సౌర శక్తి సామర్థ్యాన్ని విస్తృతంగా విస్తరించడానికి కొత్త అణువు

సూర్యుడు మనిషికి తెలిసిన అత్యంత సమృద్ధిగా ఉన్న శక్తి వనరు మాత్రమే కాదు, అది ఇప్పటికీ ఉన్నంత వరకు అనంతంగా పునరుత్పాదకమైనది. ఇది ప్రతిరోజూ, వర్షం లేదా షైన్‌లో ఆశ్చర్యపరిచే మొత్తంలో శక్తిని ఉత్పత్తి చేస్తూనే ఉంటుంది. సౌరశక్తిని అనేక రకాలుగా సేకరించవచ్చు మరియు నిల్వ చేయవచ్చు మరియు సౌరశక్తి వినియోగం గ్రీన్‌హౌస్ వాయువులను విడుదల చేయదు, ఇది వాతావరణ మార్పుల ప్రభావాన్ని తగ్గించడంలో సహాయపడుతుంది. ఈ కారణాల వల్ల, పునరుత్పాదక శక్తికి ప్రాథమిక వనరుగా సౌరశక్తి విస్తృతంగా ఎంపిక చేయబడుతోంది. దిగువ వివరించిన ఆవిష్కరణ వంటి సౌరశక్తిని మరింత సమర్ధవంతంగా ఉపయోగించుకునే మార్గాలను మానవత్వం కనుగొనే వరకు ఇది సమయం మాత్రమే.

సూర్యకాంతి తారుమారు చేయడం

సౌర శక్తిలో రెండు ప్రధాన రకాలు ఉన్నాయి: ఫోటోవోల్టాయిక్స్ (PV), మరియు సాంద్రీకృత సౌర శక్తి (CSP), దీనిని సౌర ఉష్ణ శక్తి అని కూడా పిలుస్తారు. ఫోటోవోల్టాయిక్స్ సోలార్ ప్యానెల్‌లలోని సౌర ఘటాలను ఉపయోగించి సూర్యరశ్మిని నేరుగా విద్యుత్తుగా మారుస్తుంది. సాంద్రీకృత సౌర శక్తి ఒక ద్రవాన్ని వేడి చేయడానికి సూర్యరశ్మిని ఉపయోగిస్తుంది, ఇది ఆవిరిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది మరియు శక్తిని సృష్టించడానికి టర్బైన్‌కు శక్తినిస్తుంది. PV ప్రస్తుతం ప్రపంచ సౌరశక్తిలో 98% కలిగి ఉంది, CSP మిగిలిన 2%.

PV మరియు CSP వాటిని ఉపయోగించే విధానం, ఉత్పత్తి చేయబడిన శక్తి మరియు వాటి నిర్మాణంలో ఉపయోగించే పదార్థాలు మారుతూ ఉంటాయి. PVతో ఉత్పత్తి చేయబడిన శక్తి యొక్క సామర్థ్యం సోలార్ ప్యానెల్ పరిమాణంతో స్థిరంగా ఉంటుంది, అంటే పెద్ద సోలార్ ప్యానెల్‌పై చిన్నది ఉపయోగించడం శక్తి ఉత్పత్తి రేటును పెంచదు. హార్డ్‌వేర్, కాంబినర్ బాక్స్‌లు మరియు ఇన్వర్టర్‌లను కలిగి ఉన్న సౌర ఫలకాలలో కూడా ఉపయోగించే బ్యాలెన్స్-ఆఫ్-సిస్టమ్ (BOS) భాగాలు దీనికి కారణం.

