अब तक, सौर पैनल अक्षय संसाधनों के माध्यम से बिजली पैदा करने के लिए आम तौर पर जाने जाते हैं। क्या होगा अगर मैं आपको बताऊं कि इसके और भी तरीके हैं? हाँ, सूर्य से ऊर्जा को फोटोवोल्टिक कोशिकाओं सहित 5 अलग-अलग तरीकों से परिवर्तित किया जाता है। सौर ऊर्जा संचयन के विभिन्न तरीके व्यक्तिगत से लेकर वाणिज्यिक और औद्योगिक स्तरों तक के विभिन्न उद्देश्यों के लिए तापीय ऊर्जा का उपयोग करते हैं।
सौर ऊर्जा संचयन क्या है?
सौर ऊर्जा से गर्मी और ऊर्जा से बिजली बनाने की विधि को सौर ऊर्जा संचयन कहा जाता है। सभी विधियाँ और तकनीकें मूल रूप से ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए सूर्य के प्रकाश का उपयोग करती हैं। सौर ऊर्जा संचयन बिजली उत्पादन के लिए जीवाश्म ईंधन पर निर्भरता को कम करता है, और यह लंबे समय में फायदेमंद है। नए नवाचारों से सौर ऊर्जा संचयन के अधिक कुशल तरीके और तकनीकें सामने आती हैं। विधियों के साथ-साथ आपको सौर ऊर्जा संचयन तकनीक के उपयोग, सौर पैनल के आकार के प्रभाव और इन विधियों के फायदे और नुकसान के बारे में भी पता चलेगा।
सौर ऊर्जा संचयन के विभिन्न तरीके क्या हैं? सौर ऊर्जा संचयन उपकरण क्या हैं?
सौर ऊर्जा संचयन सूर्य से निकलने वाली सौर ऊर्जा को संग्रहित करने के साथ-साथ उसे कैप्चर करने की प्रक्रिया है। इसके बाद, इस ऊष्मा और प्रकाश ऊर्जा को उपयुक्त विधि द्वारा विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। सौर ऊर्जा संचयन की लगभग 5 अलग-अलग विधियाँ हैं। कभी-कभी इन विधियों को सौर ऊर्जा संचयन उपकरण भी कहा जाता है।
1. काले पिंड
आप जानते हैं कि काला रंग अधिकांश ऊष्मीय ऊर्जा को अवशोषित करता है और यह सौर ऊर्जा संचयन का एक अन्य तरीका है। सूर्य से आने वाली विद्युतचुंबकीय विकिरण, साथ ही उसका अवरक्त स्पेक्ट्रम, काले रंग द्वारा सक्रिय रूप से अवशोषित किया जाता है। इस विकिरण के माध्यम से सूर्य की ऊर्जा ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। काले रंग की वस्तुएं, बर्तन और उपकरण विद्युतचुंबकीय विकिरण स्पेक्ट्रम की सभी तरंग दैर्ध्य को अवशोषित और उत्सर्जित करने में सक्षम होते हैं । इस विधि का उपयोग घरों को गर्म करने और औद्योगिक स्तर पर आमतौर पर पानी गर्म करने के लिए किया जाता है।
2. पिघले नमक की तापीय ऊर्जा
सौर ऊर्जा संचयन की इस विधि में नमक को पिघलाने के लिए विद्युत चुम्बकीय विकिरण का उपयोग किया जाता है । पिघले हुए नमक को हीट एक्सचेंजर में स्थानांतरित किया जाता है, जहाँ पानी गर्म होकर भाप में परिवर्तित हो जाता है। इस भाप को टर्बाइनों में प्रवाहित किया जाता है, जिससे बिजली उत्पन्न होती है। इन्सुलेटेड टैंक बादल वाले दिनों में भी स्थिर तापीय ऊर्जा उत्पादन सुनिश्चित करते हैं।
3. फोटोवोल्टिक सौर पैनल
