ସୌର ଶକ୍ତି ଓ ବ୍ୟବହାର

ସୂର୍ଯ୍ୟ ସକଳ ଶକ୍ତିର ଆଧାର

ପୃଥିବୀ ପୃଷ୍ଠାରେ ଯେତେ ପ୍ରକାର ଶକ୍ତି ଉପଲବ୍ଧ, ସେଗୁଡ଼ିକର ମୂଳଉତ୍ସ ହେଉଛି ସୂର୍ଯ୍ୟ । ଜଳସ୍ରୋତ ଓ ବାୟୁ ସ୍ରୋତ ଠାରୁ ଆରମ୍ଭ କରି ବୃକ୍ଷଲତାଦିରେ ଥିବା ଜୈବ ରାସାୟନିକ ଶକ୍ତି, ଜୀବାଶ୍ମ ଶକ୍ତି ଆଦି ସମସ୍ତ ଶକ୍ତି ସୌର ଶକ୍ତିରୁ ହିଁ ସୃଷ୍ଟି । ଏହା କିପରି ସମ୍ଭବ? ଜଳସ୍ରୋତ ବା ବାୟୁସ୍ରୋତ ସୂର୍ଯ୍ୟକିରଣର ପ୍ରଭାବରେ ସୃଷ୍ଟି ହୋଇଥାଏ । ଜଳସ୍ରୋତ ସାଧାରଣତଃ ସୂର୍ଯ୍ୟକିରଣ ପ୍ରଭାବରେ ଉତ୍ପନ୍ନ ହେଉଥିବା ବୃଷ୍ଟିପାତ ଯୋଗୁଁ ସମ୍ଭବ ହୋଇଥାଏ । ସେହିପରି ସୂର୍ଯ୍ୟକିରଣ ପ୍ରଭାବରେ ବାୟୁମଣ୍ଡଳର ବିଭିନ୍ନ ସ୍ଥାନ ସମାନ ଭାବେ ଉତ୍ତପ୍ତ ହେଉନଥିବାରୁ ବାୟୁଚାପରେ ପାର୍ଥକ୍ୟ ରହେ । ଏହାହିଁ ବାୟୁସ୍ରୋତ ସୃଷ୍ଟି କରିଥାଏ । ଜଳସ୍ରୋତରେ ଉପଲବ୍ଧ ଗତି ଶକ୍ତିକୁ ଆମେ ମାନେ ଡଙ୍ଗା, ବୋଇତ ଇତ୍ୟାଦି ଚଳାଇବାରେ ବିନିଯୋଗ କରିଥାଉ । ସେହିପରି ବାୟୁସ୍ରୋତକୁ ବ୍ୟବହାର କରି ପବନ ଚକ୍ରିଠାରୁ ଆରମ୍ଭକରି ପାଲଟଣା ବୋଇତ ପ୍ରଭୃତି ଚଳାଇବା ସମ୍ଭବ ହୋଇଥାଏ । ବୃକ୍ଷଲତାରେ ଅବା ଜୈବରାସାୟନିକ ଶକ୍ତି ସେମାନେ ଆଲୋକଶ୍ଳେଷଣ ପଦ୍ଧତିରେ ସୂର୍ଯ୍ୟାଲୋକରୁ ଲାଭ କରିଥାନ୍ତି । ଏହି ଶକ୍ତିକୁ ଖାଦ୍ୟ-ଖାଦକ ଶୃଙ୍ଖଳରେ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ଜନ୍ତୁ ଲାଭ କରନ୍ତି । ଭୂମିକମ୍ପ ବା ଅନ୍ୟ କୌଣସି ପ୍ରାକୃତିକ ଉପାୟରେ ଜଙ୍ଗଲପୁର୍ଣ୍ଣ ଭୂଖଣ୍ଡ ଓ ଜୀବଜନ୍ତୁ ମାଟି ତଳେ ପୋତି ହୋଇଗଲେ କାଳକ୍ରମେ ଅତ୍ୟଧୁକ ଚାପ ଓ ତାପ ଯୋଗୁଁ ତାହା କୋଇଲା, ପେଟ୍ରୋଲିୟମ ଓ ପ୍ରାକୃତିକ ଗ୍ୟାସରେ ରୂପାନ୍ତରିତ ହୋଇଥାଏ । ତାହା ହେଉଛି ଜୀବାଶ୍ମ ଜାଳେଣି ଏବଂ ସେଗୁଡ଼ିକ ବ୍ୟବହାର କରି ଆମେ ତାପ ଶକ୍ତି, ବିଦ୍ୟୁତ୍ ଶକ୍ତି ଓ ଯାନ୍ଧିକ ଶକ୍ତି ଆଦି ପାଇଥାଉ । ଏ ସବୁକୁ ବିଚାର କଲେ ସ୍ପଷ୍ଟ ହୁଏ ଯେ ସୂର୍ଯ୍ୟ ହିଁ ସକଳ ଶକ୍ତିର ଆଧାର ଏବଂ ଅସରନ୍ତି ଶକ୍ତିର ଉତ୍ସ ।

