कैसे सूर्य से गर्मी हमें सभी शांत रख सकते हैं


फ़्लिकर (सीसी बाय 2.0) डावी, म्यांमार के होटल स्टार नीलम में, मेहमान शांत उष्णकटिबंधीय रात रोल के रूप में शांत, वातानुकूलित आराम में नारियल से घूंट लेते हैं। पश्चिम में सात हजार किलोमीटर, सूखी खार्तूम, सूडान में, संयुक्त राष्ट्र के अस्पताल में मरीज आराम करते हैं, जो कि बेकिंग रेगिस्तानी गर्मी से परेशान है। दोनों इमारतों में, सुखद स्थिति एयर कंडीशनिंग इकाइयों के सौजन्य से आती है जो अंधेरे कांच की ट्यूबों पर भाग में भरोसा करते हैं जो धूप को शीतलन शक्ति में बदल देते हैं। ये परिचित सौर पैनल नहीं हैं जो बिजली बनाने के लिए प्रकाश की कटाई करते हैं। इसके बजाय, वे सूर्य से ठंडी इमारतों में हाथ की ऊष्मा

फ़्लिकर (सीसी बाय 2.0)

डावी, म्यांमार के होटल स्टार नीलम में, मेहमान शांत उष्णकटिबंधीय रात रोल के रूप में शांत, वातानुकूलित आराम में नारियल से घूंट लेते हैं। पश्चिम में सात हजार किलोमीटर, सूखी खार्तूम, सूडान में, संयुक्त राष्ट्र के अस्पताल में मरीज आराम करते हैं, जो कि बेकिंग रेगिस्तानी गर्मी से परेशान है।

दोनों इमारतों में, सुखद स्थिति एयर कंडीशनिंग इकाइयों के सौजन्य से आती है जो अंधेरे कांच की ट्यूबों पर भाग में भरोसा करते हैं जो धूप को शीतलन शक्ति में बदल देते हैं। ये परिचित सौर पैनल नहीं हैं जो बिजली बनाने के लिए प्रकाश की कटाई करते हैं। इसके बजाय, वे सूर्य से ठंडी इमारतों में हाथ की ऊष्मा से भरपूर थर्मोडायनामिक स्लीप से गर्मी का दोहन करते हैं। शोधकर्ताओं और कुछ ऊर्जा विशेषज्ञों का कहना है कि ठंडा करने का यह रूप - जिसे सौर तापीय के रूप में जाना जाता है - ऊर्जा की भूखी वातानुकूलन चलाने के लिए ईंधन की बढ़ती वैश्विक मांग को कम करने में मदद कर सकता है। जलवायु परिवर्तन पर अंतर सरकारी पैनल का अनुमान है कि 2100 तक, बिजली से बिजली की शीतलन की आवश्यकता 2000 में 30 गुना से अधिक हो गई है।

उम्मीद है कि सौर-थर्मल प्रौद्योगिकी एक महत्वपूर्ण मोड़ के करीब है, अनुसंधान समूह दुनिया भर में होटल, शॉपिंग सेंटर और अन्य इमारतों की बढ़ती संख्या में अपने सिस्टम को दिखा रहे हैं। आज, कुछ 1, 200 स्थापनाएं हैं - एक दशक पहले की तुलना में कुल 10 गुना अधिक। सौर-तापीय मिर्च का उत्पादन करने वाली कंपनियों का कहना है कि वे स्थापना के प्रकार और आकार के आधार पर, अधिकांश इमारतों में संचालित होने वाले पारंपरिक एयर कंडीशनर की तुलना में 30-90% कम बिजली का उपयोग करते हैं। और शोधकर्ता सिस्टम बनाने के लिए अधिक कुशल और सस्ता बनाने के लिए काम कर रहे हैं।

लेकिन प्रौद्योगिकी कठिन बाधाओं का सामना करती है, और कुछ विशेषज्ञों को संदेह है कि यह कभी भी दुनिया में आला से अधिक होगा कि प्रत्येक वर्ष 100 मिलियन पारंपरिक एयर कंडीशनर जोड़ता है, जो बिजली द्वारा संचालित कंप्रेशर्स पर भरोसा करते हैं। सोलर-थर्मल चिलर्स केवल महंगे हैं, आम तौर पर पारंपरिक लोगों की तुलना में लगभग पांच गुना अधिक लागत होती है, डैनियल मुगनियर, फ्रांस में पेर्पिग्नन में सौर-प्रौद्योगिकी कंपनी Tecsol के साथ एक इंजीनियर। हालांकि कीमत गिर रही है, तकनीक में सब्सिडी का अभाव है और निवेश को इसे और अधिक प्रतिस्पर्धी बनाने की जरूरत है, वे कहते हैं।

