संकेन्द्रित सौर ऊर्जा: भविष्य के लिए ऊर्जा समाधान

हाल के वर्षों में, टिकाऊ ऊर्जा समाधानों की खोज ने नवीन तकनीकों को जन्म दिया है, जिनमें से एक है संकेन्द्रित सौर ऊर्जा (सीएसपी)। पारंपरिक ऊर्जा प्रणालियों से अलग सौर पैनल जो सूर्य के प्रकाश को सीधे बिजली में परिवर्तित करते हैंसीएसपी प्रणालियां सूर्य के प्रकाश को एक छोटे से क्षेत्र पर केंद्रित करने के लिए दर्पण या लेंस का उपयोग करती हैं, जिससे गर्मी उत्पन्न होती है जिसे बिजली में परिवर्तित किया जा सकता है।

संकेन्द्रित सौर ऊर्जा (सीएसपी) को समझना

केंद्रित सौर ऊर्जा (CSP) एक अक्षय ऊर्जा तकनीक है जो गर्मी उत्पन्न करने के लिए एक छोटे से क्षेत्र पर सूर्य के प्रकाश को केंद्रित करने के लिए दर्पण या लेंस का उपयोग करती है। इस गर्मी का उपयोग आम तौर पर भाप उत्पन्न करने के लिए किया जाता है जो जनरेटर से जुड़ी टरबाइन को चलाती है, जिससे बिजली पैदा होती है। सीएसपी सिस्टम पारंपरिक फोटोवोल्टिक (पीवी) सौर पैनलों से अलग हैं क्योंकि वे सूर्य के प्रकाश को प्रत्यक्ष धारा (डीसी) शक्ति में परिवर्तित करके उत्पन्न बिजली के बजाय गर्मी पर निर्भर करते हैं।

सीएसपी कैसे काम करता है:

1. सूर्यप्रकाश सांद्रता:

   • दर्पण या लेंस सूर्य के प्रकाश को किसी वस्तु पर केन्द्रित करते हैं। रिसीवर केन्द्र बिन्दु पर स्थित है।
   • सीएसपी प्रणालियों के सबसे सामान्य प्रकारों में शामिल हैं परवलयिक गर्त, सौर ऊर्जा टावर, परवलयिक व्यंजन, तथा फ़्रेज़नेल रिफ्लेक्टर.

2. गर्मी पैदा होना:

   • संकेन्द्रित सूर्य का प्रकाश उत्पन्न करता है उच्च तापमान गर्मी रिसीवर पर।
   • फिर इस ऊष्मा को कार्यशील तरल पदार्थ (जैसे पानी, तेल या पिघला हुआ नमक) में स्थानांतरित कर दिया जाता है।

3. विद्युत उत्पादन:

   • तरल पदार्थ से निकलने वाली ऊष्मा का उपयोग भाप उत्पन्न करने के लिए किया जाता है जो टरबाइन एक से जुड़ा है बिजली पैदा करने वाला.
   • वैकल्पिक रूप से, कुछ सीएसपी प्रणालियां स्टर्लिंग इंजन का उपयोग करती हैं, जो यांत्रिक शक्ति उत्पन्न करने के लिए ऊष्मा द्वारा संचालित होती है।

4. ऊर्जा भंडारण:

   • सीएसपी सिस्टम अक्सर सुसज्जित होते हैं थर्मल भंडारण बादल छाए रहने या रात के समय बिजली उत्पादन के लिए अतिरिक्त गर्मी को बनाए रखना।
   • पिघला हुआ नमक इसका उपयोग आमतौर पर भंडारण के लिए किया जाता है, क्योंकि यह घंटों तक गर्मी को अवशोषित और बनाए रख सकता है, जिससे संयंत्र सूर्य के न चमकने पर भी बिजली उत्पन्न कर सकता है।

संकेन्द्रित सौर ऊर्जा के प्रकार (सीएसपी)

संकेन्द्रित सौर ऊर्जा (सीएसपी) प्रणालियों के कई अलग-अलग प्रकार हैं, जिनमें से प्रत्येक का अपना अनूठा डिज़ाइन और सूर्य के प्रकाश को कैप्चर करने का तरीका है। आइए सीएसपी प्रौद्योगिकियों के मुख्य प्रकारों पर करीब से नज़र डालें:

रैखिक फ़्रेस्नेल रिफ्लेक्टर (एलएफआर)

रैखिक फ़्रेस्नेल रिफ्लेक्टर दर्पणों के ऊपर स्थित रिसीवर ट्यूब पर सूर्य के प्रकाश को केंद्रित करने के लिए श्रृंखला में व्यवस्थित लंबे, सपाट दर्पणों का उपयोग करते हैं। ये दर्पण आकाश में सूर्य की गति को ट्रैक करते हैं, यह सुनिश्चित करते हुए कि सूर्य का प्रकाश पूरे दिन प्रभावी रूप से केंद्रित रहे। रिसीवर ट्यूब में उत्पन्न गर्मी एक तरल पदार्थ को गर्म करती है, जिसका उपयोग फिर बिजली उत्पादन के लिए भाप बनाने के लिए किया जाता है। LFR सिस्टम आमतौर पर अन्य CSP तकनीकों की तुलना में बनाने में कम महंगे होते हैं, जो उन्हें एक आकर्षक विकल्प बनाता है उपयोगिता-पैमाने की परियोजनाएँ.

पैराबोलिक डिश कलेक्टर (पीडीसी)

पैराबोलिक डिश कलेक्टर में एक डिश के आकार का दर्पण होता है जो डिश के केंद्र बिंदु पर स्थित रिसीवर पर सूर्य के प्रकाश को केंद्रित करता है। यह सेटअप उच्च तापमान प्राप्त करने की अनुमति देता है, जिससे स्टर्लिंग इंजन या एक छोटे भाप टरबाइन का उपयोग करके बिजली उत्पन्न करना संभव हो जाता है। जबकि PDC सिस्टम अत्यधिक कुशल हो सकते हैं और छोटे पैमाने पर भी बिजली का उत्पादन कर सकते हैं, वे अक्सर अन्य CSP प्रकारों की तुलना में अधिक जटिल और महंगे होते हैं, जिससे उनका व्यापक उपयोग सीमित हो जाता है।

परवलयिक गर्त संग्राहक (पीटीसी)

पैराबोलिक ट्रफ कलेक्टर सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली CSP तकनीकों में से एक है। इस डिज़ाइन में, पैराबोलिक आकार के दर्पण सूर्य के प्रकाश को हीट ट्रांसफर द्रव से भरी रिसीवर ट्यूब पर केंद्रित करते हैं। जैसे ही द्रव गर्म होता है, इसे हीट एक्सचेंजर में प्रसारित किया जाता है, जहाँ यह टरबाइन को चलाने के लिए भाप का उत्पादन करता है। PTC सिस्टम अपनी विश्वसनीयता और दक्षता के लिए जाने जाते हैं, और उन्हें अक्सर तैनात किया जाता है बड़े सौर ऊर्जा संयंत्र, महत्वपूर्ण मात्रा में ऊर्जा प्रदान करते हैं।

सौर ऊर्जा टावर (एसटी)

सौर ऊर्जा टावर, या सौर तापीय टावर, दर्पणों (हेलियोस्टेट्स) की एक बड़ी सरणी का उपयोग करते हैं जो सूर्य को ट्रैक करते हैं और एक केंद्रीय टॉवर पर सूर्य के प्रकाश को परावर्तित करते हैं। टॉवर के शीर्ष पर, एक रिसीवर केंद्रित सूर्य के प्रकाश को इकट्ठा करता है और एक तरल पदार्थ को गर्म करता है, जिसका उपयोग बिजली के लिए भाप उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है। इस प्रकार की CSP प्रणाली बहुत अधिक तापमान प्राप्त कर सकती है और प्रभावी रूप से ऊर्जा संग्रहीत करने में सक्षम है, जो इसे बड़े पैमाने पर सौर ऊर्जा उत्पादन के लिए एक शक्तिशाली विकल्प बनाती है।

संकेन्द्रित सौर ऊर्जा (सीएसपी) के लाभ और हानियाँ

फायदे

1. उच्च दक्षतासीएसपी सिस्टम सौर ऊर्जा को बिजली में बदलने में उच्च दक्षता प्राप्त कर सकते हैं, खासकर जब थर्मल ऊर्जा भंडारण के साथ जोड़ा जाता है। यह उन्हें महत्वपूर्ण मात्रा में बिजली पैदा करने में सक्षम बनाता है।