सूर्य के प्रकाश से ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करने की यह सबसे व्यापक रूप से अपनाई जाने वाली विधि है। इसके लिए विभिन्न आकार के सौर पैनलों का उपयोग किया जाता है। उत्पन्न ऊर्जा की मात्रा पैनलों की संख्या और उनकी दक्षता पर निर्भर करती है । आमतौर पर, मोनोक्रिस्टलाइन या पॉलीक्रिस्टलाइन संरचना वाले पैनलों का उपयोग इनवर्टर और बैटरी बैंक के साथ किया जाता है ताकि सूर्यास्त के बाद भी ऊर्जा का प्रवाह जारी रहे।
4. सोलर वॉटर हीटर
इन हीटरों के लिए थर्मल सोलर पैनल सौर ऊर्जा एकत्रित करते हैं। धूप वाले क्षेत्रों में सौर ऊर्जा का दोहन करने के लिए इस विधि का उपयोग किया जाता है। काले रंग का हीटर बॉडी फोटोवोल्टाइक पैनल के समान है क्योंकि इसकी काली सतह तापीय ऊर्जा को कुशलतापूर्वक अवशोषित करती है। एक पंप बर्तन के अंदर ठंडे पानी को प्रवाहित करता है जो अवशोषित ऊष्मा को सोख लेता है, जिसके परिणामस्वरूप बर्तन ठंडा हो जाता है और पानी गर्म हो जाता है।
एक अन्य प्रणाली में पंप नहीं होता; यह गर्म पानी द्वारा उत्पन्न उत्प्लावन बल का उपयोग करती है। इस विधि में, ठंडा पानी नीचे डूब जाता है, गर्म पानी ऊपर रहता है, और प्रवाह की मात्रा कम हो जाती है। इस स्थिति को थर्मोसाइफन कहा जाता है ।
5. वैक्यूम ट्यूब या इवैक्यूएटेड ट्यूब सोलर वॉटर हीटर
यह सौर ऊर्जा संचयन की एक अन्य विधि है, जो पारंपरिक सौर वॉटर हीटर का उन्नत संस्करण है। वैक्यूम ट्यूब विकिरण ऊर्जा को सिस्टम में प्रवेश करने के साथ-साथ तापीय ऊर्जा को भी संग्रहित करते हैं। यह तापीय ऊर्जा ऊष्मा पाइपों द्वारा अवशोषित होकर बड़े जल टैंकों में स्थानांतरित हो जाती है। वैक्यूम ट्यूबों के कारण न्यूनतम मात्रा में तापीय ऊर्जा का रिसाव होता है और अवशोषित विकिरण ऊर्जा का लगभग सारा हिस्सा तापीय ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है। अब आइए जानते हैं सौर ऊर्जा संचयन तकनीक क्या है।
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सौर ऊर्जा संचयन प्रौद्योगिकी क्या है?
सौर ऊर्जा संचयन के लिए तीन प्राथमिक प्रौद्योगिकियां इस प्रकार हैं:
1. संकेन्द्रित सौर ऊर्जा (सीएसपी)
सौर ऊर्जा संचयन की यह तकनीक सूर्य की ऊष्मीय ऊष्मा (ऊष्मीय ऊष्मा) का उपयोग करके बड़े पैमाने पर विद्युत टर्बाइन चलाती है। सूर्य की रोशनी को केंद्रित करने के लिए दर्पणों का उपयोग किया जाता है, जो पारंपरिक भाप इंजनों या टर्बाइनों को चलाकर बिजली उत्पन्न करते हैं। परवलयिक गर्त, डिश इंजन, कॉम्पैक्ट लीनियर फ्रेस्नेल परावर्तक और पावर टॉवर, सौर ऊर्जा को केंद्रित करने के सिद्धांत को लागू करने के विभिन्न तरीके हैं।
ए ) परवलयिक गर्त
यह यंत्र घुमावदार दर्पणों का उपयोग करके सूर्य से प्राप्त ऊर्जा को एक रिसीवर ट्यूब पर केंद्रित करता है, जो एक गर्त के केंद्र में स्थित होती है। सिंथेटिक तेल जैसे उच्च तापमान वाले ऊष्मा स्थानांतरण द्रव को रिसीवर ट्यूब के अंदर भरा जाता है, जो ऊष्मीय ऊर्जा को अवशोषित करता है और इसका तापमान 750° फ़ारेनहाइट या उससे अधिक तक पहुँच जाता है। यह ऊष्मा एक हीट एक्सचेंजर से होकर गुजरती है, जो बदले में पानी को गर्म करके भाप उत्पन्न करता है। भाप के गुजरने पर पारंपरिक स्टीम टर्बाइन काम करना शुरू कर देते हैं। कलेक्टर मॉडल की ऊँचाई 15-20 फीट और लंबाई लगभग 300-450 फीट हो सकती है।
