సౌర విద్యుత్‌కు చల్లని పైకప్పు!

నగరాల్లో పునరుత్పాదక విద్యుత్ ఉత్పత్తి(Electricity generation)కి, వాతావరణ మార్పుల ప్రభావాలను ఎదుర్కోవడానికి భవనాల పైకప్పులు కీలకంగా మారుతున్నాయి. అ యితే నగరాల్లో పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతలు పైకప్పులపై ఏర్పాటు చేసే రూఫ్‌టాప్ ఫొటోవోల్టెక్ సోలార్ ప్యానెల్ (ఆర్‌పీవీఎస్పీ) సామర్థ్యాన్ని తగ్గిస్తున్నాయి. ఈ నేప థ్యంలో సూర్యరశ్మిని ప్రతిఫలించే, శీతలీకరణను అందించే పైకప్పు సాంకేతికత సౌర విద్యుత్ పలకల పనితీరును మెరుగుపరచడంతోపాటు నగర ఉష్ణోగ్రతలను తగ్గించ గలవని తాజాగా ఓ అధ్యయనం వెల్లడించింది.

పరిశోధకులు నగరం వ్యవస్థలను అనుసంధానించే న మూనాను రూపొందించి, తీవ్రమైన వేస వి పరిస్థితుల్లో వివిధ రకాల పైకప్పులతో సౌర విద్యుత్ పలకలను అనుసంధానించినప్పుడు కలిగే ప్రభావాలపై అధ్యయనం చేశారు. సంప్రదాయ సిమెంట్ కాంక్రీట్ పైకప్పులతోపాటు గ్రీన్ రూఫ్, కూల్ రూ ఫ్, సూపర్ కూల్ రూఫ్‌లపై సౌర విద్యుత్ పలకలతో పరిశోధన నిర్వహించారు.

నగరాల్లో స్వచ్ఛ ఇంధన వ్యూహాల్లో భాగంగా పెరుగుతున్న విద్యుత్ డిమాండ్‌ను తీర్చేందుకు రూఫ్‌టాప్ ఫొలోవోల్టెక్ సోలార్ ప్యానెల్‌లు కీలకంగా మారాయి. భూమి తక్కువగా ఉండి, జనసాంద్రత అధికంగా ఉన్న నగరాల్లో పెద్ద స్థాయిలో సౌర విద్యుత్ కేంద్రాలను ఏర్పాటు చేయ డం కష్టమైన పని. ఈ నేపథ్యంలో పైకప్పులపై సౌర పలకల ఏర్పాటు వేగం పుంజుకున్నది. 

అయితే సౌర విద్యుత్ ఉత్పత్తి సామ ర్థ్యం మాత్రమే కాకుండా, ఈ సౌర పలకలు నగర నిర్మాణాలతో చేసే ఉష్ణ పరస్ప ర చర్యలపై కూడా దృష్టి కేంద్రీకరించాల్సిన అవసరం ఉంది. ముఖ్యంగా ఉష్ణమండల, ఉప ఉష్ణమండల నగరాల్లో అధిక ఉష్ణోగ్రతలు, సూర్యరశ్మిని గ్రహించే ఉపరితలాలు కలగలిసి నగరంలో వేడిని మరింతగా పెంచుతున్నాయి.

కాగా, సౌర విద్యుత్ పలకలు సూర్యరశ్మిలో దాదాపు 90 శాతాన్ని గ్రహిస్తాయి. అయితే అందులో 15 నుంచి 20 శాతం మాత్రమే విద్యుత్‌గా మారుతుంది. మిగిలిన శక్తి ఉష్ణోగ్రతగా గాలిలో విడుదలవు తుంది. దీంతో ఇవి నగరాల్లో అధిక ఉష్ణోగ్రత కలిగిన కృత్రిమ ఉపరితలాలుగా మా రుతున్నాయి. పైకప్పు ఉపరితలం నుంచి కొంత ఎత్తులో సౌర పలకలను ఏర్పాటు చేయడం వల్ల వాటి పైభాగంతోపాటు కిం ది భాగంలోనూ వేడి పేరుకుపోతుంది. ఈ వేడి గాలిలో కలిసిపోయి చుట్టుపక్కల ఉ ష్ణోగ్రతను ప్రభావితం చేస్తున్నది.

