சூரிய ஆற்றல் திறனை பெருமளவில் பெருக்க புதிய மூலக்கூறு

சூரியன் என்பது மனிதனுக்குத் தெரிந்த மிக அதிகமான ஆற்றல் ஆதாரம் மட்டுமல்ல, அது இன்னும் இருக்கும் வரை அது எல்லையற்ற புதுப்பிக்கத்தக்கது. இது தினசரி, மழை அல்லது பிரகாசம் ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் வியக்கத்தக்க அளவு ஆற்றலை உருவாக்குகிறது. சூரிய ஆற்றலை பல்வேறு வழிகளில் சேகரித்து சேமிக்க முடியும், மேலும் சூரிய சக்தியின் பயன்பாடு பசுமை இல்ல வாயுக்களை வெளியிடாது, இது காலநிலை மாற்றத்தின் தாக்கத்தை குறைக்க உதவும். இந்தக் காரணங்களால், புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலுக்கான முதன்மை ஆதாரமாக சூரிய ஆற்றல் பரவலாகத் தேர்ந்தெடுக்கப்படுகிறது. கீழே விவரிக்கப்பட்டுள்ள புதுமை போன்ற சூரிய ஆற்றலை மிகவும் திறமையாகப் பயன்படுத்துவதற்கான வழிகளை மனிதகுலம் கண்டுபிடிக்கும் வரை இது காலத்தின் விஷயம்.

சூரிய ஒளியைக் கையாளுதல்

சூரிய ஆற்றலில் இரண்டு முக்கிய வகைகள் உள்ளன: ஒளிமின்னழுத்தங்கள் (PV), மற்றும் செறிவூட்டப்பட்ட சூரிய சக்தி (CSP), இது சூரிய வெப்ப சக்தி என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. ஒளிமின்னழுத்தங்கள் சூரிய மின்கலங்களில் சூரிய மின்கலங்களைப் பயன்படுத்தி சூரிய ஒளியை நேரடியாக மின்சாரமாக மாற்றுகின்றன. செறிவூட்டப்பட்ட சூரிய சக்தி சூரிய ஒளியைப் பயன்படுத்தி ஒரு திரவத்தை சூடாக்குகிறது, இது நீராவியை உருவாக்குகிறது மற்றும் ஆற்றலை உருவாக்க விசையாழிக்கு சக்தி அளிக்கிறது. PV தற்போது 98% உலகளாவிய சூரிய ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது, CSP மீதமுள்ள 2% ஆகும்.

PV மற்றும் CSP ஆகியவை பயன்படுத்தப்படும் விதம், உற்பத்தி செய்யப்படும் ஆற்றல் மற்றும் அவற்றின் கட்டுமானத்தில் பயன்படுத்தப்படும் பொருட்கள் ஆகியவற்றில் வேறுபடுகின்றன. PV உடன் உற்பத்தி செய்யப்படும் ஆற்றலின் செயல்திறன் சோலார் பேனலின் அளவோடு மாறாமல் இருக்கும், அதாவது ஒரு பெரிய சோலார் பேனலுக்கு மேல் சிறியதைப் பயன்படுத்துவது ஆற்றல் உற்பத்தி விகிதத்தை அதிகரிக்காது. வன்பொருள், இணைப்பான் பெட்டிகள் மற்றும் இன்வெர்ட்டர்களை உள்ளடக்கிய சோலார் பேனல்களிலும் பயன்படுத்தப்படும் பேலன்ஸ்-ஆஃப்-சிஸ்டம் (BOS) கூறுகள் இதற்குக் காரணம்.

