ಸೌರ ಶಕ್ತಿಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಅಪಾರವಾಗಿ ವರ್ಧಿಸಲು ಹೊಸ ಅಣು

ಸೂರ್ಯನು ಮನುಷ್ಯನಿಗೆ ತಿಳಿದಿರುವ ಅತ್ಯಂತ ಹೇರಳವಾದ ಶಕ್ತಿಯ ಮೂಲವಾಗಿದೆ ಮಾತ್ರವಲ್ಲ, ಅದು ಇನ್ನೂ ಇರುವವರೆಗೂ ಅದು ಅನಂತವಾಗಿ ನವೀಕರಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ. ಇದು ದಿನಂಪ್ರತಿ, ಮಳೆ ಅಥವಾ ಹೊಳಪಿನ ಮೇಲೆ ಬೆರಗುಗೊಳಿಸುವ ಪ್ರಮಾಣದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವುದನ್ನು ಮುಂದುವರೆಸುತ್ತದೆ. ಸೌರ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವಿವಿಧ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಸಂಗ್ರಹಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಸಂಗ್ರಹಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಸೌರಶಕ್ತಿಯ ಬಳಕೆಯು ಹಸಿರುಮನೆ ಅನಿಲಗಳನ್ನು ಹೊರಸೂಸುವುದಿಲ್ಲ, ಇದು ಹವಾಮಾನ ಬದಲಾವಣೆಯ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಈ ಕಾರಣಗಳಿಂದಾಗಿ, ಸೌರಶಕ್ತಿಯು ನವೀಕರಿಸಬಹುದಾದ ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಮೂಲವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಆಯ್ಕೆಯಾಗುತ್ತಿದೆ. ಕೆಳಗೆ ವಿವರಿಸಿದ ನಾವೀನ್ಯತೆಗಳಂತಹ ಸೌರ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಮಾರ್ಗಗಳನ್ನು ಮಾನವೀಯತೆಯು ಕಂಡುಕೊಳ್ಳುವವರೆಗೆ ಇದು ಕೇವಲ ಸಮಯದ ವಿಷಯವಾಗಿದೆ.

ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕನ್ನು ಕುಶಲತೆಯಿಂದ ನಿರ್ವಹಿಸುವುದು

ಸೌರಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಎರಡು ಮುಖ್ಯ ವಿಧಗಳಿವೆ: ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕಗಳು (PV), ಮತ್ತು ಕೇಂದ್ರೀಕೃತ ಸೌರಶಕ್ತಿ (CSP), ಇದನ್ನು ಸೌರ ಉಷ್ಣ ಶಕ್ತಿ ಎಂದೂ ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ. ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕಗಳು ಸೌರ ಫಲಕಗಳಲ್ಲಿನ ಸೌರ ಕೋಶಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಆಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತವೆ. ಕೇಂದ್ರೀಕೃತ ಸೌರ ಶಕ್ತಿಯು ದ್ರವವನ್ನು ಬಿಸಿಮಾಡಲು ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ, ಅದು ಉಗಿಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸಲು ಟರ್ಬೈನ್‌ಗೆ ಶಕ್ತಿ ನೀಡುತ್ತದೆ. PV ಪ್ರಸ್ತುತ ಜಾಗತಿಕ ಸೌರಶಕ್ತಿಯ 98% ಅನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ, CSP ಉಳಿದ 2% ಆಗಿದೆ.

PV ಮತ್ತು CSP ಅವುಗಳು ಬಳಸುವ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ, ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ನಿರ್ಮಾಣದಲ್ಲಿ ಬಳಸುವ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ಬದಲಾಗುತ್ತವೆ. PV ಯೊಂದಿಗೆ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಶಕ್ತಿಯ ದಕ್ಷತೆಯು ಸೌರ ಫಲಕದ ಗಾತ್ರದೊಂದಿಗೆ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ ದೊಡ್ಡ ಸೌರ ಫಲಕದ ಮೇಲೆ ಚಿಕ್ಕದನ್ನು ಬಳಸುವುದರಿಂದ ಶಕ್ತಿ ಉತ್ಪಾದನೆಯ ದರವು ಹೆಚ್ಚಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಇದು ಸೌರ ಫಲಕಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಬ್ಯಾಲೆನ್ಸ್-ಆಫ್-ಸಿಸ್ಟಮ್ (BOS) ಘಟಕಗಳ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ, ಹಾರ್ಡ್‌ವೇರ್, ಸಂಯೋಜಕ ಪೆಟ್ಟಿಗೆಗಳು ಮತ್ತು ಇನ್ವರ್ಟರ್‌ಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ.

