कार्यक्षम सौरऊर्जा निर्मितीसाठी

प्रा. ॲड. गणेश शं. हिंगमिरे
सोमवार, 23 ऑगस्ट 2021

पेटन्टची गोष्ट 

सौरऊर्जा निर्मितीतील तांत्रिक प्रश्नांना उत्तर शोधण्याच्या गरजेचा विचार करून संशोधकांनी अभियांत्रिकी प्रश्नांना अभियांत्रिकी पद्धतीने उत्तर शोधले आणि स्वयंचलित यंत्रणेची निर्मिती केली. एका सर्वसमावेशक आणि पर्यावरण पूरक सोलर पॅनल क्लिनिंग सिस्टिमचे पेटन्ट भारताच्या नावे नोंदवले गेले.

सौरऊर्जा ही संकल्पना आता काही नवीन राहिलेली नाही.स्वयंपाकासाठी किंवा अंघोळीसाठी पाणी गरम करण्यापासून ते शेतीला पाणी देण्यापर्यंत पर्यायी ऊर्जेचा महत्त्वाचा स्रोत म्हणून सौरऊर्जेचा वापर आता संपूर्ण भारतात वाढला आहे. सौरऊर्जेच्या विशेष प्रणालीमुळे भारतातील एक कंपनी जगभरात नावारूपाला आली आहे. भारताची भौगोलिक स्थिती सर्वतोपरी सौरऊर्जेच्या स्रोतासाठी उपयुक्त असल्याने येथे सौरऊर्जेच्या संशोधनाला महत्त्व मिळणे स्वाभाविकच होते. त्यातील छोट्या-मोठ्या अडचणींवर मात करणे मात्र गरजेचे होते. अशाच गरजेतून काही संशोधकांनी सौरऊर्जा उपकरणांची कार्यक्षमता वाढविण्यासाठी एक संशोधन केले आणि त्या संशोधनासाठी आम्ही नुकतेच पेटन्ट मिळवू शकलो.

भारतासहित अनेक देशात धुळीचे प्रमाण मोठे आहे. सौरऊर्जेचा पूर्ण फायदा घ्यायचा असल्यास सौरउर्जेसाठी वापरली जाणारी पॅनल धूळरहित असणे आवश्यक असेल, त्यासाठी पॅनल किंवा त्यावरील महत्त्वाचे भाग कायम स्वच्छ असणे गरजेचे असेल आणि तशी स्वच्छता राखली गेली तरच मोठ्या प्रमाणात सौरऊर्जेचा वापर करता येईल; या मुद्द्यांच्या अनुषंगाने पुण्यातील विनीत परदेशी, निकेत देशमुख आणि अश्विनी चौधरी ह्यांनी या प्रश्नावर काम केले. हे पेटन्ट महत्त्वाचे असल्याने ऑस्ट्रेलियामध्येसुद्धा आम्ही हे पेटन्ट दाखल केले आहे. लवकरच तेसुद्धा पेटन्ट ग्राह्य होईल.

ऊर्जेच्या अक्षय्यतेचाचा नियम आपल्याला माहीत आहे. ऊर्जा बनविली जात नाही किंवा ऊर्जा समाप्तही होत नाही. ती एका प्रकारच्या ऊर्जेपासून दुसऱ्या ऊर्जेमध्ये बदलते म्हणजे ऊर्जाप्रणालीतील ऊर्जा कायम समान असते.  ऊर्जा असा उल्लेख झाल्यावर डोळ्यासमोर उभी राहते ती शक्ती. या शक्तीच्या जोरावर अनेक उपकरणे चालत असतात आणि आपले दैनंदिन जीवन आपल्याही नकळत या ऊर्जेच्या वापरावर अवलंबून असते. आदिमानवाने दगडाच्या घर्षणातून ऊर्जा मिळवली. त्यानंतरच्या काळात ऊर्जानिर्मितीच्या क्षेत्रात मानवाने मोठा पल्ला गाठला. पृथ्वीवर आपल्याला ऊर्जेचे विविध स्रोत पाहायला मिळतात. सूर्यप्रकाश हा ऊर्जानिर्मितीचा सर्वात महत्त्वाचा स्रोत आहे. ऊर्जानिर्मितीचे जे वेगवेगळे मार्ग आहेत त्यांची तुलना केली तर सौरऊर्जा हा ऊर्जानिर्मितीचा बराच स्वस्त मार्ग आहे.

