গেটি ইমেজ | অরিচ লসন
যেহেতু পুনর্নবীকরণযোগ্য উত্পন্ন উত্সগুলি ইনস্টল করা বার্ষিক রেকর্ডগুলি সেট করতে চলেছে, আমরা এমন জায়গায় পৌঁছেছি যেখানে তারা যে শক্তি উত্পন্ন করে তা সংরক্ষণ করা অপরিহার্য হয়ে ওঠে৷ সঠিক সঞ্চয়স্থান পরিবর্তনশীল আবহাওয়ার কারণে উৎপাদনে অস্থায়ী ড্রপ কভার করার একটি উপায় প্রদান করতে পারে এবং যখন পুনর্নবীকরণযোগ্য উত্সগুলি মোটেও উত্পাদন করছে না তখন সম্ভাব্যভাবে শক্তি ব্যবহার করার একটি উপায় সরবরাহ করতে পারে।
এখনও অবধি, ব্যাটারিগুলিকে ইতিমধ্যেই কাজ করে এমন একটি স্টোরেজ প্রযুক্তি হিসাবে এবং হাইড্রোজেনকে কাজ করতে পারে এমন একটি প্রযুক্তি হিসাবে মনোযোগ কেন্দ্রীভূত করেছে৷ কিন্তু উভয় বিকল্পেই আমাদের চাহিদা মেটাতে স্কেলিং নিয়ে সমস্যা রয়েছে। এবং এমন একটি প্রযুক্তি রয়েছে যা ইতিমধ্যেই ব্যবহার করা হচ্ছে যা আরও নমনীয় হতে পারে: তাপ। ঘনীভূত সৌর শক্তি থেকে সৃষ্ট তাপ ইতিমধ্যেই এই উদ্ভিদগুলিকে সূর্যাস্তের অনেক পরে উত্পাদন চালিয়ে যেতে দেয় (কিছু গাছপালা চব্বিশ ঘন্টা উত্পাদন করতে পারে)। এবং আমরা ইতিমধ্যে জানি কিভাবে দক্ষতার সাথে তাপ উত্পাদন এবং সংরক্ষণ করতে হয়।
এখন, ন্যাশনাল রিনিউয়েবল এনার্জি ল্যাব এবং এমআইটি-এর গবেষকরা বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য সঞ্চিত তাপ ব্যবহার করার জন্য একটি প্রযুক্তি উন্নত করেছেন, একটি ফটোভোলটাইক ডিভাইস যা ইনফ্রারেড তরঙ্গদৈর্ঘ্যের প্রতি সংবেদনশীল। তারা দেখায় যে এর কার্যকারিতা বাষ্প বয়লারের সাথে প্রতিযোগিতামূলক, এবং এটি চলমান অংশ এবং জলের ব্যবহার এড়ায় যা অন্যথায় দুষ্প্রাপ্য হতে পারে।
থার্মোফোটোভোলটাইক্স
সিলিকন ফটোভোলটাইক কোষ – এবং যেগুলি অন্যান্য উপাদানের পরিসর থেকে তৈরি – ইনফ্রারেড আলোকে বৈদ্যুতিক প্রবাহে রূপান্তর করতে পারে। তারা শুধু তাই দক্ষতার সঙ্গে না. অন্যান্য উপাদানগুলি এই তরঙ্গদৈর্ঘ্যের প্রতি আরও সংবেদনশীল, তবে ইনফ্রারেডের নিম্ন-শক্তি ফোটনগুলির ফলে ফটোভোলটাইক আউটপুটে অনুরূপভাবে কম ভোল্টেজ তৈরি হয়। এটি এই তরঙ্গদৈর্ঘ্যকে লক্ষ্য করে যে কোনও ডিভাইসের দক্ষতা হ্রাস করে।
কিন্তু যেহেতু গবেষণা দল শক্তি সঞ্চয়স্থানের উপর ফোকাস করছে, তারা ধরে নিয়েছে যে তারা ফোটন উৎসের তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করতে পারে। তাই গবেষকরা তুলনামূলকভাবে উচ্চ তাপমাত্রা ব্যবহার করার পরিকল্পনা করেছেন (2,000 ° C এলাকায়), যা দৃশ্যমান বর্ণালীর প্রান্তের কাছাকাছি উচ্চ-শক্তি ফোটনের সংখ্যা বাড়ায়। এটি তাদের একটি উচ্চ ব্যান্ডগ্যাপ সহ একটি সেমিকন্ডাক্টর ব্যবহার করতে দেয়, যা একটি বড় আউটপুট ভোল্টেজের সাথে মিলে যায়।
কার্যক্ষমতা আরও বাড়ানোর জন্য, কোষটি দুটি ভিন্ন উপাদানকে একত্রিত করে যা বর্ণালীর বিভিন্ন অঞ্চলকে শোষণ করে যাকে দুই-জাংশন কনফিগারেশন বলে। তারা দুটি ভিন্ন দুই-জাংশন সেটআপ চেষ্টা করে, একটি অ্যালুমিনিয়াম/গ্যালিয়াম/ইন্ডিয়াম/আর্সেনিক এবং গ্যালিয়াম/ইন্ডিয়াম/আর্সেনিক ব্যবহার করে এবং দ্বিতীয়টি গ্যালিয়াম/আর্সেনিক এবং গ্যালিয়াম/ইন্ডিয়াম/আর্সেনিক ব্যবহার করে। দুটির মধ্যে সামান্য ভিন্ন বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা তারা সবচেয়ে দক্ষতার সাথে শোষণ করে, যা আমরা শীঘ্রই ফিরে আসব।
