सौर चिमनी: व्यवहार्य ऊर्जा समाधान या ढेर सारी गर्म हवा?

हम सोचते हैं कि हम जो बिजली पैदा करते हैं वह इन सभी विभिन्न प्रकार के स्रोतों से आती है। तेल, गैस, कोयला, परमाणु, पवन... बहुत विविध! और फिर भी वे सभी मूल रूप से एक टरबाइन के माध्यम से गैस को स्थानांतरित करने के लिए आते हैं ताकि वास्तव में एक जनरेटर चालू हो सके और कुछ रस बनाया जा सके। यहां तक ​​कि कुछ सौर संयंत्रों ने भी इस तरह से काम किया, कुछ ब्लेडों को घुमाने और रोशनी चालू रखने के लिए पानी को गर्म करके भाप बनाने के लिए सूर्य की ऊर्जा का उपयोग किया।

एक सौर अपड्राफ्ट टावर भी इन बुनियादी सिद्धांतों के साथ काम करता है, लेकिन एक अद्वितीय विन्यास में। ऐसा नहीं है कि औद्योगिक युग की शुरुआत के बाद से मानवता ने बहुत सारी बड़ी चिमनियाँ बनाईं, और यदि यह तकनीक अच्छी समझ में आती है, तो हम फिर से ऐसा कर सकते हैं। आइए जानें कि यह कैसे काम करता है और क्या यह सभी दिखावे के लायक है, या क्या यह सिर्फ गर्म हवा का एक गुच्छा है।

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सौर अपड्राफ्ट टावर की अवधारणा को समझना अपेक्षाकृत सरल है। विचार एक लंबी ऊर्ध्वाधर चिमनी के चारों ओर एक बड़ी ग्रीनहाउस-प्रकार की संरचना बनाने का है। जैसे ही सौर ऊर्जा ग्रीनहाउस के कांच से होकर गुजरती है, यह अंदर की हवा के साथ-साथ फर्श और अन्य सामग्रियों को भी गर्म कर देती है। चूंकि ग्रीनहाउस, मोटे तौर पर, वायुमंडल के लिए पूरी तरह से खुला नहीं है, गर्मी आसानी से संवहन द्वारा पारित नहीं हो सकती है, और इसलिए भीतर की हवा परिवेश के तापमान से अधिक गर्म हो जाती है। यानी चिमनी को छोड़कर. जैसे-जैसे ग्रीनहाउस के नीचे की हवा गर्म होती जाती है, यह कम घनी होती जाती है, और इस प्रकार उछाल बलों के कारण, यह ऊपर की ओर यात्रा करना चाहती है, और चिमनी के माध्यम से बाहर निकलने का एकमात्र रास्ता है। इस प्रकार इस हवा से ऊर्जा प्राप्त करने के लिए चिमनी के आधार में टरबाइन स्थापित करना संभव है क्योंकि यह टॉवर से ऊपर और बाहर जाती है।

साधारण बिजली उत्पादन के अलावा, सौर अपड्राफ्ट टावर जलविद्युत बांध की तरह, ऊर्जा भंडारण के लिए भी कुछ क्षमता प्रदान करता है। ग्रीनहाउस के नीचे हवा को गर्म करने के लिए सूरज का उपयोग किया जा सकता है, लेकिन उस हवा को तुरंत चिमनी से गुजरने की अनुमति नहीं है। इसे टरबाइनों के माध्यम से और स्टैक के ऊपर से गुजारने से पहले कुछ समय के लिए संग्रहीत किया जा सकता है। कुछ अवधारणाएँ ग्रीनहाउस के नीचे थर्मल सिंक के रूप में बड़े पानी के टैंक जोड़कर भंडारण क्षमता को और बेहतर बनाने का प्रस्ताव करती हैं। हालाँकि, सभी थर्मल स्टोरेज की तरह, यह समय-सीमित है, क्योंकि जब सूरज ढल जाता है और परिवेश का तापमान गिर जाता है तो ग्रीनहाउस में हवा ऊर्जा खोने लगती है।

सरल इंजीनियरिंग हमें बताती है कि संभावित बिजली उत्पादन मुख्य रूप से इस बात पर निर्भर करता है कि टरबाइन को चालू करने के लिए आपके पास कितनी गर्म हवा है, और आप इसे कितनी मात्रा में घुमा सकते हैं। इस प्रकार, एक बड़े ग्रीनहाउस संग्राहक क्षेत्र में अधिक बिजली क्षमता होगी। इसी तरह एक लंबी चिमनी भी होगी, जो जमीनी स्तर पर गर्म हवा और शीर्ष पर ठंडी परिवेशी हवा के बीच अधिक दबाव अंतर पैदा करेगी। जैसा कि आप कल्पना कर सकते हैं, हवा में इतनी बड़ी मात्रा में ऊर्जा एकत्रित नहीं हुई है जितनी अभी हुई है थोड़ा गर्म हो गया सूरज द्वारा. इस प्रकार, महत्वपूर्ण आउटपुट प्राप्त करने के लिए, आपको एक विशाल संग्राहक और एक विशाल चिमनी की आवश्यकता होगी। यदि आप पैमाने के बारे में सोच रहे हैं, तो आप कई सैकड़ों मीटर ऊंची चिमनियों और वर्ग किलोमीटर में मापे गए ग्रीनहाउस पर विचार करना चाहेंगे।

