പുനരുപയോഗ ഊർജ ഉൽപ്പാദനത്തിൽ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്‌ക്ക് വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദനത്തിന് ഒരു മുൻനിര സ്ഥാനം വഹിക്കാൻ കഴിയുന്നത് എന്തുകൊണ്ട്?

ഉപഭോക്താക്കൾ, വ്യവസായങ്ങൾ, സർക്കാരുകൾ എന്നിവയെല്ലാം പുനരുപയോഗ ഊർജത്തിന്റെ ഉപയോഗം വർധിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള നടപടികൾ കൈക്കൊള്ളുന്നു.ഇത് ഒരു കേന്ദ്രീകൃത ഹബ് ആൻഡ് സ്‌പോക്ക് ആർക്കിടെക്‌ചറിൽ നിന്ന് കൂടുതൽ ഗ്രിഡ് അധിഷ്‌ഠിത പ്രാദേശിക വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദനത്തിലേക്കും ഉപഭോഗത്തിലേക്കും, സ്‌മാർട്ട് ഗ്രിഡ് ഇന്റർകണക്ഷനിലൂടെ സ്ഥിരതയാർന്ന വിതരണത്തിലേക്കും ഡിമാൻഡിലേക്കും വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദന, വിതരണ സംവിധാനത്തെ എത്തിക്കുന്നു.

ഇന്റർനാഷണൽ എനർജി ഏജൻസിയുടെ (IEA) 2019 ഒക്ടോബറിലെ ഇന്ധന റിപ്പോർട്ട് അനുസരിച്ച്,2024 ആകുമ്പോഴേക്കും പുനരുപയോഗ ഊർജ ഉൽപ്പാദനം 50% വർദ്ധിക്കും.

ഇതിനർത്ഥം ആഗോള പുനരുപയോഗ ഊർജ്ജ ഉൽപാദന ശേഷി 1200GW വർദ്ധിക്കും, ഇത് യുണൈറ്റഡ് സ്റ്റേറ്റ്സിന്റെ നിലവിലെ സ്ഥാപിത ശേഷിക്ക് തുല്യമാണ്.പുനരുപയോഗ ഊർജ ഉൽപ്പാദനത്തിൽ 60% വർദ്ധനവും സോളാർ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് ഉപകരണങ്ങളുടെ രൂപത്തിലായിരിക്കുമെന്ന് റിപ്പോർട്ട് പ്രവചിക്കുന്നു.

ഉപഭോക്താക്കളും വാണിജ്യ കെട്ടിടങ്ങളും വ്യാവസായിക സൗകര്യങ്ങളും സ്വന്തമായി വൈദ്യുതി ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ തുടങ്ങുന്നതിനാൽ, വിതരണം ചെയ്ത ഫോട്ടോവോൾട്ടേയിക് പവർ ജനറേഷൻ സംവിധാനങ്ങളുടെ പ്രാധാന്യവും റിപ്പോർട്ട് ഊന്നിപ്പറയുന്നു.2024-ഓടെ വിതരണം ചെയ്ത ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്‌ക്ക് വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദനം ഇരട്ടിയിലധികമായി 500 ജിഗാവാട്ടിൽ കൂടുതലാകുമെന്ന് പ്രവചിക്കുന്നു.എന്ന് വച്ചാൽ അത്സോളാർ ഫോട്ടോവോൾട്ടായിക് വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദനത്തിന്റെ മൊത്തം വളർച്ചയുടെ പകുതിയോളം വിതരണം ചെയ്ത ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദനം വരും.

സോളാർ നേട്ടം

പുനരുപയോഗ ഊർജ ഉൽപ്പാദനത്തിന്റെ വളർച്ചയിൽ സോളാർ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്‌ക് വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദനം ഇത്ര മുൻനിര സ്ഥാനം വഹിക്കുന്നത് എന്തുകൊണ്ട്?

ഒരു വ്യക്തമായ കാരണം, സൂര്യൻ നമുക്കെല്ലാവർക്കും പ്രകാശിക്കുന്നു, അതിനാൽ അതിന്റെ ഊർജ്ജം വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.ഇത് വൈദ്യുതി ഉൽപാദനത്തെ വൈദ്യുതി ഉപഭോഗത്തോട് അടുപ്പിക്കുകയും ഓഫ് ഗ്രിഡ് പോയിന്റിലേക്ക് വൈദ്യുതി എത്തിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് വൈദ്യുതി വിതരണ നഷ്ടം കുറയ്ക്കുന്നതിന് പ്രത്യേകിച്ചും ഉപയോഗപ്രദമാണ്.