ଶକ୍ତିର ବ୍ୟବହାର

ସୂର୍ଯ୍ୟ ପ୍ରାୟ ପାଞ୍ଚଶହ କୋଟି ବର୍ଷ ହେଲା ସୌରମଣ୍ଡଳକୁ ବିପୁଳ ଶକ୍ତି ଯୋଗାଇ ଆସୁଛି ଏବଂ ଆହୁରି ଅନେକ କୋଟି ବର୍ଷ ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ସେହିପରି ଶକ୍ତି ଯୋଗାଉଥିବ । ଏହା ଅନନ୍ତ ଆକାଶକୁ ଯେତେ ଶକ୍ତି ବିକିରଣ କରେ ତାହାର ଅତ୍ୟନ୍ତ ସ୍ଵଚ୍ଛଭାଗ (ପ୍ରାୟ ୫୦ ନିୟୁତ ଭାଗରୁ ୧ ଭାଗ) ପୃଥିବୀ ପୃଷ୍ଠାରେ ପହଞ୍ଚୁଥାଏ । ଅର୍ଥାତ ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ପରିମାଣର ସୌର ଶକ୍ତି । ପୃଥିବୀକୁ field ସୌର ପ୍ରବାହ (Solar flux) କୁହାଯାଏ । ଏକ ମିନିଟରେ ପ୍ରତି ବର୍ଗ ସେ.ମି.କୁ ଏହାର ପରିମାଣ ହେଉଛି ପ୍ରାୟ 2, କ୍ୟାଲୋରୀ । ଏହା ଏକ ସ୍ଥିରାଙ୍କ । ଯେଉଁ ଶକ୍ତି  ପୃଥିବୀପୃଷ୍ଠାରେ ପହଞ୍ଚେ ତାର ପ୍ରାୟ ଅଧା ପୃଥିବୀ ଅବଶୋଷଣ କରେ ଏବଂ ଅବଶିଷ୍ଟ ପ୍ରତିଫଳିତ ଓ ବିକିରିତ ହୋଇ ମହାକାଶକୁ ଚାଲିଯାଏ । ଏହି ପ୍ରତିଫଳନକୁ "ଆଲ୍‌ବେଡୋ" (Albedo) କୁହାଯାଏ । ଅବଶୋଷିତ ଶକ୍ତି, ପୃଥିବୀ ପୃଷ୍ଠାରେ ଅବା କୋଇଲା ଓ ପେଟ୍ରୋଲଜାତ ଶକ୍ତିଠାରୁ ଯଥେଷ୍ଟ ଅଧିକ । ହିସାବରୁ ଜଣାଯାଇଛି, ଆମ ପୃଥିବୀପୃଷ୍ଠାରେ ଏକ ବର୍ଗ ମିଟର ଅଞ୍ଚଳରେ ଲମ୍ବ ଭାବରେ ପ୍ରାୟ ୧.୨ କିଲୋଷ୍ଟ୍ରାଟ ସୌର ଶକ୍ତି ପଡ଼ିଥାଏ । କିନ୍ତୁ ଏ ସମସ୍ତ ଶକ୍ତିର ସଦୁପଯୋଗ କରାଯାଇପାରେ ନାହିଁ ।

ଆମ ଦେଶ ବର୍ଷର ଅଧୁକାଂଶ ସମୟରେ ପ୍ରଚୁର ସୌର ଶକ୍ତି ଲାଭ କରିଥାଏ । ହିସାବରୁ ଜଣାଯାଏ ଯେ ଏକ ବର୍ଷ ମଧ୍ୟରେ ଭାରତ ଯେଉଁ ସୌର ଶକ୍ତି ଲାଭ କରିଥାଏ ତାହା 5000 ନିୟୁତ କିଲୋୱାଟ ଆୱାର ଶକ୍ତିଠାରୁ ଅଧିକ । ନିର୍ମଳ ମେଘମୁକ୍ତ ଆକାଶରେ ପ୍ରତିଦିନ ପ୍ରାୟ 4 ରୁ 7 Kwh/m2  ଶକ୍ତି ମିଳିଥାଏ ।

