सौर ऊर्जा केंद्रित तापीय प्रणाली (सीएसपी) जल विलवणीकरण, तेल शोधन आदि जैसे विभिन्न उद्योगों के लिए बिजली और ऊष्मा उत्पन्न करती है । अमेरिकी ऊर्जा विभाग का सौर प्रौद्योगिकी कार्यालय (एसईटीओ) प्रदर्शन को बेहतर बनाने, लागत कम करने और विश्वसनीयता बढ़ाने के लिए सीएसपी अनुसंधान का समर्थन करता है। पिछले दशक में, बेहतर प्रणालियों और तापीय ऊर्जा भंडारण के बढ़ते उपयोग के कारण सीएसपी बिजली की लागत में 5% से अधिक की कमी आई है, जिससे निरंतर सौर ऊर्जा उत्पादन संभव हो पाया है। एसईटीओ का लक्ष्य न्यूनतम 12 घंटे के तापीय ऊर्जा भंडारण वाले बेसलोड संयंत्रों के लिए सीएसपी व्यय को घटाकर 0.05 डॉलर प्रति किलोवाट घंटा तक लाना है।
सौर तापीय ऊर्जा केंद्रित करने वाले संयंत्र आमतौर पर बड़े पैमाने की परियोजनाओं में उपयोग किए जाते हैं , जिन्हें यूटिलिटी-स्केल सीएसपी संयंत्र के रूप में जाना जाता है, और ये विभिन्न विन्यास प्रदान करते हैं। पावर टावर सिस्टम में दर्पणों को एक केंद्रीय टावर के चारों ओर गोलाकार रूप में व्यवस्थित किया जाता है, जो रिसीवर के रूप में कार्य करता है।
संकेन्द्रित सौर तापीय विद्युत प्रणाली विन्यास
सौर तापीय ऊर्जा केंद्रित करने (सीएसपी) की विधियाँ सूर्य के प्रकाश को टरबाइन शक्ति में परिवर्तित करके बिजली उत्पादन के लिए सौर ऊर्जा का उपयोग कर सकती हैं । इन तकनीकों का उपयोग खनिज प्रसंस्करण, जल विलवणीकरण, खाद्य प्रसंस्करण, तेल पुनर्प्राप्ति बढ़ाने और रासायनिक उत्पादन जैसे विभिन्न औद्योगिक कार्यों के लिए ऊष्मा प्रदान करने हेतु भी किया जा सकता है।
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सीएसपी का कार्य
सौर तापीय ऊर्जा संकेंद्रित प्रणाली में दर्पणों की संरचना का उपयोग करके सूर्य की ऊर्जा को एक रिसीवर पर केंद्रित किया जाता है, जिससे यह ऊर्जा ऊष्मा में परिवर्तित हो जाती है। इस ऊष्मा को भाप में परिवर्तित करके टरबाइन को चलाया जाता है और विद्युत उत्पन्न की जाती है। सीएसपी की भंडारण क्षमता इसे नवीकरणीय ऊर्जा के उपयोग के लिए अनुकूल बनाती है, जिससे सीमित धूप वाले समय के लिए भी बिजली संग्रहित की जा सकती है।
सीएसपी सिस्टम को अन्य ऊर्जा स्रोतों के साथ मिलाकर हाइब्रिड प्लांट बनाया जा सकता है। वे कोयला, प्राकृतिक गैस या जैव ईंधन जैसे ईंधन का उपयोग करके थर्मल-फायर्ड पावर प्लांट के साथ मिल सकते हैं।
चार सीएसपी प्रौद्योगिकियां हैं:
- परवलयिक डिश सिस्टम: परवलयिक डिशें सूर्य के प्रकाश को एक ट्रैकिंग प्रणाली वाले रिसीवर पर केन्द्रित करती हैं, जिससे सौर रिएक्टरों के लिए उपयुक्त उच्च तापमान उत्पन्न होता है।
- परवलयिक गर्त प्रणालियाँघुमावदार परावर्तक सौर ऊर्जा को तापीय तेल युक्त रिसीवर पाइप पर केंद्रित करते हैं, तथा बिजली उत्पादन के लिए उसे गर्म करते हैं।
- पावर टावर सिस्टम: दर्पण या हेलियोस्टेट, सूर्य के प्रकाश को टावर के ऊपर लगे रिसीवर पर ट्रैक और फोकस करते हैं, तथा तरल पदार्थ को गर्म करते हैं, जो अक्सर पिघला हुआ लवण होता है, जिससे टरबाइन के लिए भाप उत्पन्न होती है
- रैखिक फ़्रेस्नेल प्रणालियाँ: जमीन पर सपाट दर्पणों की पंक्तियां सूर्य के प्रकाश को रिसीवर पाइप तक परावर्तित करती हैं, जो गर्त और टावर प्रणालियों के समान है, तथा इसमें भंडारण एकीकरण की क्षमता है।
पीवी बनाम सीएसपी
सौर पी.वी. और सी.एस.पी. के बीच मुख्य अंतर विद्युत उत्पादन के उनके तरीकों में निहित है।
