MIT-WPU के शोधकर्ताओं ने सोलर थर्मल बैटरी विकसित की; सूर्यास्त के बाद भी गर्म पानी रहेगा उपलब्ध

• यह नवाचार ‘फेज चेंज मटेरियल’ का उपयोग करके सौर ताप को संग्रहीत करता है, जिससे पानी गर्म करने के लिए बिजली और पारंपरिक ईंधन पर निर्भरता कम होती है।
• यह तकनीक 55% थर्मल दक्षता प्रदर्शित करती है और सूर्यास्त के बाद 12 से 14 घंटों तक उपयोगी गर्मी बनाए रख सकती है।

पुणे: एमआईटी वर्ल्ड पीस यूनिवर्सिटी (MIT-WPU) के शोधकर्ताओं ने एक ऐसी सौर तापीय ऊर्जा संचयन प्रणाली (solar thermal energy storage system) विकसित की है, जो ‘फेज चेंज मटेरियल’ (PCM) आधारित थर्मल बैटरी में सौर ताप को संग्रहीत करके सूर्यास्त के बाद भी गर्म पानी उपलब्ध कराती है। यह तकनीक सौर ऊर्जा की सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक—सूर्य की अनुपस्थिति में इसकी उपलब्धता—का समाधान करती है और पानी गर्म करने के लिए बिजली और जीवाश्म ईंधन पर निर्भरता को कम करने की क्षमता रखती है।

MIT-WPU के मैकेनिकल इंजीनियरिंग विभाग की डॉ. अनीता नेने और डॉ. रोहित घाडगे द्वारा विकसित यह प्रणाली, ‘शेफलर सोलर कंसंट्रेटर’ को पैराफिन वैक्स (मोम) युक्त थर्मल स्टोरेज कैप्सूल के साथ जोड़ती है। पैराफिन वैक्स एक ‘फेज चेंज मटेरियल’ है, जो बड़ी मात्रा में गर्मी को संग्रहीत करने और छोड़ने में सक्षम है।

इलेक्ट्रोकेमिकल बैटरी पर निर्भर पारंपरिक ऊर्जा भंडारण प्रणालियों के विपरीत, यह प्रस्तावित समाधान ऊर्जा को सीधे गर्मी के रूप में संग्रहीत करता है। गर्मी को अधिक समय तक बनाए रखने और ऊर्जा के कुशल उपयोग के लिए इस प्रणाली में एक अलग करने योग्य (detachable) पीसीएम ट्यूब, वॉटर-जैकेट हीट ट्रांसफर मैकेनिज्म और पॉलीयुरेथेन इंसुलेशन का उपयोग किया गया है।

शोधकर्ताओं के अनुसार, प्रयोगशाला स्तर के परीक्षणों के दौरान, यह तकनीक लगभग 18 मिनट में पूरी तरह से थर्मल चार्ज हो गई और लगभग 32 मिनट में पूरी तरह से डिस्चार्ज हो गई। सौर इनपुट हटा दिए जाने के बाद भी यह प्रणाली गर्म पानी की आपूर्ति करती रही, जो दिन के उजाले के बाद भी तापीय ऊर्जा प्रदान करने की इसकी क्षमता को साबित करता है।

इसका प्रोटोटाइप लगभग 1.5 से 2 kWh थर्मल ऊर्जा संग्रहीत करता है और चार्जिंग के बाद 14 घंटे तक पानी का तापमान 50°C से 60°C के बीच बनाए रख सकता है। पारंपरिक इलेक्ट्रिक वॉटर हीटर की तुलना में, यह तकनीक सालाना लगभग 2.5 से 3 टन कार्बन उत्सर्जन कम कर सकती है, जो भारत के स्वच्छ ऊर्जा और स्थिरता लक्ष्यों में योगदान देगा।

डॉ. अनीता नेने ने कहा, “सौर ऊर्जा की एक बड़ी सीमा यह है कि यह केवल तभी उपलब्ध होती है जब सूरज चमक रहा होता है। हमारा उद्देश्य एक सरल, लागत प्रभावी और टिकाऊ थर्मल स्टोरेज समाधान विकसित करना था, जो सौर ऊर्जा को संग्रहीत कर सके और जरूरत पड़ने पर उसे उपलब्ध करा सके।”

डॉ. रोहित घाडगे ने कहा, “कुल ऊर्जा खपत में तापीय ऊर्जा (thermal energy) का एक बड़ा हिस्सा है। सौर ताप के कुशल संचयन को सक्षम करने वाली तकनीकें पारंपरिक ईंधन पर निर्भरता कम करने, ऊर्जा सुरक्षा में सुधार करने और स्वच्छ एवं टिकाऊ ऊर्जा प्रणालियों की ओर बढ़ने में मदद कर सकती हैं।”

शोधकर्ताओं ने सिस्टम के प्रदर्शन का मूल्यांकन करने के लिए प्रयोगशाला स्तर के सत्यापन के साथ-साथ ‘कंप्यूटेशनल फ्लूइड डायनेमिक्स’ (CFD) सिमुलेशन भी किए। यह तकनीक वर्तमान में ‘टेक्नोलॉजी रेडिनेस लेवल’ (TRL) 7 पर है और इसे वास्तविक वातावरण में पायलट तैनाती के लिए तैयार किया जा रहा है।

इसके संभावित अनुप्रयोगों में आवासीय वॉटर हीटिंग सिस्टम, होटल, अस्पताल, छात्रावास, शैक्षणिक संस्थान, औद्योगिक प्रक्रिया हीटिंग सुविधाएं, सामुदायिक रसोई, कृषि कार्य और ऑफ-ग्रिड ग्रामीण समुदाय शामिल हैं।

“सोलर एनर्जी स्टोरेज कैप्सूल यूजिंग फेज चेंज मटेरियल” शीर्षक के तहत एक भारतीय पेटेंट आवेदन (आवेदन संख्या 202521118546) दायर किया गया है। शोधकर्ता वर्तमान में पायलट तैनाती और व्यावसायीकरण के लिए उद्योग भागीदारों के साथ सहयोग की संभावनाएं तलाश रहे हैं।

डॉ. अनीता नेने ने कहा, “विकास का अगला चरण फील्ड ट्रायल, प्रदर्शन अनुकूलन और व्यावसायिक तैनाती के लिए इसे बड़े पैमाने पर तैयार करने पर केंद्रित होगा।”

इसके परिणामस्वरूप सालाना लगभग 2.5 से 3 टन कार्बन उत्सर्जन कम होगा, जो भारत के स्वच्छ ऊर्जा और स्थिरता लक्ष्यों में योगदान देगा।