खरेतर सृष्टीच्या उत्पत्तीपासून सौरशक्ती अस्तित्वात आहे, परंतु गेल्या काही दशकांमध्ये जगातील संशोधकांनी सौरऊर्जेकडे मोठ्या प्रमाणात लक्ष द्यायला सुरुवात केली. ऊर्जानिर्मितीसाठी आजपर्यंत वापरात असणाऱ्या दगडी कोळशाचे, तसेच अन्य संसाधनांचे साठे मर्यादित आहेत, हे आता आपल्याला उमगले आहे. हे आता संपुष्टात येत असलेले ऊर्जास्रोत म्हणून गणले जात आहेत. ह्या संसाधनांचा असाच बेसुमार वापर सुरू राहिला तर भविष्यात हे ऊर्जास्रोत इतिहासजमा होतील. अणुशक्ती पुष्कळ प्रमाणात उपलब्ध असली आणि बऱ्याच काळापर्यंत पुरण्यासारखी असली, पण ती तयार करण्यासाठी बराच पैसा खर्च होतो व त्यापासून किरणोत्सर्गाचा धोकाही उद्‌भवू शकतो. याच पार्श्वभूमीवर कधीच न संपणारी व अत्यंत सुरक्षित अशी ऊर्जा शोधून काढण्यासाठी जगभर संशोधने झाली. सौरशक्ती हे माणसाला लाभलेले अखंड ऊर्जेचे वरदान आहे. आधी नमूद केल्याप्रमाणे भारताच्या भौगोलिक स्थानामुळे भारताला सौरऊर्जेचा सर्वाधिक लाभ होतो.

सूर्यापासून मिळणारा प्रकाश आणि उष्णता अशा दोन्ही स्वरूपात उपलब्ध असलेली सौरऊर्जा आपल्याला अनेक मार्गाने वापरता येऊ शकते. सौरऊर्जेच्या उपयोगाबाबत अनेक संशोधने झाली आणि त्यातून पेटन्ट घेतली गेली. सूर्यचूल हे सगळ्यांना माहिती असणारे उपकरण. पाणी गरम करण्यासाठी, अन्न शिजवण्यासाठी, पदार्थ भाजण्यासाठी सूर्यचुलीचा उपयोग होतो. परंतु जर या सौरऊर्जेचा वापर आपण वीजनिर्मिती करण्यासाठी केला तर फोटोवोल्टिक यंत्रणांद्वारे सूर्यप्रकाश विजेच्या स्वरूपात बदलून तो आपल्याला विविध उपकरणांसाठी वापरता येऊ  शकतो. जगभरात अशा उपकरणांसाठीही अनेक पेटन्ट घेतली गेली आहेत. त्यामध्ये दूरध्वनी, दूरचित्रवाणी, रेडिओ, सौरदिवे इत्यादी उपकरणांसाठी वीजनिर्मिती करणाऱ्या तसेच शेतातील पाण्याचे पंप आणि घरातील पंखे, अन्य उपकरणांसाठी ऊर्जा निर्माण करणाऱ्या यंत्रणांचा समावेश आहे.