यह एक दया है, वह कहते हैं, क्योंकि थर्मल सिस्टम के कई फायदे हैं। वे इलेक्ट्रिकल ग्रिड पर शिखर की मांग को कम कर सकते हैं, ब्लैकआउट को कम कर सकते हैं और डर्टियर ऊर्जा स्रोतों को टैप करने की आवश्यकता हो सकती है। वे चुप भी हैं, और आमतौर पर पर्यावरण के अनुकूल रेफ्रिजरेटर का उपयोग करते हैं - एक बिंदु जो अक्टूबर में नए महत्व पर ले गया, जब 170 से अधिक देशों ने अधिकांश एयर कंडीशनर और रेफ्रिजरेटर में उपयोग किए जाने वाले हाइड्रोफ्लोरोकार्बन रसायनों को चरणबद्ध करने के लिए सहमति व्यक्त की। और सौर ताप बड़ी मात्रा में उपलब्ध है, जहां शीतलन की मांग सबसे अधिक है। इंपीरियल कॉलेज लंदन के एक सौर शोधकर्ता क्रिस्टोस मार्काइड्स कहते हैं, "यह लगभग स्वर्ग में की गई शादी की तरह है।"

सभी चरण में

एयर कंडीशनिंग की कुंजी वाष्पीकरण है: शीतलन तब होता है जब एक तरल अपने परिवेश से ऊर्जा को अवशोषित करता है और एक गैस के रूप में वाष्पित होने के लिए चरण बदलता है। इस तरह से पसीना हमारे शरीर को ठंडा करता है और यह लगभग हर एयर कंडीशनर में होता है, जो छोटी खिड़की इकाइयों से लेकर 8-मीटर लंबी दिग्गज कतर की बड़ी इमारतों को ठंडा करने के लिए इस्तेमाल किया जाता है।

आधुनिक विद्युत एयर कंडीशनर में, एक तरल सर्द को एक छोटे से नोजल के माध्यम से एक बड़े कक्ष में मजबूर किया जाता है। यह उसके दबाव को कम करने का कारण बनता है, इसलिए यह तेजी से वाष्पित हो जाता है और इनडोर वायु से गर्मी को हटा देता है। गैसीय रेफ्रिजरेंट फिर दूसरे कक्ष में जाता है, जहां बिजली से संचालित एक यांत्रिक कंप्रेसर अपने तापमान को और अधिक बढ़ाने के लिए गैस को निचोड़ता है। यह गर्म, गैसीय सर्द तब कंडेनसर से होकर गुजरता है - अक्सर पतली टयूबिंग का एक कुंडल - जहां यह एक तरल में वापस बदल जाता है और गर्मी को बाहर निकाल देता है। तरल सर्द को फिर वाष्पीकरण कक्ष में वापस भेज दिया जाता है और चक्र दोहराता है।

गैस-निचोड़ कदम की आवश्यकता है क्योंकि कुशलतापूर्वक बाहर की ओर बहाने के लिए, कंडेनसर के माध्यम से जाने से पहले रेफ्रिजरेंट बहुत गर्म होना चाहिए, सिंगापुरी कंपनी इकोलाइन के सह-संस्थापक कॉलिन चिया बताते हैं, जिसने होटल स्टार नीलम की एयर कंडीशनिंग प्रणाली विकसित की थी। विद्युत इकाइयों में, यह यांत्रिक रूप से किया जाता है। लेकिन एक और तरीका है - बस गर्मी का उपयोग करना।

इस सिद्धांत पर बनाए जाने वाले सबसे पुराने एयर कंडीशनर में से एक में गर्मी की आपूर्ति के लिए लकड़ी को जलाया गया था और 1878 में पेरिस में विश्व प्रदर्शनी में पेश किया गया था। यह "एक अद्भुत पुरानी मशीन" थी, जो एक कंपनी SOLID के मुख्य कार्यकारी क्रिश्चियन होल्टर कहते हैं। ग्राज़, ऑस्ट्रिया में, जो बड़े पैमाने पर सौर-तापीय शीतलन और हीटिंग सिस्टम में माहिर हैं। सोखने वाले चिलर को कहा जाता है, उपकरण एक समाधान के बाहर सर्द को उबालने के लिए सूर्य से गर्मी का उपयोग करते हैं - आमतौर पर नमक समाधान से पानी, या पानी से अमोनिया गैस। फिर गैसीय रेफ्रिजरेंट संक्षेपण और वाष्पीकरण चरणों के माध्यम से संपीड़न प्रणालियों में समान होता है।

