . o T h e l a m p d o e s n o t i g n i t e . o T h e s u p p l y v o l t a g e i s r e v e r s e - p o l e d . o T h e o u t p u t s o f t h e e l e c t r o n i c b a l l a s t a r e s h o r t c i r c u i t e d . • B a l l a s t s m u s t n o t p r o d u c e r a d i o f r e q u e n c y i n t e r f e r e n c e . • T h e c o n s u m p t i o n o f b a l l a s t s w h e n t h e y a r e o p e r a t e d w i t h o u t l a m p s m u s t b e l o w e r t h a n 2 0 % o f t h e i r n o m i n a l p o w e r . • M i n i m u m D C p o w e r r e q u e s t e d a t t h e b a l l a s t s i n p u t m u s t b e 9 0 % o f t h e n o m i n a l v a l u e o f t h e l a m p , i n a l l t h e r a n g e o f t h e o p e r a t i n g v o l t a g e ( - 1 5 % t o + 2 5 % o f t h e n o m i n a l v a l u e . • T h e s i m u l t a n e o u s u s e o f b o t h f l u o r e s c e n t a n d l o w p o w e r ( < 2 J ¥ ) i n c a n d e s c e n t l a m p s s h o u l d b e a l l o w e d , a s l o n g a s t h e t o t a l d e s i g n l o a d c o n s u m p t i o n i s n o t e x c e e d e d . • T h e l u m i n o u s e f f i c i e n c y c o u l d b e i n c r e a s e d a d d i n g r e f l e c t o r s t o t h e b u l b m o u n t i n g s . S o c k e t O u t l e t • A 1 2 V D C s o c k e t o u t l e t f o r a T V o r s i m i l a r a p p l i a n c e s h a l l b e p r o v i d e d f o r s y s t e m s h a v i n g a c a p a c i ( v o f 3 0 W p o r m o r e . T h e o u t l e t m u s t b e r a t e d t o c a r r y t h e m a x i m u m e x p e c t e d D C c u r r e n t . T h e o u t l e t m u s t b e p r o t e c t e d f r o m r e v e r s i n g t h e p o l a r i ( v o f t h e v o l t a g e a p p l i e d t o t h e a p p l i a n c e . A n o p t i o n a l 6 / 9 V o u t l e t f o r u s e w i t h r a d i o / c a s s e t t e p l a y e r i s r e c o m m e n d e d . 2 8 3 . 7 T h e W i r i n g R e l a t i v e l y l o w v o l t a g e s a n d h i g h c u r r e n t s a r e c h a r a c t e r i s t i c s o f S H S s , s o e v e n s m a l l v o l t a g e l o s s e s t e n d t o b e i m p o r t a n t , a n d c a n n e g a t i v e l y a f f e c t t h e c u r r e n t f r o m P V g e n e r a t o r s ( a n i n c r e a s e i n o p e r a t i n g v o l t a g e m o v e s t h e o p e r a t i n g p o i n t s t o w a r d s t h e l o w - c u r r e n t r e g i o n o f t h e I - V c u r v e o f t h e P V g e n e r a t o r s ) , T h e r e f o r e , • T h e s e c t i o n s o f c a b l e s m u s t c a u s e l e s s t h a n 3 % o f v o l t a g e l o s s e s b e t w e e n P V m o d u l e s a n d c h a r g e r e g u l a t o r , l e s s t h a n 1 % b e t w e e n b a t t e r y a n d c h a r g e r e g u l a t o r , a n d l e s s t h a n 5 % b e t w e e n c h a r g e r e g u l a t o r a n d l o a d . A l l o f t h e s e a p p l y a t t h e m a x i m u m c u r r e n t c o n d i t i o n . • N o t w i t h s t a n d i n g t h e a b o v e m a x i m u m v o l t a g e r e q u i r e m e n t s , t h e m i n i m u m a c c e p t a b l e c r o s s - s e c t i o n o f t h e w i r e i n e a c h o f t h e f o l l o w i n g s u b - c i r c u i t s i s a s f o l l o w s : o f r o m P V m o d u l e t o c h a r g e r e g u l a t o r : 2 . 5 m m 2 o f r o m c h a r g e r e g u l a t o r t o b a t t e r y : 2 . 5 m m 2 o f r o m c h a r g e r e g u l a t o r t o i n t e r m e d i a t e j u n c t i o n p o i n t / s w i t c h o n t h e w a y t o l o a d 2 . 5 m m 2 o f r o m j u n c t i o n p o i n t t o t h e l o a d 1 . 5 m m 2 T a b l e 3 . 7 . 1 : N u m b e r o f U s e r s F o u n d i n t h e S a m p l e U n i v e r s e o f S H S w i t h D i f f e r e n t T y p e s o f W i r e G a u g e s f o r I n s t a l l a t i o n C o n n e c t i o n S H S w i t h S H S w i t h S H S w i t h S H S w i t h 4 m m 2 2 . 5 m m 2 1 . 5 m m 2 < = 1 m m 2 P V m o d u l e t o c h a r g e 8 1 5 5 0 r e g u l a t o r c h a r g e r e g u l a t o r t o 5 1 7 6 0 b a t t e r y c h a r g e r e g u l a t o r t o 0 2 1 7 0 i n t e r m e d i a t e j u n c t i o n / s w i t c h f r o m j u n c t i o n p o i n t t o 0 2 6 2 t h e l o a d 2 9 T o t a l S H S 2 8 2 8 2 8 2 8 • E x t e r n a l c a b l e s m u s t b e s p e c i f i c a l l y a d a p t e d t o o u t d o o r e x p o s u r e a c c o r d i n g t o t h e i n t e r n a t i o n a l s t a n d a r d . • A l l c a b l e t e r m i n a l s m u s t a l l o w f o r a s e c u r e a n d m e c h a n i c a l l y s t r o n g e l e c t r i c a l c o n n e c t i o n . T h e y m u s t h a v e l o w e l e c t r i c a l r e s i s t a n c e ; l e a d i n g t o v o l t a g e l o s s e s l e s s t h a n 0 . 5 % o f t h e n o m i n a l v o l t a g e . T h i s a p p l i e s f o r e a c h i n d i v i d u a l t e r m i n a l a t t h e m a x i m u m c u r r e n t c o n d i t i o n . • C a b l e t e r m i n a l s s h o u l d n o t b e p r o n e t o c o r r o s i o n a r i s i n g f r o m j u n c t i o n s o r d i s s i m i l a r m e t a l s . • F i e l d - i n s t a l l e d w i r i n g m u s t b e j o i n e d u s i n g t e r m i n a l s t r i p s o r s c r e w c o n n e c t o r s . S o l d e r i n g o r c r i m p i n g i n t h e f i e l d m u s t b e a v o i d e d i f a t a l l p o s s i b l e . W i r e n u t s a r e n o t a l l o w e d . T h e r a t e d c u r r e n t c a r r y i n g c a p a c i t y o f t h e j o i n t m u s t n o t b e l e s s t h a n t h e c i r c u i t c u r r e n t r a t i n g . A l l c o n n e c t i o n s m u s t b e m a d e i n j u n c t i o n b o x e s . F i t t i n g s f o r l i g h t s , s w i t c h e s , a n d s o c k e t o u t l e t s m a y b e u s e d a s j u n c t i o n b o x e s w h e r e p r a c t i c a l . • A l l w i r i n g s h a l l b e c o l o u r c o d e d a n d / o r l a b e l l e d . • A l l e x p o s e d w i r i n g ( w i t h t h e p o s s i b l e e x c e p t i o n o f t h e m o d u l e i n t e r c o n n e c t s ) m u s t b e i n c o n d u i t s o r b e f i r m ( v f a s t e n e d t o t h e b u i l d i n g s t r u c t u r e w i t h w i r i n g c l i p s w i t h a s p a n b e t w e e n t h e m o f 6 " - 8 " . W i r i n g t h r o u g h r o o f i n g , w a l l s a n d o t h e r s t r u c t u r e s m u s t b e p r o t e c t e d t h r o u g h t h e u s e o f b u s h i n g s . W i r i n g t h r o u g h r o o f i n g m u s t f o r m a w a t e r p r o o f s e a l . W h e r e t h e w i r i n g i s t h r o u g h f l a m m a b l e m a t e r i a l ( e . g . t h a t c h e d r o o f s ) , t h e y m u s t b e i n a m e t a l c o n d u i t . A d e q u a t e f a s t e n e r s , c o n d u i t s , b u s h i n g s a n d o t h e r i n s t a l l a t i o n h a r d w a r e m u s t b e s u p p l i e d . • I t i s r e c o m m e n d e d t o c a r r y o u t a f u l l i n s p e c t i o n o f t h e w i r i n g o f t h e S H S b y a c o m p e t e n t t e c h n i c i a n o n c e i n o n e y e a r . T h r o u g h t h i s i d e n t i f i c a t i o n o f l o o s e c o n n e c t i o n s , o p e n c i r c u i t s , p o t e n t i a l s h o r t c i r c u i t s , r o d e n t d a m a g e , i n s u l a t i o n f a i l u r e . . . e t c i f a n y c o u l d b e i d e n t i f i e d a n d r e c t i f i e d . 3 0 3 . 8 S a f e t y C o n c e r n i n g u s e r s ' s a f e t y , S H S s o f f e r t h e a d v a n t a g e o f l o w v o l t a g e ( t y p i c a l l y 1 2 V ) a n d t h e d i s a d v a n t a g e o f t h e e x i s t e n c e o f a b a t t e r y , w h i c h h a s v e r y h i g h s h o r t - c i r c u i t p o w e r , c o n t a i n s s u l p h u r i c a c i d , a n d r e l e a s e s i n f l a m m a b l e g a s e s . T o a v o i d t h e a s s o c i a t e d r i s k s , i t i s a p p r o p r i a t e t o m e e t t h e f o l l o w i n g r e q u i r e m e n t s : • B o t h b a t t e r y a n d c h a r g e r e g u l a t o r m u s t b e p r o t e c t e d a g a i n s t o v e r - c u r r e n t s a n d s h o r t - c i r c u i t c u r r e n t s b y t h e p l a c e m e n t o f f u s e s , d i o d e s , e t c . i n b o t h P V g e n e r a t o r a n d l o a d l i n e s . O v e r - c u r r e n t a n d s h o r t - c i r c u i t p r o t e c t i o n c a n b e p r a c t i c a l l y i m p l e m e n t e d i n s e v e r a l w a y s ( f u s e s , d i o d e s , e t c . ) a n d m a y o r m a y n o t b e b u i l t i n t o t h e r e g u l a t o r b o x . I n e i t h e r c a s e , s u c h p r o t e c t i o n s h o u l d b e c o n s i d e r e d a s a p a r t o f t h e c h a r g e r e g u l a t o r a n d t h e r e q u i r e m e n t s c o n c e r n i n g v o l t a g e d r o p s t h a t h a v e b e e n p r o p o s e d e a r l i e r u n d e r s p e c i f i c a t i o n s f o r c h a r g e r e g u l a t o r s . B a t t e r y a c c i d e n t s c a n r e s u l t f r o m t i p p i n g o v e r t h e b a t t e r y a n d i t s c o n t a i n e r - i f u s e d - , o r a n y a c c i d e n t a l p l a c e m e n t o f a n e l e c t r i c a l c o n d u c t o r , s u c h a s a s c r e w d r i v e r o r s p a n n e r , a c r o s s t h e b a t t e r y t e r m i n a l s . C o n c e r n i n g t h e m o u n t i n g a n d l o c a t i o n o f b a t t e r i e s , t h e f o l l o w i n g r e q u i r e m e n t s a p p l y : • T h e b a t t e r y m u s t b e l o c a t e d i n a w e l l v e n t i l a t e d s p a c e w i t h r e s t r i c t e d a c c e s s . • P r o v i s i o n s m u s t b e t a k e n t o a v o i d a c c i d e n t a l s h o r t c i r c u i t o f t h e b a t t e r y t e r m i n a l s . B o t h o f t h e s e r e q u i r e m e n t s c a n b e m e t i n s e v e r a l w a y s . D e d i c a t e d b a t t e r y c a s e s a r e b e i n g e x t e n s i v e l y u s e d i n S r i L a n k a a n d m a n y o t h e r A s i a n c o u n t r i e s . T h e s e h a v e t h e a d v a n t a g e s o f b e i n g s t a n d a r d i s e d p r o d u c t s w h i c h a r e q u i c k t o i n s t a l l , b u t t h e y a d d t o t h e c o s t o f S H S s , a n d m a y r e p r e s e n t a n i n t r u s i o n i n t o t h e h o u s e w h i c h u s e r s f i n d d i f f i c u l t t o a c c e p t . 3 1 • I n r e g i o n s w i t h f r e q u e n t s t o r m s , m a n u a l i s o l a t i o n o f b o t h t h e p o s i t i v e a n d n e g a t i v e p o l e s s h o u l d b e i n s t a l l e d o n t h e P V s i d e , s o t h a t t h e P V g e n e r a t o r c a n b e i s o l a t e d w h e n t h e r e i s a r i s k o f l i g h t n i n g s t r i k e s . F i n a l l y , t o a v o i d s h o c k h a z a r d s w h e n c h a n g i n g f l u o r e s c e n t l a m p s : • E l e c t r o d e s o f b a l l a s t s m u s t n e v e r b e c o n n e c t e d t o l i g h t i n g f i x t u r e s . 3 . 9 E n e r g y P e r f o r m a n c e T h e e n e r g y p e r f o r m a n c e o f a S H S s h o u l d b e j u d g e d b y t h e r e l i a b i l i t y o f i t s e l e c t r i c i t y s u p p l y t o t h e l o a d , a n d t h e e f f i c i e n c y w i t h w h i c h i t u s e s t h e e l e c t r i c i t y f r o m t h e P V g e n e r a t o r . B o t h a s p e c t s a r e e s s e n t i a l l y r e l a t e d t o s y s t e m s i z e , c o m p o n e n t e f f i c i e n c i e s a n d c o n s u m e r s ' u s e . R e l i a b i l i t y c a n b e q u a n t i f i e d i n t e r m s o f L o s s o f L o a d P r o b a b i l i t y ( L L P ) , w h i c h i s t h e p r o b a b i l i t y o f g e t t i n g a b l a c k o u t c a u s e d b y a l a c k o f s o l a r r a d i a t i o n a v a i l a b i l i t y . D u e t o t h e r a n d o m n a t u r e o f s o l a r r a d i a t i o n t h e v a l u e o f L L P i s a l w a y s g r e a t e r t h a n z e r o , e v e n i f t h e P V s y s t e m n e v e r b r e a k s d o w n . O b v i o u s l y , f o r a g i v e n l o a d , t h e b i g g e r t h e P V s y s t e m , t h e l o w e r t h e L L P a n d t h e h i g h e r t h e r e l i a b i l i t y . T h e P e r f o r m a n c e R a t i o ( P R ) q u a n t i f i e s h o w w e l l t h e e n e r g y f r o m t h e P V g e n e r a t o r i s u s e d . I t i s d e f i n e d a s : · ' u s e f u l e n e r g y s u p p l i e d t o t h e l o a d " d i v i d e d b y " ' t h e m a x i m u m t h e o r e t i c a l e n e r g y w h i c h t h e P V g e n e r a t o r c a n p r o d u c e " . T h i s i n c l u d e s a l l o f t h e l o s s e s o c c u r r i n g i n t h e P V g e n e r a t o r ( c e l l t e m p e r a t u r e , m i s m a t c h i n g , e t c . ) , t h e l o s s e s f r o m t h e r e s t o f t h e s y s t e m ( s e l f c o n s u m p t i o n o f t h e c h a r g e r e g u l a t o r , b a t t e r y e f f i c i e n c y , e t c . ) a n d a l s o t h e a v a i l a b l e e n e r g y w h i c h i s n o t c o n s u m e d b y t h e u s e r s . O b v i o u s l y , a P V s y s t e m w h i c h i s " ' t o o b i g " c a n d e l i v e r m u c h m o r e e n e r g y t h a n t h e u s e r s r e q u i r e , a n d t h i s l e a d s t o e n e r g y w a s t e a n d l o w P R v a l u e s . 3 2 3 . 