एक गाइड की तरह, पश्चिमी ऑस्ट्रेलिया में एक प्रस्तावित परियोजना 200 मेगावाट बिजली पैदा करने का वादा किया. अदला - बदली? इसमें 1 बिलियन डॉलर की लागत से बनने वाला 10 किमी ऊंचा टावर और 1.67 किमी व्यास वाला एक कलेक्टर शामिल था। इस विचार के पीछे इंजीनियरिंग टीम, श्लाइच बर्गमैन और पार्टनर ने कहा कि सौर अपड्राफ्ट टावर वास्तव में केवल इन बड़े पैमाने पर ही समझ में आते हैं। छोटे इंस्टॉलेशन फोटोवोल्टिक सौर पैनलों के साथ प्रतिस्पर्धी नहीं हैं, लेकिन बड़े इंस्टॉलेशन हो सकते हैं। बड़ी सुविधाएं भारी निर्माण लागत की भरपाई करने के लिए पर्याप्त बिजली बनाती हैं, और निरंतर रखरखाव सस्ता है, क्योंकि इसमें वास्तव में केवल टर्बाइन और जनरेटर को चालू रखना शामिल है। उदाहरण के लिए, साफ करने के लिए कोई गंदे पैनल नहीं हैं।

कुल मिलाकर, सौर अपड्राफ्ट टॉवर काफी हद तक वैचारिक बने हुए हैं, जिनमें कुछ वास्तविक दुनिया की परियोजनाएं बनाई गई हैं। वास्तविक सौर अपड्राफ्ट टावर का सबसे अच्छा उदाहरण था मंज़ानारेस में निर्मित एक छोटे पैमाने का प्रयास, 1982 में मैड्रिड, स्पेन के दक्षिण में एक स्थान। इसे 50 किलोवाट के आउटपुट के लिए बनाया गया था, और इसे केवल 3 वर्षों तक संचालित करने का इरादा था। यह अंततः 7 वर्षों तक चलता रहा, 1989 में तूफ़ानी हवाओं और 194-मीटर टावर को पकड़े हुए जर्जर तारों के कारण ढहने से पहले। ग्रीनहाउस बनाने के लिए कांच और प्लास्टिक की झिल्लियों के संयोजन का उपयोग करके चिमनी को 244 मीटर व्यास वाले कलेक्टर के साथ जोड़ा गया था।

हाल ही में, अन्य पायलट परियोजनाओं ने प्रौद्योगिकी के साथ प्रयोग किया है। बोत्सवाना में शोधकर्ताओं ने 22 मीटर व्यास वाले एक छोटे कलेक्टर के साथ केवल 15 मीटर ऊंचाई के एक छोटे पैमाने के निर्माण का प्रयोग किया। इसके बाद से देश ने फोटोवोल्टिक और संकेंद्रित सौर ऊर्जा अवधारणाओं पर ध्यान दिया है।

चीन की कोशिशें थोड़ी आगे बढ़ीं, लेकिन बहुत ज़्यादा नहीं. जिनशावन में, 200 मिलियन डॉलर की एक परियोजना में रेगिस्तानी भूमि पर एक सौर टॉवर का निर्माण किया गया वापस 2010. इसने सौर अपड्राफ्ट पीढ़ी को एक विशेष वायु प्रवेश द्वार के साथ संयोजित किया जो इसे प्रचलित हवाओं से भी बिजली प्राप्त करने देता है। बड़ी योजना यह थी कि निर्माण को कई चरणों में विस्तारित किया जाए ताकि अंततः 27.5 मेगावाट बिजली पैदा की जा सके, लेकिन यह कभी पूरा नहीं हुआ। इसने केवल 200 किलोवाट हासिल किया, और ग्रीनहाउस कलेक्टर में कांच के पैनल टूटने से परेशान था। मूल रूप से इसमें 200 मीटर ऊंची चिमनी होनी चाहिए थी, लेकिन पास के हवाई अड्डे के कारण इसे केवल 50 मीटर तक ही बनाया जा सकता था। इसने गर्म हवा से बिजली उत्पन्न करने में मदद के लिए उपलब्ध दबाव अंतर को बहुत सीमित कर दिया। परियोजना जारी रही कई वर्षों के लिए, लेकिन बहुत कम प्रभाव डाला है।

निश्चित रूप से सोलर अपड्राफ्ट टावर एक दिलचस्प अवधारणा है। वे सरल भौतिकी पर भरोसा करते हैं और समझने में आसान हैं। हालाँकि, सार्थक बिजली उत्पन्न करने के लिए, उन्हें विशाल भूमि और अविश्वसनीय रूप से ऊंचे टावरों की आवश्यकता होती है। वे बड़ी संख्या में चुनौतियाँ पेश करते हैं, जिनमें से कई केवल निर्माण और भूमि उपयोग से संबंधित हैं, और कई अज्ञात के साथ आती हैं।

इसकी तुलना में, अब हमने सीख लिया है कि हर सपाट सतह पर सौर पैनल कैसे चिपकाए जा सकते हैं, और उत्पादन करने में सक्षम हैं उस मार्ग से भारी मात्रा में बिजली. ओह, वे सम हैं अब उन्हें पानी पर चिपका दें। कुछ सरकारें या व्यवसाय बड़े पैमाने पर निर्माण से जुड़ी पाई-इन-द-स्काई बिजली उत्पादन परियोजना को स्वीकार करना चाहेंगे, जब जाने के लिए आसान रास्ते हों। ऐसा लगता है कि प्रौद्योगिकी उस बिंदु से काफी आगे निकल चुकी है जहां सौर अपड्राफ्ट चिमनी व्यवहार्य हो सकती हैं, लेकिन कौन जानता है! हो सकता है कि एक दिन, बहुत सारा पैसा और मेगाप्रोजेक्ट्स का शौक रखने वाला कोई व्यक्ति इसे एक बार फिर वास्तविकता बना दे।

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• स्रोत: https://hackaday.com/2024/01/15/solar-chimneys-viable-energy-solution-or-a-lot-of-hot-air/