മറ്റൊരു വ്യക്തമായ കാരണംധാരാളം സൗരോർജ്ജമുണ്ട്.ഭൂമിക്ക് സൂര്യനിൽ നിന്ന് എത്ര ഊർജം ലഭിക്കുന്നു എന്ന് കണക്കാക്കുന്നതിൽ സൂക്ഷ്മമായ നിരവധി വ്യത്യാസങ്ങളുണ്ട്.ഒരു സണ്ണി ദിനത്തിൽ ശരാശരി സമുദ്രനിരപ്പ് ഒരു ചതുരശ്ര മീറ്ററിന് 1kW ആണ്, അല്ലെങ്കിൽ പകൽ/രാത്രി ചക്രം, സംഭവത്തിന്റെ ആംഗിൾ, സീസണാലിറ്റി തുടങ്ങിയ ഘടകങ്ങൾ പരിഗണിക്കുമ്പോൾ, ശരാശരി ഒരു ദിവസം ചതുരശ്ര മീറ്ററിന് എന്നതാണ്.M 6kWh.

സോളാർ സെല്ലുകൾ ഫോട്ടോണുകളുടെ ഒരു പ്രവാഹത്തിന്റെ രൂപത്തിൽ സംഭവ പ്രകാശത്തെ വൈദ്യുതോർജ്ജമാക്കി മാറ്റാൻ ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം ഉപയോഗിക്കുന്നു.ഡോപ്പ് ചെയ്ത സിലിക്കൺ പോലുള്ള അർദ്ധചാലക വസ്തുക്കളാൽ ഫോട്ടോണുകൾ ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു, അവയുടെ ഊർജ്ജം ഇലക്ട്രോണുകളെ അവയുടെ തന്മാത്രാ അല്ലെങ്കിൽ ആറ്റോമിക് പരിക്രമണപഥങ്ങളിൽ നിന്ന് ഉത്തേജിപ്പിക്കുന്നു.ഈ ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് അധിക ഊർജ്ജത്തെ താപമായി വിനിയോഗിക്കാനും അതിന്റെ ഭ്രമണപഥത്തിലേക്ക് മടങ്ങാനും അല്ലെങ്കിൽ ഇലക്ട്രോഡിലേക്ക് വ്യാപിക്കുകയും ഇലക്ട്രോഡിൽ സൃഷ്ടിക്കുന്ന പൊട്ടൻഷ്യൽ വ്യത്യാസം മറികടക്കാൻ വൈദ്യുതധാരയുടെ ഭാഗമാവുകയും ചെയ്യുന്നു.

എല്ലാ ഊർജ്ജ പരിവർത്തന പ്രക്രിയകളും പോലെ, സോളാർ സെല്ലുകളിലേക്കുള്ള എല്ലാ ഊർജ്ജ ഇൻപുട്ടും വൈദ്യുതോർജ്ജത്തിന്റെ മുൻഗണനാ രൂപത്തിൽ ഔട്ട്പുട്ട് ചെയ്യുന്നില്ല.വാസ്തവത്തിൽ, മോണോക്രിസ്റ്റലിൻ സിലിക്കൺ സോളാർ സെല്ലുകളുടെ ഊർജ്ജ ദക്ഷത വർഷങ്ങളായി 20% മുതൽ 25% വരെയാണ്.എന്നിരുന്നാലും, സോളാർ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്‌ക്കിനുള്ള അവസരം വളരെ വലുതാണ്, എൻആർഇഎൽ ഈ ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, സെൽ പരിവർത്തന കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് സങ്കീർണ്ണമായ ഘടനകളും വസ്തുക്കളും ഉപയോഗിക്കുന്നതിന് ഗവേഷണ സംഘം ദശാബ്ദങ്ങളായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു.

കാണിച്ചിരിക്കുന്ന ഉയർന്ന ഊർജ്ജ ദക്ഷത കൈവരിക്കുന്നത് സാധാരണയായി ഒന്നിലധികം വ്യത്യസ്ത വസ്തുക്കളും കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണവും ചെലവേറിയതുമായ നിർമ്മാണ സാങ്കേതിക വിദ്യകളുടെ ചെലവിലാണ്.

20% മുതൽ 30% വരെ പരിവർത്തന ദക്ഷതയുള്ള പല സോളാർ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് ഉപകരണങ്ങളും വിവിധ രൂപത്തിലുള്ള ക്രിസ്റ്റലിൻ സിലിക്കൺ അല്ലെങ്കിൽ സിലിക്കൺ, കാഡ്മിയം ടെല്ലുറൈഡ് അല്ലെങ്കിൽ കോപ്പർ ഇൻഡിയം ഗാലിയം സെലിനൈഡ് എന്നിവയുടെ നേർത്ത ഫിലിമുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്.ബാറ്ററി മൊഡ്യൂളിലാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്, കൂടാതെ ഇൻസ്റ്റാളറിന് ഈ മൊഡ്യൂളുകൾ സോളാർ ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് പവർ ജനറേഷൻ സിസ്റ്റം നിർമ്മിക്കുന്നതിനുള്ള അടിസ്ഥാന യൂണിറ്റായി ഉപയോഗിക്കാം.