1 0 R e l i a b i l i t y a n d S i z i n g T h e s i z e o f a P V - s y s t e m i s a g e n e r a l c o n c e p t w h i c h i n v o l v e s t h e d i m e n s i o n s o f t h e P V - a r r a y a n d t h e b a t t e r y , a n d i t i s u s e f u l t o d e f i n e t h e s e d i m e n s i o n s r e l a t i v e t o t h e l o a d . T h e s i z e s o f t h e g e n e r a t o r a n d t h e b a t t e r y a r e s i m p l y o b t a i n e d f r o m r u l e s o f t h u m b b a s e d o n p r e v i o u s e x p e r i e n c e . W i d e l y u s e d r u l e s o f t h u m b a r e : • T h e s i z e o f t h e P V g e n e r a t o r s h o u l d b e c h o s e n t o e n s u r e t h a t t h e e n e r g y p r o d u c e d d u r i n g t h e w o r s t m o n t h c a n , a t l e a s t , e q u a l t h e d e m a n d o f t h e l o a d . • T h e u s e f u l c a p a c i t y o f t h e b a t t e r y ( n o m i n a l c a p a c i t y m u l t i p l i e d b y t h e m a x i m u m d e p t h o f d i s c h a r g e ) s h o u l d a l l o w f o r a t h r e e t o f i v e d a y p e r i o d o f a u t o n o m y . • I n c a s e s w h e r e m a n u a l t r a c k i n g i s p r o v i d e d , t h e e s t i m a t e d s u r p l u s i n c o l l e c t e d i r r a d i a t i o n s h o u l d n o t b e c o n s i d e r e d f o r s i z i n g p u r p o s e s . 3 . 1 1 E n e r g y E f f i c i e n c y A n i d e a l P V s y s t e m o p e r a t i n g w i t h i t s m o d u l e s a t 2 5 o C t h r o u g h o u t t h e d a y w o u l d h a v e a P e r f o r m a n c e R a t i o o f I 0 0 % , a n d t h e r e a s o n s w h y r e a l o p e r a t i n g v a l u e s w i l l b e l o w e r t h a n t h i s ( t y p i c a l l y a b o u t 6 0 % ) a r e : • A r r a y l o s s e s ( s h a d o w i n g , c e l l t e m p e r a t u r e h i g h e r t h a n 2 5 o C , m i s m a t c h , l o s s e s i n c a b l e s , o p e r a t i n g v o l t a g e d i f f e r e n t f r o m t h a t c o r r e s p o n d i n g t o t h e m a x i m u m p o w e r p o i n t ) • S y s t e m l o s s e s ( c h a r g e r e g u l a t o r s , b a t t e r i e s , a n d c a b l e s ) • P o o r u s e o f t h e a v a i l a b l e e n e r g y A r r a y l o s s e s a r e m i n i m i s e d b y c a r e f u l i n s t a l l a t i o n ( m o d u l e v e n t i l a t i o n a n d s u i t a b l e c a b l e s i z e s ) a n d b y u s i n g P V m o d u l e s w h o s e e l e c t r i c a l c h a r a c t e r i s t i c s a r e w e l l a d a p t e d t o t h e t a s k o f c h a r g i n g b a t t e r i e s i n t h e p a r t i c u l a r c l i m a t e c o n c e r n e d . S y s t e m l o s s e s a r e m i n i m i s e d b y u s i n g l o w c o n s u m p t i o n r e g u l a t o r s a n d g o o d q u a l i t y b a t t e r i e s . T h e f o l l o w i n g r e q u i r e m e n t s a r e t h e r e f o r e p r o p o s e d : 3 3 • T h e P V g e n e r a t o r m u s t b e e n t i r e l y f r e e o f s h a d o w s d u r i n g , a t l e a s t , 8 h o u r s p e r d a y , c e n t r e d a t n o o n , a l l t h r o u g h t h e y e a r . • W i t h a n i r r a d i a n c e o f 8 0 0 W l m 2 , t h e m a x i m u m p o w e r v o l t a g e o f t h e P V g e n e r a t o r a t t h e a n n u a l m a x i m u m a m b i e n t t e m p e r a t u r e o f t h e s i t e V M A x ( T M A X J s h o u l d l i e b e t w e e n 1 4 . 5 a n d 1 5 V . T h i s r e q u i r e m e n t e n s u r e s t h a t t h e c u r r e n t f r o m t h e P V g e n e r a t o r i s g r e a t e r t h a n t h e m a x i m u m p o w e r c u r r e n t f o r m o s t o f t h e t i m e , p r o v i d e d t h a t t h e r e q u i r e m e n t s c o n c e r n i n g v o l t a g e d r o p s i n t h e w i r e s a n d c h a r g e r e g u l a t o r a r e a l s o m e t . I t s h o u l d b e m e n t i o n e d t h a t s p e c i f i c a t i o n s i s s u e d b y t h e W o r l d B a n k s o m e t i m e s i m p o s e t h e e x c l u s i v e u s e o f P V m o d u l e s w i t h n o l e s s t h a n 3 6 s e r i e s c o n n e c t e d s o l a r c e l l s . H o w e v e r , t h i s a p p e a r s t o b e r a t h e r a c o n s e r v a t i v e a p p r o a c h . I n f a c t , P V m o d u l e s w i t h 3 2 a n d 3 3 s o l a r c e l l s a r e b e i n g u s e d i n m a n y p l a c e s w i t h o u t p r o b l e m s , p r o v i d i n g t h e v o l t a g e l o s s e s i n t h e c h a r g e r e g u l a t o r a n d w i r i n g a r e k e p t l o w . H e n c e , • T h e f r e e l o a d i n g e l e c t r i c a l c o n s u m p t i o n o f t h e c h a r g e r e g u l a t o r i n n o r m a l o p e r a t i o n m u s t n o t e x c e e d t h e 3 % o f t h e f o r e s e e n d a i ( v c o n s u m p t i o n . T h i s r e q u i r e m e n t f o r t h e f r e e l o a d i n g e l e c t r i c a l c o n s u m p t i o n o f t h e r e g u l a t o r i s g e n e r a l l y a c c e p t e d . H o w e v e r , e x i s t i n g t e c h n o l o g y a l l o w s f o r s t i l l l e s s c h a r g e r e g u l a t o r c o n s u m p t i o n , s o i t i s a l s o p o s s i b l e t o c o n s i d e r : • T h e f r e e l o a d i n g e l e c t r i c a l c o n s u m p t i o n o f t h e c h a r g e r e g u l a t o r i n n o r m a l o p e r a t i o n s h o u l d n o t e x c e e d t h e 1 % o f t h e f o r e s e e n d a i l y c o n s u m p t i o n . 3 . 1 2 U s e r F r i e n d l i n e s s S H S s a r e r a t h e r s i m p l e . G e n e r a l l y , t h e i r u s e r s d o n o t f a c e s i g n i f i c a n t d i f f i c u l t i e s t o l e a r n t h e r i g h t w a y t o u s e t h e m , o n c e t h e y p r o p e r l y u n d e r s t a n d t h e i n t r i n s i c l i m i t a t i o n o f e n e r g y a v a i l a b i l i t y . I n f o r m a t i o n d i s p l a y e d b y t h e c h a r g e r e g u l a t o r c a n a l s o h e l p w i t h t h i s . 3 4 - R e g u l a t o r s w h i c h d i s p l a y i n f o r m a t i o n o n e l e c t r i c a l p a r a m e t e r s ( c h a r g i n g c u r r e n t , b a t t e r y v o l t a g e , e t c . ) h a v e b e e n e x t e n s i v e l y u s e d i n t h e p a s t . N o w a d a y s , h o w e v e r , i t i s w i d e l y a c c e p t e d t h a t t h i s i s n o t v e r y u s e f u l . W h e n t h e s u p p l y i s c u t o f f , t h e m o s t i m p o r t a n t i n f o r m a t i o n f o r u s e r s i s t o k n o w w h e t h e r t h i s w a s d u e t o e q u i p m e n t f a i l u r e s o r t o e x h a u s t i o n o f e n e r g y a v a i l a b i l i t y . F u r t h e r , i n o r d e r t h a t u s e r s c a n a d o p t e n e r g y s a v i n g p r o c e d u r e s i n a d v a n c e , i t i s a l s o u s e f u l t o i n d i c a t e t h e l e v e l o f r i s k t h a t t h e b a t t e r y w i l l s o o n b e d i s c o n n e c t e d f r o m t h e l o a d d u e t o l o w e n e r g y a v a i l a b i l i t y . F o r t h i s , a s i m p l e t w o o r t h r e e l e v e l d i s p l a y c a n b e m o u n t e d o n t h e c h a r g e r e g u l a t o r t o s h o w t h e s t a t e o f c h a r g e o f t h e b a t t e r y . I t i s t h e r e f o r e p r o p o s e d t h a t t h e f o l l o w i n g a p p r o a c h b e a d o p t e d : • I f t h e l o a d c a n b e u s e d w i t h o u t a n y r e s t r i c t i o n , t h e n t h e b a t t e r y s t a t e o f c h a r g e s h o u l d b e i n d i c a t e d b y m e a n s o f v i s u a l i n d i c a t o r l s . . • l f t h e b a t t e r y h a s b e e n d i s c o n n e c t e d f r o m t h e l o a d b e c a u s e i t s s t a t e o f c h a r g e i s t o o l o w , t h e n t h i s i s i n d i c a t e d b y a r e d s i g n a l . • I f t h e r e i s a r i s k t h a t t h e b a t t e r y w i l l s o o n b e d i s c o n n e c t e d f r o m t h e l o a d , t h e n i t s h o u l d b e i n d i c a t e d b y a a u d i o a n d v i s u a l i n d i c a t i o n . I t i s w o r t h m e n t i o n i n g t h a t m a n y e x i s t i n g r e g u l a t o r s p r o v i d e a d d i t i o n a l i n f o r m a t i o n , w h i c h i s m a i n l y o f u s e t o m a i n t e n a n c e p e r s o n n e l . E x p e r i e n c e s u g g e s t s t h a t m o s t u s e r s s h o u l d n o t h a v e t o c a r r y o u t a n y t a s k o t h e r t h a n c l e a n i n g t h e P V m o d u l e s . T h e r e a r e \ V o r r y i n g e x a m p l e s o f w h a t c a n h a p p e n w h e n o t h e r m a i n t e n a n c e t a s k s a r e l e f t t o t h e u s e r s . E a c h r u r a l c o m m u n i t y , o r s i m i l a r , s h o u l d h a v e a p e r s o n w h o i s r e s p o n s i b l e f o r p r i m a r y m a i n t e n a n c e ( f a i l u r e d i a g n o s t i c s , r e p l a c i n g f u s e s , m o d i f y i n g t h e w i r i n g , e t c . ) , a n d t h e y m u s t b e p r e v i o u s l y t r a i n e d . A n y a d d i t i o n a l i n f o r m a t i o n f r o m r e g u l a t o r s s h o u l d b e a d d r e s s e d t o t h e m , a n d t h e r e f o r e a d a p t e d t o t h e i r s k i l l s a n d r o l e i n t h e m a i n t e n a n c e s c h e m e . 3 5 3 . 1 3 I n s t a l l a t i o n a n d M a i n t e n a n c e S H S s s h o u l d p r e f e r a b l y b e u n d e r s t o o d a s t u r n - k e y s y s t e m s , w h i c h a r e f u l l y i n s t a l l e d a n d o p e r a t i n g b e f o r e b e i n g h a n d e d o v e r t o t h e i r u s e r s . A f t e r h a n d i n g o v e r m a i n m a i n t e n a n c e w o r k s o f t h e s y s t e m i s c a r r i e d o u t b y t h e v e n d o r w h o s u p p l i e d t h e S H S . S H S m a i n t e n a n c e t a s k s w h i c h c a n b e c a r r i e d o u t d i r e c t l y o n s i t e a r e : c l e a n i n g o f P V m o d u l e s , m o d i f y i n g t h e w i r i n g , t o p p i n g u p o f b a t t e r y w a t e r l e v e l s , a n d t h e s u b s t i t u t i o n o f f u s e s . l a m p s a n d c h a r g e r e g u l a t o r s . T o h e l p w i t h t h i s , a n d a l s o t o s i m p l i f y i n i t i a l i n s t a l l a t i o n o f t h e S H S , i t i s a p p r o p r i a t e t o r e q u i r e t h a t : • S u p p o r t s t r u c t u r e s m u s t b e m o u n t e d t o a l l o w e a s y a c c e s s f o r P V m o d u l e c l e a n i n g a n d c o n n e c t i o n b o x e s i n s p e c t i o n . • S u p p o r t s t r u c t u r e s m u s t b e m o u n t e d s u c h t h a t t h e i r r e s i s t a n c e t o c o r r o s i o n , f a t i g u e a n d w i n d a r e p r e s e r v e d . • I f r o o f m o u n t i n g i s d o n e , s u p p o r t s t r u c t u r e s s h o u l d n o t b e f i x e d o n t o r o o f i n g s h e e t s , b u t t o a r o o f b e a m o r a n i n t e g r a l p a r t o f t h e s t r u c t u r e o f t h e h o u s e . • T h e b a t t e r y s h o u l d b e p l a c e d i n a n e a s i l y a c c e s s i b l e l o c a t i o n ( N o t e : a c c e s s s h o u l d n o r m a l l y b e r e s t r i c t e d , f o r e x a m p l e b y m e a n s o f a l o c k e d d o o r . ) • I t i s r e c o m m e n d e d t o d o r o u t i n e s e r v i c e v i s i t o n c e i n f o u r m o n t h s i . e . t h r e e t i m e s a y e a r o r a t l e a s t o n c e i n s i x m o n t h s i . e . t w o t i m e s a y e a r c o m p u l s o r i l y b y a t r a i n e d t e c h n i c a l p e r s o n n e l . - - E a s i l y a c c e s s i b l e ' ' m e a n s t h a t c l e a n i n g o f t h e b a t t e r y t e r m i n a l s , c h e c k i n g t h e l e v e l o f l'i~ctrolyte. t o p p i n g u p t h e w a t e r l e v e l s a n d r e p l a c i n g f u s e s ( i f e x i s t i n g ) c a n b e e a s i l y d u n e w i t h o u t m o v i n g t h e b a t t e r y . • C h a r g e r e g u l a t o r s a n d l a m p s m u s t b e p r o v i d e d w i t h s u i t a b l e m o u n t i n g b r a c k e t s I f i x i n g s ( i n s t a l l a t i o n m u s t b e r e l a t i v e l y s i m p l e ) . • C h a r g e r e g u l a t o r s a n d l a m p s m u s t b e d e s i g n e d i n s u c h a w a y t h a t a c c e s s t o f u s e s 3 6 a n d w i r i n g t e r m i n a l s i s r e l a t i v e l y e a s y • L a m p l e n s e s , c o v e r s g r i d s , e t c . ( i f u s e d ) m u s t b e i n s e c t p r o o f . • L a m p l e n s e s , c o v e r s g r i d s , e t c . ( i f u s e d ) m u s t b e e a s i l y r e m o v a b l e b y t h e u s e r s f o r b u l b r e p l a c e m e n t o r f o r c l e a n i n g . • A l l f l u o r e s c e n t t u b e s m u s t b e a v a i l a b l e l o c a l ( v . • T o o l i n g r e q u i r e m e n t s m u s t b e m i n i m i s e d ( a v o i d d i f f e r e n t b o l t I s c r e w s i z e s , e t c . ) F i n a l l y , a l l t h e w i r i n g s h o u l d b e i n s t a l l e d i n c o m p l i a n c e w i t h t h e s t a t e o f t h e a r t . I n p a r t i c u l a r • C a b l e s m u s t b e s e c u r e d t o s u p p o r t s t r u c t u r e s o r w a l l s t o f u l l y a v o i d m e c h a n i c a l f o r c e s o n o t h e r e l e m e n t s ( c o n n e c t i o n b o x e s , b a l l a s t s , s w i t c h e s , e t c ) • C a b l e s m u s t b e s t a p l e d i n t o t h e w a l l a t a p p r o p r i a t e i n t e r v a l s ( 6"~8" s p a n i s r e c o m m e n d e d ) t o s e c u r e t h e m b o t h h o r i z o n t a l ( v a n d v e r t i c a l l y i f e x p o s e d , o t h e r w i s e t h e y s h o u l d b e b u r i e d , o r t a k e n t h r o u g h c o n d u i t s a n d c a s i n g s o r r e c e s s e d a n d p l a s t e r e d i n t o w a l l s . • C a b l e s m u s t b e k e p t o u t o f r e a c h o f s m a l l c h i l d r e n . • I n g e n e r a l , a l l c a b l e l a y s m u s t b e h o r i z o n t a l o r v e r t i c a l , n e v e r o b l i q u e . 3 . 