సౌర పలకల ఉష్ణోగ్రత పెరిగే కొద్దీ వి ద్యుత్ ఉత్పత్తి సామర్థ్యం తగ్గుతుంది. ఉష్ణోగ్రతకు సంబంధించిన ప్రతికూల ప్రభావం సుమారు ప్రతి డిగ్రీ సెల్సియస్‌కు 0.4 శాతంగా ఉంటుంది. ఈ పలకల ఉష్ణోగ్రత 60 నుంచి 65 డిగ్రీల సెల్సియస్‌కు చేరినప్పుడు విద్యుత్ ఉత్పత్తిలో 10 నుంచి 15 శాతం వరకు నష్టం సంభవించవచ్చు.

క్షేత్రస్థాయి అధ్యయనాల్లో సౌర పలక లు ఏర్పాటు చేసిన ప్రాంతాల్లో పగటి సమయంలో ఉష్ణోగ్రతలు సౌర పలకలు లేని ప్రాంతాల కంటే సుమారు 1.3 డిగ్రీల సెల్సియస్ ఎక్కువగా ఉన్నట్లు గుర్తించారు. రాత్రివేళ మాత్రం ప్రభావం పెద్దగా కనిపించలేదు.

సౌర పలకల పనితీరును మెరుగుపరిచేందుకు గతంలో అనేక ప్రయోగాలు జరిగాయి. సంప్రదాయ పైకప్పులు, ఆర్సీసీ పైకప్పులు, అధిక సూర్యకాంతిని ప్రతిఫలించే చల్లని పైకప్పులపై నిర్వహించిన ప్ర యోగాల్లో పలకల ఉష్ణోగ్రత సుమారు 2 నుంచి 6 డిగ్రీల సెల్సియస్ తగ్గినట్లు, వి ద్యుత్ సామర్థ్యం సుమారు 5 నుంచి 10 శాతం మెరుగుపడినట్లు తేలింది.

గ్రీన్ రూఫ్‌లపై నిర్వహించిన ప్రయోగాల్లో శీతలీకరణ కారణంగా పగటి సమ యంలో పైకప్పు ఉపరితల ఉష్ణోగ్రతలు 10 డిగ్రీల సెల్సియస్ కంటే ఎక్కువగా తగ్గినట్లు గుర్తించారు. అయితే సౌర పలకల వి ద్యుత్ ఉత్పత్తిలో పెరుగుదల సాధారణం గా 5 శాతంలోపే ఉన్నట్టు తేలింది. పచ్చని పైకప్పుల శీతలీకరణ ప్రధానంగా పైకప్పు ఉపరితలాన్ని ప్రభావితం చేయడం, సౌర పలకలను నేరుగా చల్లబరచకపోవడమే ఇందుకు కారణమని పరిశోధకులు పేర్కొన్నారు.

ప్రస్తుత అధ్యయనంలో గ్రీన్ రూఫ్ సౌర పలకల కలయిక విద్యుత్ ఉత్పత్తిని 5.1 శాతం పెంచింది. పలకల ఉష్ణోగ్రత 7.9 డిగ్రీల సెల్సియస్, పైకప్పు ఉష్ణోగ్రత 5.2 డిగ్రీల సెల్సియస్ తగ్గింది. పగటిపూట స్వల్పంగా వేడిమి పెరిగినప్పటికీ రాత్రివేళ శీతలీకరణ మెరుగుపడింది.

కూల్ రూఫ్‌లో విద్యుత్ ఉత్పత్తి 9.6 శా తం పెరిగింది. పలకల ఉష్ణోగ్రత 16.4 డిగ్రీల సెల్సియస్, పైకప్పు ఉష్ణోగ్రత 12.7 డిగ్రీల సెల్సియస్ తగ్గింది. పరిసర గాలి ఉ ష్ణోగ్రతలో 1.5 డిగ్రీల సెల్సియస్ వరకు, ఉపరితల గాలి ఉష్ణోగ్రతలో 3.6 డిగ్రీల సెల్సియస్ వరకు తగ్గుదల నమోదైంది.

సూపర్ కూల్ రూఫ్‌లో విద్యుత్ ఉత్ప త్తి 14.3 శాతం పెరిగింది. సౌర పలకల ఉష్ణోగ్రత 27.3 డిగ్రీల సెల్సియస్, పైకప్పు ఉష్ణోగ్రత 22.5 డిగ్రీల సెల్సియస్ తగ్గింది.