CSP உடன், பெரியது சிறந்தது. சூரியனின் கதிர்களின் வெப்பத்தைப் பயன்படுத்துவதால், அதிக சூரிய ஒளியை சேகரிக்க முடியும். இந்த அமைப்பு இன்று பயன்பாட்டில் உள்ள புதைபடிவ எரிபொருள் மின் நிலையங்களுக்கு மிகவும் ஒத்திருக்கிறது. முக்கிய வேறுபாடு என்னவென்றால், CSP சூரிய ஒளியில் இருந்து வெப்பத்தை பிரதிபலிக்கும் கண்ணாடிகளை வெப்ப திரவங்களுக்கு (நிலக்கரி அல்லது இயற்கை எரிவாயுவை எரிப்பதற்கு பதிலாக) பயன்படுத்துகிறது, இது விசையாழிகளை மாற்ற நீராவியை உருவாக்குகிறது. இது சிஎஸ்பியை கலப்பின ஆலைகளுக்கு ஏற்றதாக ஆக்குகிறது, அதாவது ஒருங்கிணைந்த சுழற்சி எரிவாயு விசையாழி (CCGT), இது சூரிய ஆற்றல் மற்றும் இயற்கை எரிவாயுவைப் பயன்படுத்தி விசையாழிகளைத் திருப்பி, ஆற்றலை உருவாக்குகிறது. CSP உடன், உள்வரும் சூரிய ஆற்றலின் ஆற்றல் வெளியீடு 16% நிகர மின்சாரத்தை மட்டுமே அளிக்கிறது. CCGT ஆற்றல் வெளியீடு ~55% நிகர மின்சாரத்தை அளிக்கிறது, இது CSP ஐ விட அதிகம்.

தாழ்மையான ஆரம்பத்திலிருந்து

கோபன்ஹேகன் பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த Anders Bo Skov மற்றும் Mogens Brøndsted Nielsen ஆகியோர், PV அல்லது CSP ஐ விட சூரிய சக்தியை அறுவடை செய்து, சேமித்து, வெளியிடும் திறன் கொண்ட ஒரு மூலக்கூறை உருவாக்க முயற்சிக்கின்றனர். டைஹைட்ரோஅசுலீன்/வினைல் ஹெப்டா ஃபுல்வீன் அமைப்பைப் பயன்படுத்தி, சுருக்கமாக DHA/VHF, இந்த ஜோடி தங்கள் ஆராய்ச்சியில் பெரும் முன்னேற்றம் கண்டுள்ளது. அவர்கள் ஆரம்பத்தில் சந்தித்த ஒரு பிரச்சனை என்னவென்றால், DHA/VHF மூலக்கூறுகளின் சேமிப்புத் திறன் அதிகரித்ததால், நீண்ட காலத்திற்கு ஆற்றலைத் தக்கவைக்கும் திறன் குறைந்தது. வேதியியல் துறையின் பேராசிரியரான மோஜென்ஸ் பிரண்ட்ஸ்டெட் நீல்சன், "அதைத் தடுக்க நாங்கள் என்ன செய்தாலும், மூலக்கூறுகள் அவற்றின் வடிவத்தை மீண்டும் மாற்றி, ஒரு மணி நேரம் அல்லது இரண்டு மணிநேரங்களுக்குப் பிறகு சேமிக்கப்பட்ட ஆற்றலை வெளியிடும். ஆண்டர்ஸின் சாதனை என்னவென்றால், ஒரு மூலக்கூறில் ஆற்றல் அடர்த்தியை இரட்டிப்பாக்க முடிந்தது, அதன் வடிவத்தை நூறு ஆண்டுகள் வைத்திருக்க முடியும். இப்போது எங்களின் ஒரே பிரச்சனை, மீண்டும் ஆற்றலை எவ்வாறு வெளியிடுவது என்பதுதான். மூலக்கூறு அதன் வடிவத்தை மீண்டும் மாற்ற விரும்புவதாகத் தெரியவில்லை.