सौर तापीय ऊर्जा केंद्रित प्रणाली सूर्य की ऊर्जा का दोहन करने के लिए विभिन्न दर्पण विन्यासों का उपयोग करती है, जिससे ऊष्मा इंजन चलता है और विद्युत उत्पादन होता है। इसके विपरीत, फोटोवोल्टिक सौर पैनल सूर्य के प्रकाश का सीधे उपयोग करते हैं और उसे बिजली में परिवर्तित करते हैं।
सीएसपी के विपरीत, पीवी सेल प्रकाश को अवशोषित करते हैं, जिससे इलेक्ट्रॉनों को करंट उत्पन्न करने के लिए प्रेरित किया जाता है। फिर इस डायरेक्ट करंट (डीसी) को कैप्चर किया जाता है और बिजली नेटवर्क पर वितरण के लिए इनवर्टर का उपयोग करके प्रत्यावर्ती धारा (एसी) में परिवर्तित किया जाता है।
सीएसपी प्रणालियाँ थर्मल एनर्जी स्टोरेज (टीईएस) तकनीकों के माध्यम से ऊर्जा भंडारण में उत्कृष्ट हैं , जिससे सूर्य के प्रकाश की अनुपस्थिति में भी बिजली का उपयोग संभव हो पाता है। दूसरी ओर, पीवी प्रणालियाँ तापीय ऊर्जा का भंडारण नहीं कर सकतीं क्योंकि वे ऊष्मा के बजाय प्रत्यक्ष सूर्य के प्रकाश पर निर्भर करती हैं। परिणामस्वरूप, सीएसपी प्रणालियाँ ऊर्जा भंडारण और समग्र दक्षता के मामले में अधिक प्रभावी हैं।
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सीएसपी के पक्ष और विपक्ष
सीएसपी के लाभ इस प्रकार हैं:
- यह एक नवीकरणीय, टिकाऊ ऊर्जा स्रोत है इससे कार्बन फुटप्रिंट पर अंकुश लगता है। जीवाश्म ईंधन के विपरीत, सीएसपी पृथ्वी के प्राकृतिक संसाधनों का उपयोग करता है, जिससे पर्यावरण को लाभ मिलता है और जलवायु परिवर्तन.
- सीएसपी अधिक सुनिश्चित करता है लगातार बिजली की आपूर्ति पिघले हुए लवणों में ऊर्जा भंडारण के कारण सौर पीवी और पवन की तुलना में यह अधिक विश्वसनीय है, जिससे विश्वसनीयता सुनिश्चित होती है।
- मौजूदा बिजली संयंत्रों में आसान एकीकरण, यहां तक कि जीवाश्म ईंधन का उपयोग करने वाले संयंत्रों में भी, परिणाम देता है कम परिचालन लागत परमाणु और हाइड्रोकार्बन आधारित विकल्पों की तुलना में यह अधिक प्रभावी है।
- सीएसपी, अन्य ऊर्जा स्रोतों के साथ संयुक्त, ग्रिड सुरक्षा को बढ़ाता है और भविष्य की बिजली की जरूरतों को पूरा करता है। इसके अतिरिक्त, यह भारी तेल को आसान पम्पिंग के लिए संकेन्द्रित करने के लिए भाप का उत्पादन करके तेल की रिकवरी में सहायता करता है।
- सीएसपी के लिए एक के रूप में सेवा करने की क्षमता है पोर्टेबल ऊर्जा फार्म, जैसा कि अध्ययनों में देखा गया परिवहन के लिए लागत प्रभावी हाइड्रोजन उत्पन्न करने में इसके उपयोग की संभावना तलाशी जा रही है।
यद्यपि सौर तापीय विद्युत का संकेन्द्रण विभिन्न लाभ प्रदान करता है, फिर भी इसमें चुनौतियां भी हैं।
- स्थान निर्भरतासौर पी.वी. और पवन ऊर्जा जैसी परियोजनाओं के लिए बड़े भूमि क्षेत्र की आवश्यकता होती है, तथा आबादी वाले क्षेत्रों में इसकी व्यवहार्यता सीमित हो जाती है।
- टर्बाइन चलाने और रिएक्टरों को ठंडा करने के लिए जल-गहन कार्यों में वृद्धि पर्यावरणीय चिंता, समुद्री जल से सौर विकिरण संबंधी समस्याएं उत्पन्न हो सकती हैं।
- सीएसपी पौधे प्रकाश के कारण जानवरों को आकर्षित कर सकते हैं, जिससे कुछ प्रजातियों के लिए खतरा पैदा हो सकता है।
- यह तकनीक है चलाने में महंगातापीय भंडारण सामग्री महंगी होने के कारण इसे प्राप्त करना चुनौतीपूर्ण है, पिघला हुआ नमक, जो एक सामान्य विकल्प है, की परिचालन संबंधी सीमाएँ हैं
- सौर पी.वी. और परमाणु ऊर्जा से प्रतिस्पर्धा के कारण सी.एस.पी. का विकास बाधित हो रहा है, जिससे अन्य ऊर्जा स्रोतों में प्रगति के बीच अप्रचलन का खतरा पैदा हो रहा है।
