बिना पानी के सौर पैनलों से धूल हटाएगी नई प्रणाली, बिजली उत्पादन में भी होगा सुधार

वर्ष 2030 तक सौर ऊर्जा वैश्विक बिजली उत्पादन के 10 प्रतिशत तक पहुंचने की उम्मीद है। इसका अधिकांश भाग रेगिस्तानी क्षेत्रों में स्थित होने की संभावना है, जहां सूर्य का प्रकाश प्रचुर मात्रा में होता है। लेकिन सौर पैनलों या दर्पणों पर धूल का जमा होना पहले से ही एक बड़ा मुद्दा है। धूल फोटोवोल्टिक पैनलों के बिजली उत्पादन को मात्र एक महीने में 30 प्रतिशत तक कम कर सकती है। इसलिए ऐसे प्रतिष्ठानों के लिए नियमित सफाई आवश्यक है।

लेकिन वर्तमान में सौर पैनलों की सफाई में प्रति वर्ष लगभग 10 बिलियन गैलन पानी का उपयोग होने का अनुमान है। जो कि 20 लाख लोगों तक पीने के पानी की आपूर्ति के लिए काफी है। बिना पानी की सफाई के प्रयास अधिक मेहनत वाले होते हैं और साथ ही इससे पैनलों की सतहों पर खरोंच लग सकती हैं, जिससे इनकी दक्षता भी कम हो जाती है।

अब एमआईटी के शोधकर्ताओं की एक टीम ने बिना पानी के, बिना संपर्क किए सौर पैनलों या सौर तापीय संयंत्रों के दर्पणों को स्वचालित तरीके से साफ करने का एक एक प्रणाली तैयार की है जो धूल की समस्या को काफी कम कर सकती है।  

नई प्रणाली इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण का उपयोग करती है जिससे धूल के कण अलग हो जाते हैं और पानी या ब्रश की आवश्यकता के बिना पैनल की सतह से लगभग साफ हो जाते हैं। इस प्रणाली को सक्रिय करने के लिए, एक साधारण इलेक्ट्रोड सौर पैनल की सतह के ठीक ऊपर से गुजरता है, जो धूल के कणों को एक विद्युत आवेश प्रदान करता है, जिसे बाद में पैनल पर ही लगाए गए चार्ज द्वारा निरस्त कर दिया जाता है।

पैनल के किनारे एक साधारण इलेक्ट्रिक मोटर और गाइड रेल का उपयोग करके प्रणाली को अपने आप संचालित किया जा सकता है। एमआईटी स्नातक छात्र श्रीदथ पंत और मैकेनिकल इंजीनियरिंग के प्रोफेसर कृपा वाराणसी द्वारा साइंस एडवांस पत्रिका में शोध का वर्णन किया है। 

वाराणसी कहते हैं कि दुनिया भर में अधिक कुशल सौर पैनल विकसित करने के लिए ठोस प्रयासों के बावजूद, धूल जैसी समस्या वास्तव में पूरी चीज में गंभीर सेंध लगा सकती है। पंत और वाराणसी द्वारा किए गए प्रयोगशाला परीक्षणों से पता चला है कि धूल के फैलने की प्रक्रिया की शुरुआत में ही पैनलों से ऊर्जा उत्पादन में तेजी से गिरावट होती है और बिना सफाई के केवल एक महीने के बाद आसानी से 30 प्रतिशत की कमी तक पहुंच सकती है।

यहां तक ​​​​कि बिजली में 1 प्रतिशत की कमी, 150 मेगावाट सौर स्थापना के तहत वार्षिक राजस्व में 2 लाख डॉलर का नुकसान हो सकता है। शोधकर्ताओं का कहना है कि वैश्विक स्तर पर सौर संयंत्रों से बिजली उत्पादन में 3 से 4 प्रतिशत की कमी से 3.3 अरब डॉलर से 5.5 अरब डॉलर के बीच का नुकसान होगा।

वाराणसी कहते हैं कि सौर सामग्री के निर्माण में बहुत काम चल रहा है। वे सीमाओं को आगे बढ़ा रहे हैं, दक्षता में सुधार के लिए और वहां कुछ प्रतिशत हासिल करने की कोशिश कर रहे हैं। यहां आपके पास कुछ ऐसा है जो उस सब को तुरंत मिटा सकता है।

चीन, भारत, संयुक्त अरब अमीरात और अमेरिका सहित दुनिया के कई सबसे बड़े सौर ऊर्जा प्रतिष्ठान रेगिस्तानी क्षेत्रों में स्थित हैं। दबाव वाले पानी के जेट का उपयोग करके इन सौर पैनलों को साफ करने के लिए उपयोग किए जाने वाले पानी को दूर से ले जाना पड़ता है। इसमें साफ पानी का उपयोग किया जाता है ताकि सतहों पर कचरा जमा न हो। कभी-कभी ड्राई स्क्रबिंग का उपयोग किया जाता है, लेकिन सतहों की सफाई में यह कम प्रभावी होता है और इससे खरोंच लग कर नुकसान हो सकता है जिससे प्रकाश संचरण भी कम हो जाता है।