2. ऊर्जा भंडारण क्षमतासीएसपी की एक खास विशेषता इसकी तापीय ऊर्जा को संग्रहीत करने की क्षमता है। इसका मतलब यह है कि सीएसपी प्लांट सूरज की रोशनी न होने पर भी बिजली पैदा कर सकते हैं, जो पारंपरिक सौर पैनलों की तुलना में अधिक विश्वसनीय ऊर्जा आपूर्ति प्रदान करता है।

3. बड़े पैमाने पर उत्पादनसीएसपी तकनीक विशेष रूप से उपयोगिता-स्तरीय परियोजनाओं के लिए उपयुक्त है। यह पर्याप्त मात्रा में बिजली पैदा कर सकती है, जिससे यह शहरों और उद्योगों की ऊर्जा मांगों को पूरा करने के लिए एक व्यवहार्य विकल्प बन जाता है।

4. कम ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जनसौर ऊर्जा का उपयोग करके, सीएसपी प्रणालियाँ जीवाश्म ईंधन बिजली संयंत्रों की तुलना में ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन में कमी लाने में योगदान देती हैं, तथा जलवायु परिवर्तन को कम करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं।

5. हाइब्रिड सिस्टम की संभावनासीएसपी को अन्य ऊर्जा स्रोतों, जैसे प्राकृतिक गैस, के साथ एकीकृत करके हाइब्रिड प्रणालियां बनाई जा सकती हैं, जो ऊर्जा विश्वसनीयता और दक्षता को बढ़ाती हैं।

नुकसान

1. प्रत्यक्ष सूर्यप्रकाश की आवश्यकता हैसीएसपी तकनीक उन क्षेत्रों में सबसे ज़्यादा कारगर है जहाँ प्रत्यक्ष सूर्य की रोशनी प्रचुर मात्रा में होती है। बादल छाए रहने या बारिश के दिनों में यह बिजली पैदा करने में संघर्ष करती है, जिससे कम धूप वाले मौसम में इसकी उपयोगिता सीमित हो सकती है।

2. उच्च प्रारंभिक पूंजी लागतसीएसपी सिस्टम के लिए शुरुआती निवेश काफी ज़्यादा हो सकता है। मिरर, ज़मीन और बुनियादी ढांचे की लागत ज़्यादा हो सकती है, जो कुछ डेवलपर्स के लिए बाधा बन सकती है।

3. भूमि एवं जल उपयोग संबंधी चिंताएँ: सीएसपी संयंत्रों को सौर ऊर्जा संयंत्रों को समायोजित करने के लिए बड़ी मात्रा में भूमि की आवश्यकता होती है। इसके अतिरिक्त, कई सीएसपी प्रणालियाँ शीतलन के लिए पानी का उपयोग करती हैं, जिससे शुष्क क्षेत्रों में चिंताएँ बढ़ जाती हैं जहाँ जल संसाधन सीमित हैं।

4. रखरखाव और परिचालन जटिलतासीएसपी सिस्टम के यांत्रिक घटकों, जैसे दर्पण और ट्रैकिंग सिस्टम, को इष्टतम प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए नियमित रखरखाव की आवश्यकता होती है। इससे परिचालन जटिलता और लागत बढ़ सकती है।

5. सीमित भौगोलिक उपयुक्तता: सीएसपी सभी भौगोलिक स्थानों के लिए उपयुक्त नहीं है। सीमित धूप, उच्च बादल कवर या अक्सर खराब मौसम वाले क्षेत्रों को इस तकनीक से उतना लाभ नहीं मिल सकता जितना धूप वाले क्षेत्रों को।

दुनिया भर में उल्लेखनीय संकेन्द्रित सौर ऊर्जा परियोजनाएँ

संकेन्द्रित सौर ऊर्जा (सीएसपी) तकनीक का दुनिया भर में महत्वपूर्ण उपयोग हुआ है, जिसमें कई उल्लेखनीय परियोजनाएं बड़े पैमाने पर ऊर्जा उत्पादन के लिए इसकी क्षमता को प्रदर्शित करती हैं। यहाँ कुछ प्रतिनिधि सीएसपी परियोजनाएँ दी गई हैं:

1. इवानपाह सौर विद्युत उत्पादन प्रणाली (यूएसए)

कैलिफोर्निया के मोजावे रेगिस्तान में स्थित, इवानपा सौर विद्युत उत्पादन प्रणाली दुनिया के सबसे बड़े सीएसपी संयंत्रों में से एक है। तीन सौर ऊर्जा टावरों से मिलकर बनी इस परियोजना की कुल क्षमता 392 मेगावाट (MW) है। टावरों के ऊपर स्थित बॉयलरों पर सूर्य के प्रकाश को केंद्रित करने के लिए संयंत्र 300,000 से अधिक दर्पणों का उपयोग करता है। इवानपाह ने 2014 में परिचालन शुरू किया और यह लगभग 140,000 घरों को बिजली देने के लिए पर्याप्त बिजली पैदा करने में सक्षम है, जिससे कार्बन उत्सर्जन में काफी कमी आती है।

2. नूर संकेन्द्रित सौर परिसर (मोरक्को)

RSI नूर संकेन्द्रित सौर परिसर, उआरज़ाज़ेट के पास स्थित, दुनिया भर में सबसे बड़ी सौर परियोजनाओं में से एक है। इसमें चार चरण शामिल हैं, जिनकी कुल स्थापित क्षमता 580 मेगावाट है। परियोजना पैराबोलिक गर्त और सौर टॉवर प्रौद्योगिकियों के संयोजन का उपयोग करती है। पूरी तरह से चालू होने पर, नूर से दस लाख से अधिक लोगों को बिजली प्रदान करने और सालाना लगभग 760,000 टन CO2 उत्सर्जन की भरपाई करने की उम्मीद है। इसका पहला चरण, नूर I, 2016 में चालू हुआ।

3. क्रिसेंट ड्यून्स सौर ऊर्जा परियोजना (यूएसए)

RSI क्रिसेंट ड्यून्स सौर ऊर्जा नेवादा में स्थित परियोजना, सौर ऊर्जा टॉवर डिज़ाइन का उपयोग करती है और इसकी क्षमता 110 मेगावाट है। इस सुविधा में एक अद्वितीय तापीय ऊर्जा भंडारण प्रणाली है, जो इसे सूर्यास्त के बाद भी बिजली प्रदान करने की अनुमति देती है। क्रिसेंट ड्यून्स लगभग 75,000 घरों को बिजली की आपूर्ति कर सकता है, जिसमें कई घंटों तक ऊर्जा संग्रहीत करने की क्षमता है, जो इसे अक्षय ऊर्जा का एक विश्वसनीय स्रोत बनाता है। इस परियोजना ने 2015 में परिचालन शुरू किया और यह ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकियों को बढ़ावा देने में एक प्रमुख खिलाड़ी है।

4. सोलाना जनरेटिंग स्टेशन (यूएसए)

एरिज़ोना में भी स्थित है सोलाना जनरेटिंग स्टेशन इसकी क्षमता 280 मेगावाट है और यह अपनी परवलयिक गर्त प्रौद्योगिकी के लिए उल्लेखनीय है। इस संयंत्र में एक तापीय ऊर्जा भंडारण प्रणाली है जो इसे सूर्यास्त के बाद छह घंटे तक बिजली प्रदान करने में सक्षम बनाती है। सोलाना सालाना लगभग 70,000 घरों को बिजली दे सकता है और ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को कम करने में महत्वपूर्ण योगदान देता है। इस सुविधा ने 2013 में परिचालन शुरू किया और भंडारण के साथ सीएसपी की व्यवहार्यता को प्रदर्शित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है।

5. गेमासोलर थर्मोसोलर प्लांट (स्पेन)