1 4 F l e x i b i l i t y O n t h e a s s u m p t i o n t h a t a l l t h e a b o v e m e n t i o n e d r e q u i r e m e n t s a r e f u l f i l l e d , i t i s a l s o i m p o r t a n t t h a t a S H S w o u l d b e d e s i g n e d i n a f l e x i b l e w a y s u c h t h a t a n y c o m p o n e n t c a n b e s u b s t i t u t e d b y a s i m i l a r c o m p o n e n t f r o m a n o t h e r s u p p l i e r o r b y a t e c h n i c a l l y i m p r o v e d c o m p o n e n t f r o m t h e s a m e s u p p l i e r . F l e x i b i l i t y i n t e r m s o f s y s t e m s i z i n g i s a l s o i m p o r t a n t . F o r t h i s , s p e c i a l a t t e n t i o n n e e d s t o b e p a i d t o t h e p o s s i b i l i t y o f e n l a r g i n g a S H S b y i n c r e a s i n g t h e s i z e o f i t s P V g e n e r a t o r o r i t s b a t t e r y . T h e c o m p a t i b i l i t y o f t h e b a t t e r y a n d r e g u l a t o r i s a l s o a k e y i s s u e . P V m o d u l e s o f i d e n t i c a l n o m i n a l v o l t a g e c a n b e c o n n e c t e d i n p a r a l l e l w i t h o u t a n y r e s t r i c t i o n , s o w h e n P V g e n e r a t o r s a r e e n l a r g e d i t i s o n l y n e c e s s a r y t o c h e c k w i r i n g s i z e s a n d t h e a b i l i t y o f t h e r e g u l a t o r t o m a n a g e t h e i n c r e a s e d v a l u e o f t h e m a x i m u m c u r r e n t . 3 7 T o e n l a r g e t h e s t o r a g e c a p a c i t y o f a S H S i t i s n e c e s s a r y t o r e p l a c e t h e c o m p l e t e f o r m e r b a t t e r y w i t h a n e w o n e , b e c a u s e p a r a l l e l c o n n e c t i o n s o f o l d a n d n e w b a t t e r i e s a r e n e v e r s a t i s f a c t o r y . I t s h o u l d b e m e n t i o n e d t h a t s p e c i f i c a t i o n s f r o m t h e W o r l d B a n k t y p i c a l l y a l l o w u p t o t w o i d e n t i c a l b a t t e r i e s t o b e c o n n e c t e d i n p a r a l l e l , t h o u g h t h e y a l s o i n d i c a t e t h a t o n l y o n e i s p r e f e r a b l e , a n d s o m e b a t t e r y m a n u f a c t u r e r s a g r e e w i t h t h i s o p i n i o n . H e n c e , t h e f o l l o w i n g p o i n t s n e e d t o b e s t r e s s e d : • P a r a l l e l c o n n e c t i o n s o f m o r e t h a n t w o b a t t e r i e s a r e n o t p e r m i t t e d . • P a r a l l e l c o n n e c t i o n s o f d i f f e r e n t b a t t e r i e s a r e n o t p e r m i t t e d . • P a r a l l e l c o n n e c t i o n s o f o l d a n d n e w b a t t e r i e s a r e n o t p e r m i t t e d . 3 8 C h a p t e r 4 S o l a r P V H o m e S y s t e m s I n s t a l l a t i o n G u i d e l i n e - t O I n t r o d u c t i o n F i e l d e x p e r i e n c e w i t h P V r u r a l e l e c t r i f i c a t i o n h a s s h o w n t h a t t h e p e r f o r m a n c e o f s o l a r h o m e s y s t e m s S H S s i s n o t a l w a y s e n t i r e l y s a t i s f a c t o r y . H o w e v e r , i n - d e p t h s t u d i e s o f t h e p r o b l e m s e n c o u n t e r e d i n e x i s t i n g i n s t a l l a t i o n s h a v e r e v e a l e d t h a t t h e p u r e s o l a r p a r t , i . e . t h e P V g e n e r a t o r , r a r e l y f a i l s . T h e P V s y s t e m i s o f t e n i n i t i a l l y b l a m e d f o r t h e f a i l u r e b u t , w h e n t h i n g s g o w r o n g , i t i s u s u a l l y t h e o t h e r P V s y s t e m c o m p o n e n t s o r t h e a p p l i a n c e s \ V h i c h a r e p o w e r e d b y t h e P V g e n e r a t o r w h i c h a r e f o u n d t o h a v e f a i l e d . T h i s i s m a i n l y b e c a u s e , w h i l e P V m o d u l e s a r e h i g h l y s t a n d a r d i z e d a n d c e r t i f i e d u s i n g i n t e r n a t i o n a l l y \ a l i d a t e d p r o c e d u r e s , t h e r e a r e n o e q u i v a l e n t s t a n d a r d s a n d p r o c e d u r e s a v a i l a b l e f o r b a l a n c e - o f - s y s t e m c o m p o n e n t s , c o m p o n e n t m a t c h i n g o r i n s t a l l a t i o n q u a l i t y , e v e n t h o u g h t h e q u a l i t y o f t h e s e c o m p o n e n t s h a s a d r a m a t i c i n f l u e n c e o n u s e r s a t i s f a c t i o n a n d o p e r a t i n g c o s t s . T h i s g u i d e l i n e r e s u l t s f r o m w o r k w h i c h h a s b e e n d o n e a s a r e s e a r c h t h e s i s o f t h e a u t h o r a n d i s d e s i g n e d t o f o r m t h e b a s i s f o r a b a s i c g u i d e l i n e f o r S o l a r P V H o m e S y s t e m s ( S H S ) . I n p r e p a r i n g t h i s r e p o r t , e a c h o f t h e d i f f e r e n t a p p r o a c h e s h a s b e e n a s s e s s e d u s i n g s c i e n t i f i c r e a s o n i n g , e m p i r i c a l e v i d e n c e a n d t h e p e r s o n a l e x p e r i e n c e o f t h e a u t h o r s . T o a l a r g e e x t e n t , t h e g u i d e l i n e p r o p o s e d h e r e c a n t h e r e f o r e b e c o n s i d e r e d a s g e n e r a l g u i d e l i n e , b e c a u s e e a c h o f t h e e x i s t i n g l i t e r a t u r e h a s p r o v i d e d e x t r e m e l y v a l u a b l e i n p u t s . T h i s p r o p o s e d g u i d e l i n e i s i n t e n d e d t o p r o v i d e a b a s i s f o r t e c h n i c a l q u a l i t y a s s u r a n c e p r o c e d u r e s , t o t h e e x t e n t t h a t m e e t i n g t h e s p e c i f i e d r e q u i r e m e n t s w i l l p r o d u c e a S H S t h a t \ V i l l p e r f o r m a d e q u a t e l y . I n p a r t i c u l a r , i t i s i n t e n d e d t o p r o v i d e a q u a l i t y r e f e r e n c e f o r p r o c u r e m e n t s p e c i f i c a t i o n s i s s u e d b y g o v e r n m e n t g r a n t s , f i n a n c i a l i n v e s t o r s a n d e v e n t h e I N G O ' s o r N G O w h o w i s h t o g i v e t h e s e s y s t e m s t o u n d e r p r i v i l e g e d . I n a d d i t i o n , i t i s i n t e n d e d t o b e u s e f u l a s a d e s i g n g u i d e l i n e f o r S H S m a n u f a c t u r e r s a n d i n s t a l l e r s . 3 9 T h e g u i d e l i n e i s a s f o l l o w s , i t h a s b e e n d i v i d e d i n t o S H S m a i n c o m p o n e n t s a n d o t h e r i m p o r t a n t a r e a s w h i c h t h e r e s e a r c h e r f e l t i m p o r t a n t . 4 . 1 P V G e n e r a t o r ( P V M o d u l e ) F i g u r e 4 . 1 . 1 : T y p i c a l C r y s t a l l i n e S o l a r P V M o d u l e w i t h 3 6 c e l l s S o l a r m o d u l e s a r e g e n e r a l l y f l a t p a n e l s m o u n t e d o n r o o f s o r o t h e r s t r u c t u r e s . S o l a r m o d u l e s c o n v e r t e n e r g y f r o m s u n l i g h t i n t o d i r e c t c u r r e n t ( D C ) e l e c t r i c i t y . T h e r e a r e f e w t y p e s o f s o l a r m o d u l e t y p e s w h i c h d i f f e r i n i t s o p e r a t i n g c h a r a c t e r i s t i c s d u e t o i t s c o n s t r u c t i o n i n i t s c e l l s . T h e t y p e s a v a i l a b l e a r e a s f o l l o w s ; • C r y s t a l l i n e s i l i c o n • T h i n f i l m • C o m p o u n d s • D y e s e n s i t i z e d p l a s t i c . H o w e v e r , o n l y c r y s t a l l i n e a n d t h i n f i l m t e c h n o l o g y i s c o m m e r c i a l l y a v a i l a b l e f o r u s a g e . W h e n s e l e c t i n g t h e P V m o d u l e i t i s v i t a l t o k n o w h o w e f f i c i e n t i t i s . C r y s t a l l i n e s o l a r P V m o d u l e s a r e e f f i c i e n t e n o u g h t o b e u t i l i z e d i n a S H S i n s t a l l a t i o n a n d i t i s n o t t h a t e x p e n s i v e e i t h e r . T h e r e f o r e , i t i s r e c o m m e n d e d t o u s e c r y s t a l l i n e P V s o l a r m o d u l e s f o r S H S i n s t a l l a t i o n s a n d t o a v o i d o t h e r t y p e s . I f r e q u i r e d t h e s e c o n d b e s t o p t i o n o f t h i n t i l m P V m o d u l e s c o u l d b e u t i l i z e d , b u t r e c o m m e n d e d t o a v o i d s a m e i f i t i s p o s s i b l e t o a t T o r d c r y s t a l l i n e o n e s . T h e P V m o d u l e s a l s o s h o u l d c o m p l y w i t h f o l l o w i n g g u i d e l i n e s ; 4 0 P V M o d u l e S e l e c t i o n • S i n g l e - c r y s t a l l i n e o r p o l y - c r y s t a l l i n e P V m o d u l e s c e r t i f i e d a c c o r d i n g t o t h e i n t e r n a t i o n a l s t a n d a r d I E C - 6 1 2 1 5 . ( R ) ( S e e o v e r v i e w o f s t a n d a r d i n a n n e x u r e - 4 ) • l f t h i n - f i l m p h o t o v o 1 t a i c m o d u l e s a r e u s e d , t h e y m u s t b e t y p e t e s t e d a n d c e r t i f i e d i n a c c o r d a n c e w i t h I E C 6 1 6 4 6 ( S e e o v e r v i e w o f s t a n d a r d i n a n n e x u r e - 4 ) o r e q u i v a l e n t s p e c i f i c a t i o n s . T h e p e a k p o w e r o u t p u t f o r t h i n f i l m m o d u l e s s h o u l d b e t h e v a l u e a f t e r l i g h t s o a k i n g . T a b l e 4 . 1 . 1 : M o d u l e T y p e A g a i n s t t h e i r E f f i c i e n c i e s P i l o t L a b o r a t o r y P r o d u c t i o n P r o d u c t i o n M o d u l e T y p e E f f i c i e n c i e s E f f i c i e n c i e s E f f i c i e n c i e s ( % ) ( % ) C r y s t a l l i n e S i l i c o n - S i n g l e C r y s t a l l i n e 2 4 1 3 - 1 6 - M u l t i - C r y s t a l l i n e 2 0 1 2 - 1 5 ( p o l y ) T h i n - F i l m - A m o r p h o u s S i l i c o n 1 4 5 - 8 - C d T e 1 6 7 - 1 0 - C u ( l n G a ) S e 2 1 9 1 0 - 1 2 I • T o b e e l i g i b l e f o r g o v e r n m e n t g r a n t s c h e m e s t h e p h o t o v o l t a i c a r r a y s h o u l d c o n s i s t o f o n e o r m o r e f l a t - p l a t e p h o t o v o l t a i c m o d u l e s . E a c h m o d u l e s h o u l d c o m p r i s e n o l e s s t h a n 3 6 s e r i e s - c o n n e c t e d s i n g l e o r p o l y - c r y s t a l l i n e s i l i c o n s o l a r c e l l s . F l a t p l a t e t h i n - f i l m m o d u l e s c o u l d a l s o b e u s e d . I f m o r e t h a n o n e m o d u l e i s u s e d , i d e n t i c a l m o d e l s s h a l l b e u s e d a n d t h e y s h a l l b e c o n n e c t e d i n p a r a l l e l . • E a c h m o d u l e m u s t b e c l e a r l y m a r k e d i n d i c a t i n g : M a n u f a c t u r e r , M o d e l N u m b e r , S e r i a l N u m b e r , P e a k W a t t R a t i n g , P e a k C u r r e n t , P e a k V o l t a g e , O p e n C i r c u i t V o l t a g e a n d S h o r t C i r c u i t C u r r e n t o f e a c h m o d u l e ( t h i s i s t o s a f e g u a r d t h e e n d u s e r f r o m t h e v e n d o r i n e v e n t t h e v e n d o r a b a n d o n a n d l e a v e t h e e n d u s e r , t h e e n d u s e r c o u l d c o n t a c t t h e m a n u f a c t u r e r t o o b t a i n w a r r a n t y c l a i m s o r t e c h n i c a l s u p p o r t f r o m t h e m o d u l e m a n u f a c t u r e r ) . 4 1 P V M o d u l e I n s t a l l a t i o n • T h e m o d u l e j u n c t i o n b o x m u s t b e s e a l a b l e a n d m o i s t u r e r e s i s t a n t m a y i t b e i n s t a l l e d o n t h e m o d u l e b a c k o r o n t h e s u p p o r t s t r u c t u r e . • T h e m o d u l e s m u s t b e f r a m e d i n s u c h a w a y a s t o a l l o w s e c u r e c o n n e c t i o n t o t h e m o d u l e m o u n t i n g s t r u c t u r e . P V M o d u l e M a i n t e n a n c e • I t i s s u g g e s t e d t h a t t h e P V M o d u l e b e c l e a n e d w i t h w a t e r a n d s o a p o n c e i n t w o m o n t h s l e a s t t o p r e v e n t t h e m o d u l e b e i n g i n e f f i c i e n t d u e t o d i r t a n d d u s t r e s i d u a l o n i t a s t i m e p a s s e s . I n d r y s e a s o n s w h e n d u s t i s m o r e t h i s f r e q u e n c y c o u l d b e i n c r e a s e d . 4 . 2 S u p p o r t S t r u c t u r e f o r P V M o d u l e F i g u r e 4 . 2 . 1 : P i c t u r e s D e p i c t i n g M o d u l e S u p p o r t S t r u c t u r e s T h e P V m o d u l e c o u l d b e m o u n t e d i n f e w w a y s . H o w e v e r , i n w h a t e v e r m e t h o d i t i s r e q u i r e d t o f i x t h e m o d u l e a l i g n e d t o n o r t h t o s o u t h . A n d t i l t e d a b i t t o l e t t h e r a i n w a t e r t o f l o w o u t , a n d t o b e p e r p e n d i c u l a r t o t h e s u n s m o v e m e n t . U s u a l l y t h i s a l i g n m e n t s a n d d i r e c t i o n i s o b t a i n e d i n S r i L a n k a w i t h t h e m o d u l e s u p p o r t . T h e m o d u l e s u p p o r t a s s e m b l y 4 2 ~ • u s u a l l y c o m p r i s e o f t w o m a i n p a r t s . O n e i s t h e f r a m e w o r k w h i c h i s f i x e d t o t h e m o d u l e a n d i t a l s o m a k e s t h e c o n n e c t i o n w i t h t h e s u p p o r t p o l e . I t i s n o t e d t h a t t h e p o l e w h i c h i s u s e d i s a l w a y s G I i n S r i L a n k a a n d h a s t h e c a p a b i l i t y o f w i t h s t a n d i n g t h e e n v i r o n m e n t a l n e g a t i v e e f f e c t s . H o w e v e r , i t i s n o t e d t h a t t h e m o d u l e s u p p o r t f r a m e w o r k i s f a b r i c a t e d f r o m b o t h A l u m i n i u m a s w e l l a s m i l d s t e e l i n S r i L a n k a . H o w e v e r , m i l d s t e e l d o e s w i t h s t a n d t h e e n v i r o n m e n t a s m u c h a s A l u m i n i u m , t h e r e f o r e i t i s r e c o m m e n d e d t o u s e A l u m i n i u m f r a m e w o r k a l o n g w i t h G I p o l e . T h e r e a r e p o s s i b i l i t i e s o f u s i n g g a l v a n i z e d i r o n , s t a i n l e s s s t e e l f r a m e w o r k s , b u t i s q u i t e e x p e n s i v e t h a n t h e t w o s o l u t i o n s a v a i l a b l e l o c a l l y . T h e r e a l s o i n s t a n c e s w h e r e t r e a t e d w o o d i s b e i n g u s e d i n s o m e c o u n t r i e s w h e r e i t i s l e s s h u m i d , h o w e v e r t h i s s o l u t i o n w o u l d n o t b e f e a s i b l e t o o u r c o u n t r y . T h e s u g g e s t e d m o d u l e s u p p o r t a s s e m b l y g u i d e l i n e w o u l d b e a s f o l l o w s ; P V M o d u l e S u p p o r t S t r u c t u r e S e l e c t i o n • S u p p o r t s t r u c t u r e s s h o u l d b e a b l e t o r e s i s t , a t l e a s t , 1 O y e a r s o f o u t d o o r e x p o s u r e w i t h o u t a p p r e c i a b l e c o r r o s i o n o r f a t i g u e . • S e v e r a l m a t e r i a l s c a n b e u s e d f o r s u p p o r t s t r u c t u r e s , i n c l u d i n g s t a i n l e s s s t e e l , a l u m i n i u m , g a l v a n i s e d i r o n w i t h a p r o t e c t i v e l a y e r p r o v i d e d t h a t a b o v e r e q u i r e m e n t s a r e s a t i s f i e d . • S u p p o r t s t r u c t u r e s m u s t w i t h s t a n d w i n d s o f 1 0 0 k r n l h . P V M o d u l e S u p p o r t S t r u c t u r e I n s t a l l a t i o n • I n t h e c a s e o f f r a m e d P V m o d u l e s , o n l y s t a i n l e s s s t e e l f a s t e n e r s ( s c r e w s , n u t s , r i n g s , e t c . ) m a y b e u s e d f o r a t t a c h i n g t h e m t o s u p p o r t . • T i l t a n g l e s h o u l d b e s e l e c t e d t o o p t i m i s e t h e e n e r g y c o l l e c t i o n d u r i n g t h e w o r s t m o n t h , i . e . , t h e m o n t h w i t h t h e l o w e s t r a t i o o f m o n t h l y m e a n d a i l y i r r a d i a t i o n t o t h e m o n t h l y m e a n d a i l y l o a d . G e n e r a l l y , c o n s t a n t u s e r l o a d c a n b e a s s u m e d . T h e n , t h e f o l l o w i n g f o r m u l a c a n b e u s e d 4 3 y T i l t ( 0 ) = m a x { I < D j } + 1 0 ° w h e r e < D i s t h e l a t i t u d e o f t h e i n s t a l l a t i o n . N o t e : S r i L a n k a ' s l a t i t u d e c h a n g e s a r o u n d + 4 ° f r o m s o u t h t o n o r t h ( F r o m P o i n t D e v u n d a r a t o P o i n t P e d r o ) . T h e r e f o r e , i t i s s a f e t o u s e t h e t i l t a n g l e a s 1 2 ° ( 1 0 ° + 2 ° ) o n a v e r a g e a s a r u l e o f t h u m b . • S t a t i c s u p p o r t s t r u c t u r e s a r e g e n e r a l l y p r e f e r a b l e t o t r a c k i n g - o n e s • F o r s t a t i c s u p p o r t s t r u c t u r e s w h e r e t h e P V a r r a y i s r o o f m o u n t e d a n c h o r i n g o f t h e m o u n t i n g s t r u c t u r e m u s t b e t o t h e b u i l d i n g a n d n o t t o t h e r o o f i n g m a t e r i a l . A n d i t i s n e c e s s a r y t o h a v e a t l e a s t 1 0 e m c l e a r a n c e b e t w e e n t h e P V a r r a y a n d t h e r o o f i n g m a t e r i a l . F i g u r e 4 . 2 . 2 : A t y p i c a l P o l e M o u n t e d S o l a r P V M o d u l e • A n d f o r s t a t i c s u p p o r t s t r u c t u r e s w h e r e t h e P V a r r a y i s p o l e m o u n t e d ( F i g u r e 4 . 2 . 2 ) , t h e m o d u l e / s s h o u l d b e a t t a c h e d t o t h e t o p o f t h e p o l e a t l e a s t 4 M o f f t h e g r o u n d . 4 4 P V M o d u l e S u p p o r t S t r u c t u r e M a i n t e n a n c e • T h e p a n e l / s s h o u l d b e m o u n t e d c l e a r o f v e g e t a t i o n , t r e e s a n d s t r u c t u r e s o a s t o a s s u r e t h a t t h e y a r e f r e e o f s h a d o w t h r o u g h o u t d a y l i g h t h o u r s d u r i n g e a c h s e a s o n o f t h e y e a r . F u r t h e r m o r e , i f m o r e t h a n o n e p a n e l i s m o u n t e d o n a s u p p o r t s t r u c t u r e th~ p a n e l s s h o u l d n o t b e m o u n t e d s u c h t h a t o n e p a n e l w i l l n o t s h a d e t h e o t h e r m o d u l e ( s ) . T h e r e f o r e , t h e u s e r o f t h e s y s t e m s h o u l d m a k e s u r e t h a t t h e m o d u l e / s i s n o t s h a d e d b y v e g e t a t i o n a n d s a m e i s c l e a r e d o f f a s a n d w h e n r e q u i r e d . 4 . 3 B a t t e r y F i g u r e 4 . 3 . 1 : P i c t u r e o f a T u b u l a r D e e p C y c l e S o l a r B a t t e r y A v a i l a b l e i n S r i L a n k a F o r t h e b a t t e r y , t h e m o s t i m p o r t a n t f e a t u r e o f i t s o p e r a t i o n i n S H S s i s c y c l i n g . D u r i n g t h e d a i l y c y c l e , t h e b a t t e r y i s c h a r g e d d u r i n g t h e d a y a n d d i s c h a r g e d b y t h e n i g h t - t i m e l o a d . S u p e r i m p o s e d o n t o t h e d a i l y c y c l e i s t h e s e a s o n a l c y c l e , w h i c h i s a s s o c i a t e d w i t h p e r i o d s o f r e d u c e d r a d i a t i o n a v a i l a b i l i t y . T h i s , t o g e t h e r w i t h o t h e r o p e r a t i n g p a r a m e t e r s ( a m b i e n t t e m p e r a t u r e , c u r r e n t , v o l t a g e s , e t c . ) a f f e c t s t h e b a t t e r y l i f e a n d m a i n t e n a n c e r e q u i r e m e n t s . I n o r d e r t o m a x i m i s e t h e l i f e t i m e o f l e a d a c i d b a t t e r i e s , t h e f o l l o w i n g o p e r a t i n g c o n d i t i o n s m u s t b e a v o i d e d : • H i g h v o l t a g e s d u r i n g c h a r g i n g ( t o p r e v e n t a g a i n s t c o r r o s i o n a n d l o s s o f w a t e r ) 4 5 • L o w v o l t a g e s d u r i n g d i s c h a r g e ( c o r r o s i o n ) • D e e p d i s c h a r g e ( t o a v o i d s u l p h a t i n g , g r o w t h o f d e - n i t r i t e s ) • E x t e n d e d p e r i o d s w i t h o u t a f u l l y c h a r g i n g ( t o a v o i d s u l p h a t i n g ) • H i g h b a t t e r y t e m p e r a t u r e s ( a l l a g e i n g p r o c e s s e s a r e a c c e l e r a t e d ) • S t r a t i f i c a t i o n o f t h e e l e c t r o l y t e ( t o a v o i d s u l p h a t i n g ) • V e r y l o w c h a r g e c u r r e n t s ( t o a v o i d s u l p h a t i n g ) T h e s e r u l e s l e a d t o s p e c i f i c a t i o n s f o r s i z i n g ( b o t h b a t t e r y a n d P V g e n e r a t o r ) a n d f o r b a t t e r y p r o t e c t i o n p r o c e d u r e s ( c h a r g e c o n t r o l l e r ) . F u r t h e r i t i s r e q u i r e d f o l l o w i n g g u i d e l i n e s b e f o l l o w e d i n s e l e c t i o n , i n s t a l l a t i o n a n d m a i n t e n a n c e o f b a t t e r i e s . B a t t e r y S e l e c t i o n • B a t t e r i e s b e a r i n g t h e P V G A P M a r k ( G l o b a l A p p r o v a l P r o g r a m F o r P h o t o v o l t a i c s ) o r h a v i n g b e e n t e s t e d a n d c e r t i f i e d i n a c c o r d a n c e w i t h P V G A P P V R S 5 A - L e a d - a c i d B a t t e r i e s f o r S o l a r P h o t o v o l t a i c E n e r g y S y s t e m s - G e n e r a l R e q u i r e m e n t s a n d M e t h o d s o f T e s t f o r M o d i f i e d A u t o m o t i v e B a t t e r i e s , o r e q u i v a l e n t o r b e t t e r s t a n d a r d , w i l l b e a c c e p t e d . A l s o a c c e p t e d a r e t u b u l a r p l a t e b a t t e r i e s t e s t e d a n d c e r t i f i e d i n a c c o r d a n c e w i t h I n d i a n S t a n d a r d I S 1 3 3 6 9 : 1 9 9 2 - S t a t i o n a r y L e a d A c i d B a t t e r i e s ( w i t h T u b u l a r P o s i t i v e P l a t e s ) i n M o n o b l o c C o n t a i n e r s , o r e q u i v a l e n t o r b e t t e r s t a n d a r d . A c c e p t e d o n a n i n t e r i m b a s i s a r e f l a t p l a t e b a t t e r i e s t e s t e d a n d c e r t i f i e d i n a c c o r d a n c e w i t h B S E N 5 0 3 4 2 : 2 0 0 1 - L e a d - a c i d S t a r t e r B a t t e r i e s ; G e n e r a l R e q u i r e m e n t s , M e t h o d s o f T e s t a n d N u m b e r i n g ( w h i c h s u p e r s e d e s B S E N 6 0 0 9 5 - 1 : 1 9 9 3 ) , o r e q u i v a l e n t o r b e t t e r s t a n d a r d . • T h e m a x i m u m p e r m i s s i b l e s e l f d i s c h a r g e r a t e i s l 0 p e r c e n t o f r a t e d c a p a c i t y p e r m o n t h a t 2 5 ° C i s a l l o w e d . • C y c l e l i f e o f t h e b a t t e r y ( i . e . , b e f o r e i t s r e s i d u a l l i f e d r o p s b e l o w 8 0 p e r c e n t o f t h e r a t e d A h c a p a c i t y ) , a t 2 5 ° C m u s t e x c e e d 2 0 0 c y c l e s w h e n d i s c h a r g e d d o w n t o a n a v e r a g e d e p t h o f d i s c h a r g e ( D O D ) o f 7 5 p e r c e n t . C e r t a i n c o n d i t i o n s m u s t b e r e q u i r e d f o r a b a t t e r y t o b e c a t e g o r i s e d a s " m o d i f i e d S L I " , a s f o l l o w s : 4 6 T a b l e 4 . 3 . 1 : S e l e c t i o n o f B a t t e r i e s f o r a S H S B a s e d o n P V M o d u l e C a p a c i t y M o d u l e R a t i n g A v e r a g e d a i l y A h t o ( D a i l y A h x 3 d a y s M i n i m u m b a t t e r y s i z e s ( A h ) ( W p ) l o a d a t 1 2 V D C o f a u t o n o m y ) / 0 . 7 5 f o r a u t o n o m y o f 3 d a v s 5 d a v s 1 0 3 1 2 1 2 2 0 2 0 6 2 4 2 4 4 0 3 0 9 3 6 3 6 6 0 4 0 1 2 4 8 4 8 8 0 5 0 1 5 6 0 6 0 1 0 0 6 0 1 8 7 2 7 2 1 2 0 - - - - • T h e t h i c k n e s s o f e a c h p l a t e m u s t e x c e e d 2 m m . • T h e a m o u n t o f e l e c t r o l y t e m u s t e x c e e d 1 . 1 5 I p e r 1 0 0 A h o f 2 0 - h o u r n o m i n a l c a p a c i t y a n d p e r c e l l . • T h e s e p a r a t o r m u s t b e m a d e o f m i c r o - p o r o u s p o l y t h e n e . • ( T o a l l o w f r e e m o v e m e n t & c i r c u l a t i o n o f a c i d , b u t m a i n t a i n i n s u l a t i o n ) • T h e d e n s i t y o f e l e c t r o l y t e m u s t n o t e x c e e d 1 . 2 5 g / c l . B a t t e r y I n s t a l l a t i o n • T h e b a t t e r i e s s h a l l b e s u p p l i e d t o t h e c u s t o m e r i n a f u l l y c h a r g e d c o n d i t i o n r e a d y f o r u s e . T h e b a t t e r y a n d a s s o c i a t e d c o n t a i n e r s s h o u l d b e a b l e t o h a n d l e t r a n s p o r t d o w n r o u g h d i r t r o a d s w i t h o u t d a m a g e B a t t e r y M a i n t e n a n c e • I t i s r e c o m m e n d e d t h a t t h e u s e r t o p u p a c i d l e v e l o f t h e b a t t e r y / s w i t h d i s t a l w a t e r t o b e a t b a t t e r y m a n u f a c t u r e r s i n d i c a t e d l e v e l a s a n d w h e n r e q u i r e d . • C h e c k f r e q u e n t l y i f o x i d a t i o n h a s o c c u r r e d o n t h e b a t t e r y t e r m i n a l s f r e q u e n t l y , c l e a n w i t h h o t w a t e r a n d a p p l y a p e t r o - g e l i n o r d e r t o p r e v e n t o x i d a t i o n s e t t i n g i n a g a i n . F u r t h e r c l e a n t h e b a t t e r y s u r f a c e o f a n y e x c e s s a c i d o r d u s t i n o r d e r t o p r e v e n t a n y l e a k a g e c u r r e n t b e t w e e n t h e t w o t e r m i n a l s . ( + v e a n d t h e - v e ) 4 7 4 . 4 T h e C h a r g e C o n t r o l l e r • · ~· • F i g u r e 4 . 4 . 1 : T y p i c a l p i c t u r e s o f c h a r g e r e g u l a t o r s T h e c h a r g e c o n t r o l l e r s e r v e s p r i m a r i l y t o p r o t e c t t h e b a t t e r y a g a i n s t b o t h d e e p d i s c h a r g i n g a n d o v e r c h a r g i n g . I t i s a l s o u s e d t o p r o t e c t t h e l o a d u n d e r e x t r e m e o p e r a t i n g c o n d i t i o n s , a n d t o p r o v i d e o p e r a t i o n a l i n f o r m a t i o n t o t h e u s e r s . I d e a l l y , c h a r g e r e g u l a t i o n s h o u l d b e d i r e c t l y c o n t r o l l e d b y t h e s t a t e o f c h a r g e ( S O C ) o f t h e b a t t e r y , a n d s o p h i s t i c a t e d c h a r g e r e g u l a t o r s b a s e d o n t h a t p r i n c i p l e a r e a v a i l a b l e i n t h e c u r r e n t m a r k e t . H o w e v e r , t h e y a r e s t i l l r a t h e r c o m p l e x a n d e x p e n s i v e , s o t h e i r u s e i n s m a l l S H S s i s s c a r c e l y j u s t i f i e d . F o r t h i s r e a s o n , o n l y c h a r g e r e g u l a t o r s w h i c h a r e b a s e d o n v o l t a g e c o n t r o l a r e c o n s i d e r e d i n t h i s g u i d e l i n e . F o l l o w i n g s p e c i f i c a t i o n s a r e p r o p o s e d h e r e f o r s e l e c t i o n , i n s t a l l a t i o n a n d m a i n t e n a n c e o f C h a r g e C o n t r o l l e r s : T h e C h a r g e C o n t r o l l e r S e l e c t i o n • T h e c h a r g e c o n t r o l l e r m u s t h a v e s o m e t y p e o f d i s p l a y o r a n i n d i c a t o r t o i n d i c a t e w h e n i t i s i n t h e c h a r g i n g m o d e • S o m e f o r m o f a b a t t e r y s t a t e - o f - c h a r g e i n d i c a t o r m u s t b e p r o v i d e d o n o r n e a r t h e c o n t r o l l e r o r l o a d c e n t r e . • D e e p d i s c h a r g e p r o t e c t i o n m u s t b e i n c l u d e d . • M a n u a l r e l e a s e o f t h e d e e p - d i s c h a r g e p r o t e c t i o n i s n o t p e r m i t t e d ( S ) • W a r n i n g f a c i l i t i e s m u s t b e i n c l u d e d ( R ) 4 8 o " W a r n i n g " v o l t a g e ( l o w v o l t a g e ) m u s t b e 0 . 2 V ( f o r 1 2 V s y s t e m s ) h i g h e r t h a n t h e c o n s u m p t i o n d i s c o n n e c t i o n v o l t a g e . F o r e x a m p l e , a d i s c o n n e c t v o l t a g e o f 1 1 . 7 V D C + 0 . 1 V D C a n d r e c o n n e c t v o l t a g e o f 1 2 . 9 V D C + 0 . 2 V D C i s s u i t a b l e f o r s a f e o p e r a t i o n o f l e a d - a c i d b a t t e r i e s u s e d i n S H S . s h o u l d b e s e l e c t e d s u c h t h a t t h e w a r n i n g s i g n a l i s a c t i v a t e d 3 0 m i n u t e s b e f o r e " l o a d d i s c o n n e c t " o c c u r s , a s s u m i n g a l l t h e o l o a d s a r e " o n " • T h i s d e v i c e m u s t , a t a m i n i m u m , i n d i c a t e w h e n t h e b a t t e r y c o n d i t i o n i s o S u i t a b l e t o o p e r a t e a l l l o a d s ( e . g . v o l t a g e g r e a t e r t h a n 1 2 . 5 V D C ) o E n e r g y c o n s e r v a t i o n r e q u i r e d ( e . g . , b a t t e r y v o l t a g e l e s s t h a n 1 1 . 