CSP ಯೊಂದಿಗೆ, ದೊಡ್ಡದು ಉತ್ತಮವಾಗಿದೆ. ಇದು ಸೂರ್ಯನ ಕಿರಣಗಳಿಂದ ಶಾಖವನ್ನು ಬಳಸುವುದರಿಂದ, ಹೆಚ್ಚು ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸಬಹುದು. ಈ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಇಂದು ಬಳಕೆಯಲ್ಲಿರುವ ಪಳೆಯುಳಿಕೆ ಇಂಧನ ವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರಗಳಿಗೆ ಹೋಲುತ್ತದೆ. ಪ್ರಮುಖ ವ್ಯತ್ಯಾಸವೆಂದರೆ CSP ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕಿನಿಂದ ಶಾಖವನ್ನು ಪ್ರತಿಬಿಂಬಿಸುವ ಕನ್ನಡಿಗಳನ್ನು ಬಿಸಿ ದ್ರವಗಳಿಗೆ (ಕಲ್ಲಿದ್ದಲು ಅಥವಾ ನೈಸರ್ಗಿಕ ಅನಿಲವನ್ನು ಸುಡುವ ಬದಲು) ಟರ್ಬೈನ್ಗಳನ್ನು ತಿರುಗಿಸಲು ಉಗಿ ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು ಸಂಯೋಜಿತ ಸೈಕಲ್ ಗ್ಯಾಸ್ ಟರ್ಬೈನ್ (CCGT) ಯಂತಹ ಹೈಬ್ರಿಡ್ ಸಸ್ಯಗಳಿಗೆ CSP ಅನ್ನು ಸೂಕ್ತವಾಗಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಇದು ಸೌರ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ನೈಸರ್ಗಿಕ ಅನಿಲವನ್ನು ಟರ್ಬೈನ್‌ಗಳನ್ನು ತಿರುಗಿಸಲು, ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. CSP ಯೊಂದಿಗೆ, ಒಳಬರುವ ಸೌರ ಶಕ್ತಿಯಿಂದ ಶಕ್ತಿಯ ಉತ್ಪಾದನೆಯು ಕೇವಲ 16% ನಿವ್ವಳ ವಿದ್ಯುತ್ ಅನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. CCGT ಶಕ್ತಿಯ ಉತ್ಪಾದನೆಯು ~55% ನಿವ್ವಳ ವಿದ್ಯುತ್ ಅನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ, ಇದು ಕೇವಲ CSP ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು.