फोटोव्होल्टिक सिस्टिममध्ये सूर्यप्रकाशाचे विजेमध्ये रूपांतर करण्यासाठी क्रिस्टल सिलिकॉनच्या पातळ फिल्म वापरतात. याप्रकारे वीजनिर्मिती करताना वायुप्रदूषण किंवा घातक कचरा निर्माण होत नाही. त्यामुळे सौरऊर्जेला ‘क्लीन सोर्स’ म्हणजे स्वच्छ ऊर्जास्रोत म्हणून ओळखले जाते. सौरपॅनलची कार्यक्षमता त्याला प्राप्त होणाऱ्या प्रकाशाच्या प्रमाणाच्या गुणोत्तरावर अवलंबून असते. जितका जास्त प्रकाश तेवढी जास्त ऊर्जा, असे साधारणतः सौरऊर्जेचे समीकरण आहे.

फोटोव्होल्टिक मोड्यूलपासून अपेक्षित असणारी ऊर्जानिर्मिती अनेक घटकांवर अवलंबून असते. जर सोलर पॅनलवर सावली आली तर सोलर पॅनलला आवश्यक तो प्रकाश मिळत नाही, आणि ही पॅनल पूर्ण कार्यक्षमतेने काम करेनाशी होतात. मोकळ्या मैदानांत उभ्या केलेल्या सोलर पॅनलची क्षमता वाऱ्याबरोबर उडणाऱ्या धुराळ्यामुळेही कमी होत असते. सोलर पॅनलचा पृष्ठभाग सपाट असल्याकारणाने त्यावर धुळीचे थर साचतात. त्यामुळे स्वच्छ सूर्यप्रकाश असूनदेखील पुरेसा प्रकाश न मिळाल्याने हे सोलर पॅनल पूर्ण कार्यक्षमतेने ऊर्जा निर्माण करू शकत नाहीत. त्याचबरोबर जगात अनेक डोंगराळ भागांमध्ये बर्फवृष्टी होत असते. अशा दुर्गम भागात आधीच वीजवाहक यंत्रणेची त्रुटी असल्याने विजेची कमतरता असते. बर्फवृष्टीमुळे सोलर पॅनलवर कधीकधी काही इंचापासून ते फुटांपर्यंत बर्फ साचतो. परिणामी वीजनिर्मितीत अडथळा निर्माण होतो. या तांत्रिक प्रश्नांना उत्तर शोधण्याची गरज जागतिक पातळीवर निर्माण झाली. या गरजेचा विचार करून विनीत परदेशी, निकेत देशमुख आणि अश्विनी चौधरी ह्यांनी हे संशोधन केले आहे. या संशोधकांनी अभियांत्रिकी प्रश्नांना अभियांत्रिकी पद्धतीने उत्तर शोधले आणि स्वयंचलित यंत्रणेची निर्मिती केली आणि एका सर्वसमावेशक आणि पर्यावरणपूरक सोलर पॅनल क्लिनिंग सिस्टिमचे पेटन्ट भारताच्या नावे नोंदवले गेले.

आपण सध्या वापरत असलेले सौरऊर्जा प्रकल्प पूर्ण क्षमतेने कसे चालतील याकडे लक्ष केंद्रित करणे गरजेचे आहे. जेणेकरून नवीन प्रकल्प उभा करण्यासाठी लागणाऱ्या खर्चापैकी जर थोडेफार पैसे आपण आधीच असलेल्या प्रकल्पासाठी वापरले तर ते अधिक फायद्याचे ठरेल. मोठमोठ्या सोलर फार्ममध्ये मोठ्या प्रमाणात सोलर पॅनेल बसवले जातात आणि मनुष्यबळाचा वापर करून प्रत्येक सोलर पॅनेलची साफसफाई करणे हे फार अवघड काम असते आणि भरपूर खर्चीकद्धा आहे.

पेटन्ट मिळालेल्या या स्वयंचलित यंत्रणेचे वैशिष्ट्य म्हणजे ही अगदी कमी खर्चात आपले कार्य चोख पार पाडते. कारण आधुनिक रोबोट्साठी ज्या यंत्रणा वापरल्या जातात त्याचा उपयोग करून या स्वयंचलित यंत्रणेची निर्मिती केली आहे. मानवी हस्तक्षेप नसल्याने कामाची अचूकता वाढते तसेच ज्या वातावरणामध्ये माणूस अधिक वेळ काम करू शकत नाही तेथेसुद्धा ही यंत्रणा व्यवस्थित पद्धतीने अगदी सहजरीत्या काम करते.