9 V D C ) • E n d - o f - c h a r g e v o l t a g e s h o u l d l i e i n t h e r a n g e f r o m 2 . 3 t o 2 . 4 V / c e l l , a t 2 5 ° C . • T h e c h a r g e r e g u l a t o r m u s t b e a b l e t o r e s i s t a n y p o s s i b l e " n o n - b a t t e r y " o p e r a t i n g c o n d i t i o n , w h e n t h e P V g e n e r a t o r i s o p e r a t i n g a t S t a n d a r d T e s t C o n d i t i o n s a n d w i t h a n y a l l o w e d l o a d . • T h e c h a r g e r e g u l a t o r m u s t a l s o p r o t e c t t h e l o a d i n a n y p o s s i b l e " n o n - b a t t e r y " c o n d i t i o n , a s d e f i n e d a b o v e , b y l i m i t i n g t h e o u t p u t v o l t a g e t o a m a x i m u m o f 1 . 3 t i m e s t h e n o m i n a l v a l u e . ( F u l l i n t e r r u p t i o n o f o u t p u t v o l t a g e i s a l s o a l l o w e d ) . • T h e c h a r g e r e g u l a t o r s h o u l d a l l o w b a t t e r y c h a r g i n g f r o m t h e P V m o d u l e f o r a n y v o I t a g e g r e a t e r t h a n 1 . 5 V I c e I I . • T h e c h a r g e r e g u l a t o r m u s t r e s i s t w i t h o u t d a m a g e t h e o p e r a t i n g c o n d i t i o n d e f i n e d b y : a m b i e n t t e m p e r a t u r e o f 4 0 ° C , c h a r g i n g c u r r e n t 2 5 % g r e a t e r t h a n t h e s h o r t c i r c u i t c u r r e n t o f t h e P V g e n e r a t o r a t S t a n d a r d T e s t C o n d i t i o n s , a n d d i s c h a r g i n g c u r r e n t 2 5 % g r e a t e r t h a n t h a t c o r r e s p o n d i n g t o t h e f u l l l o a d " o n " a t t h e n o m i n a l o p e r a t i n g v o l t a g e . • B a t t e r y t e m p e r a t u r e c o m p e n s a t i o n c i r c u i t r y i s n o t r e q u i r e d i f f l o o d e d l e a d - a c i d b a t t e r i e s a r e u s e d . H o w e v e r , i f t e m p e r a t u r e c o m p e n s a t i o n i s n o t p r o v i d e d , t h e n t h e s e t p o i n t s m u s t c o r r e s p o n d t o t h e t y p e o f b a t t e r y a n d t h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e o f t h e s i t e w h e r e t h e S H S i s t o b e u s e d . T e m p e r a t u r e c o m p e n s a t i o n i s r e q u i r e d i f s e a l e d l e a d - a c i d b a t t e r i e s a r e u s e d . • C h a r g e r e g u l a t o r b o x e s m u s t p r o v i d e p r o t e c t i o n t o a t l e a s t I P 3 2 . ( P r o t e c t i o n a g a i n s t s o l i d o b j e c t s g r e a t e r t h a n 2 . 5 m m d i a m e t e r a n d p r o t e c t e d a g a i n s t 4 9 d r i p p i n g w a t e r w h e n t i l t e d u p t o 1 5 ° ) • T h e c h a r g e r e g u l a t o r m u s t b e p r o t e c t e d a g a i n s t r e v e r s e d p o l a r i t y i n b o t h P V g e n e r a t o r a n d b a t t e r y l i n e s . D i o d e - f u s e o r o t h e r a r r a n g e m e n t s c a n b e u s e d . • T h e m o d e l n u m b e r , s e r i a l n u m b e r , r a t e d v o l t a g e s a n d c u r r e n t s , s e t p o i n t s a n d i n d i c a t o r s e t t i n g s s h o u l d b e n o t e d o n t h e c h a r g e r e g u l a t o r c a s e . • T h e c h a r g e r e g u l a t o r m u s t n o t p r o d u c e r a d i o f r e q u e n c y i n t e r f e r e n c e i n a n y o p e r a t i o n c o n d i t i o n s . • M a x i m u m c u r r e n t d r a w o f t h e c o n t r o l l e r , w h e n n o L E O s a r e l i t s h o u l d n o t e x c e e d l O r n A . T h e C h a r g e C o n t r o l l e r I n s t a l l a t i o n • A l l t h e c h a r g e r e g u l a t o r t e n n i n a l s s h o u l d e a s i l y a c c o m m o d a t e , a t l e a s t , 4 m m 2 s e c t i o n c a b l e s . • I n t e r n a l v o l t a g e d r o p s b e t w e e n t h e b a t t e r y a n d g e n e r a t o r t e n n i n a l s o f t h e c h a r g e r e g u l a t o r m u s t b e l e s s t h a n 4 % o f t h e n o m i n a l v o l t a g e ( : : : : : : 0 . 5 V f o r 1 2 V ) i n t h e w o r s t o p e r a t i n g c o n d i t i o n s , i . e . , w i t h a l l t h e l o a d s " o f f ' a n d t h e m a x i m u m c u r r e n t f r o m t h e P V g e n e r a t o r . • I n t e r n a l v o l t a g e d r o p s b e t w e e n t h e b a t t e r y a n d l o a d t e n n i n a l s o f t h e c h a r g e r e g u l a t o r m u s t b e l e s s t h a n 4 % o f t h e n o m i n a l v o l t a g e ( 0 . 5 V f o r 1 2 V ) i n t h e w o r s t o p e r a t i n g c o n d i t i o n , i . e . , w i t h a l l t h e l o a d s " o n " a n d n o c u r r e n t f r o m t h e P V g e n e r a t o r . • R e v e r s e c u r r e n t l e a k a g e p r o t e c t i o n m u s t b e p r o v i d e d . T h e C h a r g e C o n t r o l l e r M a i n t e n a n c e • T h e c h o s e n d e v i c e m u s t c o m e a p p r o p r i a t e l y l a b e l l e d s u c h t h a t t h e u s e r d o e s n o t h a v e t o r e f e r t o a m a n u a l t o u n d e r s t a n d t h e e x i s t i n g b a t t e r y c o n d i t i o n . • S o m e m e a n s m u s t b e p r o v i d e d t o s a f e l y d i s c o n n e c t t h e b a t t e r y a n d t h e m o d u l e d u r i n g s e r v i c i n g r e p a i r b y a t e c h n i c i a n . • I t i s r e c o m m e n d e d t h a t a t r a i n e d t e c h n i c a l p e r s o n c h e c k o n t h e c o n t a c t s / t e n n i n a l s o f t h e c h a r g e c o n t r o l l e r f o r o x i d a t i o n , l o o s e c o n n e c t i o n a n d d r y s o l d o n c e i n s i x m o n t h s a t l e a s t f o r p r o p e r m a i n t e n a n c e . 5 0 4 . 5 T h e L i g h t i n g ( L o a d s a r e M a i n l y L i g h t i n g ) t C F L ' s F l u o r e s c e n t L E D ' s F i g u r e 4 . 5 . 1 : P i c t u r e s o f t y p i c a l l i g h t l o a d s a v a i l a b l e i n S H S i n S r i L a n k a T y p i c a l l o a d s i n S H S s a r e l a m p s , r a d i o s a n d b l a c k a n d w h i t e T V - s e t s . A n d l i g h t i n g u s u a l l y r e p r e s e n t s a s u b s t a n t i a l p a r t o f t h e t o t a l e n e r g y c o n s u m p t i o n o f t h e h o u s e . L a m p s a r e u s u a l l y i n c l u d e d i n S H S s k i t s , b u t t h e y h a v e n o t y e t b e e n w i d e l y s t a n d a r d i s e d . I n c o n t r a s t , r a d i o s a n d T V - s e t s a r e d i r e c t l y a c q u i r e d b y t h e u s e r s f r o m t h e c o n v e n t i o n a l a p p l i a n c e s m a r k e t , t h e i r e n e r g y c o n s u m p t i o n s t e n d t o b e m o d e s t a n d t h e y a r e h i g h l y s t a n d a r d i s e d p r o d u c t s . F o r t h e s e r e a s o n s , o n l y l a m p s a r e r e v i e w e d i n t h i s g u i d e l i n e , w h i l e i n f o r m a t i o n c o n c e r n i n g r a d i o s a n d T V - s e t s ( l o w s t a n d b y l o s s e s , p r o t e c t i o n a g a i n s t r e v e r s e v o l t a g e , r e q u i r e d v o l t a g e , e t c . ) a r e e n t r u s t e d t o t r a i n i n g a n d g e n e r a l i n f o r m a t i o n a c t i v i t i e s i n t h e i n d u s t r y . T h e r e q u i r e m e n t s p r o p o s e d h e r e a r e a s f o l l o w s f o r l o a d s a r e a s f o l l o w s : T h e L i g h t i n g S e l e c t i o n • F l u o r e s c e n t l a m p s a r e r e c o m m e n d e d d u e t o t h e i r h i g h e r e f f i c i e n c y f o r a r e a o r t a s k l i g h t i n g a p p l i c a t i o n s , b u t L E D o r h a l o g e n l a m p s m a y b e u s e d f o r s p e c i a l p u r p o s e 5 1 a p p l i c a t i o n s s u c h a s n i g h t l i g h t s . I f f l u o r e s c e n t l a m p s a r e t o b e u s e d , t h e y m u s t m e e t t h e f o l l o w i n g s p e c i f i c a t i o n s . • M i n i m u m o p e r a t i n g v o l t a g e w h e n t h e t u b e l i g h t o r c o m p a c t f l u o r e s c e n t l i g h t ( C F L ) w i l l s t i l l s t r i k e s h a l l b e l e s s t h a n 8 5 % o f t h e r a t e d v o l t a g e . • B a l l a s t s m u s t e n s u r e s a f e a n d r e g u l a t e d i g n i t i o n i n t h e v o l t a g e r a n g e f r o m - 1 5 % t o + 2 5 % o f t h e n o m i n a l v o l t a g e ( 1 0 . 3 V t o 1 5 V f o r 1 2 V b a t t e r i e s ) . • M a x i m u m c o n t i n u o u s o p e r a t i n g v o l t a g e w i t h o u t d a m a g e t o t h e c i r c u i t m u s t b e a t l e a s t 1 2 5 % o f t h e r a t e d v o l t a g e . • B a l l a s t s m u s t e n s u r e s a f e a n d r e g u l a t e d i g n i t i o n i n t h e v o l t a g e r a n g e f r o m - 1 5 % t o + 2 5 % o f t h e n o m i n a l v o l t a g e ( 1 0 . 3 V t o 1 5 V f o r 1 2 V b a t t e r i e s ) . • B a l l a s t s m u s t e n s u r e s a f e a n d r e g u l a t e d i g n i t i o n i n t h e r a n g e o f a m b i e n t t e m p e r a t u r e f r o m 0 o c t o + 4 0 o C . • T h e e l e c t r i c a l w a v e f o r m o n t h e f l u o r e s c e n t t u b e t e r m i n a l s m u s t b e s y m m e t r i c a l m t i m e t o w i t h i n 1 0 p e r c e n t ( i . e . , 6 0 % / 4 0 % w a v e f o r m m a x i m u m d i f f e r e n c e i n s y m m e t r y o v e r t h e v o l t a g e r a n g e o f 1 1 . 0 t o 1 2 . 5 V D C a t a n a m b i e n t t e m p e r a t u r e o f 2 5 d e g r e e s C ) . • T h e m a x i m u m c r e s t f a c t o r ( r a t i o o f m a x i m u m p e a k t o R M S v o l t a g e o f t h e w a v e f o r m a p p l i e d t o t h e f l u o r e s c e n t t u b e l i g h t ) s h a l l b e l e s s t h a n 2 . • N o b l a c k e n i n g o r r e d u c t i o n i n t h e l u m e n o u t p u t b y m o r e t h a n 1 0 % s h o u l d b e o b s e r v e d a f t e r 1 , 0 0 0 O N / O F F c y c l e s ( t w o m i n u t e s O N a n d f o u r m i n u t e s O F F i s o n e c y c l e ) . • T h e l u m i n o u s e f f i c a c y o f t h e l i g h t , i n c l u s i v e o f t h e p o w e r r e q u i r e m e n t o f t h e i n v e r t e r , m u s t b e e i t h e r : ( c ) g r e a t e r t h a n 3 0 l u m e n s / w a t t w i t h a n y r e f l e c t o r s , l e n s e s , c o v e r s o r g r i d s ( i f u s e d ) i n p l a c e ; o r ( d ) g r e a t e r t h a n 3 5 l u m e n s / w a t t w i t h o u t r e f l e c t o r s , l e n s e s , e t c i n p l a c e . • L i g h t f i t t i n g s m u s t b e i n s e c t p r o o f e d a n d c o r r o s i o n a n d w e a t h e r p r o t e c t e d . • L i g h t f i t t i n g s m u s t b e m a r k e d w i t h t h e m a n u f a c t u r e r , m o d e l n u m b e r , r a t e d o p e r a t i n g v o l t a g e , r a t e d c u r r e n t a n d d a t e o f m a n u f a c t u r e o r b a t c h n u m b e r . • B a l l a s t s m u s t n o t p r o d u c e r a d i o f r e q u e n c y i n t e r f e r e n c e . 5 2 • T h e c o n s u m p t i o n o f b a l l a s t s w h e n t h e y a r e o p e r a t e d w i t h o u t l a m p s m u s t b e l o w e r t h a n 2 0 % o f t h e i r n o m i n a l p o w e r . • M i n i m u m D C p o w e r r e q u e s t e d a t t h e b a l l a s t s i n p u t m u s t b e 9 0 % o f t h e n o m i n a l v a l u e o f t h e l a m p , i n a l l t h e r a n g e o f t h e o p e r a t i n g v o l t a g e ( - 1 5 % t o + 2 5 % o f t h e n o m i n a l v a l u e . ) • T h e s i m u l t a n e o u s u s e o f b o t h f l u o r e s c e n t a n d l o w p o w e r ( < 2 W ) i n c a n d e s c e n t l a m p s s h o u l d b e a l l o w e d , a s l o n g a s t h e t o t a l d e s i g n l o a d c o n s u m p t i o n i s n o t e x c e e d e d . • T h e l u m i n o u s e f f i c i e n c y c o u l d b e i n c r e a s e d a d d i n g r e f l e c t o r s t o t h e b u l b m o u n t i n g s . T h e L i g h t i n g I n s t a l l a t i o n • T h e m i n i m u m o p e r a t i n g f r e q u e n c y s h o u l d b e 2 0 k H z a n d t h e w i r i n g l e n g t h f r o m t h e i n v e r t e r t o t h e f l u o r e s c e n t l i g h t b u l b m u s t b e k e p t s h o r t t o m i n i m i z e r a d i o i n t e r f e r e n c e . T h e L i g h t i n g M a i n t e n a n c e • L e n s e s , c o v e r s , g r i d s e t c . ( i f u s e d ) m u s t b e e a s i l y r e m o v a b l e b y t h e u s e r f o r b u l b r e p l a c e m e n t o r f o r c l e a n i n g . • B a l l a s t s m u s t b e p r o t e c t e d a g a i n s t d e s t r u c t i o n w h e n : o T h e l a m p i s r e m o v e d d u r i n g o p e r a t i o n o r t h e b a l l a s t s a r e o p e r a t e d w i t h o u t t h e l a m p . o T h e l a m p d o e s n o t i g n i t e . o T h e s u p p l y v o l t a g e i s r e v e r s e - p o l e d . o T h e o u t p u t s o f t h e e l e c t r o n i c b a l l a s t a r e s h o r t c i r c u i t e d . S o c k e t O u t l e t • A 1 2 V D C s o c k e t o u t l e t f o r a T V o r s i m i l a r a p p l i a n c e s h a l l b e p r o v i d e d f o r s y s t e m s h a v i n g a c a p a c i t y o f 3 0 W p o r m o r e . T h e o u t l e t m u s t b e r a t e d t o c a r r y t h e m a x i m u m e x p e c t e d D C c u r r e n t . T h e o u t l e t m u s t b e p r o t e c t e d f r o m r e v e r s i n g t h e p o l a r i t y o f t h e v o l t a g e a p p l i e d t o t h e a p p l i a n c e . A n o p t i o n a l 6 / 9 V o u t l e t f o r u s e w i t h r a d i o / c a s s e t t e p l a y e r i s r e c o m m e n d e d . 5 3 4 . 