ଏକ କଳା ପୃଷ୍ଠା, ଧଳା ପୃଷ୍ଠା ବା ପ୍ରତିଫଳନ କରୁଥିବା ପୃଷ୍ଠଠାରୁ ଅଧିକ ତାପ ଅବଶୋଷଣ କରେ । ସୌର କୁକର୍ ବା ଚୁଲା (Solar Cooker) ଓ ସୌର ଜଳଉତ୍ତାପକ ( solar water heater)ର କାର୍ଯ୍ୟପଦ୍ଧତି ଏହି ନୀତି ଉପରେ  ଆଧାରିତ ।

ସୌରଚୁଲା :

ଯେଉଁ ଉପକରଣ ଦ୍ଵାରା ସୌର ତାପରେ ରୋଷେଇ କରାଯାଏ ତାକୁ ସୌରଚୂଲା କୁହାଯାଏ । ଏଥିରେ ସୌରତାପ ସିଧାସଳଖ ରୋଷେଇ ଦ୍ରବ୍ୟକୁ ଗରମ କରିଥାଏ ।

• ସୌରଚୂଲାର ଗଠନ ଓ କାର୍ଯ୍ୟପଦ୍ଧତି :

ଗୋଟିଏ ସୌରଚୂଲାର ପ୍ରଧାନ ଅଂଶଗୁଡ଼ିକ ହେଲା ଆଧାର ପାତ୍ର, ତାପଶୋଷୀ ଆଚ୍ଛାଦନ ଓ ପ୍ରତିଫଳକ ।

• ଆଧାର ପାତ୍ର :

ଏଥିରେ ଜଳ ଓ ରନ୍ଧାଦ୍ରବ୍ୟ ରଖିବା ପାଇଁ ପାତ୍ରମାନ ଥାଏ । ଅଧିକ ତାପ ଅବଶୋଷଣ ପାଇଁ ଏହି ପାତ୍ରଗୁଡ଼ିକର ବାହାର ପାଖରେ କଳା ରଙ୍ଗର ପ୍ରଲେପ ଦିଆଯାଇଥାଏ ।

• ତାପଶୋଷୀ ଆଚ୍ଛାଦନ :

ଆଧାର ପାତ୍ରର ଭିତରପାର୍ଶ୍ଵରେ କଳାରଙ୍ଗର ପ୍ରଲେପ ଦିଆଯାଇଥାଏ । ଏହାର ଉପରିଭାଗକୁ କାଚ ଫଳକରେ ଆବୃତ କରାଯାଇଥାଏ । ଫଳତଃ ପାତ୍ରର ଭିତର ପାର୍ଶ୍ଵର ତାପମାତ୍ରା ବୃଦ୍ଧିପାଏ । କିନ୍ତୁ ପାତ୍ରଦ୍ଵାରା ଅବଶୋଷିତ ତାପ ସହଜରେ କାଚ ଆବରଣର ବାହାରକୁ ଯାଇପାରେ ନାହିଁ ।

• ପ୍ରତିଫଳକ :

ସୂର୍ଯ୍ୟକିରଣକୁ ସିଧା କିମ୍ବା ଅବତଳ ପ୍ରତିଫଳକ (Concave reflector) ସାହାଯ୍ୟରେ କେନ୍ଦ୍ରୀୟଭୂତ କରି ଆଧାର ପାତ୍ର ମଧ୍ୟକୁ ପକାଯାଏ । ସୂର୍ଯ୍ୟର ଅବସ୍ଥାନ ଅନୁସାରେ ଏହାକୁ ବିଭିନ୍ନ ଦିଗରେ ଘୁରାଇ ସୂର୍ଯ୍ୟକିରଣକୁ ଆଧାର ପାତ୍ର ଉପରେ ଫୋକସ୍ କରାଯାଇଥାଏ । ସାଧାରଣତଃ ଆଲୁମିନିୟମ ଧାତୁ କିମ୍ବା କାଚରେ ପ୍ରତିଫଳକ ତିଆରି ହୋଇଥାଏ । ଅଧିକ ପ୍ରତିଫଳନ ପାଇଁ ପ୍ରତିଫଳକର ଭିତରପୃଷ୍ଠାକୁ ଅତି  ମସୃଣ କରାଯାଇଥାଏ ।