बी) डिश इंजन
परवलयिक डिश की सतह पर समान रूप से वितरित दर्पण लगे होते हैं जो एक निश्चित फोकस बिंदु पर ऊष्मीय ऊर्जा प्राप्त करते हैं। रिसीवर में हाइड्रोजन जैसे कार्यशील द्रव को 1200 डिग्री फ़ारेनहाइट तक गर्म किया जाता है, जो बदले में इंजन को चलाता है। प्रत्येक परवलयिक डिश दो अक्षों के अनुदिश घूमती है और दिन भर सूर्य का अनुसरण करती है।
सी) कॉम्पैक्ट लीनियर फ्रेस्नेल रिफ्लेक्टर (सीएलएफआर)
इसमें कम लागत वाले समतल दर्पणों के साथ-साथ लंबी समानांतर पंक्तियों में घुमावदार दर्पणों की एक गर्त प्रणाली का उपयोग किया जाता है । ऊंचे रिसीवर ऊष्मीय ऊर्जा के संकेंद्रण बिंदु होते हैं, जो एक ट्यूब प्रणाली से जुड़े होते हैं जिसके माध्यम से पानी बहता है। सौर ऊर्जा संचयन की इस तकनीक में, केंद्रित ऊष्मीय ऊर्जा द्वारा पानी को उबाला जाता है, और इस प्रकार उत्पन्न भाप का उपयोग बिजली उत्पादन के साथ-साथ औद्योगिक भाप अनुप्रयोगों में किया जाता है।
घ) पावर टावर
इसमें एक उच्च दक्षता वाला केंद्रीय रिसीवर सिस्टम लगा है जो उच्च परिचालन तापमान में भी काम करने में सक्षम है। दिन भर ऊष्मीय ऊर्जा को ट्रैक करने और उसे एक ऊंचे टावर के शीर्ष पर स्थित रिसीवर पर केंद्रित करने के लिए हेलियोस्टैट्स (कंप्यूटर-नियंत्रित दर्पण) का उपयोग किया जाता है। यह ऊष्मीय ऊर्जा एक स्थानांतरण तरल को 1000 डिग्री फ़ारेनहाइट से अधिक तापमान तक गर्म करके भाप उत्पन्न करती है, जो बदले में एक केंद्रीय विद्युत जनरेटर को चलाती है।
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2. फोटोवोल्टिक (पीवी)
इस विधि से प्रकाश को सीधे बिजली में परिवर्तित किया जाता है। सूर्य के प्रकाश से निकलने वाले फोटोन सौर पैनलों की अर्धचालक सामग्री पर हमला करते हैं और उसे आयनित करते हैं, जो बदले में इलेक्ट्रॉनों के परमाणु बंधनों को तोड़ते हैं और वे स्वतंत्र रूप से कंपन करते हैं। अर्धचालक संरचना इलेक्ट्रॉनों को एक दिशा में जाने के लिए मजबूर करती है, जिससे विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है। हालाँकि, प्रकाश का केवल एक निश्चित प्रतिशत ही अवशोषित होता है, और बाकी परावर्तित होता है। फोटोवोल्टिक प्रौद्योगिकी के अन्य प्रकार एकीकृत फोटोवोल्टिक, सांद्रित फोटोवोल्टिक सरणियाँ और पतली फिल्म फोटोवोल्टिक हैं।
ए) बिल्डिंग इंटीग्रेटेड फोटोवोल्टाइक (बीआईपीवी): यह प्रणाली परिसर में उपयोग के लिए बिजली उत्पन्न करती है, या इसे ग्रिड में निर्यात किया जा सकता है। यह बिजली उत्पन्न करने के साथ-साथ किसी संरचना की बाहरी परत होने के दोहरे उद्देश्य को पूरा करती है।