6 T h e W i r i n g T h e W i r i n g S e l e c t i o n • T h e s e c t i o n s o f c a b l e s m u s t c a u s e l e s s t h a n 3 % o f v o l t a g e l o s s e s b e t w e e n P V m o d u l e s a n d c h a r g e r e g u l a t o r , l e s s t h a n 1 % b e t w e e n b a t t e r y a n d c h a r g e r e g u l a t o r , a n d l e s s t h a n 5 % b e t w e e n c h a r g e r e g u l a t o r a n d l o a d . A l l o f t h e s e a p p l y a t t h e m a x i m u m c u r r e n t c o n d i t i o n . • N o t w i t h s t a n d i n g t h e a b o v e m a x i m u m v o l t a g e r e q u i r e m e n t s , t h e m i n i m u m a c c e p t a b l e c r o s s - s e c t i o n o f t h e w i r e i n e a c h o f t h e f o l l o w i n g s u b - c i r c u i t s i s a s f o l l o w s : o f r o m P V m o d u l e t o c h a r g e r e g u l a t o r : 2 . 5 m m 2 o f r o m c h a r g e r e g u l a t o r t o b a t t e r y : 2 . 5 m m 2 o f r o m c h a r g e r e g u l a t o r t o i n t e r m e d i a t e j u n c t i o n p o i n t / s w i t c h o n t h e w a y t o l o a d 2 . 5 m m 2 o f r o m j u n c t i o n p o i n t t o t h e l o a d 1 . 5 m m 2 I a b l e 4 . 6 . 1 : R e c o m m e n d e d W i r e C r o s s - S e c t i o n s f o r E a c h S e c t i o n o f S H S I n s t a l l a t i o n s C o n n e c t i o n S H S w i t h S H S w i t h 2 . 5 m m 2 1 . 5 m m 2 P V m o d u l e t o c h a r g e X r e g u l a t o r c h a r g e r e g u l a t o r t o b a t t e r y X c h a r g e r e g u l a t o r t o i n t e r m e d i a t e X j u n c t i o n / s w i t c h f r o m j u n c t i o n p o i n t t o X t h e l o a d N o t e : 2 . 5 m m 2 s t a n d s g o o d u p t o m o d u l e c a p a c i t y o f 6 0 W . T h e r e a f t e r , i t i s n e c e s s a r y t o u s e 4 m m 2 • • E x t e r n a l c a b l e s m u s t b e s p e c i f i c a l l y a d a p t e d t o o u t d o o r e x p o s u r e a c c o r d i n g t o t h e i n t e r n a t i o n a l s t a n d a r d . 5 4 T h e W i r i n g I n s t a l l a t i o n • A l l c a b l e t e r m i n a l s m u s t a l l o w f o r a s e c u r e a n d m e c h a n i c a l l y s t r o n g e l e c t r i c a l c o n n e c t i o n . T h e y m u s t h a v e l o w e l e c t r i c a l r e s i s t a n c e ; l e a d i n g t o v o l t a g e l o s s e s l e s s t h a n 0 . 5 % o f t h e n o m i n a l v o l t a g e . T h i s a p p l i e s f o r e a c h i n d i v i d u a l t e r m i n a l a t t h e m a x i m u m c u r r e n t c o n d i t i o n . • F i e l d - i n s t a l l e d w i r i n g m u s t b e j o i n e d u s i n g t e r m i n a l s t r i p s o r s c r e w c o n n e c t o r s . S o l d e r i n g o r c r i m p i n g i n t h e f i e l d m u s t b e a v o i d e d i f a t a l l p o s s i b l e . W i r e n u t s a r e n o t a l l o w e d . T h e r a t e d c u r r e n t c a r r y i n g c a p a c i t y o f t h e j o i n t m u s t n o t b e l e s s t h a n t h e c i r c u i t c u r r e n t r a t i n g . A l l c o n n e c t i o n s m u s t b e m a d e i n j u n c t i o n b o x e s . F i t t i n g s f o r l i g h t s , s w i t c h e s , a n d s o c k e t o u t l e t s m a y b e u s e d a s j u n c t i o n b o x e s w h e r e p r a c t i c a l . • A l l w i r i n g s h a l l b e c o l o u r c o d e d a n d / o r l a b e l l e d . • A l l e x p o s e d w i r i n g ( w i t h t h e p o s s i b l e e x c e p t i o n o f t h e m o d u l e i n t e r c o n n e c t s ) m u s t b e i n c o n d u i t s o r b e f i r m l y f a s t e n e d t o t h e b u i l d i n g s t r u c t u r e w i t h w i r i n g c l i p s w i t h a s p a n b e t w e e n t h e m o f 6"~8". W i r i n g t h r o u g h r o o f i n g , w a l l s a n d o t h e r s t r u c t u r e s m u s t b e p r o t e c t e d t h r o u g h t h e u s e o f b u s h i n g s . W i r i n g t h r o u g h r o o f i n g m u s t f o r m a w a t e r p r o o f s e a l . W h e r e t h e w i r i n g i s t h r o u g h f l a m m a b l e m a t e r i a l ( e . g . t h a t c h e d r o o f s ) , t h e y m u s t b e i n a m e t a l c o n d u i t . A d e q u a t e f a s t e n e r s , c o n d u i t s , b u s h i n g s a n d o t h e r i n s t a l l a t i o n h a r d w a r e m u s t b e s u p p l i e d . T h e W i r i n g M a i n t e n a n c e • C a b l e t e r m i n a l s s h o u l d n o t b e p r o n e t o c o r r o s i o n a r i s i n g f r o m j u n c t i o n s o r d i s s i m i l a r m e t a l s . • I t i s r e c o m m e n d e d t o c a r r y o u t a f u l l i n s p e c t i o n o f t h e w i r i n g o f t h e S H S b y a c o m p e t e n t t e c h n i c i a n o n c e i n o n e y e a r . T h r o u g h t h i s , i d e n t i f i c a t i o n o f l o o s e c o n n e c t i o n s , o p e n c i r c u i t s , p o t e n t i a l s h o r t c i r c u i t s , r o d e n t d a m a g e , i n s u l a t i o n f a i l u r e . . . e t c i f a n y c o u l d b e i d e n t i f i e d a n d r e c t i f i e d . 5 5 4 . 7 S a f e t y • B o t h b a t t e r y a n d c h a r g e r e g u l a t o r m u s t b e p r o t e c t e d a g a i n s t o v e r - c u r r e n t s a n d s h o r t - c i r c u i t c u r r e n t s b y t h e p l a c e m e n t o f f u s e s , d i o d e s , e t c . i n b o t h P V g e n e r a t o r a n d l o a d l i n e s . • T h e b a t t e r y m u s t b e l o c a t e d i n a w e l l v e n t i l a t e d s p a c e w i t h r e s t r i c t e d a c c e s s . • P r o v i s i o n s m u s t b e t a k e n t o a v o i d a c c i d e n t a l s h o r t c i r c u i t o f t h e b a t t e r y t e r m i n a l s . • I n r e g i o n s w i t h f r e q u e n t s t o r m s , m a n u a l i s o l a t i o n o f b o t h t h e p o s i t i v e a n d n e g a t i v e p o l e s s h o u l d b e i n s t a l l e d o n t h e P V s i d e , s o t h a t t h e P V g e n e r a t o r c a n b e i s o l a t e d w h e n t h e r e i s a r i s k o f I i g h t n i n g s t r i k e s . • E l e c t r o d e s o f b a l l a s t s m u s t n e v e r b e c o n n e c t e d t o l i g h t i n g f i x t u r e s . 4 . 8 R e l i a b i l i t y a n d S i z i n g • T h e s i z e o f t h e P V g e n e r a t o r s h o u l d b e c h o s e n t o e n s u r e t h a t t h e e n e r g y p r o d u c e d d u r i n g t h e w o r s t m o n t h c a n , a t l e a s t , e q u a l t h e d e m a n d o f t h e l o a d . • T h e u s e f u l c a p a c i t y o f t h e b a t t e r y ( n o m i n a l c a p a c i t y m u l t i p l i e d b y t h e m a x t m u m d e p t h o f d i s c h a r g e ) s h o u l d a l l o w f o r a t h r e e t o f i v e d a y p e r i o d o f a u t o n o m y . • I n c a s e s w h e r e m a n u a l t r a c k i n g i s p r o v i d e d , t h e e s t i m a t e d s u r p l u s i n c o l l e c t e d i r r a d i a t i o n s h o u l d n o t b e c o n s i d e r e d f o r s i z i n g p u r p o s e s . 4 . 9 E n e r g y E f f i c i e n c y • T h e P V g e n e r a t o r m u s t b e e n t i r e l y f r e e o f s h a d o w s d u r i n g , a t l e a s t , 8 h o u r s p e r d a y , c e n t r e d a t n o o n , a l l t h r o u g h t h e y e a r . • W i t h a n i r r a d i a n c e o f 8 0 0 W 1 m 2 , t h e m a x i m u m p o w e r v o l t a g e o f t h e P V g e n e r a t o r a t t h e a n n u a l m a x i m u m a m b i e n t t e m p e r a t u r e o f t h e s i t e V M A X ( T M A x ) s h o u l d l i e b e t w e e n 1 4 . 5 a n d 1 5 V . • T h e f r e e l o a d i n g e l e c t r i c a l c o n s u m p t i o n o f t h e c h a r g e r e g u l a t o r i n n o r m a l o p e r a t i o n m u s t n o t e x c e e d t h e 3 % o f t h e f o r e s e e n d a i l y c o n s u m p t i o n . . • T h e f r e e l o a d i n g e l e c t r i c a l c o n s u m p t i o n o f t h e c h a r g e r e g u l a t o r i n n o r m a l o p e r a t i o n s h o u l d n o t e x c e e d t h e I % o f t h e f o r e s e e n d a i l y c o n s u m p t i o n . . 5 6 . u o U s e r F r i e n d l i n e s s • I f t h e l o a d c a n b e u s e d w i t h o u t a n y r e s t r i c t i o n , t h e n t h e b a t t e r y s t a t e o f c h a r g e s h o u l d b e i n d i c a t e d b y m e a n s o f v i s u a l i n d i c a t o r / s . • I f t h e b a t t e r y h a s b e e n d i s c o n n e c t e d f r o m t h e l o a d b e c a u s e i t s s t a t e o f c h a r g e i s t o o l o w , t h e n t h i s i s i n d i c a t e d b y a r e d s i g n a l . • I f t h e r e i s a r i s k t h a t t h e b a t t e r y w i l l s o o n b e d i s c o n n e c t e d f r o m t h e l o a d , t h e n i t s h o u l d b e i n d i c a t e d b y a a u d i o a n d v i s u a l i n d i c a t i o n . . t . l l I n s t a l l a t i o n a n d M a i n t e n a n c e • S u p p o r t s t r u c t u r e s m u s t b e m o u n t e d t o a l l o w e a s y a c c e s s f o r P V m o d u l e c l e a n i n g a n d c o n n e c t i o n b o x e s i n s p e c t i o n . • S u p p o r t s t r u c t u r e s m u s t b e m o u n t e d s u c h t h a t t h e i r r e s i s t a n c e t o c o r r o s i o n , f a t i g u e a n d w i n d a r e p r e s e r v e d • I f r o o f m o u n t i n g i s d o n e , s u p p o r t s t r u c t u r e s s h o u l d n o t b e f i x e d o n t o r o o f i n g s h e e t s , b u t t o a r o o f b e a m o r a n i n t e g r a l p a r t o f t h e s t r u c t u r e o f t h e h o u s e T h e b a t t e r y s h o u l d b e p l a c e d i n a n e a s i l y a c c e s s i b l e l o c a t i o n ( N o t e : a c c e s s s h o u l d n o r m a l l y b e r e s t r i c t e d , f o r e x a m p l e b y m e a n s o f a l o c k e d d o o r ) . • I t i s r e c o m m e n d e d t o d o r o u t i n e s e r v i c e v i s i t o n c e i n f o u r m o n t h s i . e . t h r e e t i m e s a y e a r o r a t l e a s t o n c e i n s i x m o n t h s i . e . t w o t i m e s a y e a r c o m p u l s o r i l y b y a t r a i n e d t e c h n i c a l p e r s o n n e l . • C h a r g e r e g u l a t o r s a n d l a m p s m u s t b e p r o v i d e d w i t h s u i t a b l e m o u n t i n g b r a c k e t s f i x i n g s . • C h a r g e r e g u l a t o r s a n d l a m p s m u s t b e d e s i g n e d i n s u c h a w a y t h a t a c c e s s t o f u s e s a n d w i r i n g t e r m i n a l s i s r e l a t i v e l y e a s y . • L a m p l e n s e s , c o v e r s g r i d s , e t c . ( i f u s e d ) m u s t b e i n s e c t p r o o f . • L a m p l e n s e s , c o v e r s g r i d s , e t c . ( i f u s e d ) m u s t b e e a s i l y r e m o v a b l e b y t h e u s e r s f o r b u l b r e p l a c e m e n t o r f o r c l e a n i n g . • A l l f l u o r e s c e n t t u b e s m u s t b e a v a i l a b l e l o c a l l y . • T o o l i n g r e q u i r e m e n t s m u s t b e m i n i m i s e d ( a v o i d d i f f e r e n t b o l t I s c r e w s i z e s , e t c . ) • C a b l e s m u s t b e s e c u r e d t o s u p p o r t s t r u c t u r e s o r w a l l s t o f u l l y a v o i d m e c h a n i c a l f o r c e s 5 7 o n o t h e r e l e m e n t s ( c o n n e c t i o n b o x e s , b a l l a s t s , s w i t c h e s , e t c ) • C a b l e s m u s t b e s t a p l e d i n t o t h e w a l l a t a p p r o p r i a t e i n t e r v a l s t o s e c u r e t h e m b o t h h o r i z o n t a l l y a n d v e r t i c a l l y i f e x p o s e d , o t h e r w i s e t h e y s h o u l d b e b u r i e d o r r e c e s s e d a n d p l a s t e r e d i n t o w a l l s . • C a b l e s m u s t b e k e p t o u t o f r e a c h o f s m a l l c h i l d r e n . I n g e n e r a l , a l l c a b l e l a y s m u s t b e h o r i z o n t a l o r v e r t i c a l , n e v e r o b l i q u e . . 4 . 1 2 F l e x i b i l i t y P a r a l l e l c o n n e c t i o n s o f m o r e t h a n t w o b a t t e r i e s a r e n o t p e r m i t t e d . • P a r a l l e l c o n n e c t i o n s o f d i f f e r e n t b a t t e r i e s a r e n o t p e r m i t t e d . • P a r a l l e l c o n n e c t i o n s o f o l d a n d n e w b a t t e r i e s a r e n o t p e r m i t t e d . 4 . 