ଏହାଦ୍ଵାରା ଆଧାର ପାତ୍ରର ତାପମାତ୍ରାକୁ ବଢ଼ାଇ ଏଥିରେ ରୋଷେଇ ଦ୍ରବ୍ୟ ଅଧିକ ତାପମାତ୍ରାରେ ଗରମ କରାଯାଏ ଓ ରୋଷେଇ କରାଯାଏ ।

ସୋଲାର ସେଲ :

ସୌର ଶକ୍ତିକୁ ବିଦ୍ୟୁତ ଶକ୍ତିରେ ପରିଣତ କରିବାପାଇଁ ବ୍ୟବହୃତ ଉପକରଣକୁ ସୌର ସେଲ (Solar cell) କୁହାଯାଏ । ଯାନବାହନ ଚଳାଇବାରେ ଏବଂ ରେଡ଼ିଓ ଓ ଟେଲିଭିଜନର ଯନ୍ତ୍ରପାତିରେ ଏହି ସୌର ସେଲ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଉଅଛି । ଦୁର୍ଗମ ବରଫାବୃତ ପାର୍ବତ୍ୟାଞ୍ଚଳରେ ଓ ମହାକାଶ ଉପଗ୍ରହରେ ଯନ୍ତ୍ରପାତି ଚଳାଇବା ପାଇଁ ସୋଲାର ସେଲ ମାଧ୍ୟମରେ ସୌର ଶକ୍ତି ବ୍ୟବହାର କରିବା ସମ୍ଭବ ହେଲାଣି । ସୌର ସେଲ ଉପରେ ପ୍ରଥମ ସଫଳ ଗବେଷଣା ୧୯୫୪ ମସିହାରେ ଯୁକ୍ତରାଷ୍ଟ୍ର ଆମେରିକାର ବେଲ, ଟେଲିଫୋନ ଲାବୋରେଟୋରିରେ କରାଯାଇଥଲା । ପରୋକ୍ଷ ଉପାୟରେ ସୌର ତାପରେ ଜଳ ଗରମକରି ସେଥିରୁ ସୃଷ୍ଟି ଜଳୀୟବାଷ୍ପ ସାହାଯ୍ୟରେ ଟରବାଇନ୍ ଘୁରାଇ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ଉତ୍ପାଦନ କରିହେଲା ।

ସୌର ସେଲ୍ ରେ ସୌରଶକ୍ତିର ସିଧାସଳଖ ବିନିଯୋଗ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ବିଭବାନ୍ତର (Potential difference)ସୃଷ୍ଟିକରେ। ତେଣୁ ଏହି ପଦ୍ଧତିକୁ ଆଲୋକ ଭୋଲ୍ଟୀୟ ପ୍ରଭାବ (photo voltaic effect) କୁହାଯାଏ ।

ଭୋଲ୍ଟୀୟ ସେଲ୍ (Voltaic cell)ରେ  ଯେପରି ବିଦ୍ୟୁତ୍ ବିଭବାନ୍ତର ସୃଷ୍ଟି ହୁଏ, ସେହିପରି ଏକ ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀ (Semi conductor) ପଦାର୍ଥରେ ଆଲୋକ ପଡ଼ି ବିଦ୍ୟୁତ ବିଭବାନ୍ତର ସୃଷ୍ଟି ହେଉଥିବାରୁ ଏହି ପ୍ରକ୍ରିୟାର ନାମକରଣ ଏହିପରି ହୋଇଅଛି ।