सौर प्रतिष्ठानों की परिचालन लागत का लगभग 10 प्रतिशत पानी का उपयोग सफाई के लिए किया जाता है। शोधकर्ताओं का कहना है कि नई प्रणाली लगातार अपने आप सफाई करके बिजली उत्पादन में सुधार करते हुए इन लागतों को कम कर सकती है।

वाराणसी कहते हैं कि सौर उद्योग में पानी का उपयोग बढ़ता रहेगा क्योंकि इन प्रतिष्ठानों का दुनिया भर में विस्तार जारी है। इसलिए, उद्योग को इस बारे में बहुत सावधान और विचारशील होना चाहिए कि इसे एक स्थायी समाधान कैसे बनाया जाए।

कुछ समूहों ने इलेक्ट्रोस्टैटिक आधारित समाधान विकसित करने की कोशिश की है। लेकिन ये इंटरडिजिटेटेड इलेक्ट्रोड का उपयोग इलेक्ट्रोडायनामिक स्क्रीन नामक एक परत पर निर्भर हैं। वाराणसी का कहना है कि इन स्क्रीनों में दोष हो सकते हैं जो नमी को अंदर आने देते हैं और उन्हें विफल कर देते हैं। जबकि वे मंगल जैसी जगह पर उपयोगी हो सकते हैं, जहां नमी कोई मुद्दा नहीं है, यहां तक ​​कि पृथ्वी पर रेगिस्तानी वातावरण में भी यह एक गंभीर समस्या बन सकती है।

उन्होंने जो नई प्रणाली विकसित की है, उसके लिए केवल एक इलेक्ट्रोड की आवश्यकता होती है। यह पैनल के ऊपर से गुजरने के लिए एक साधारण धातु की पट्टी हो सकती है, जिससे एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न होता है जो धूल के कणों को चार्ज करता है। एक विपरीत चार्ज एक पारदर्शी प्रवाहकीय परत पर लागू होता है जो सौर पैनल के कांच के आवरण पर जमा कुछ नैनोमीटर मोटा होता है, फिर कणों को पीछे हटा देता है।

पंत कहते हैं कण के आकार की एक श्रृंखला के साथ धूल के विशेष रूप से तैयार प्रयोगशाला नमूनों का उपयोग करके, प्रयोगों ने साबित कर दिया कि प्रक्रिया प्रयोगशाला-पैमाने पर परीक्षण स्थापना पर प्रभावी ढंग से काम करती है। परीक्षणों से पता चला कि हवा में नमी ने कणों पर पानी की एक पतली परत प्रदान की, जो प्रभाव को काम करने के लिए महत्वपूर्ण साबित हुई।

उन्होंने कहा हमने अलग-अलग नमी पर 5 प्रतिशत से 95 प्रतिशत तक प्रयोग किए। जब तक परिवेश की आर्द्रता 30 प्रतिशत से अधिक है, तब तक आप सतह से लगभग सभी कणों को हटा सकते हैं, लेकिन जैसे ही आर्द्रता कम हो जाती है, यह काम कठिन हो जाता है।

वाराणसी का कहना है कि अच्छी बात यह है कि जब आप 30 प्रतिशत आर्द्रता प्राप्त करते हैं, जो अधिकांश रेगिस्तानों में हासिल होती है। यहां तक ​​कि जो आमतौर पर इससे अधिक सूखे इलाके होते हैं, उनमें सुबह के समय बहुत अधिक नमी होती है, जिससे ओस का निर्माण होता है, इसलिए सफाई को तदनुसार समय पर किया जा सकता है।

पंत कहते हैं इसके अलावा, इलेक्ट्रोडायनेमिक स्क्रीन पर पहले के कुछ कामों के विपरीत, जो वास्तव में उच्च या मध्यम नमी पर काम नहीं करते हैं, हमारी प्रणाली नमी के 95 प्रतिशत तक भी अनिश्चित काल तक काम कर सकती है।

बड़े पैमाने पर हर सौर पैनल को हर दिशा से रेलिंग के साथ लगाया जा सकता है, जिसमें पूरे पैनल में एक इलेक्ट्रोड फैला होता है। एक छोटी इलेक्ट्रिक मोटर, शायद पैनल से आउटपुट के एक छोटे से हिस्से का उपयोग करके, पैनल के एक छोर से दूसरे तक इलेक्ट्रोड को स्थानांतरित करने के लिए एक बेल्ट सिस्टम चलाएगी, जिससे सारी धूल गिर जाएगी। पूरी प्रक्रिया को स्वचालित या दूर से नियंत्रित किया जा सकता है। 

वाराणसी का कहना है कि पानी पर निर्भरता को खत्म करके, धूल के निर्माण को समाप्त करके, जिसमें संक्षारक यौगिक हो सकते हैं। पूरे परिचालन लागत को कम करके, ऐसी प्रणालियों में सौर प्रतिष्ठानों की अधिक दक्षता और विश्वसनीयता में उल्लेखनीय सुधार करने की क्षमता है।