b) सांद्रित फोटोवोल्टिक सरणियाँ : यह प्रणाली मुख्य रूप से रेगिस्तानी क्षेत्रों में उपयोग की जाती है और उच्च दक्षता वाले सेल पर सौर ऊर्जा को केंद्रित करने के लिए दर्पण और लेंस का उपयोग करती है। इस प्रणाली के सुचारू संचालन के लिए प्रत्यक्ष सूर्यप्रकाश और एक ट्रैकिंग प्रणाली आवश्यक है।
ग) पतली फिल्म फोटोवोल्टाइक : यह विधि अपने विकल्पों की तुलना में सस्ती है और अक्सर प्रायोगिक तकनीकों को विकसित करती है। यह एक प्रकार का पतला और कम कुशल सौर सेल है। यह समान उद्देश्य को पूरा करता है लेकिन धीमी गति से।
3. सौर तापन और शीतलन प्रणाली (एसएचसी)
यह तकनीक पानी और हवा को गर्म करने के लिए थर्मल ऊर्जा एकत्र करती है और साथ ही ठंडा पानी और हवा भी प्रदान करती है। सौर जल तापन तकनीक, थर्मल तकनीक के साथ सौर फोटोवोल्टिक और सौर वायु तकनीक इस तकनीक पर काम करने में इस्तेमाल की जाने वाली विभिन्न विधियाँ हैं।
a) सौर वायु प्रौद्योगिकी
सौर ऊर्जा संचयन की इस तकनीक से वाणिज्यिक और औद्योगिक भवनों की हवा को गर्म किया जाता है, जिससे यह स्थान को गर्म करने के साथ-साथ कृषि कार्यों में सुखाने का काम भी करती है। यह प्रणाली अधिकतर दीवारों पर लगाई जाती है, जिससे सर्दियों के दौरान, विशेष रूप से, सौर विकिरण का अधिकतम अवशोषण संभव होता है।
दक्षिण की ओर वाली दीवार पर, हवा की गुहा बनाने के लिए कई इंच की दूरी पर छिद्रित सौर कलेक्टर पैनल लगाए गए हैं। दीवार से, ऊपर की हवा ली जाती है और धूप वाले दिन 30°-100° फ़ारेनहाइट के तापमान के बीच गर्म की जाती है। इस गर्म हवा को एक कनेक्शन के माध्यम से हीटिंग वेंटिलेशन और एयर कंडीशनिंग (HVAC) सेवन में भेजा जाता है।
ख) थर्मल प्रौद्योगिकी के साथ सौर फोटोवोल्टिक (पीवीटी)
छत पर लगे उन्नत सौर पैनल मॉड्यूल का उपयोग पानी गर्म करने और बिजली उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। बिजली उत्पादन को बेहतर बनाने के लिए, एक फोटोवोल्टाइक थर्मल कलेक्टर विद्युत फोटोवोल्टाइक घटकों को ठंडा करता है और साथ ही साथ ऊष्मीय ऊर्जा भी प्रदान करता है। फोटोवोल्टाइक मॉड्यूल की तुलना में 4 गुना अधिक बिजली उत्पादन क्षमता के साथ, विद्युत उत्पादन में 20% तक की वृद्धि होती है और सिस्टम का आकार छोटे से लेकर औद्योगिक स्तर तक हो सकता है।
ग) सौर जल तापन प्रौद्योगिकी
गर्म पानी की टंकी, इंसुलेटेड पाइप और सोलर कलेक्टर इसके मुख्य तत्व हैं जिन्हें इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण और ठंडे क्षेत्रों के लिए फ़्रीज़ प्रोटेक्शन सिस्टम के साथ जोड़ा जाता है। थर्मल ऊर्जा से एकत्रित गर्मी को पीने योग्य पानी में स्थानांतरित किया जाता है जो गर्म पानी की टंकियों में प्रवाहित होता है। बैकअप के लिए, सहायक हीटिंग गर्म पानी की टंकी से जुड़ी रहती है। इसके बाद, आइए ऊर्जा संचय पर सौर पैनल के आकार के प्रभाव के बारे में जानें।
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सौर पैनल के आकार का ऊर्जा संचयन पर क्या प्रभाव पड़ता है?