ವಿನಮ್ರ ಆರಂಭದಿಂದ

ಕೋಪನ್ ಹ್ಯಾಗನ್ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾನಿಲಯದ ಆಂಡರ್ಸ್ ಬೊ ಸ್ಕೋವ್ ಮತ್ತು ಮೊಗೆನ್ಸ್ ಬ್ರಾಂಡ್ಸ್ಟೆಡ್ ನೀಲ್ಸನ್ ಅವರು PV ಅಥವಾ CSP ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಸೌರ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಕೊಯ್ಲು ಮಾಡುವ, ಸಂಗ್ರಹಿಸುವ ಮತ್ತು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಅಣುವನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲು ಪ್ರಯತ್ನಿಸುತ್ತಿದ್ದಾರೆ. ಡೈಹೈಡ್ರೋಝುಲೀನ್/ವಿನೈಲ್ ಹೆಪ್ಟಾ ಫುಲ್ವೆನ್ ಸಿಸ್ಟಮ್, DHA/VHF ಅನ್ನು ಸಂಕ್ಷಿಪ್ತವಾಗಿ ಬಳಸಿ, ಜೋಡಿಯು ತಮ್ಮ ಸಂಶೋಧನೆಯಲ್ಲಿ ಮಹತ್ತರವಾದ ದಾಪುಗಾಲು ಹಾಕಿದ್ದಾರೆ. ಅವರು ಆರಂಭದಲ್ಲಿ ಎದುರಿಸಿದ ಒಂದು ಸಮಸ್ಯೆಯೆಂದರೆ, DHA/VHF ಅಣುಗಳ ಶೇಖರಣಾ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ, ದೀರ್ಘಕಾಲದವರೆಗೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹಿಡಿದಿಟ್ಟುಕೊಳ್ಳುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ ವಿಭಾಗದ ಪ್ರಾಧ್ಯಾಪಕ ಮೊಗೆನ್ಸ್ ಬ್ರಾಂಡ್‌ಸ್ಟೆಡ್ ನೀಲ್ಸನ್ ಹೇಳಿದರು: “ನಾವು ಅದನ್ನು ತಡೆಯಲು ಏನು ಮಾಡಿದರೂ, ಅಣುಗಳು ತಮ್ಮ ಆಕಾರವನ್ನು ಮರಳಿ ಬದಲಾಯಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಕೇವಲ ಒಂದು ಅಥವಾ ಎರಡು ಗಂಟೆಗಳ ನಂತರ ಸಂಗ್ರಹವಾದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ. ನೂರು ವರ್ಷಗಳ ಕಾಲ ಅದರ ಆಕಾರವನ್ನು ಹಿಡಿದಿಟ್ಟುಕೊಳ್ಳಬಲ್ಲ ಅಣುವಿನಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ದ್ವಿಗುಣಗೊಳಿಸುವಲ್ಲಿ ಅವರು ಯಶಸ್ವಿಯಾದರು ಎಂಬುದು ಆಂಡರ್ಸ್ ಅವರ ಸಾಧನೆಯಾಗಿದೆ. ಈಗ ನಮ್ಮ ಏಕೈಕ ಸಮಸ್ಯೆ ಎಂದರೆ ಮತ್ತೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಲು ನಾವು ಅದನ್ನು ಹೇಗೆ ಪಡೆಯುತ್ತೇವೆ ಎಂಬುದು. ಅಣು ತನ್ನ ಆಕಾರವನ್ನು ಮತ್ತೆ ಬದಲಾಯಿಸಲು ಬಯಸುವುದಿಲ್ಲ ಎಂದು ತೋರುತ್ತದೆ.

ಹೊಸ ಅಣುವಿನ ಆಕಾರವು ಹೆಚ್ಚು ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುವುದರಿಂದ ಅದು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಕಾಲ ಹಿಡಿದಿಟ್ಟುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಇದು ಕೆಲಸ ಮಾಡಲು ಸುಲಭವಾಗುತ್ತದೆ. ಅಣುಗಳ ಒಂದು ಸೆಟ್ ಘಟಕವು ಎಷ್ಟು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹಿಡಿದಿಟ್ಟುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಎಂಬುದಕ್ಕೆ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಮಿತಿಯಿದೆ, ಇದನ್ನು ಶಕ್ತಿ ಸಾಂದ್ರತೆ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕವಾಗಿ "ಪರಿಪೂರ್ಣ ಅಣು" ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ 1 ಕಿಲೋಗ್ರಾಂ (2.2 ಪೌಂಡ್‌ಗಳು) 1 ಮೆಗಾಜೌಲ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸಬಹುದು, ಅಂದರೆ ಅದು ಗರಿಷ್ಠ ಪ್ರಮಾಣದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹಿಡಿದಿಟ್ಟುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅಗತ್ಯವಿರುವಂತೆ ಅದನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಿಂದ ಕುದಿಯುವವರೆಗೆ 3 ಲೀಟರ್ (0.8 ಗ್ಯಾಲನ್) ನೀರನ್ನು ಬಿಸಿಮಾಡಲು ಇದು ಸರಿಸುಮಾರು ಸಾಕಷ್ಟು ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ. ಅದೇ ಪ್ರಮಾಣದ ಸ್ಕೋವ್‌ನ ಅಣುಗಳು ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಿಂದ 750 ಮಿಲಿಲೀಟರ್‌ಗಳನ್ನು (3.2 ಕ್ವಾರ್ಟ್‌ಗಳು) 3 ನಿಮಿಷಗಳಲ್ಲಿ ಕುದಿಯುವವರೆಗೆ ಅಥವಾ ಒಂದು ಗಂಟೆಯಲ್ಲಿ 15 ಲೀಟರ್‌ಗಳನ್ನು (4 ಗ್ಯಾಲನ್‌ಗಳು) ಬಿಸಿಮಾಡಬಹುದು. DHA/VHF ಅಣುಗಳು "ಪರಿಪೂರ್ಣ ಅಣು" ಎಷ್ಟು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ, ಇದು ಗಮನಾರ್ಹ ಪ್ರಮಾಣವಾಗಿದೆ.