అదే సమయంలో పరిసర గాలి ఉష్ణోగ్రత 1.7 డిగ్రీల సెల్సియస్ వరకు, ఉపరిత ల గాలి ఉష్ణోగ్రత 4.7 డిగ్రీల సెల్సియస్ వరకు తగ్గింది. సూపర్ కూల్ రూఫ్‌l సౌ ర పలకల అనుసంధానం పగటిపూట భవనాల శీతలీకరణ అవసరంలో 104.6 శాతం వరకు భర్తీ చేసినట్లు అధ్యయనం పేర్కొంది.

సౌర పలకల ఉష్ణోగ్రత, విద్యుత్ ఉత్పత్తిపై పైకప్పు రకంతోపాటు గాలి వేగం కూ డా ప్రభావం చూపింది. సమానమైన సూ ర్యరశ్మి పరిస్థితుల్లో గాలి వేగం ప్రతి సెకన్‌కు 1 మీటర్ పెరిగినప్పుడు పలకల ఉష్ణో గ్రత 18.3 డిగ్రీల సెల్సియస్ తగ్గింది. అదే సమయంలో విద్యుత్ ఉత్పత్తి 9.9 శాతం పెరిగింది. పైకప్పు రకం, గాలి కదలికలు, సౌర పలకల పనితీరు మధ్య పరస్పర సం బంధం ఉందని ఈ అధ్యయనంలో తేలిం ది. ఉష్ణమండల తడి వాతావరణం ఉండే కోల్‌కతాను ఈ అధ్యయనం కోసం ఎంచుకున్నారు.

గత పరిశోధనల్లో నగర స్థాయిలో సౌర పలకల ప్రభావాలను అంచనా వేసినప్పుడు వాతావరణంలోని దిగువ పొరల మార్పులు, భవనాల శీతలీకరణ అవసరాలు, పగలు ఉష్ణ ప్రవర్తన వంటి అంశాలు పూర్తిగా పరిగణనలోకి తీసుకోలేదని పరిశోధకులు తెలిపారు. అందువల్ల నగరంలో అన్ని రకాల నమూనాల అవసరాన్ని ఈ పరిశోధన ప్రాధాన్యంగా గుర్తిం చింది.

పరిశోధనలో సాంకేతిక అంశాలతోపా టు ఆర్థిక సాధ్యాసాధ్యాలను కూడా పరిశీలించారు. పైకప్పుల నిర్మాణం, ఏర్పాటు వ్యయం, వార్షిక నిర్వహణ ఖర్చు, ఆదా అయ్యే విద్యుత్ వ్యయం, పెట్టుబడి తిరిగి వచ్చే కాలాన్ని కూడా పరిగణనలోకి తీసుకున్నారు.

ఈ ఆర్థిక విశ్లేషణలో సూపర్ కూల్ రూఫ్‌x రూఫ్‌టాప్ ఫొటోవోల్టెక్ సోలార్ ప్యానెల్ కలయిక అత్యుత్తమ పరిష్కారమని తేలింది. ఏర్పాటు వ్యయం, విద్యుత్ ఆదా, పెట్టుబడి తిరిగి వచ్చే కాలం మధ్య అత్యంత అనుకూలమైన సమతుల్యతను ఈ విధానం ద్వారా సాధించవచ్చని అధ్యయనం పేర్కొంది.

ఈ పరిశోధన ప్రకారం రూఫ్‌టాప్ ఫొటోవోల్టెక్ సోలార్ ప్యానెళ్లను గ్రీన్, కూల్, సూపర్ కూల్ రూఫ్‌లతో అనుసంధానించడం ద్వారా సౌర పలకల ఉష్ణోగ్ర తను నియంత్రిస్తూ, విద్యుత్ ఉత్పత్తిని పెం చవచ్చు. అయితే, ఈ విధానంలో సౌర పలకలు ఉష్ణ, విద్యుత్ పనితీరును మెరుగుపరిచే సామర్థ్యాన్ని చూపించినప్పటికీ పరిశోధనకు కొన్ని పరిమితులు ఉన్నాయ ని అధ్యయనం పేర్కొంది. ఈ విశ్లేషణ నిర్ది ష్ట నగర వాతావరణ పరిస్థితులకే పరిమితమైంది. భిన్నమైన వాతావరణ పరిస్థితు లు, తేమ లేదా కాలుష్య స్థాయులు ఉన్న నగరాలకు ఈ ఫలితాలను నేరుగా వర్తింపజేయలేమని పరిశోధకులు తెలిపిన విషయాన్ని విస్మరించకూడదు. 

రూపాలీ ఖాతూన్