होल्टर का कहना है कि कंप्रेशन बाजार पर हावी है क्योंकि "खरीदना, प्लग करना और शुरू करना आसान है।" लेकिन जब तक 1980 के दशक के बाद से, संपीड़न एयर कंडीशनर में इस्तेमाल किए जाने वाले ओजोन-घटते रेफ्रिजरेंट पर बढ़ती चिंता ने थर्मल सिस्टम में रुचि को पुनर्जीवित कर दिया। हालांकि, उन्होंने कभी भी पकड़ नहीं लिया, क्योंकि वे सस्ती बिजली द्वारा संचालित लोगों के साथ प्रतिस्पर्धा नहीं कर सकते थे और क्योंकि उनके गर्मी स्रोत - जलती हुई बायोमास या प्राकृतिक गैस - का प्रबंधन करना मुश्किल है।

सूर्य से निकलने वाली गर्मी में वे समस्याएं नहीं होती हैं। आधुनिक सौर-तापीय प्रणालियों में, विशेष एकत्रित ट्यूब या प्लेट सूर्य की किरणों से ऊर्जा को अवशोषित करते हैं और फिर उस गर्मी को एक अवशोषण चिलर में स्थानांतरित करते हैं। अब तक, SOLID ने 10 देशों में 18 स्कूलों, कार्यालयों और गोदामों में बड़े पैमाने पर सिस्टम स्थापित किए हैं। इनमें से एक, दुनिया का अब तक का सबसे बड़ा सौर-तापीय शीतलन प्रणाली है, जो 2014 से एरिज़ोना के एक उच्च विद्यालय को ठंडा कर रहा है, जहां एयर कंडीशनिंग आमतौर पर एक वार्षिक बिजली बिल का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बनाता है।

अकादमिक शोधकर्ता और कंपनियां अन्य तरीकों से प्रदर्शन में सुधार करने की कोशिश कर रही हैं। सोलिड्स सहित अधिकांश अवशोषण चिलर, रेफ्रिजरेंट को लगभग 80 ° C तक गर्म करते हैं। यदि तापमान 120-170 डिग्री सेल्सियस तक उठाया जा सकता है, तो एक ही समय में अधिक सर्द वाष्पित हो जाएगा और सिस्टम में गैस के रूप में प्रसारित होगा, जिससे इकाई अधिक कुशल होगी।

इसका मतलब है कि सौर कलेक्टर को सूर्य की गर्मी को अधिक प्रभावी ढंग से केंद्रित करना चाहिए। कुछ विशेष संग्राहक सूर्य का अनुसरण कर सकते हैं और 400 ° C तक तापमान प्राप्त कर सकते हैं, लेकिन वे महंगे हैं। एक सस्ता विकल्प विकसित करने के लिए, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, मेरेड में इंजीनियर रोलैंड विंस्टन के नेतृत्व में एक टीम, संग्रह ट्यूबों के डिजाइन में सुधार कर रही है। टीम के ट्यूबों में एक विशेष धातु का टुकड़ा होता है जो एक आंतरिक तांबे के पाइप में ग्लाइकोल द्रव में तेजी से गर्मी स्थानांतरित करता है।

विंस्टन की टीम बाहरी ट्यूबों के नीचे परावर्तक सामग्री की घुमावदार चादरें भी डालती है, जो उन्हें सूर्य से आकाश में जाने पर सौर ऊर्जा इकट्ठा करने में मदद करती है। यह सिस्टम ग्लाइकोल को 200 ° C तक गर्म कर सकता है और अब इसे अलग-अलग चिलरों से जांचा जा रहा है।

अन्य टीमें अवशोषण चिलर्स को पीछे छोड़ रही हैं और पूरी तरह से नई प्रणालियों का निर्माण कर रही हैं। ऑस्ट्रेलिया के न्यूकैसल में कॉमनवेल्थ साइंटिफिक एंड इंडस्ट्रियल रिसर्च ऑर्गनाइजेशन (CSIRO) में स्टीफन व्हाइट की अगुवाई में एक समूह ने एक ऐसा देसी-पहिया सिस्टम विकसित किया है कि जून 2016 से विक्टोरिया के बल्लारत में एक शॉपिंग सेंटर ठंडा हो रहा है। सबसे पहले, परिवेशी वायु धीरे-धीरे घूमने वाले पहिये से गुजरती है जिसमें एक ऐसी सामग्री होती है जो नमी को सोख लेती है, जिससे हवा गर्म और शुष्क हो जाती है। यह शुष्क हवा एक चैम्बर में चली जाती है जहाँ पानी का वाष्पीकरण हो जाता है, जिससे तापमान कम हो जाता है। ठंडा, नम हवा का उपयोग भवन से हवा को ठंडा करने के लिए किया जाता है जो एक अलग नाली के माध्यम से चलता है। उस नम हवा को फिर बाहर निकाल दिया जाता है, और पहिया में नमी-सोखने वाली सामग्री को सुखाने के लिए सौर ताप का उपयोग किया जाता है।