या पेटन्टमधील स्वयंचलित यंत्रणेमध्ये एक खास असा नियंत्रण कक्ष, वीज पुरवठा नियंत्रण कक्ष यांचा समावेश आहे. त्याचबरोबर सोलर पॅनल स्वच्छ करण्यासाठी जे पाणी लागते त्यासाठी एक टाकी, ते पाणी यंत्रणेमध्ये पोचविण्यासाठी पंपिंग युनिट आहे. या यंत्रणेमधील सर्वात महत्त्वाचा भाग म्हणजे पॉपअप स्पिंडलसह वापरले जाणारे रोटरी इम्पॅक्ट स्प्रिंक्लर. ही यंत्रणा वापरल्याने अगदी कमी पाण्यामध्ये म्हणजे पाण्याची बचत करून सोलर पॅनल स्वच्छ करता येतात. तसेच या सर्व गोष्टींच्या नियंत्रणासाठी अनेक सेन्सरचा वापर केला आहे. यंत्रणा नीट काम करत नसेल तर ह्या सेन्सरद्वारे त्याबाबतचीही माहिती गोळा केली जाते. या यंत्रणेमध्ये स्प्रिंक्लर बरोबर सोलर पॅनल व्यवस्थितरीत्या स्वच्छ करण्यासाठी फिरणारे ब्रश आणि पाणी काढण्यासाठी वायपरचा उपयोग केला आहे. संपूर्ण यंत्रणेचे काम व्यवस्थित होत आहे यावर लक्ष राहावे यासाठी सीसीटीव्ही कॅमेरेपण वापरले आहेत.

काहीवेळा सोलर पॅनलवर अगदी थोडीशी धूळ बसलेली असते. अशा वेळी ती साफ करण्यासाठी फक्त हवेच्या फवाऱ्याचा वापर केला जातो. काही ठरावीक वेळेचा अंतराने हवेच्या फवाऱ्यांनी सोलर पॅनल साफ केले जातात. जगात वेगवेगळ्या ठिकाणी वेगवेगळे वातावरण असते आणि त्या त्या वातावरणानुसार सोलर पॅनलच्या स्वच्छतेची गरज भासत असते, त्यामुळे या पेटन्टेड यंत्रणेमध्ये वातावरणानुसार बदल करता येतात. उदाहरणार्थ, बर्फाळ प्रदेशात सोलर पॅनलवर साचलेला बर्फ काढण्यासाठी गरम पाण्याचा वापर केला जातो. तसेच अधिक तापमानामुळे उष्णता वाढली तर यंत्रणा थंड करण्याचीसुद्धा सोय आहे. जेणेकरून अधिक तापमानाने विद्युत यंत्रणा निकामी होऊ नये. तसेच ही यंत्रणा रिमोटच्या आणि वायरलेस माध्यमातूनही वापरता येऊ शकते.

जगामध्ये आज बऱ्याच ठिकाणी वीजनिर्मितीसाठी सोलर सिस्टिम वापरल्या जात आहेत. त्यांची योग्य पद्धतीने निगा राखली जाणे आवश्यक ठरते. या संशोधनामुळे सोलर पॅनल त्यांच्या पूर्ण कार्यक्षमतेने वीजनिर्मिती करू शकतात, पूर्ण कार्यक्षमतेने ऊर्जानिर्मिती करू शकतात, तसेच त्यांचे आयुष्यही वाढू शकते व तुलनेने कमी खर्चिक असलेल्या सौरऊर्जेचा आपल्याला अधिकाधिक लाभ मिळणे शक्य होऊ शकते, तेही पर्यावरणाचा समतोल राखून.

संबंधित बातम्या