सौर पैनलों की सफाई की नई जल-बचत विधि प्रकृति से प्रेरित है।

सौर ऊर्जा ऑपरेटरों के लिए एक बढ़ती हुई समस्या

विश्व भर में सौर ऊर्जा संयंत्रों को रखरखाव की एक निरंतर चुनौती का सामना करना पड़ता है। धूल, रेत और प्रदूषण पैनलों की सतहों पर जमा हो जाते हैं, जिससे ऊर्जा उत्पादन कम हो जाता है। वैश्विक सौर क्षेत्र वर्तमान में सफाई के लिए प्रतिवर्ष 12 अरब गैलन से अधिक पानी का उपयोग करता है। संयंत्रों के विस्तार के साथ यह आंकड़ा और बढ़ेगा। शुष्क क्षेत्रों में, जहां सौर ऊर्जा की क्षमता सबसे अधिक है, पानी की कमी के कारण पारंपरिक उच्च दबाव वाली धुलाई को औचित्यपूर्ण बनाना कठिन होता जा रहा है।

पैनलों पर गंदगी जमने से ऊर्जा उत्पादन में काफी कमी आ सकती है। कम मुनाफे पर चलने वाले बड़े सौर फार्मों के लिए इसके वित्तीय परिणाम गंभीर हो सकते हैं। ऐसे सफाई तंत्र जो पानी की खपत को कम करते हुए उत्पादन को बनाए रखते हैं, पर्यावरण और व्यावसायिक दृष्टि से दोनों ही दृष्टि से महत्वपूर्ण हैं।

ड्रॉपलेट मॉप सिस्टम कैसे काम करता है

हांगकांग सिटी यूनिवर्सिटी की टीम, जिसका नेतृत्व प्रोफेसर स्टीवन वांग कर रहे थे, ने इंपीरियल कॉलेज लंदन और बीजिंग स्थित इंस्टीट्यूट ऑफ प्रोसेस इंजीनियरिंग के सहयोगियों के साथ मिलकर काम किया। उनकी प्रणाली पानी की बूंदों के टकराने पर होने वाले भौतिक व्यवहार का लाभ उठाती है। जब कोई बूंद किसी पैनल की सतह से टकराती है, तो वह बाहर की ओर फैलती है और फिर वापस सिकुड़ जाती है। इस फैलाव और सिकुड़न से जलगतिकीय बल उत्पन्न होते हैं। ये बल कणों को सतह से ऊपर उठाते हैं और विस्थापित करते हैं।

टीम इस तकनीक को “तरल बूंदों से सफाई” कहती है। इसमें मानक तरल जेट सफाई की तुलना में लगभग दसवां हिस्सा पानी लगता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि सफाई की क्षमता एक गैर-रेखीय पैटर्न का अनुसरण करती है। मध्यम प्रभाव ऊर्जा ने अधिकतम बल की तुलना में बेहतर परिणाम दिए। रेगिस्तानी परिस्थितियों को दोहराने के लिए रेत के कणों का उपयोग करके किए गए परीक्षणों में, अनुकूलित बूंदों ने उच्च-ऊर्जा वाले तरीकों की तुलना में अधिक स्थिरता के साथ संदूषकों को हटाया।

प्रोफेसर वांग ने कहा कि टीम ने नवीकरणीय ऊर्जा के उपयोग को बढ़ावा देते हुए जल संसाधनों के संरक्षण के लिए इस विधि को तैयार किया है। यह प्रणाली पानी से कई गुना अधिक घनत्व वाले कणों सहित भारी कणों को भी संभाल सकती है। इससे इसका उपयोग सतह की हल्की धूल से परे भी संभव हो पाता है।

शोध में क्या पाया गया

नेचर सस्टेनेबिलिटी में प्रकाशित शोध पत्र में सुपरहाइड्रोफोबिक कोटिंग वाले सौर पैनलों पर 99.9 प्रतिशत तक प्रदूषक हटाने की रिपोर्ट दी गई है। पारंपरिक विधियों की तुलना में जल खपत में 80 प्रतिशत से अधिक की कमी आई है। ये आंकड़े प्रयोगशाला स्थितियों से प्राप्त किए गए हैं। बड़े पैमाने पर स्वतंत्र क्षेत्र सत्यापन अभी प्रकाशित होना बाकी है, और वास्तविक प्रदर्शन पैनल कोटिंग, कण प्रकार और स्थानीय जलवायु परिस्थितियों के आधार पर भिन्न हो सकता है।

यह अध्ययन जीव-अनुकरण पर आधारित है। तितली के पंख और कुछ पौधों की पत्तियाँ सतह की सूक्ष्म संरचनाओं के माध्यम से पानी और मलबा बहा देती हैं। शोधकर्ताओं ने पैनल की सफाई के लिए इसी भौतिक तर्क का प्रयोग किया। बूंदों वाली यह प्रणाली जटिल यांत्रिक घटकों की आवश्यकता के बिना ही इन गुणों में से कुछ की नकल करती है।

सौर उद्योग के लिए निहितार्थ

सौर ऊर्जा क्षेत्र पर परिचालन लागत कम करने का दबाव है। पैनलों के रखरखाव में पानी का उपयोग एक ऐसा क्षेत्र है जहां यह दबाव स्पष्ट रूप से दिखाई देता है। अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी ने 2030 के दशक तक सौर ऊर्जा क्षमता में तीव्र वृद्धि का अनुमान लगाया है, विशेष रूप से मध्य पूर्व, उत्तरी अफ्रीका और दक्षिण एशिया के कुछ हिस्सों के उन क्षेत्रों में जहां सूर्य की रोशनी अधिक है लेकिन पानी की कमी है। ऐसे सफाई समाधान जो कम पानी की खपत करते हैं, इन अनुप्रयोगों के लिए सीधे तौर पर प्रासंगिक हैं।

सिटी यूनिवर्सिटी की टीम का कहना है कि यह प्रणाली शुष्क क्षेत्रों में स्थित बड़े सौर ऊर्जा संयंत्रों के लिए विशेष रूप से उपयोगी है। इन क्षेत्रों में धूल का स्तर बहुत अधिक होता है और पानी की उपलब्धता सीमित होती है। एक ऐसी सफाई विधि जो इन दोनों समस्याओं का एक साथ समाधान करती है, उसका व्यावहारिक महत्व स्पष्ट है।

इस शोध में अभी तक व्यावसायिक उपयोग के लिए कोई समयसीमा निर्धारित नहीं की गई है। टीम ने प्रयोगशाला स्तर पर इस पद्धति का प्रदर्शन किया है। क्या इस दृष्टिकोण को बड़े पैमाने पर निर्माण और उपयोग में लाया जा सकता है, यह अभी भी एक अनिश्चित प्रश्न है। इस तकनीक पर विचार कर रहे निवेशक और विकासकर्ता कोई ठोस निष्कर्ष निकालने से पहले क्षेत्र परीक्षण और लागत आकलन देखना चाहेंगे।

प्रोफेसर वांग और उनके सहयोगियों ने तकनीकी रूप से विश्वसनीय परिणाम प्रस्तुत किया है। उच्च निष्कासन दर और कम जल उपयोग का संयोजन एक वास्तविक परिचालन समस्या का समाधान करता है। प्रयोगशाला में खोज से लेकर व्यापक स्तर पर अपनाने तक का मार्ग लंबा है। फिलहाल, साक्ष्य आधार आशाजनक है।