कैनबरा में एक निजी सौर सलाहकार, माइक डेनिस कहते हैं कि ताजा दृष्टिकोण क्रम में हैं क्योंकि निर्माण करने के लिए अवशोषण चिलर महंगे और जटिल होते हैं। "वे कोई मतलब नहीं है, " वे कहते हैं। सूर्य के प्रकाश को बिजली में बदलने के लिए फोटोवोल्टिक पैनलों का उपयोग करना आसान है, जो तब मानक संपीड़न एयर कंडीशनर चला सकते हैं। फोटोवोल्टिक के लिए गिरती कीमतें इस तरह की प्रणाली को तेजी से आकर्षक बना रही हैं।

फोटोवोल्टिक्स को अब बड़े पैमाने पर अर्थव्यवस्थाओं के साथ-साथ बड़े पैमाने पर सरकारी सब्सिडी और निवेश से लाभ मिलता है जो सौर-तापीय प्रौद्योगिकियों के पास नहीं है, मुगनेर कहते हैं। "मेरा डर यह है कि प्रतियोगिता अनुचित है।"

एक अन्य दृष्टिकोण एक हाइब्रिड बनाने के लिए है: एक पारंपरिक विद्युत संपीड़न मशीन जो ऊर्जा-गुच्छी कंप्रेसर की मदद करने के लिए सूर्य से गर्मी का उपयोग करती है। होटल स्टार नीलम में Ecoline की एयर कंडीशनिंग प्रणाली एक उदाहरण है।

सिस्टम बनाने के लिए, चिया ने प्रत्येक सौर कलेक्टर ट्यूब में तांबे का एक यू-आकार का लूप डाला और फिर एक लंबे रिबन में तांबे के पाइप को जोड़ दिया। पाइप के अंदर का ग्लाइकोल जल्दी से ट्यूबों से ग्लाइकोल टैंक में गर्मी स्थानांतरित करता है। टैंक के माध्यम से सर्द सर्पों वाले तांबे के पाइप का एक और सेट, सर्द को गर्म करता है। सर्द फिर एक कंप्रेसर से गुजरता है। यह एक मानक प्रणाली की तुलना में बहुत आसानी से गैस में बदल जाता है क्योंकि यह पहले से ही गर्म है।

कंपनी ने 6 देशों में 1, 000 से अधिक एयर-कंडीशनिंग इकाइयां स्थापित की हैं और 2018 के मध्य में, सिंगापुर के नानयांग टेक्नोलॉजिकल यूनिवर्सिटी में एयर कंडीशनिंग होगी। साइड-बाय-साइड परीक्षणों में, इकोलिन कहता है, इसके एयर कंडीशनर ने एक मानक उच्च दक्षता वाले एयर कंडीशनर की तुलना में 35% ऊर्जा की बचत की। चिया का कहना है कि हाइब्रिड सिस्टम की लागत 15% अधिक है, लेकिन यह सिंगापुर में बिजली की कीमतों के आधार पर 2 साल में अतिरिक्त खर्च को चलाने और फिर से भरने के लिए सस्ता है।

समर्थकों को भरोसा है कि अगर सौर तापीय बाजार का विस्तार हुआ तो लागत में काफी कमी आएगी। विंस्टन के पोस्टडोक लून जियांग ने नोट किया है कि 1990 के दशक में, सौर जल तापन के लिए इस्तेमाल होने वाली खाली ट्यूब की कीमत US $ 100 प्रति मीटर से अधिक थी, लेकिन चीन में प्रणालियों के व्यापक उपयोग के कारण बड़े पैमाने पर उत्पादन के कारण अब इनकी कीमत $ 2–3 है

दूसरों का कहना है कि तापीय प्रौद्योगिकियां अपशिष्ट ऊष्मा को उस फोटोवोल्टाइक तक पहुँचा सकती हैं, जो केवल प्रकाश को इकट्ठा करता है, नहीं कर सकता। वे ऊर्जा को गर्म कर सकते हैं जो गर्म शहरों, औद्योगिक संयंत्रों और डेटा केंद्रों में केंद्रित है। वास्तव में, इकोलीन अब इंडोनेशिया में डेटा-सेंटर प्रबंधन कंपनी के साथ काम कर रहा है, जो अपने स्वयं के अपशिष्ट गर्मी का उपयोग करके सुविधाओं को ठंडा करने के लिए है।

चिया का कहना है कि इस तरह का दृष्टिकोण अच्छा थर्मल अर्थ देता है। "जितना गरम उतना अच्छा।"

यह लेख अनुमति के साथ पुन: प्रस्तुत किया गया है और पहली बार 31 जनवरी, 2017 को प्रकाशित किया गया था।