ಅಣುವಿನ ಹಿಂದೆ ವಿಜ್ಞಾನ

DHA/VHF ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು DHA ಮತ್ತು VHF ಎಂಬ ಎರಡು ಅಣುಗಳಿಂದ ಕೂಡಿದೆ. DHA ಅಣುವು ಸೌರ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸಲು ಕಾರಣವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು VHF ಅದನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಬಾಹ್ಯ ಪ್ರಚೋದಕಗಳಿಗೆ ಪರಿಚಯಿಸಿದಾಗ ಆಕಾರವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವ ಮೂಲಕ ಅವರು ಇದನ್ನು ಮಾಡುತ್ತಾರೆ, ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕು ಮತ್ತು ಶಾಖ. DHA ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕಿಗೆ ತೆರೆದುಕೊಂಡಾಗ ಅದು ಸೌರ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸುತ್ತದೆ, ಹೀಗೆ ಮಾಡುವುದರಿಂದ ಅಣು ತನ್ನ ಆಕಾರವನ್ನು VHF ರೂಪಕ್ಕೆ ಬದಲಾಯಿಸುತ್ತದೆ. ಕಾಲಾನಂತರದಲ್ಲಿ, VHF ಶಾಖವನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸುತ್ತದೆ, ಒಮ್ಮೆ ಅದು ಸಾಕಷ್ಟು ಸಂಗ್ರಹಿಸಿದ ನಂತರ ಅದು ತನ್ನ DHA ರೂಪಕ್ಕೆ ಹಿಂತಿರುಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸೌರ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ದಿನದ ಕೊನೆಯಲ್ಲಿ

ಆಂಡರ್ಸ್ ಬೊ ಸ್ಕೋವ್ ಹೊಸ ಅಣುವಿನ ಬಗ್ಗೆ ಉತ್ಸುಕರಾಗಿದ್ದಾರೆ ಮತ್ತು ಉತ್ತಮ ಕಾರಣದೊಂದಿಗೆ. ಇದು ಇನ್ನೂ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗದಿದ್ದರೂ ಸಹ, ಸ್ಕೋವ್ ಹೇಳುತ್ತಾರೆ “ಸೌರ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸುವ ವಿಷಯಕ್ಕೆ ಬಂದಾಗ, ನಮ್ಮ ದೊಡ್ಡ ಸ್ಪರ್ಧೆಯು ಲಿಥಿಯಂ-ಐಯಾನ್ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳಿಂದ ಬರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಲಿಥಿಯಂ ವಿಷಕಾರಿ ಲೋಹವಾಗಿದೆ. ನನ್ನ ಅಣುವು ಕೆಲಸ ಮಾಡುವಾಗ CO2 ಅಥವಾ ಯಾವುದೇ ಇತರ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುವುದಿಲ್ಲ. ಅದು ‘ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕು ಇನ್-ಪವರ್ ಔಟ್’. ಮತ್ತು ಅಣು ಒಂದು ದಿನ ಸವೆದಾಗ, ಅದು ಕ್ಯಾಮೊಮೈಲ್ ಹೂವುಗಳಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುವ ಬಣ್ಣಕ್ಕೆ ಕ್ಷೀಣಿಸುತ್ತದೆ. ಅಣುವು ಅದರ ಬಳಕೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಸ್ವಲ್ಪಮಟ್ಟಿಗೆ ಹಸಿರುಮನೆ ಅನಿಲಗಳನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಬಳಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ, ಅದು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ವಿಘಟನೆಗೊಂಡಾಗ ಅದು ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ನೈಸರ್ಗಿಕವಾಗಿ ಕಂಡುಬರುವ ಜಡ ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ.