नयाँ अणु सौर्य ऊर्जा क्षमतालाई व्यापक रूपमा विस्तार गर्न

सूर्य मानिसलाई थाहा भएको ऊर्जाको सबैभन्दा प्रचुर स्रोत मात्र होइन, यो अनन्त रूपमा नवीकरणीय छ, जबसम्म यो अझै छ। यसले दैनिक आधारमा, वर्षा वा चमकमा अचम्मको मात्रामा ऊर्जा उत्पन्न गर्न जारी राख्छ। सौर्य ऊर्जा विभिन्न तरिकाले सङ्कलन र भण्डारण गर्न सकिन्छ, र सौर्य ऊर्जाको प्रयोगले हरितगृह ग्यासहरू उत्सर्जन गर्दैन, जसले जलवायु परिवर्तनको प्रभावलाई कम गर्न मद्दत गर्न सक्छ। यी कारणहरूले गर्दा, सौर्य ऊर्जा नवीकरणीय ऊर्जाको लागि प्राथमिक स्रोतको रूपमा व्यापक रूपमा चयन भइरहेको छ। यो केवल समयको कुरा हो जबसम्म मानवताले सौर्य ऊर्जाको अधिक कुशलतापूर्वक उपयोग गर्ने तरिकाहरू फेला पार्दैन - जस्तै तल वर्णन गरिएको नवीनता।

सूर्यको प्रकाश हेरफेर

त्यहाँ दुई मुख्य प्रकारका सौर्य ऊर्जाहरू छन्: फोटोभोल्टिक्स (PV), र केन्द्रित सौर्य शक्ति (CSP), जसलाई सौर्य तापीय शक्ति पनि भनिन्छ। फोटोभोल्टिक्सले सौर्य प्यानलहरूमा सौर्य कक्षहरू प्रयोग गरेर सूर्यको प्रकाशलाई सिधै बिजुलीमा रूपान्तरण गर्दछ। केन्द्रित सौर्य शक्तिले तरल पदार्थलाई तताउनको लागि सूर्यको किरण प्रयोग गर्दछ जसले वाफ उत्पन्न गर्छ र ऊर्जा सिर्जना गर्न टर्बाइनलाई शक्ति दिन्छ। PV ले हाल विश्वव्यापी सौर्य ऊर्जाको ९८% समावेश गर्दछ, बाँकी २% CSP सँग।

PV र CSP तिनीहरूको प्रयोग गर्ने तरिका, उत्पादित ऊर्जा, र तिनीहरूको निर्माणमा प्रयोग हुने सामग्रीहरू फरक हुन्छन्। PV बाट उत्पादन हुने ऊर्जाको दक्षता सौर्य प्यानलको आकारसँग स्थिर रहन्छ, यसको मतलब ठूलो सौर्य प्यानलभन्दा सानो प्रयोग गर्दा ऊर्जा उत्पादनको दर बढ्दैन। यो ब्यालेन्स-अफ-सिस्टम (BOS) कम्पोनेन्टहरूका कारण हो जुन सौर्य प्यानलहरूमा पनि प्रयोग गरिन्छ, जसमा हार्डवेयर, कम्बाइनर बक्सहरू र इन्भर्टरहरू समावेश हुन्छन्।

CSP संग, ठूलो राम्रो छ। जसरी यसले सूर्यको किरणबाट तातो प्रयोग गर्छ, जति धेरै सूर्यको किरण सङ्कलन गर्न सकिन्छ। यो प्रणाली आज प्रयोगमा रहेका जीवाश्म ईन्धन पावर प्लान्टहरूसँग धेरै मिल्दोजुल्दो छ। मुख्य भिन्नता भनेको CSP ले मिररहरू प्रयोग गर्दछ जसले सूर्यको किरणबाट तातो तरल पदार्थहरू (कोइला वा प्राकृतिक ग्यास जलाउनुको सट्टा) लाई प्रतिबिम्बित गर्दछ, जसले टर्बाइनहरू घुमाउन स्टीम उत्पन्न गर्दछ। यसले CSP लाई हाइब्रिड प्लान्टहरूका लागि पनि उपयुक्त बनाउँछ, जस्तै कम्बाइन्ड साइकल ग्यास टर्बाइन (CCGT), जसले सौर्य ऊर्जा र प्राकृतिक ग्यास टर्बाइनहरू घुमाउन, ऊर्जा उत्पादन गर्न प्रयोग गर्दछ। CSP सँग, आगमन सौर्य ऊर्जाबाट हुने ऊर्जा उत्पादनले मात्र 16% शुद्ध बिजुली उत्पादन गर्छ। CCGT ऊर्जा उत्पादनले ~ 55% शुद्ध बिजुली उत्पादन गर्छ, CSP एक्लै भन्दा धेरै।

नम्र सुरुवात देखि

कोपेनहेगन विश्वविद्यालयका एन्डर्स बो स्कोभ र मोगेन्स ब्रोन्डस्टेड निल्सेनले PV वा CSP भन्दा बढी प्रभावकारी रूपमा सौर्य ऊर्जा उत्पादन गर्न, भण्डारण गर्न र निकाल्न सक्ने अणु विकास गर्ने प्रयास गरिरहेका छन्। dihydroazulene/vinyl hepta fulvene प्रणाली, DHA/VHF छोटोको लागि प्रयोग गरेर, जोडीले आफ्नो अनुसन्धानमा ठूलो प्रगति गरेका छन्। उनीहरूले सुरुमा सामना गरेको एउटा समस्या यो थियो कि DHA/VHF अणुहरूको भण्डारण क्षमता बढ्दै जाँदा, विस्तारित अवधिमा ऊर्जा राख्ने क्षमता घट्यो। रसायन विज्ञान विभागका प्राध्यापक मोगेन्स ब्रोन्डस्टेड निल्सनले भने, "यसलाई रोक्न हामीले जे गरे पनि, अणुहरूले आफ्नो आकार परिवर्तन गर्नेछन् र एक वा दुई घण्टा पछि भण्डारण गरिएको ऊर्जा छोड्नेछन्। एन्डर्सको उपलब्धि यो थियो कि उसले अणुमा ऊर्जा घनत्व दोब्बर बनाउन सफल भयो जसले यसको आकार सय वर्षसम्म राख्न सक्छ। अब हाम्रो एउटै समस्या यो हो कि हामीले यसलाई कसरी फेरि ऊर्जा छोड्ने हो। अणुले फेरि आफ्नो आकार परिवर्तन गर्न चाहँदैन जस्तो देखिन्छ।"

नयाँ अणुको आकार अधिक स्थिर भएकोले यसले ऊर्जालाई लामो समयसम्म समात्न सक्छ, तर यसले काम गर्न सजिलो पनि बनाउँछ। अणुहरूको सेट एकाइले कति ऊर्जा समात्न सक्छ भन्ने सैद्धान्तिक सीमा हुन्छ, यसलाई ऊर्जा घनत्व भनिन्छ। सैद्धान्तिक रूपमा 1 किलोग्राम (2.2 पाउन्ड) तथाकथित "पूर्ण अणु" ले 1 मेगाजुल ऊर्जा भण्डारण गर्न सक्छ, यसको मतलब यसले अधिकतम ऊर्जालाई समात्न सक्छ र आवश्यक रूपमा यसलाई छोड्न सक्छ। यो लगभग 3 लिटर (0.8 ग्यालन) पानी को कोठा को तापक्रम देखि उमाल सम्म तताउन को लागी पर्याप्त ऊर्जा छ। स्कोभका अणुहरूको समान मात्राले कोठाको तापक्रमबाट 750 मिनेटमा उमालेर 3.2 मिलिलिटर (3 क्वार्ट्स) वा एक घण्टामा 15 लिटर (4 ग्यालन) तताउन सक्छ। जबकि DHA/VHF अणुहरूले "उत्तम अणु" जति ऊर्जा भण्डारण गर्न सक्दैन, यो एक महत्त्वपूर्ण मात्रा हो।

अणु पछाडि विज्ञान

DHA/VHF प्रणाली दुई अणुहरू, DHA, र VHF मिलेर बनेको हुन्छ। DHA अणु सौर ऊर्जा भण्डारण गर्न जिम्मेवार छ, र VHF यसलाई जारी गर्दछ। तिनीहरू बाह्य उत्तेजनाहरूमा परिचय हुँदा आकार परिवर्तन गरेर यो गर्छन्, यस अवस्थामा सूर्यको प्रकाश र गर्मी। जब DHA सूर्यको किरणमा पर्दा यसले सौर्य ऊर्जा भण्डार गर्छ, त्यसो गर्दा अणुले VHF रूपमा आफ्नो आकार परिवर्तन गर्छ। समय बित्दै जाँदा, VHF ले तातो सङ्कलन गर्छ, एक पटक पर्याप्त जम्मा गरिसकेपछि यो आफ्नो DHA फारममा फर्कन्छ र सौर्य उर्जा निकाल्छ।

दिनको अन्त्यमा

एन्डर्स बो स्कोभ नयाँ अणुको बारेमा बरु उत्साहित छन्, र राम्रो कारणका साथ। यद्यपि यसले अझै ऊर्जा छोड्न सक्दैन, स्कोभ भन्छन् "जब यो सौर्य ऊर्जा भण्डारण गर्ने कुरा आउँछ, हाम्रो सबैभन्दा ठूलो प्रतिस्पर्धा लिथियम-आयन ब्याट्रीबाट आउँछ, र लिथियम एक विषाक्त धातु हो। मेरो अणुले काम गर्दा न त CO2, न त कुनै अन्य रासायनिक यौगिकहरू जारी गर्दछ। यो 'सनलाइट इन-पावर आउट' हो। र जब अणु एक दिन बिग्रन्छ, यो एक रङमा घट्छ जुन क्यामोमाइल फूलहरूमा पनि पाइन्छ।" अणुलाई प्रक्रियामा मात्र प्रयोग गरिन्छ जसले यसको प्रयोगको क्रममा हरितगृह ग्यासहरू थोरै छोड्छ, जब यसले अन्ततः घटाउँछ भने यसले प्राकृतिक रूपमा वातावरणमा पाइने निष्क्रिय रसायनमा परिणत गर्दछ।