RSI गेमासोलर संयंत्र, अण्डालूसिया में स्थित हैस्पेन में, पिघले हुए नमक के भंडारण के साथ केंद्रीय टॉवर तकनीक का उपयोग करने वाला पहला वाणिज्यिक संयंत्र है। इसकी क्षमता 20 मेगावाट है और यह अपनी थर्मल स्टोरेज क्षमताओं की बदौलत रात में भी लगातार ऊर्जा प्रदान कर सकता है। गेमासोलर लगभग 25,000 घरों को बिजली की आपूर्ति कर सकता है और इसने 15 घंटे से अधिक निरंतर ऊर्जा उत्पादन के साथ एक उल्लेखनीय परिचालन रिकॉर्ड हासिल किया है। संयंत्र ने 2011 में परिचालन शुरू किया और यह भविष्य की सीएसपी परियोजनाओं के लिए एक मॉडल बन गया है।

संकेन्द्रित सौर ऊर्जा की लागत

सीएसपी सिस्टम की लागत को आम तौर पर बिजली की स्तरीय लागत (एलसीओई) के संदर्भ में मापा जाता है, जो परियोजना के जीवनकाल में उत्पादित बिजली की प्रति मेगावाट-घंटे (एमडब्ल्यूएच) औसत लागत को दर्शाता है। अंतर्राष्ट्रीय अक्षय ऊर्जा एजेंसी (आईआरईएनए) की एक रिपोर्ट के अनुसार, 2021 में सीएसपी तकनीक के लिए एलसीओई विशिष्ट तकनीक और परियोजना विशेषताओं के आधार पर लगभग $60 से $120 प्रति मेगावाट था।

अन्य नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों के साथ तुलना

1. पवन ऊर्जा: तटवर्ती पवन ऊर्जा के लिए LCOE आम तौर पर CSP की तुलना में कम होता है। 2021 तक, तटवर्ती पवन के लिए LCOE $30 से $60 प्रति MWh तक था, जो इसे उपलब्ध सबसे अधिक लागत प्रभावी नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों में से एक बनाता है।

2. पनबिजलीहाइड्रोपावर में आमतौर पर प्रतिस्पर्धी LCOE होता है, जो $30 से $50 प्रति MWh तक होता है। हालांकि, यह भौगोलिक स्थिति, सुविधा के आकार और पर्यावरणीय विचारों के आधार पर काफी भिन्न होता है।

3. फोटोवोल्टिक सौर (पीवी): हाल के वर्षों में सौर पी.वी. की लागत में नाटकीय रूप से गिरावट आई है2021 में, यूटिलिटी-स्केल सोलर पीवी सिस्टम के लिए LCOE लगभग $30 से $50 प्रति मेगावाट था, जो इसे पवन और जलविद्युत दोनों के साथ प्रतिस्पर्धी बनाता है। सौर पैनलों की घटती लागत और प्रौद्योगिकी में प्रगति ने इस प्रवृत्ति में योगदान दिया है।

क्या संकेन्द्रित सौर ऊर्जा घरेलू उपयोग के लिए उपयुक्त है?

संकेन्द्रित सौर ऊर्जा (सीएसपी) मुख्य रूप से उपयोगिता-पैमाने पर संचालन के लिए डिज़ाइन की गई है, जिससे यह आवासीय अनुप्रयोगों के लिए अव्यावहारिक है। सीएसपी सिस्टम को भूमि के बड़े क्षेत्रों और विशिष्ट परिस्थितियों की आवश्यकता होती है, जैसे कि प्रचुर मात्रा में प्रत्यक्ष सूर्य का प्रकाश, जो आमतौर पर व्यक्तिगत घरों के लिए संभव नहीं है। छोटे पैमाने पर सीएसपी तकनीक स्थापित करने से जुड़ी जटिलता और लागत आवासीय उद्देश्यों के लिए इसके उपयोग को और सीमित कर देती है।

यदि आप घर पर नवीकरणीय ऊर्जा का उपयोग करने में रुचि रखते हैं, तो सबसे अच्छा विकल्प यह है कि आप छत पर लगे सौर पैनलये सिस्टम खास तौर पर आवासीय उपयोग के लिए डिज़ाइन किए गए हैं और बिना किसी बड़ी ज़मीन या बुनियादी ढांचे की ज़रूरत के सूरज की रोशनी को बिजली में प्रभावी ढंग से बदल सकते हैं। छत पर लगे सोलर पैनल आपके घर को बिजली देने के लिए पर्याप्त ऊर्जा पैदा कर सकते हैं, जिससे ग्रिड बिजली पर निर्भरता कम होगी और आपके ऊर्जा बिल में कमी आएगी।

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