సౌర శక్తి

ఒక నగరానికి కావలసిన సౌర శక్తి ఉత్పాదన చెయ్యడానికి ఎంత పెద్ద మైదానం కావలసి ఉంటుంది? 

వేమూరి వేంకటేశ్వరరావు

1

వాకట్లో దండెం మీద బట్టలు ఆరేసిన వారందరికీ సూర్య రస్మిలో ఉన్న శక్తి గురించి కొద్దో, గొప్పో అవగాహన ఉండి తీరుతుంది.

ఈ శక్తి గురించి తెలుసుకునే ముందు ఇంగ్లీషు భాషలో ఉన్న “ఎనర్జీ, పవర్,  ఫోర్స్” (energy, power, force) అనే మూడు మాటల అర్థాల గురించి కొద్దిగా విచారిద్దాం. వీటికి నిర్దిష్టమైన తెలుగు మాటలు వాడుకలో లేవు. ఇక్కడ “ఎనర్జీ” అంటే శక్తి అనీ, “పవర్” అంటే సత్వం అనీ, “ఫోర్స్” అంటే బలం అనీ వాడదాం. ఈ మూడింటికి మధ్య గల సంబంధాన్ని గణిత సమీకరణాలు ద్వారా చెప్పవచ్చు. కాని అవన్నీ ఇప్పుడు అవసరం లేదు.

భూతలం మీద, ఒక చదరపు కిలోమీటరు వైశాల్యం ఉన్న మేర పడే సూర్య రస్మి అంతటినీ వాడుకోగలిగితే మనకి ఒక గిగావాట్ (ఒక బిలియను, అనగా 1,000,000,0900 వాట్ల) విద్యుత్ సత్వం (electrical power) లభిస్తుంది. కాని సూర్య రస్మిని విద్యుత్తుగా మార్చటానికి మనకి సౌర కణాలు (solar cells) కావాలి. ప్రస్తుతం అత్యుత్తమమైన సౌర కణాల దక్షత (efficiency) 45 శాతం. కనుక నిజంగా మనకి 1/0.45 అనగా 2.2 చదరపు కిలోమీటర్ల వైశాల్యం ఉన్న స్థలం మీద పరచటానికి సరిపడా సౌర కణాలు కావాలి. తులనాత్మకంగా చూడాలంటే భక్రా-నంగల్ లో ఉన్న రెండు జల విద్యుత్ కేంద్రాల సత్వం ఉరమరగా 1 బిలియన్ వాట్లు (లేదా, 1 గిగా వాట్). 

దురదృష్టవశాత్తూ 45 శాతం దక్షత గల సౌర కణాల వెల ఎక్కువ.  వీటిని అంతర్‌గ్రహ యానకాలలో  వాడతారు; మన దైనందిన కార్యకలాపాలకి అంతకంటె చాల చవక రకం (అంటే, తక్కువ దక్షత గల) కణాలు వాడతారు. మనకి అందుబాటులో ఉన్న సౌర కణాల దక్షత ఏ 15 శాతం దగ్గరో ఉంటుంది. కనుక ఒక గిగా వాట్ ఉత్పత్తి చెయ్యటానికి 2.2 చదరపు కిలోమీటర్లు స్థలం సరిపోదు; ఇంకా మూడింతలు – అంటే, ఉరమరగా 7 చదరపు కిలోమీటర్లు (లేదా 700 హెక్టర్లు) - వైశాల్యం కావాల్సి ఉంటుంది. 

ఒక గిగా వాట్ విద్యుత్తు అంటే ఎంత? విసృత విశాఖపట్నంలో, 2018 లో, ఉరమరగా (1/2) గిగా వాట్ విద్యుత్తు ఖర్చు అయిందని గణాంకాలు చెబుతున్నాయి. కొద్ది  కాలంలో ఈ సంఖ్య  ఒక గిగా వాట్ కి  చేరుకుంటుంది.  కనుక సౌర శక్తితో  వైజాగ్ భవిష్యత్ అవసరాలు తీరాలంటే  ఒక గిగా వాట్ విద్యుత్తు ఉత్పత్తి చెయ్యడానికి ప్రణాళిక వెయ్యాలి.  మనకి 7 చదరపు కిలోమీటర్ల (700 హెక్టర్ల)  భూమి ఉండి, అక్కడ మబ్బు లేకుండా సూర్యుడు రోజల్లా కాస్తే, ఎండ కాసినంత సేపు ఒక గిగా వాట్ ఉత్పత్తి చెయ్యగలిగే విద్యుత్ కేంద్రాన్ని స్థాపించవచ్చు అని పై పేరాలో లెక్క వేసాము కదా! 