1 3 S u m m e r y o f V i t a l / S a l i e n t F e a t u r e s o f S H S N o t t o B e V i o l a t e d P V G e n e r a t o r ( P V M o d u l e ) • S i n g l e - c r y s t a l l i n e o r p o l y - c r y s t a l l i n e P V m o d u l e s c e r t i f i e d a c c o r d i n g t o t h e i n t e r n a t i o n a l s t a n d a r d I E C - 6 1 2 1 5 . ( R ) ( S e e o v e r v i e w o f s t a n d a r d i n a n n e x u r e - 4 ) • I f t h i n - f i l m p h o t o v o l t a i c m o d u l e s a r e u s e d , t h e y m u s t b e t y p e t e s t e d a n d c e r t i f i e d i n a c c o r d a n c e w i t h I E C 6 1 6 4 6 ( S e e o v e r v i e w o f s t a n d a r d i n a n n e x u r e - 4 ) o r e q u i v a l e n t s p e c i f i c a t i o n s . T h e p e a k p o w e r o u t p u t f o r t h i n f i l m m o d u l e s s h o u l d b e t h e v a l u e a f t e r l i g h t s o a k i n g . • E a c h m o d u l e m u s t b e c l e a r l y m a r k e d i n d i c a t i n g : M a n u f a c t u r e r , M o d e l N u m b e r , S e r i a l N u m b e r , P e a k W a t t R a t i n g , P e a k C u r r e n t , P e a k V o l t a g e , O p e n C i r c u i t V o l t a g e a n d S h o r t C i r c u i t C u r r e n t o f e a c h m o d u l e ( t h i s i s t o s a f e g u a r d t h e e n d u s e r f r o m t h e v e n d o r i n e v e n t t h e v e n d o r a b a n d o n a n d l e a v e t h e e n d u s e r , t h e e n d u s e r c o u l d c o n t a c t t h e m a n u f a c t u r e r t o o b t a i n w a r r a n t y c l a i m s o r t e c h n i c a l s u p p o r t f r o m t h e m o d u l e m a n u f a c t u r e r ) . • T h e m o d u l e j u n c t i o n b o x m u s t b e s e a l a b l e a n d m o i s t u r e r e s i s t a n t m a y i t b e i n s t a l l e d 5 8 o n t h e m o d u l e b a c k o r o n t h e s u p p o r t s t r u c t u r e . • T h e m o d u l e s m u s t b e f r a m e d i n s u c h a w a y a s t o a l l o w s e c u r e c o n n e c t i o n t o t h e m o d u l e m o u n t i n g s t r u c t u r e . S u p p o r t S t r u c t u r e f o r P V M o d u l e • S u p p o r t s t r u c t u r e s s h o u l d b e a b l e t o r e s i s t , a t l e a s t , 1 O y e a r s o f o u t d o o r e x p o s u r e w i t h o u t a p p r e c i a b l e c o r r o s i o n o r f a t i g u e . • 1 n t h e c a s e o f f r a m e d P V m o d u l e s , o n l y s t a i n l e s s s t e e l f a s t e n e r s ( s c r e w s , n u t s , r i n g s , e t c . ) m a y b e u s e d f o r a t t a c h i n g t h e m t o s u p p o r t . • T i l t a n g l e s h o u l d b e s e l e c t e d t o o p t i m i s e t h e e n e r g y c o l l e c t i o n d u r i n g t h e w o r s t m o n t h , i . e . , t h e m o n t h w i t h t h e l o w e s t r a t i o o f m o n t h l y m e a n d a i l y i r r a d i a t i o n t o t h e m o n t h l y m e a n d a i l y l o a d . G e n e r a l l y , c o n s t a n t u s e r l o a d c a n b e a s s u m e d . T h e n , t h e f o l l o w i n g f o r m u l a c a n b e u s e d T i l t ( 0 ) = m a x { 1 < 1 > 1 } + 1 0 ° w h e r e < I > i s t h e l a t i t u d e o f t h e i n s t a l l a t i o n . N o t e : S r i L a n k a ' s l a t i t u d e c h a n g e s a r o u n d + 4 ° f r o m s o u t h t o n o r t h ( F r o m P o i n t D e v u n d a r a t o P o i n t P e d r o ) . T h e r e f o r e , i t i s s a f e t o u s e t h e t i l t a n g l e a s 1 2 ° ( 1 0 o + 2 ° ) o n a v e r a g e a s a r u l e o f t h u m b . B a t t e r y • B a t t e r i e s b e a r i n g t h e P V G A P M a r k ( G l o b a l A p p r o v a l P r o g r a m F o r P h o t o v o l t a i c s ) o r h a v i n g b e e n t e s t e d a n d c e r t i f i e d i n a c c o r d a n c e w i t h P V G A P P V R S 5 A - L e a d - a c i d B a t t e r i e s f o r S o l a r P h o t o v o l t a i c E n e r g y S y s t e m s - G e n e r a l R e q u i r e m e n t s a n d M e t h o d s o f T e s t f o r M o d i f i e d A u t o m o t i v e B a t t e r i e s , o r e q u i v a l e n t o r b e t t e r s t a n d a r d , w i l l b e a c c e p t e d . A l s o a c c e p t e d a r e t u b u l a r p l a t e b a t t e r i e s t e s t e d a n d c e r t i f i e d i n a c c o r d a n c e w i t h I n d i a n S t a n d a r d I S 1 3 3 6 9 : 1 9 9 2 - S t a t i o n a r y L e a d A c i d B a t t e r i e s 5 9 ( w i t h T u b u l a r P o s i t i v e P l a t e s ) i n M o n o b l o c C o n t a i n e r s , o r e q u i v a l e n t o r b e t t e r s t a n d a r d . A c c e p t e d o n a n i n t e r i m b a s i s a r e f l a t p l a t e b a t t e r i e s t e s t e d a n d c e r t i f i e d i n a c c o r d a n c e w i t h B S E N 5 0 3 4 2 : 2 0 0 1 - L e a d - a c i d S t a r t e r B a t t e r i e s ; G e n e r a l R e q u i r e m e n t s , M e t h o d s o f T e s t a n d N u m b e r i n g ( w h i c h s u p e r s e d e s B S E N 6 0 0 9 5 - 1 : 1 9 9 3 ) , o r e q u i v a l e n t o r b e t t e r s t a n d a r d . T h e C h a r g e C o n t r o l l e r • T h e c h a r g e c o n t r o l l e r m u s t h a v e s o m e t y p e o f d i s p l a y o r a n i n d i c a t o r t o i n d i c a t e w h e n i t i s i n t h e c h a r g i n g m o d e • S o m e f o r m o f a b a t t e r y s t a t e - o f - c h a r g e i n d i c a t o r m u s t b e p r o v i d e d o n o r n e a r t h e c o n t r o l l e r o r l o a d c e n t r e . • D e e p d i s c h a r g e p r o t e c t i o n m u s t b e i n c l u d e d . • T h i s d e v i c e m u s t , a t a m i n i m u m , i n d i c a t e w h e n t h e b a t t e r y c o n d i t i o n i s o S u i t a b l e t o o p e r a t e a l l l o a d s ( e . g . v o l t a g e g r e a t e r t h a n 1 2 . 5 V D C ) o E n e r g y c o n s e r v a t i o n r e q u i r e d ( e . g . , b a t t e r y v o l t a g e l e s s t h a n 1 1 . 9 V D C ) • T h e c h a r g e r e g u l a t o r m u s t b e a b l e t o r e s i s t a n y p o s s i b l e ' ' n o n - b a t t e r y " o p e r a t i n g c o n d i t i o n , w h e n t h e P V g e n e r a t o r i s o p e r a t i n g a t S t a n d a r d T e s t C o n d i t i o n s a n d w i t h a n y a l l o w e d l o a d . • C h a r g e r e g u l a t o r b o x e s m u s t p r o v i d e p r o t e c t i o n t o a t l e a s t I P 3 2 . ( P r o t e c t i o n a g a i n s t s o l i d o b j e c t s g r e a t e r t h a n 2 . 5 m m d i a m e t e r a n d p r o t e c t e d a g a i n s t d r i p p i n g w a t e r w h e n t i l t e d u p t o 1 5 ° ) • T h e c h a r g e r e g u l a t o r m u s t b e p r o t e c t e d a g a i n s t r e v e r s e d p o l a r i t y i n b o t h P V g e n e r a t o r a n d b a t t e r y l i n e s . D i o d e - f u s e o r o t h e r a r r a n g e m e n t s c a n b e u s e d . • T h e m o d e l n u m b e r , s e r i a l n u m b e r , r a t e d v o l t a g e s a n d c u r r e n t s , s e t p o i n t s a n d i n d i c a t o r s e t t i n g s s h o u l d b e n o t e d o n t h e c h a r g e r e g u l a t o r c a s e . • A l l t h e c h a r g e r e g u l a t o r t e r m i n a l s s h o u l d e a s i l y a c c o m m o d a t e , a t l e a s t , 4 m m 2 s e c t i o n c a b l e s . • R e v e r s e c u r r e n t l e a k a g e p r o t e c t i o n m u s t b e p r o v i d e d . 6 0 T h e L i g h t i n g ( L o a d s a r e M a i n l y L i g h t i n g ) • M i n i m u m o p e r a t i n g v o l t a g e w h e n t h e t u b e l i g h t o r c o m p a c t f l u o r e s c e n t l i g h t ( C F L ) w i l l s t i l l s t r i k e s h a l l b e l e s s t h a n 8 5 % o f t h e r a t e d v o l t a g e . • B a l l a s t s m u s t e n s u r e s a f e a n d r e g u l a t e d i g n i t i o n i n t h e v o l t a g e r a n g e f r o m - 1 5 % t o + 2 5 % o f t h e n o m i n a l v o l t a g e ( 1 0 . 3 V t o 1 5 V f o r 1 2 V b a t t e r i e s ) . • M a x i m u m c o n t i n u o u s o p e r a t i n g v o l t a g e w i t h o u t d a m a g e t o t h e c i r c u i t m u s t b e a t l e a s t 1 2 5 % o f t h e r a t e d v o l t a g e . • B a l l a s t s m u s t e n s u r e s a f e a n d r e g u l a t e d i g n i t i o n i n t h e v o l t a g e r a n g e f r o m - 1 5 % t o + 2 5 % o f t h e n o m i n a l v o l t a g e ( 1 0 . 3 V t o 1 5 V f o r 1 2 V b a t t e r i e s ) . • N o b l a c k e n i n g o r r e d u c t i o n i n t h e l u m e n o u t p u t b y m o r e t h a n I 0 % s h o u l d b e o b s e r v e d a f t e r I , 0 0 0 O N / O F F c y c l e s ( t w o m i n u t e s O N a n d f o u r m i n u t e s O F F i s o n e c y c l e ) . • T h e c o n s u m p t i o n o f b a l l a s t s w h e n t h e y a r e o p e r a t e d w i t h o u t l a m p s m u s t b e l o w e r t h a n 2 0 % o f t h e i r n o m i n a l p o w e r . • T h e m i n i m u m o p e r a t i n g f r e q u e n c y s h o u l d b e 2 0 k H z a n d t h e w i r i n g l e n g t h f r o m t h e i n v e r t e r t o t h e f l u o r e s c e n t l i g h t b u l b m u s t b e k e p t s h o r t t o m i n i m i z e r a d i o i n t e r f e r e n c e . S o c k e t O u t l e t • A 1 2 V D C s o c k e t o u t l e t f o r a T V o r s i m i l a r a p p l i a n c e s h a l l b e p r o v i d e d f o r s y s t e m s h a v i n g a c a p a c i t y o f 3 0 W p o r m o r e . T h e o u t l e t m u s t b e r a t e d t o c a r r y t h e m a x i m u m e x p e c t e d D C c u r r e n t . T h e o u t l e t m u s t b e p r o t e c t e d f r o m r e v e r s i n g t h e p o l a r i t y o f t h e v o l t a g e a p p l i e d t o t h e a p p l i a n c e . A n o p t i o n a l 6 / 9 V o u t l e t f o r u s e w i t h r a d i o / c a s s e t t e p l a y e r i s r e c o m m e n d e d . T h e W i r i n g • T h e s e c t i o n s o f c a b l e s m u s t c a u s e l e s s t h a n 3 % o f v o l t a g e l o s s e s b e t w e e n P V m o d u l e s a n d c h a r g e r e g u l a t o r , l e s s t h a n 1 % b e t w e e n b a t t e r y a n d c h a r g e r e g u l a t o r , a n d l e s s 6 1 t h a n 5 % b e t w e e n c h a r g e r e g u l a t o r a n d l o a d . A l l o f t h e s e a p p l y a t t h e m a x i m u m c u r r e n t c o n d i t i o n . • N o t w i t h s t a n d i n g t h e a b o v e m a x i m u m v o l t a g e r e q u i r e m e n t s , t h e m i n i m u m a c c e p t a b l e c r o s s - s e c t i o n o f t h e w i r e i n e a c h o f t h e f o l l o w i n g s u b - c i r c u i t s i s a s f o l l o w s : o f r o m P Y m o d u l e t o c h a r g e r e g u l a t o r : 2 . 5 m m 2 o f r o m c h a r g e r e g u l a t o r t o b a t t e r y : 2 . 5 m m 2 o f r o m c h a r g e r e g u l a t o r t o i n t e r m e d i a t e j u n c t i o n p o i n t / s w i t c h o n t h e w a y t o l o a d 2 . 5 m m 2 o f r o m j u n c t i o n p o i n t t o t h e l o a d 1 . 5 m m 2 T a b l e 4 . 1 3 . 1 : R e c o m m e n d e d W i r e C r o s s - S e c t i o n s f o r E a c h S e c t i o n o f S H S I n s t a l l a t i o n s ~afety C o n n e c t i o n S H S w i t h S H S w i t h 2 . 5 m m 2 1 . 5 m m 2 P V m o d u l e t o c h a r g e X r e g u l a t o r c h a r g e r e g u l a t o r t o b a t t e r y X c h a r g e r e g u l a t o r t o i n t e r m e d i a t e X j u n c t i o n / s w i t c h f r o m j u n c t i o n p o i n t t o t h e l o a d X N o t e : 2 . 5 m m 2 s t a n d s g o o d u p t o m o d u l e c a p a c i t y o f 6 0 W . T h e r e a f t e r , i t i s n e c e s s a r y t o u s e 4 m m 2 • • B o t h b a t t e r y a n d c h a r g e r e g u l a t o r m u s t b e p r o t e c t e d a g a i n s t o v e r - c u r r e n t s a n d s h o r t - c i r c u i t c u r r e n t s b y t h e p l a c e m e n t o f f u s e s , d i o d e s , e t c . i n b o t h P V g e n e r a t o r a n d l o a d l i n e s . • T h e b a t t e r y m u s t b e l o c a t e d i n a w e l l v e n t i l a t e d s p a c e w i t h r e s t r i c t e d a c c e s s . • P r o v i s i o n s m u s t b e t a k e n t o a v o i d a c c i d e n t a l s h o r t c i r c u i t o f t h e b a t t e r y t e r m i n a l s . 6 2 R e l i a b i l i t y a n d S i z i n g • T h e s i z e o f t h e P V g e n e r a t o r s h o u l d b e c h o s e n t o e n s u r e t h a t t h e e n e r g y p r o d u c e d d u r i n g t h e w o r s t m o n t h c a n , a t l e a s t , e q u a l t h e d e m a n d o f t h e l o a d . E n e r g y E f f i c i e n c y • T h e P V g e n e r a t o r m u s t b e e n t i r e l y f r e e o f s h a d o w s d u r i n g , a t l e a s t , 8 h o u r s p e r d a y , c e n t r e d a t n o o n , a l l t h r o u g h t h e y e a r . • W i t h a n i r r a d i a n c e o f 8 0 0 W / m 2 , t h e m a x i m u m p o w e r v o l t a g e o f t h e P V g e n e r a t o r a t t h e a n n u a l m a x i m u m a m b i e n t t e m p e r a t u r e o f t h e s i t e V M A X ( T M A x ) s h o u l d l i e b e t w e e n 1 4 . 5 a n d 1 5 V . l - . e r F r i e n d l i n e s s • I f t h e l o a d c a n b e u s e d w i t h o u t a n y r e s t r i c t i o n , t h e n t h e b a t t e r y s t a t e o f c h a r g e s h o u l d b e i n d i c a t e d b y m e a n s o f v i s u a l i n d i c a t o r / s . • I f t h e b a t t e r y h a s b e e n d i s c o n n e c t e d f r o m t h e l o a d b e c a u s e i t s s t a t e o f c h a r g e i s t o o l o w , t h e n t h i s i s i n d i c a t e d b y a r e d s i g n a l . • I f t h e r e i s a r i s k t h a t t h e b a t t e r y w i l l s o o n b e d i s c o n n e c t e d f r o m t h e l o a d , t h e n i t s h o u l d b e i n d i c a t e d b y a a u d i o a n d v i s u a l i n d i c a t i o n . I n s t a l l a t i o n a n d M a i n t e n a n c e • S u p p o r t s t r u c t u r e s m u s t b e m o u n t e d t o a l l o w e a s y a c c e s s f o r P V m o d u l e c l e a n i n g a n d c o n n e c t i o n b o x e s i n s p e c t i o n . • S u p p o r t s t r u c t u r e s m u s t b e m o u n t e d s u c h t h a t t h e i r r e s i s t a n c e t o c o r r o s i o n , f a t i g u e a n d w i n d a r e p r e s e r v e d • I f r o o f m o u n t i n g i s d o n e , s u p p o r t s t r u c t u r e s s h o u l d n o t b e f i x e d o n t o r o o f i n g s h e e t s , b u t t o a r o o f b e a m o r a n i n t e g r a l p a r t o f t h e s t r u c t u r e o f t h e h o u s e T h e b a t t e r y s h o u l d 6 3 b e p l a c e d i n a n e a s i l y a c c e s s i b l e l o c a t i o n ( N o t e : a c c e s s s h o u l d n o r m a l l y b e r e s t r i c t e d , f o r e x a m p l e b y m e a n s o f a l o c k e d d o o r ) . F l e x i b i l i t y P a r a l l e l c o n n e c t i o n s o f m o r e t h a n t w o b a t t e r i e s a r e n o t p e r m i t t e d . • P a r a l l e l c o n n e c t i o n s o f d i f f e r e n t b a t t e r i e s a r e n o t p e r m i t t e d . • P a r a l l e l c o n n e c t i o n s o f o l d a n d n e w b a t t e r i e s a r e n o t p e r m i t t e d . . . t . 1 4 R e f e r e n c e s ' ' S p e c i f i c a t i o n s F o r S o l a r H o m e S y s t e m s " , A d m i n i s t r a t i v e U n i t ( R E R E D ) P r o j e c t , 2 0 0 4 . · · T e c h n i c a l S p e c i f i c a t i o n s f o r S o l a r H o m e S y s t e m ( S H S ) " , R u r a l E l e c t r i f i c a t i o n a n d R e n e w a b l e E n e r g y D e v e l o p m e n t ( P V C o m p o n e n t ) P r o j e c t ( R E R E D P ) T e c h n i c a l S t a n d a r d s C o m m i t t e e , 2 0 0 2 ) . · ' S o l a r e l e c t r i f i c a t i o n b y t h e c o n c e s s i o n a p p r o a c h i n t h e r u r a l E a s t e r n C a p e " P h a s e 1 . B a s e l i n e s u r v e y , E n e r g y R e s e a r c h C e n t r e , U n i v e r s i t y o f C a p e T o w n , M a r c h 2 0 0 4 . t . . . O f f - G r i d E l e c t r i c i t y S u p p l y w i t h P h o t o v o l t a i c S o l a r E n e r g y - C u r r e n t T r e n d s i n H o u s e h o l d E l e c t r i f i c a t i o n " , H a n s j o r g G a b l e r , C e n t r e f o r S o l a r E n e r g y a n d H y d r o g e n R e s e a r c h , G e r m a n y , 2 0 0 4 . 5 . ' ' E l e c t r i c i t y f r o m t h e s u n , S o l a r P V s y s t e m s e x p l a i n e d " , A u s t r a l i a n B u s i n e s s C o u n c i l f o r S u s t a i n a b l e E n e r g y . 2 0 0 7 . 6 . · ' T e c h n i c a l S p e c i f i c a t i o n s f o r S o l a r H o m e S y s t e m ( S H S ) i n t h e K i n g d o m o f C a m b o d i a , R u r a l E l e c t r i f i c a t i o n F u n d " , R u r a l E l e c t r i f i c a t i o n a n d T r a n s m i s s i o n P r o j e c t , 2 0 0 7 7 . . . U n i v e r s a l T e c h n i c a l S t a n d a r d f o r S o l a r H o m e S y s t e m s " , I n s t i t u t i o n o f E n e r g y S o l a r E T S I T e l e c o m m u n i c a t i o n , C i u d a d U n i v e r s i t y , ( S p a i n ) , 2 0 0 1 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E n d o f G u i d e / i n e - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6 4 C h a p t e r 5 C o n c l u s i o n s T h e a t t e m p t b y t h e r e s e a r c h e r t o d e v e l o p a n i n s t a l l a t i o n a n d m a t e r i a l s e l e c t i o n g u i d e l i n e h a s b e e n m a t e r i a l i z e d i n t h i s d i s s e r t a t i o n . T h e r e s e a r c h e r d i d e x t e n s i v e f i e l d v i s i t s t o S H S p r o v i d e d b y v a r i o u s v e n d o r s a n d n o t e d t h e r e l e v a n t d a t a , m e a n w h i l e h e c a r r i e d o u t a r e a s o n a b l e l i t e r a t u r e r e v i e w o n t h e a v a i l a b l e p a p e r s o n t h e t o p i c . A f t e r c o m p a r i n g b o t h s o u r c e s o f d a t a t h e r e s e a r c h e r d e v e l o p e d t h i s g u i d e l i n e . T h i s g u i d e l i n e m a y n o t b e s u i t a b l e f o r i n t e r n a t i o n a l a p p l i c a t i o n , b u t i s m o r e t h a n a d e q u a t e t o c a t e r t h e c u r r e n t e r a t h a t t h e l o c a l s o l a r h o m e s y s t e m ( S H S ) i s p h a s i n g . B y i m p l e m e n t i n g t h i s g u i d e l i n e t r o u g h t h e f i n a n c i a l i n s t i t u t i o n s w h i c h f a c i l i t a t e t h e p u r c h a s e o f t h e s e e x p e n s i v e s y s t e m s t o l o w i n c o m e r u r a l f a m i l i e s a n d t h e g o v e r n m e n t b o d i e s w h o a l l o w g r a n t s f o r t h e s e s y s t e m s t h e s t a n d a r d o f t h e S H S c o u l d b e m a i n t a i n e d a n d c o u l d a v o i d t h e e n d u s e r b e i n g h o a x e d f o r p o o r q u a l i t y p r o d u c t s a n d s e r v i c e . A n d a l s o a p p l i c a t i o n o f t h i s g u i d e l i n e w i l l h e l p t o r e d u c e o r e l i m i n a t e t h e p o o r r e p u t a t i o n w h i c h t h i s a r e a o f e l e c t r i c a l e n g i n e e r i n g h a s b e e n f a c i n g , d u e t o p o o r m a t e r i a l u s a g e , i n s t a l l a t i o n s t a n d a r d s a n d a f t e r s a l e s m a i n t e n a n c e . I n t h i s g u i d e l i n e r e s e a r c h e r h a s c l e a r l y s e p a r a t e d t h e s e l e c t i o n o f m a t e r i a l s , i n s t a l l a t i o n o f s a m e a n d a f t e r s a l e s r e q u i r e m e n t s s o t h a t t h e u s e r o f t h e g u i d e l i n e h a s a c l e a r i d e a a n d c o u l d m a k e u s e o f i t d u r i n g t h e w h o l e p r o d u c t l i f e c y c l e . 5 . 1 R e m a r k s a n d D i s c u s s i o n D u r i n g o u r f i e l d v i s i t s w e c l e a r l y o b s e r v e d t h a t m o s t o f t h e v e n d o r s d i d n o t g i v e p r o p e r a f t e r s a l e s m a i n t e n a n c e a n d a s a r e s u l t t h e s y s t e m s w e r e n o t p r o p e r l y m a i n t a i n e d . E v e n i f t h e r a w m a t e r i a l s w e r e s e l e c t e d p r o p e r l y a n d i n s t a l l e d t o p r o p e r g u i d e l i n e s , i t w o u l d b e i n v a i n i f t h e s y s t e m s a r e n o t p r o p e r l y l o o k e d a f t e r . T h e r e f o r e , i t i s s u g g e s t e d t h a t t h e f i n a n c i a l i n s t i t u t i o n s r e t a i n a a m o u n t o f t h e p a y m e n t ( s a y 5 ~ 1 0 % ) t o t h e s o l a r 6 5 \ , · n d o r u n t i l t h e e n d o f t h e d e f e c t s l i a b i l i t y p e r i o d o f t h e s y s t e m s o t h a t i n e v e n t t h a t t h e \ t · n d o r h a s n o t m a i n t a i n e d t h e s y s t e m d u r i n g t h e s a i d p e r i o d t h e r e t e n t i o n w i 1 1 b e g i v e n t o t i l t ' c u s t o m e r t o u t i l i z e f o r t h e s y s t e m s m a i n t e n a n c e . ~.:! R e c o m m e n d a t i o n s f o r F u t u r e < ) v e r a l l t h e r e s e a r c h e r f e e l s h e h a s d e l i v e r e d a r e a s o n a b l e r e s e a r c h o u t c o m e a s m e a n s l ·~ . t " S o l a r P V S H S I n s t a l l a t i o n G u i d e l i n e " f o r t h e i n d u s t r y . T h i s g u i d e l i n e i s s u i t a b l e f o r t i w c u r r e n t c o n t e x t t h e s o l a r P V i n d u s t r y i s p h a s i n g a n d w o u l d n o t b e s u f f i c i e n t a s t h e m J u s t r y e v o l v e s w i t h t i m e . H o w e v e r , r e s e a r c h e r a s s u m e s t h a t t h i s g u i d e l i n e w o u l d b e - . . u f t i c i e n t f o r t h e n e x t f e w y e a r s t o c o m e . B u t t h e r e a f t e r t h e g u i d e l i n e s h o u l d b e r e v i s e d b y a c o m m i t t e d r e s e a r c h e r t o m e e t t h e d e m a n d s a n d t h e t e c h n o l o g i c a l a d v a n c e m e n t s o f t h e s o l a r P V i n d u s t r y . H e / s h e a l s o w o u l d i l a \ e t o s t u d y g l o b a l p r a c t i c e s a n d l o c a l p r a c t i c e s a n d d o e x t e n s i v e f i e l d v i s i t s t o b e - t b r e a s t o f t h e i n d u s t r y a n d u p g r a d e t h e g u i d e l i n e a n d m a y b e i n t r o d u c e i t a s a r e g u l a t i o n . 1 r a s t a n d a r d , s u p p o r t e d b y t h e g o v e r n m e n t s t a n d a r d i n s t i t u t i o n s . 6 6 R e f e r e n c e s I . " S r i L a n k a S o l a r I n d u s t r y M a r k e t S u r v e y " , A C N i e l s e n L a n k a ( P v t ) L t d f o r A d m i n i s t r a t i v e U n i t ( R E R E D ) P r o j e c t , 2 0 0 5 2 . ' " S p e c i f i c a t i o n s F o r S o l a r H o m e S y s t e m s " , A d m i n i s t r a t i v e U n i t ( R E R E D ) P r o j e c t , 2 0 0 4 3 . ' " T e c h n i c a l S p e c i f i c a t i o n s f o r S o l a r H o m e S y s t e m ( S H S ) " , R u r a l E l e c t r i f i c a t i o n a n d R e n e w a b l e E n e r g y D e v e l o p m e n t ( P V C o m p o n e n t ) P r o j e c t ( R E R E D P ) T e c h n i c a l S t a n d a r d s C o m m i t t e e , 2 0 0 2 4 . " S o l a r e l e c t r i f i c a t i o n b y t h e c o n c e s s i o n a p p r o a c h i n t h e r u r a l E a s t e r n C a p e ' ' P h a s e I . B a s e l i n e s u r v e y , E n e r g y R e s e a r c h C e n t r e , U n i v e r s i t y o f C a p e T o w n , M a r c h 2 0 0 4 5 . ' ' O f f - G r i d E l e c t r i c i t y S u p p l y w i t h P h o t o v o l t a i c S o l a r E n e r g y - C u r r e n t T r e n d s i n H o u s e h o l d E l e c t r i f i c a t i o n " , H a n s j o r g G a b l e r , C e n t r e f o r S o l a r E n e r g y a n d H y d r o g e n R e s e a r c h , G e r m a n y , 2 0 0 4 . 6 . " E l e c t r i c i t y f r o m t h e s u n , S o l a r P V s y s t e m s e x p l a i n e d " , A u s t r a l i a n B u s i n e s s C o u n c i l f o r S u s t a i n a b l e E n e r g y , 2 0 0 7 . 7 . · ' T e c h n i c a l S p e c i f i c a t i o n s f o r S o l a r H o m e S y s t e m ( S H S ) i n t h e K i n g d o m o f C a m b o d i a , R u r a l E l e c t r i f i c a t i o n F u n d " , R u r a l E l e c t r i f i c a t i o n a n d T r a n s m i s s i o n P r o j e c t , 2 0 0 7 8 . ' ' U n i v e r s a l T e c h n i c a l S t a n d a r d f o r S o l a r H o m e S y s t e m s " , I n s t i t u t i o n o f E n e r g y S o l a r E T S I T e l e c o m m u n i c a t i o n , C i u d a d U n i v e r s i t y , ( S p a i n ) , 2 0 0 l 6 7 S o l a r H o m e S y s t e m S u r v e y D a t a S h e e t O w n e r o f t h e s y s t e m : M r / M r s / M i s s A d d r e s s S o l a r S y s t e m V e n d o r : T y p e / M o d e l I n s t a l l e d D a t e F u n d e d b y P V M o d u l e M o d u l e M o u n t i n g W i r e s U s e d W i r i n g M e t h o d C h a r g e C o n t r o l l e r B a t t e r y & H o u s i n g L o a d s A f t e r S a l e s O t h e r C o m m e n t s 6 8 A N N E X U R E 1 SB S SU I" H ' D at a Sh ee t S um m H Y S o SH S O w ne -r A Jd rf !> s fu nd ed ~H S Y t:n J0 1 " b\ ll ).! r, A R ~ I D \\' l.: kr an JU ')u lgh \• IHa \ em tt< W la I Pa lh \u dh J lu te nn a Pa ll ly ad ha , \.t du l l :1 1e rg y IL O LC 1:. 1n : v ia ne l 'H a· ,·; ;m w m a, I . I _ 3 \\' t-: :k ra rn as .tg he p ll ih \ u .lu l E n< ?H t.Y L U L C a 1 y a ta ~ - H :\1 r P S J K \lm ar a 1Ha\ +! nt t~ nn a Pa lil ya dh a 1\ 1d ul E ne rg y fs el f 5J ).1 r \-1 A P em B !E ha la ga !y ay a !Y td nl E ne rg ,· !L O LC I\' Ir' H A 6 So uw :w at h1 e /H aY em te iU la Pa lh va dh a 'V 1d ul E ne 1g y 'L O LC 69 ln da ll< d D ak PV \ kd ul e l~l vdu lc ?\ 1( 1J l1l ll¥ 1 31 H .l lUD ~ .J .O \\ :V tn lt1 0l P _o le & c 0 <, t~r lmf .• A L t ra m~ I ~l(J o: .. :u< J~- iOW -:> .!u itl G ! P ol e & cr y~ 1e rh ne :\1 S fr ar ae 1- _ ~ JO\\- lor Po l" & lu 0 • 20 0, · A mo ph c· u~ '\i S f _ hm ft lm · ra m e llc 07 c OD ·j -1 0\ \'- ~lu \tr ,J- Pol e .1 : ('f ys ter lm e \1 ~ fr am e II , , _ , 0 _ 14 0\ \. - C .lu lt1 01 P ol e & . :. u ' ~ K J c f\: 'lk rll il' :' >. 1S fr ;nu~ · I ~4 (1 W \l ul tl G J Po le & 16 0 6 :!O O c ry st er lm e . \-1 $ fr am e \\ .l rh l· ._ ,eJ \\ 'tr w g \1 at ho d C ha rg e IB att <; "tY (', )fl tT dh •r C as m g o n . V tC ~ nu d rail > U tfa ce 70 A hD cc p lc B 4 rn m J' & \n nn 2 c hp :> A cy <' l~ le ad C -S 2 h m m " UM .:.. J U tl F lV f a o d S l 1 5r ru n2 rJ ft {'f '. 8" a pa rt lca >m g o n \.f -C 1 5 m rrf ral l"~ rfa ce r~ 8 1 5 m m 2 & w m n g clt p.: : I(I A. h L ea J. o A C -S 1 5 m m " m e do n ro o f ac td S· ·l1 5 m rn 2 1a rt ~H . 6" a pa rt ,_ '" " 1 ~i ·C l .J m nf w a ll sw fa ce C -B 1 5 mm :~ & \\m ng c hp · BA o O A hL ea d a c td IC-S 1.5 m m ', lu ;e d o n ro 0f S~ L 1 ~m ma o ra fh. •r; ;. 6" ~8 " ap ar t '" " " '" 1 " I.e 1 S m nf \\a ll. .,t trf al 'e IC- 8 1 5 m rn ;, I"' " " " '£ c hp ' S A I(1 Ah l. ea d C S 1 5m m 2 Ui i(>d o n r o o f ae 1d S~ L 1 5n !m .:o ra fte rs 6 '' ap a1 1 , .. . ,. . 1 ~1 -C l .S m nf w a ll sw fa c~ ~C-8 1 tim rn ', I& m n n g c hp B P. o O A hL ea d C · S 1 ~ll 11m ", us e- d on r o o f ' a o d S~ t. 1 ~ ~m rn 2 ro 1fl vn . 6 " ap ar t , - .. ·~ 1 '\-1 -C l 5 m nf l"a lhu rla ce ~C- 8 1 5 m rn ' & \Y 1n ng c hp S A 70 A h Le ad C~ S 1 5m rn 2 u ie -r Sa le !- . , \Y C FL - 1 u \\" tu bd to ht ~ I; VJE th 1> e J by m .e r Sy st em :: o .p ar en ng ly u! >e d by u se r. A lt ho ug h m :it en al : ~d ec tw n b po or b y th e \ e u dv r t he m:: ~tu lla t:. .:m h a:. h -c'r >!l ~h mc b~ · t h< ! t ec hm ;m n 1) ro pe rb , sy ~t em s pa r~ nu gl )" u: >~ d b\ u t>~ r A ltt w ng h m a kn al w1 ~< .. 'h on h po or b y th e n m do r t h. ; im ta ll au on ha -:, be en do ne b y th f' t~ du uc ta u pt op er ly sy ~t en l \p ar en ng l~ · u~ ed b ; u s. er A lth ou gh ma t~ na l sd ~c tt on b po or b y th e \·e ad or ,th e m~ Wl la tw u ha s b~ en dol l<: ?- b~ th ~? te ch tn e1 an pr op er !\· Sy ~t em ~ pa re nu gl y U6 ~d b \ u~ r T he m at E- na l ~e le ct 10 n !S pO Dr b ; tht: >- Y e- nd or th e- u ht al la tt on ha s. be en do ne P y th ~ t ec hn K ia n po -o rly Sv !.t em s pa re -r 1t tg lv u~ .e d b y us~ r. Th o? m at ot na l s de dw n h v o n r b\ · t ht:> \ en d< rr. th e u B ta lla th Jn h a., b ee n do ne b y tht ~ t ed uu ~1 an po or ly 1' (> 1\ 'x' I ,~1 -C c Snm f 1H a\ cn n cn m . i~rn )aY: :Jum IL O LC , . - " ! 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J.h 16 SA u~ ed o n r v o f ra ft er s 6 . . ,1o ar t Ca ~m g v n '. \a ll :. u rfa ce & \n nn g ch ~' I8 A U.i i~d o n w o ! ra !t- trs 0 " a o a rt Co nd U1 ts o n wa il mr fa c~ & w u ln g dl p~ fs A m e d vn r o o f ra ftt .·r s 6~ :. IO :.l l't C as m g o n w al l s ur ia ~e & \Y trm £ cli y~ 11 2A u i.e d o n r o o r ra ft er s 6" df JJ rt Ca :.m g vn ', \a ll ¢u rfa ce &. \ \l nn g dt p.s 16 S A u~ ed o n r v o f ra ft er s 6 . . a pa rt Pl a;) .tlc lO llA h L~ th l a " 'd ho th U H l fur l6 \ \' tT L 6 lo u~ <~f t;:r sJ. l:::' ~ ha lk ry & D C p oi iJ t to r 1.- l ' n pF >p ~r t~ · m .a h'' na l ;:;\ •k< tJ V ll to b e ~u ~c u\ 6l o' d Co nt ro lle -r 7C •A h D ee p c yd e ka d l"\ "v tJt ' ac 1d On :: oft J?r ::> 3.l h 6 \\' T ub d1 gh t -~ \ b tt do n~ a11 :er 6. D C p 0m t m sl .1 l1 at w n :')y :.k m sp ar en ag ly m t"d b yu &e -r 7t •A h L ea d 1: -.u ne a n d Pla S- tic 6 \\ ' T uh •h gb t 6 D C v o m t 'l(> Ab L ea d lhv u.H ng t0r l6 \ V C FL a o d ba tte ry & 5 ~t gh t L tg ht Ch ar ge D C pD lll t C on tro lle r 70 A h L ea d lfr hr e , 16 \ Y C FL J lJ0 tL )!tH ! t ot ac 1 ba tt{ 'f) '- D C p om t 1 Pl a-£ ttc r~· n \ h l! i d0 n~ lsy ... tt•m -> p.t rl? nng ~ u p h. l d ak U' :ii: 'J by U Sd . O ue a it ~r sa l~ ~ YH >t dv ne af h~1 tm t.a lla tw n O ni ' a fte r s alf '3. 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