ഊർജ്ജ കാര്യക്ഷമത വെല്ലുവിളി

ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് പരിവർത്തനം ഭൂമിയുടെ ഉപരിതലത്തിലെ ഓരോ ചതുരശ്ര മീറ്ററിലും കിലോവാട്ട് സൗരോർജ്ജ സംഭവത്തെ 200 മുതൽ 300 W വരെ വൈദ്യുതോർജ്ജമാക്കി മാറ്റുന്നു.തീർച്ചയായും, ഇത് അനുയോജ്യമായ അവസ്ഥയിലാണ്.എന്നിരുന്നാലും, ഇനിപ്പറയുന്ന കാരണങ്ങളാൽ പരിവർത്തന കാര്യക്ഷമത കുറഞ്ഞേക്കാം: ബാറ്ററിയുടെ ഉപരിതലത്തിൽ അടിഞ്ഞുകൂടിയ മഴ, മഞ്ഞ്, പൊടി, അർദ്ധചാലക വസ്തുക്കളുടെ വാർദ്ധക്യത്തിന്റെ സ്വാധീനം, സസ്യങ്ങളുടെ വളർച്ച പോലുള്ള പാരിസ്ഥിതിക മാറ്റങ്ങൾ കാരണം വർദ്ധിച്ച നിഴൽ. അല്ലെങ്കിൽ പുതിയ കെട്ടിടങ്ങളുടെ നിർമ്മാണം.

അതിനാൽ, സൗരോർജ്ജം സൗജന്യമാണെങ്കിലും, ഉപയോഗപ്രദമായ വൈദ്യുതോർജ്ജം ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിന് സൗരോർജ്ജം ഉപയോഗിക്കുന്നതിന്, ശേഖരണം, സംഭരണം, അവസാനമായി വൈദ്യുതോർജ്ജമായി പരിവർത്തനം ചെയ്യൽ എന്നിവയുടെ ഓരോ ഘട്ടവും ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ ആവശ്യമാണ് എന്നതാണ് യാഥാർത്ഥ്യം.ഊർജ്ജ കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള ഏറ്റവും വലിയ അവസരങ്ങളിലൊന്നാണ് ഇതിന്റെ രൂപകൽപ്പനഇൻവെർട്ടർ, ഇത് സോളാർ അറേയുടെ (അല്ലെങ്കിൽ ബാറ്ററി സ്റ്റോറേജ്) ഡിസി ഔട്ട്‌പുട്ടിനെ നേരിട്ടുള്ള ഉപയോഗത്തിനോ ഗ്രിഡിലൂടെ പ്രക്ഷേപണത്തിനോ വേണ്ടി എസി കറന്റാക്കി മാറ്റുന്നു.

ഇൻവെർട്ടർ ഡിസി ഇൻപുട്ട് കറന്റിന്റെ ധ്രുവതയെ എസി ഔട്ട്പുട്ടിനോട് അടുപ്പിക്കുന്നതിന് മാറ്റുന്നു.ഉയർന്ന സ്വിച്ചിംഗ് ഫ്രീക്വൻസി, ഉയർന്ന പരിവർത്തന കാര്യക്ഷമത.ഒരു ലളിതമായ സ്വിച്ചിന് ഒരു സ്‌ക്വയർ വേവ് ഔട്ട്‌പുട്ട് ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ കഴിയും, അത് ഒരു റെസിസ്റ്റീവ് ലോഡ് ഡ്രൈവ് ചെയ്യാൻ കഴിയും, എന്നാൽ ഹാർമോണിക്‌സ് ഉപയോഗിച്ച്, പ്യുവർ സൈൻ വേവ് എസി നൽകുന്ന കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമായ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളെ ഇത് നശിപ്പിക്കും.അതിനാൽ, ഇൻവെർട്ടർ ഡിസൈൻ സന്തുലിതാവസ്ഥയുടെ താക്കോലായി മാറി.മറ്റൊരുതരത്തിൽ,ഊർജ്ജ കാര്യക്ഷമത, ഓപ്പറേറ്റിംഗ് വോൾട്ടേജ്, വൈദ്യുതി ഉത്പാദനം എന്നിവ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് സ്വിച്ചിംഗ് ആവൃത്തി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു, മറുവശത്ത്,ചതുര തരംഗത്തെ സുഗമമാക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന സഹായ ഘടകങ്ങളുടെ വില കുറയ്ക്കുന്നതിന്.