যেহেতু তারা এখানে সবকিছুর কনফিগারেশনও নিয়ন্ত্রণ করতে পারে, তাই তারা মূলত সম্পূর্ণ যন্ত্রটিকে মোড়ানো করে, যার মধ্যে গরম করার উপাদান এবং থার্মোফোটোভোলটাইক সেল উভয়ই রয়েছে, অত্যন্ত প্রতিফলিত উপাদানে। যে কোনো ফোটন যা ভুল দিকে নির্গত হয় তা প্রতিফলিত হয় থার্মোফোটোভোলটাইক ডিভাইসে আঘাত করে বা গরম করার উপাদান দ্বারা শোষিত হয়, এইভাবে এর উচ্চ তাপমাত্রা বজায় রাখতে সাহায্য করে। থার্মোফোটোভোলটাইক পদার্থে পৌঁছানো কিন্তু এটি দ্বারা শোষিত হয় না এমন যেকোনো ফোটনের ক্ষেত্রেও একই কথা। (গবেষকরা শুষ্কভাবে নোট করেন যে ফটোভোলটাইক্স সূর্যকে গরম রাখতে অশোষিত ফোটনগুলিকে প্রতিফলিত করতে পারে না।)
নেট ফলাফল হল ডিভাইসের মোট কার্যকারিতা প্রায় 40 শতাংশ, কোন উপকরণ ব্যবহার করা হয় এবং তাপের উৎসের তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে।
কিভাবে এই স্ট্যাক আপ
একটি 60 শতাংশ ক্ষতি একটি ব্যাটারির তুলনায় বেশ ভয়ঙ্কর শোনায়, যেখানে রাউন্ড-ট্রিপ কার্যকারিতা 90 শতাংশের বেশি৷ কিন্তু গবেষকরা লক্ষ্য করেছেন যে কার্যকারিতা ইতিমধ্যে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে গড় বাষ্প টারবাইন জেনারেটরের চেয়ে বেশি। থার্মোফটোভোলটাইক ডিভাইসগুলি তুলনামূলকভাবে নতুন, এবং এটি প্রত্যাশিত যে 40 শতাংশের উপরে দক্ষতা বাড়ানোর জন্য প্রচুর জায়গা থাকবে; বিপরীতে, টারবাইনগুলি একটি প্রযুক্তির মতো পরিপক্ক।
সেখানেই দুটি ভিন্ন ডিভাইস আসে। একটি প্রায় 2,400 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রা থেকে বিদ্যুৎ আহরণে সবচেয়ে দক্ষ ছিল, দ্বিতীয়টি তাপমাত্রা 2,000 ডিগ্রি সেলসিয়াসের নিচে নেমে যাওয়ার পরে আরও ভাল করেছিল। তাই এমন সিস্টেমগুলি ডিজাইন করা সম্ভব যেখানে বিভিন্ন থার্মোফোটোভোলটাইক ডিভাইসগুলি দক্ষতার সাথে বিদ্যুত উত্তোলন করতে ব্যবহৃত হয় উৎস উপাদান ক্রমান্বয়ে ড্রপ. এবং, একবার তাপমাত্রা নীচে নেমে গেলে যেখানে থার্মোফোটোভোলটাইক ডিভাইসগুলি ভালভাবে কাজ করে, জিনিসগুলি এখনও টারবাইন চালানোর জন্য বাষ্প তৈরি করার জন্য যথেষ্ট গরম হওয়া উচিত।
একটি দ্বিতীয় সুবিধা হল যে সিস্টেমটি প্রথম স্থানে সঞ্চয়ের জন্য তাপ তৈরি করে সে সম্পর্কে বেশ অজ্ঞেয়। যখন বায়ু এবং সৌর অতিরিক্ত উৎপাদন হয় তখন এটি বিদ্যুৎ থেকে আসতে পারে। এটি একটি ঘনীভূত সৌর বিদ্যুৎ কেন্দ্রের অংশ হতে পারে (যদিও সেগুলি প্রায় 1,000 ডিগ্রি সেলসিয়াসে সর্বাধিক হয়)। পরবর্তী প্রজন্মের পারমাণবিক বিদ্যুত কেন্দ্রের একটি নকশা তার নমনীয়তা বাড়ানোর জন্য তাপ সঞ্চয়স্থান ব্যবহার করার পরিকল্পনা করছে। এমনকি কিছু শিল্প প্রক্রিয়াও থাকতে পারে যা এই তাপমাত্রায় বর্জ্য তাপ উৎপন্ন করে (যদিও ইস্পাত তৈরির মতো সুস্পষ্ট জিনিসগুলির প্রয়োজন হয় তার উপরেও তারা)।
অবশেষে, দলটি একটি সস্তা উপাদান নোট করে – গ্রাফাইট – এই তাপমাত্রায় তাপ সংরক্ষণ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। সুতরাং, যতক্ষণ পর্যন্ত থার্মোফোটোভোলটাইক ডিভাইস এবং সমর্থনকারী হার্ডওয়্যারের খরচ যুক্তিসঙ্গত সীমার মধ্যে রাখা যেতে পারে, এটি জীবাশ্ম জ্বালানির সাথে প্রতিদ্বন্দ্বিতা করার জন্য পুনর্নবীকরণযোগ্যগুলির সাথে মিলিত তাপ সঞ্চয়ের অনুমতি দিতে পারে। মূল সমস্যাটি কাজ করার জন্য প্রয়োজনীয় চরম তাপমাত্রা বলে মনে হচ্ছে।
প্রকৃতি2022. DOI: 10.1038 / s41586-022-04473-y (DOI সম্পর্কে)।