CSPతో, పెద్దది మంచిది. ఇది సూర్య కిరణాల నుండి వచ్చే వేడిని ఉపయోగిస్తుంది కాబట్టి, ఎక్కువ సూర్యరశ్మిని సేకరించగలిగితే అంత మంచిది. ఈ వ్యవస్థ నేడు వాడుకలో ఉన్న శిలాజ ఇంధన విద్యుత్ ప్లాంట్లకు చాలా పోలి ఉంటుంది. ప్రధాన వ్యత్యాసం ఏమిటంటే, CSP సూర్యరశ్మి నుండి వేడిని ప్రతిబింబించే అద్దాలను వేడి ద్రవాలకు (బొగ్గు లేదా సహజ వాయువును కాల్చే బదులు), టర్బైన్‌లను మార్చడానికి ఆవిరిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఇది టర్బైన్‌లను మార్చడానికి, శక్తిని ఉత్పత్తి చేయడానికి సౌర శక్తిని మరియు సహజ వాయువును ఉపయోగించే కంబైన్డ్ సైకిల్ గ్యాస్ టర్బైన్ (CCGT) వంటి హైబ్రిడ్ ప్లాంట్‌లకు కూడా CSP బాగా సరిపోతుంది. CSPతో, ఇన్‌కమింగ్ సోలార్ ఎనర్జీ నుండి వచ్చే శక్తి ఉత్పత్తి 16% నికర విద్యుత్‌ను మాత్రమే ఇస్తుంది. CCGT ఎనర్జీ అవుట్‌పుట్ ~55% నికర విద్యుత్‌ను ఇస్తుంది, ఇది ఒక్క CSP కంటే చాలా ఎక్కువ.

వినయపూర్వకమైన ప్రారంభం నుండి

కోపెన్‌హాగన్ విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన అండర్స్ బో స్కోవ్ మరియు మోజెన్స్ బ్రాండ్‌స్టెడ్ నీల్సన్ PV లేదా CSP కంటే సౌరశక్తిని మరింత సమర్ధవంతంగా కోయడం, నిల్వ చేయడం మరియు విడుదల చేసే సామర్థ్యం ఉన్న అణువును అభివృద్ధి చేయడానికి ప్రయత్నిస్తున్నారు. డైహైడ్రోజులీన్/వినైల్ హెప్టా ఫుల్వీన్ సిస్టమ్, సంక్షిప్తంగా DHA/VHFని ఉపయోగించి, ఈ జంట తమ పరిశోధనలో గొప్ప పురోగతిని సాధించింది. వారు మొదట్లో ఎదుర్కొన్న ఒక సమస్య ఏమిటంటే, DHA/VHF అణువుల నిల్వ సామర్థ్యం పెరిగినందున, ఎక్కువ కాలం శక్తిని కలిగి ఉండే సామర్థ్యం తగ్గింది. కెమిస్ట్రీ విభాగానికి చెందిన ప్రొఫెసర్ మోజెన్స్ బ్రాండ్‌స్టెడ్ నీల్సన్ ఇలా అన్నారు: "దానిని నివారించడానికి మేము ఏమి చేసినా, అణువులు వాటి ఆకారాన్ని తిరిగి మార్చుకుంటాయి మరియు కేవలం ఒక గంట లేదా రెండు గంటల తర్వాత నిల్వ చేయబడిన శక్తిని విడుదల చేస్తాయి. అండర్స్ సాధించిన ఘనత ఏమిటంటే, అతను వంద సంవత్సరాల పాటు దాని ఆకారాన్ని కలిగి ఉండే అణువులో శక్తి సాంద్రతను రెట్టింపు చేయగలిగాడు. ఇప్పుడు మనకున్న ఏకైక సమస్య ఏమిటంటే, మళ్లీ శక్తిని విడుదల చేయడానికి మనం దానిని ఎలా పొందుతాము. అణువు దాని ఆకారాన్ని మళ్లీ మార్చుకోవాలని అనిపించడం లేదు.

కొత్త అణువు యొక్క ఆకారం మరింత స్థిరంగా ఉన్నందున అది ఎక్కువసేపు శక్తిని కలిగి ఉంటుంది, కానీ అది పని చేయడం సులభతరం చేస్తుంది. అణువుల సమితి యూనిట్ ఎంత శక్తిని కలిగి ఉండగలదో దానికి సైద్ధాంతిక పరిమితి ఉంది, దీనిని శక్తి సాంద్రత అంటారు. సిద్ధాంతపరంగా 1 కిలోగ్రాము (2.2 పౌండ్లు) "పర్ఫెక్ట్ మాలిక్యూల్" అని పిలవబడేది 1 మెగాజౌల్ శక్తిని నిల్వ చేయగలదు, అంటే ఇది గరిష్ట శక్తిని కలిగి ఉంటుంది మరియు అవసరమైన విధంగా దానిని విడుదల చేస్తుంది. గది ఉష్ణోగ్రత నుండి మరిగే వరకు 3 లీటర్ల (0.8 గ్యాలన్లు) నీటిని వేడి చేయడానికి ఇది సుమారుగా తగినంత శక్తి. అదే మొత్తంలో స్కోవ్ యొక్క అణువులు 750 మిల్లీలీటర్లు (3.2 క్వార్ట్స్) గది ఉష్ణోగ్రత నుండి మరిగే వరకు 3 నిమిషాల్లో లేదా ఒక గంటలో 15 లీటర్లు (4 గ్యాలన్లు) వేడి చేయగలవు. DHA/VHF పరమాణువులు "పరిపూర్ణ అణువు" అంత శక్తిని నిల్వ చేయలేక పోయినప్పటికీ, ఇది గణనీయమైన మొత్తం.

అణువు వెనుక సైన్స్

DHA/VHF వ్యవస్థ DHA మరియు VHF అనే రెండు అణువులతో కూడి ఉంటుంది. DHA అణువు సౌర శక్తిని నిల్వ చేయడానికి బాధ్యత వహిస్తుంది మరియు VHF దానిని విడుదల చేస్తుంది. బాహ్య ఉద్దీపనలను పరిచయం చేసినప్పుడు వారు ఆకారాన్ని మార్చడం ద్వారా దీన్ని చేస్తారు, ఈ సందర్భంలో సూర్యకాంతి మరియు వేడి. DHA సూర్యరశ్మికి గురైనప్పుడు అది సౌర శక్తిని నిల్వ చేస్తుంది, అలా చేయడం ద్వారా అణువు దాని ఆకారాన్ని VHF రూపానికి మారుస్తుంది. కాలక్రమేణా, VHF వేడిని సేకరిస్తుంది, అది తగినంతగా సేకరించిన తర్వాత అది దాని DHA రూపానికి తిరిగి వస్తుంది మరియు సౌర శక్తిని విడుదల చేస్తుంది.

రోజు చివరిలో

అండర్స్ బో స్కోవ్ కొత్త అణువు గురించి చాలా సంతోషిస్తున్నాడు మరియు మంచి కారణంతో ఉన్నాడు. ఇది ఇంకా శక్తిని విడుదల చేయలేనప్పటికీ, స్కోవ్ ఇలా అన్నాడు: “సౌరశక్తిని నిల్వ చేయడానికి వచ్చినప్పుడు, మా అతిపెద్ద పోటీ లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీల నుండి వస్తుంది మరియు లిథియం ఒక విషపూరిత లోహం. నా అణువు పని చేస్తున్నప్పుడు CO2 లేదా ఏ ఇతర రసాయన సమ్మేళనాలను విడుదల చేయదు. అది ‘సూర్యకాంతి ఇన్-పవర్ అవుట్’. మరియు ఒక రోజు అణువు అరిగిపోయినప్పుడు, అది చమోమిలే పువ్వులలో కూడా కనిపించే రంగుగా క్షీణిస్తుంది. అణువు దాని ఉపయోగంలో గ్రీన్‌హౌస్ వాయువులను తక్కువగా విడుదల చేసే ప్రక్రియలో ఉపయోగించబడడమే కాదు, చివరికి అది క్షీణించినప్పుడు అది పర్యావరణంలో సహజంగా కనిపించే జడ రసాయనంగా మారుతుంది.