புதிய மூலக்கூறின் வடிவம் மிகவும் நிலையானதாக இருப்பதால், அது ஆற்றலை நீண்ட நேரம் வைத்திருக்க முடியும், ஆனால் அது வேலை செய்வதையும் எளிதாக்குகிறது. மூலக்கூறுகளின் ஒரு தொகுதி அலகு எவ்வளவு ஆற்றலை வைத்திருக்க முடியும் என்பதற்கு ஒரு கோட்பாட்டு வரம்பு உள்ளது, இது ஆற்றல் அடர்த்தி என்று அழைக்கப்படுகிறது. கோட்பாட்டளவில் 1 கிலோகிராம் (2.2 பவுண்டுகள்) "சரியான மூலக்கூறு" என்று அழைக்கப்படுபவை 1 மெகாஜூல் ஆற்றலைச் சேமிக்க முடியும், அதாவது அதிகபட்ச ஆற்றலைத் தக்கவைத்து தேவையானதை வெளியிடும். அறை வெப்பநிலையில் இருந்து கொதிக்கும் வரை 3 லிட்டர் (0.8 கேலன்கள்) தண்ணீரை சூடாக்குவதற்கு இது தோராயமாக போதுமான ஆற்றல் ஆகும். அதே அளவு ஸ்கோவின் மூலக்கூறுகள் அறை வெப்பநிலையில் இருந்து 750 மில்லிலிட்டர்களை (3.2 குவார்ட்ஸ்) 3 நிமிடங்களில் கொதிக்க வைக்கும், அல்லது ஒரு மணி நேரத்தில் 15 லிட்டர் (4 கேலன்) DHA/VHF மூலக்கூறுகளால் "சரியான மூலக்கூறு" எவ்வளவு ஆற்றலைச் சேமிக்க முடியுமோ, அது ஒரு குறிப்பிடத்தக்க அளவு.

மூலக்கூறின் பின்னால் உள்ள அறிவியல்

DHA/VHF அமைப்பு DHA மற்றும் VHF ஆகிய இரண்டு மூலக்கூறுகளால் ஆனது. DHA மூலக்கூறு சூரிய ஆற்றலைச் சேமிப்பதற்குப் பொறுப்பாகும், மேலும் VHF அதை வெளியிடுகிறது. வெளிப்புற தூண்டுதல்களுக்கு அறிமுகப்படுத்தப்படும் போது வடிவத்தை மாற்றுவதன் மூலம் அவர்கள் இதைச் செய்கிறார்கள், இந்த விஷயத்தில் சூரிய ஒளி மற்றும் வெப்பம். DHA சூரிய ஒளியில் வெளிப்படும் போது அது சூரிய ஆற்றலைச் சேமிக்கிறது, அவ்வாறு செய்வதன் மூலம் மூலக்கூறு அதன் வடிவத்தை VHF வடிவத்திற்கு மாற்றுகிறது. காலப்போக்கில், VHF வெப்பத்தை சேகரிக்கிறது, அது போதுமான அளவு சேகரிக்கப்பட்டவுடன் அது அதன் DHA வடிவத்திற்கு திரும்புகிறது மற்றும் சூரிய சக்தியை வெளியிடுகிறது.

நாள் முடிவில்

ஆண்டர்ஸ் போ ஸ்கோவ் புதிய மூலக்கூறைப் பற்றி மிகவும் உற்சாகமாக இருக்கிறார், நல்ல காரணத்துடன். அது இன்னும் ஆற்றலை வெளியிட முடியாவிட்டாலும், ஸ்கோவ் கூறுகிறார் “சூரிய சக்தியை சேமிப்பதில், எங்களின் மிகப்பெரிய போட்டி லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளிலிருந்து வருகிறது, மேலும் லித்தியம் ஒரு விஷ உலோகம். எனது மூலக்கூறு வேலை செய்யும் போது CO2 அல்லது வேறு எந்த இரசாயன கலவைகளையும் வெளியிடுவதில்லை. இது 'சூரிய ஒளி மின்னழுத்தம்' ஆகும். மூலக்கூறு ஒரு நாள் தேய்ந்து போகும்போது, ​​அது கெமோமில் பூக்களிலும் காணப்படும் ஒரு நிறமாக மாறுகிறது. ஒரு செயல்பாட்டில் பயன்படுத்தப்படும் மூலக்கூறு அதன் பயன்பாட்டின் போது சிறிய அளவில் பசுமை இல்ல வாயுக்களை வெளியிடுவதில்லை, இறுதியில் அது சிதைக்கும் போது அது இயற்கையாகவே சுற்றுச்சூழலில் காணப்படும் ஒரு மந்த இரசாயனமாக மாறும்.