విస్తృత విశాఖపట్నం వైశాల్యం 700 చదరపు కిలో మీటర్లు. ఇందులో వందో  వంతు (అనగా 700 హెక్టార్లు) భూమి మీద సౌర ఫలకాలు అమరిస్తే మనకి కావలసిన విద్యుత్తుని తయారు చెయ్యవచ్చు. ఈ భూమి ఊరు మధ్యలో ఉండక్కరలేదు; దూరంగా, భూమి చవకగా దొరికే చోట, ఎండ బాగా కాసే చోట ఉంటే చాలు. 

2
పోనీ, భారీ ఎత్తు విద్యుత్ కేంద్రాల మాట దేవుడెరుగు, సౌర విద్యుత్తుతో నడిచే కారుకి రూపకల్పన చేసి చూద్దాం. సూర్యుడు నడినెత్తిమీద ఉన్న సమయంలో ఒక చదరపు మీటరు వైశాల్యం గల స్థలంలో పడ్డ సూర్య రస్మిలో 1 కిలోవాట్ విద్యుత్ సత్వం ఉంటుంది. మనకి అందుబాటు ధరలో దొరికే అత్యుత్తమ శ్రేణి సౌర కణాలు (సోలార్ సెల్స్, solar cells) ఈ సత్వంలో 20 శాతం వాడుకోటానికి వీలయిన విద్యుత్తుగా మార్చగలవు. అంటే, 1,000 వాట్లలో అయిదో వంతు, లేదా 200 వాట్లు. అంటే, ఉరమరగా ఒక అశ్వ సత్వం (హార్స్ పవర్, horse power) లో నాలుగో వంతు. కనీసం అర అశ్వ సత్వం కావాలంటే కనీసం 2 చదరపు మీటర్ల వైశాల్యం ఉన్న సౌర కణాలు కావలసి ఉంటుంది. అదైనా ఆ ప్రదేశం మీద సూర్య రస్మి, ఏటవాలుగా కాకుండా, తిన్నగా పడాలి - మబ్బులు, మేఘాలు ఆకాశంలో లేని సమయంలో.

ఈ రోజుల్లో మనం తోలే కార్లు ఒక స్థిరమైన వేగంతో నడుస్తూన్నప్పుడు సుమారు 20 అశ్వసత్వాలు ఉపయోగిస్తాయి. ఎదట ఉన్న కారుని దాటుకుని ముందుకి జోరుగా దూసుకు వెళ్లవలసి వచ్చినప్పుడు కారు త్వరణాన్ని పెంచాలి కనుక ఆ సమయంలో 100 అశ్వసత్వాలు కావలసి ఉంటుంది.

కనుక మనం ఇందాకా లెక్క వేసిన అర్ధ అశ్వసత్వం ఉన్న కారు ఎర్రన్న కుంటెద్దు బండిలా, లంకణాల బండిలా, నడుస్తుంది కనుక ఎవ్వరూ దానిని నడపటానికి ఇష్టపడరు. ఇది విద్యుత్తుతో నడిచే కార్లతో వచ్చే ఒక చిక్కు.

అమెరికా ప్రభుత్వం అంతరిక్షంలోకి పంపే వ్యోమ నౌకలు చాల ఉత్తమ శ్రేణి సౌర కణాలని వాడతాయి. వీటి సామర్ధ్యం బజారులో దొరికే చవక రకం వాటి కంటె రెండింతలు మెరుగు. వీటి ఖరీదు చదరపు మీటరు ఒక్కంటికి లక్ష డాలర్లు ఉంటుంది. వ్యోమ నౌక వెల బిలియను డాలర్లు ఉన్నప్పుడు ఈ సౌర పలకలు (సోలార్ పేనల్స్, solar panels) మీద లక్ష డాలర్లు పెట్టటానికి వెనుకాడరు. కాని ఈ మోస్తరు ఖర్చు ఒక లంకణాల బండి మీద పెట్టటం అవివేకం