सौर पैनलों के आकार का ऊर्जा संचयन पर प्रभाव सीधे तौर पर उनकी दक्षता से संबंधित है। जी हां, सौर पैनलों का आकार उनकी दक्षता को बढ़ा या घटा सकता है, जिससे सौर ऊर्जा संचयन प्रभावित होता है। इसी प्रकार, एक अस्वच्छ सौर पैनल का मतलब कम सतह क्षेत्र होता है, जो संचयन को भी प्रभावित कर सकता है। दक्षता निर्धारित करने वाले पैरामीटर निम्नलिखित हैं:
1. क्षेत्रफल (घनत्व) : यह प्रति वर्ग फुट वाट में ऊर्जा उत्पादन को मापता है। इसका अर्थ है कि अधिक वाट क्षमता वाले बड़े आकार के पैनल अधिक ऊर्जा उत्पादन करते हैं।
2. सेल : सेल की कार्यक्षमता को उसकी शक्ति के माध्यम से मापा जाता है। इस प्रकार, जितने अधिक सेल होंगे, उतनी ही अधिक कार्यक्षमता होगी और उतनी ही अधिक सौर ऊर्जा का संचयन होगा।
3. मॉड्यूल : यह सौर पैनलों या मॉड्यूल की समग्र दक्षता है। 15% दक्षता वाले पैनल का अर्थ है कि यह उस पर पड़ने वाली कुल सौर ऊर्जा का केवल 15% ही अवशोषित करता है। इसलिए, अधिक कुशल सौर मॉड्यूल अधिक ऊर्जा का संचय करते हैं।
सौर ऊर्जा संचयन तकनीक के लाभ और नुकसान क्या हैं?
सौर ऊर्जा संचयन की विधियों के बारे में जानने के बाद, उनके लाभ और हानियों से अवगत होना बेहतर है। स्वच्छ ऊर्जा स्रोत होने के बावजूद , इसके कुछ नुकसान भी हैं।
1. सौर ऊर्जा संचयन तकनीक के लाभ
- अधिक पर्यावरण अनुकूल दृष्टिकोण से कार्बन पदचिह्न कम किया जा सकता है।
- बेहतर दक्षता के लिए नए नवाचारों के साथ प्रौद्योगिकी उन्नत और परिपक्व है।
- सतत ऊर्जा उत्पादक
2. सौर ऊर्जा संचयन तकनीकों के नुकसान
- सिलिकॉन सौर पैनल निर्माण के दौरान उत्सर्जित होने वाली ग्रीनहाउस गैसों के कारण यह पूरी तरह प्रदूषण मुक्त नहीं है।
- निर्माता कच्चे माल के लिए अन्य देशों पर निर्भर हैं, जिसके परिणामस्वरूप आपूर्ति श्रृंखला लंबी हो गई है।
- भारी और सख्त पैनल के कारण आवेदन कम हो जाते हैं। जगह और खर्च की आवश्यकता भी एक कमी है।
वैसे तो सौर ऊर्जा संचयन के तरीके आमतौर पर बड़े पैमाने पर किए जाते हैं, लेकिन आप हमेशा अपने घर या कार्यालय के लिए छोटे आकार के संस्करण का विकल्प चुन सकते हैं। बाजार में कई विकल्प उपलब्ध हैं। साथ ही, कुछ तरीकों के लिए सौर ऊर्जा संचयन उपकरण आसानी से उपलब्ध हैं और आवासीय उपयोग के लिए स्थापित किए जा सकते हैं। हालांकि, बेहतर ऊर्जा उत्पादन सुनिश्चित करने के लिए उनमें से प्रत्येक को छोटे पैमाने पर स्थापित करने पर सौर पैनलों की आवश्यकता होती है।