ସୌର ସେଲର ଚିତ୍ରରେ N-ପ୍ରକାର ସିଲିକନ, (Silicon) କୁ IP-ପ୍ରକାର ସିଲିକନ ଉପରେ ଚପାଇ ରଖାଯାଇଛି । ସିଲିକନ୍ ପରମାଣୁର ବାହ୍ୟତମ। କକ୍ଷରେ 4ଟି ଇଲେକଟ୍ରନ ଥିବାରୁ ଏହା ଚତୁର୍ଦ୍ଧ୍ୱ ସଂଯୋଜୀ (Tetravalent) । ସିଲିକନ୍ ସ୍ପଟିକରେ ଆର୍ବୋନିକ୍ ମିଶାଇ N-ପ୍ରକାର ସିଲିକନ ହୁଏ । ଆର୍ବୋନିକ ପଞ୍ଚସଂଯୋଜୀ (Pentavalent) ହୋଇଥିବାରୁ ସିଲିକନ ସହିତ ମିଶିବା ବେଳେ ଗୋଟିଏ ଇଲେକଟ୍ରନ୍ ବଳିପଡ଼େ ଓ ଏହି ମୁକ୍ତ ଇଲେକଟ୍ରନ୍ ଚାର୍ଜବାହକ ରୂପେ କାର୍ଯ୍ୟକରେ । ଏହା ବିଯୁକ୍ତ ଚାର୍ଜ ହୋଇଥିବାରୁ ଏପରି ଆର୍କୋନିକ୍ ମିଶା ସିଲିକନ୍‌କୁ N-ପ୍ରକାର ସିଲିକନ୍ କୁହାଯାଏ । ସେହିପରି ଯଦି ସିଲିକନ୍ ରେ ବୋରନ୍ ଖାଦ ମିଶିଥାଏ ତାହା P-ପ୍ରକାର ସିଲିକନ୍ ହୁଏ । N-ପ୍ରକାର ସିଲିକନ୍ ଓ P-ପ୍ରକାର ସିଲିକନ୍ ଉପରେ ସୂର୍ଯ୍ୟକିରଣ ପଡିଲେ ଯୁକ୍ତ ଓ ବିଯୁକ୍ତ ଅଗ୍ରମଧ୍ୟରେ  ବିଭାବାନ୍ତର ସୃଷ୍ଟିହୁଏ । ଉଭୟ ଅଗ୍ରକୁ ପରିବାହୀ ତାରଦ୍ଵାରା ସଂଯୋଗ କଲେ ବିଦ୍ୟୁତ ପ୍ରବାହ ହୁଏ । ଏହି ଉପକରଣରେ ଆଲୋକ ପଡୁଥିବା ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ବିଦ୍ୟୁତ ପ୍ରବାହ ଚାଲୁରହେ । ଏହିପରି ଭାବରେ ସୌରସେଲରେ ସୌର ଶକ୍ତି ବିଦ୍ୟୁତ୍ ଶକ୍ତିରେ ପରିଣତ ହୋଇଥାଏ ।

ଏକ ସୌରସେଲ ଆଲୋକିତ ହେଲେ ପ୍ରାୟ 0.5 ରୁ 10V ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ଭୋଲଟେଜ ସୃଷ୍ଟି କରିପାରେ ଏବଂ ପ୍ରାୟ 0.7 W ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ବିଦ୍ୟୁତ ଶକ୍ତି ଉତ୍ପାଦନ କରିପାରେ। ଅଧିକ ବିଦ୍ୟୁତ ବିଭବାନ୍ତର ସୃଷ୍ଟିପାଇଁ ଗୁଡ଼ିଏ ସୌର ସେଲକୁ ପଢକ୍ତି ଓ ସ୍ତମ୍ଭରେ ସଜାଇ ସଂଯୁକ୍ତ କରାଯାଏ ଓ ଏହାକୁ ସୋଲାର ସେଲ ପନ୍ୟାନେଲ (Solar cell panel) କୁହାଯାଏ ।

ସୌର ସେଲ ତିଆରି ପାଇଁ ବ୍ୟବହାର ହେଉଥିବା ବିଶେଷ ଧରଣର ସିଲିକନ ସହଜରେ ଉପଲବଧ ହୁଏନାହିଁ । ସୌର ସେଲର ସଂପୂର୍ଣ୍ଣ ତିଆରି ପ୍ରକ୍ରିୟା ମଧ୍ୟ ଅତ୍ୟନ୍ତ ବ୍ୟୟବହୁଳ । ପ୍ୟାନେଲ ପ୍ରସ୍ତୁତି ପାଇଁ ସେଲ ଓ ସେଲ କୁ ଯୋଡ଼ିବା ପାଇଁ ବ୍ୟବହୃତ ସିଲଭର (Silver') ଏହି ଖର୍ଚ୍ଚକୁ ବହୁଗୁଣିତ କରିଥାଏ । ବ୍ୟୟବହୁଳ ପ୍ରସ୍ତୁତି ଓ ସ୍ୱଳ୍ପ ଉପାଦେୟତା ସପ୍ରେରୁ ମହାକାଶକୁ ପ୍ରେରିତ ଉପଗ୍ରହ, ଦୁର୍ଗମ ପାର୍ବତ୍ୟାଞ୍ଚଳରେ ଅବା ବେତାର ଓ ଦୂରଦର୍ଶନ କେନ୍ଦ୍ର ଏବଂ ଟ୍ରାଫିକ ସଙ୍କେତ ଇତ୍ୟାଦିରେ ସୋଲାର ସେଲର ପ୍ରୟୋଜନ ଓ ବ୍ୟବହାର ଯଥେଷ୍ଟ ଅଧିକ ।

ଆଧାର - "ବିଏସିଓଡ଼ିଶା"