سولر رائزنگ ٹاور (سولر ایروڈینامک پاور پلانٹ)
شمسی چڑھنے والا ٹاور - سولر پاور پلانٹس کی اقسام میں سے ایک۔ ہوا کو ایک بڑے سولر کلیکٹر (گرین ہاؤس کی طرح) میں گرم کیا جاتا ہے، ایک لمبے چمنی ٹاور سے اٹھ کر باہر نکلتی ہے۔ چلتی ہوا بجلی پیدا کرنے کے لیے ٹربائن چلاتی ہے۔ پائلٹ پلانٹ 1980 کی دہائی میں اسپین میں چل رہا تھا۔
سورج اور ہوا توانائی کے دو لازوال ذرائع ہیں۔ کیا انہیں ایک ہی ٹیم میں کام کرنے پر مجبور کیا جا سکتا ہے؟ اس سوال کا جواب دینے والا پہلا شخص تھا ... لیونارڈو ڈاونچی۔ 16ویں صدی کے اوائل میں، اس نے ایک مکینیکل ڈیوائس ڈیزائن کی جو ایک چھوٹی پون چکی سے چلتی تھی۔ اس کے بلیڈ سورج سے گرم ہونے والی ہوا کی ایک ندی میں گھومتے ہیں۔
ہسپانوی اور جرمن ماہرین نے ایک منفرد تجربہ کرنے کے لیے نیو کیسٹیل سطح مرتفع کے جنوب مشرقی حصے میں لا منچا کے میدان کا انتخاب کیا۔ ہم کیسے یاد نہیں کر سکتے کہ یہیں پر بہادر نائٹ ڈان کوئکسوٹ، میگوئل ڈی سروینٹس کے ناول کا مرکزی کردار، نشاۃ ثانیہ کے ایک اور شاندار تخلیق کار نے ہوا کی چکیوں سے لڑا تھا۔
1903 میںہسپانوی کرنل Isidoro Cabañez نے سولر ٹاور کے لیے ایک پروجیکٹ شائع کیا۔ 1978 اور 1981 کے درمیان، یہ پیٹنٹ امریکہ، کینیڈا، آسٹریلیا اور اسرائیل میں جاری کیے گئے تھے۔
1982 میں ہسپانوی شہر کے قریب منزاناریس اسے میڈرڈ سے 150 کلومیٹر جنوب میں بنایا گیا اور اس کا تجربہ کیا گیا۔ شمسی ونڈ پاور پلانٹ کا مظاہرہ ماڈل، جس نے لیونارڈو کے بہت سے انجینئرنگ خیالات میں سے ایک کو محسوس کیا۔
تنصیب میں تین اہم بلاکس شامل ہیں: ایک عمودی پائپ (ٹاور، چمنی)، اس کی بنیاد کے ارد گرد واقع ایک سولر کلیکٹر، اور ایک خصوصی ٹربائن جنریٹر۔
سولر ونڈ ٹربائن کے آپریشن کا اصول انتہائی آسان ہے۔ کلیکٹر، جس کا کردار پولیمر فلم سے بنے اوورلیپ کے ذریعے انجام دیا جاتا ہے، مثال کے طور پر، گرین ہاؤس، شمسی تابکاری کو اچھی طرح سے منتقل کرتا ہے۔
ایک ہی وقت میں، فلم اپنے نیچے کی گرم زمین کی سطح سے خارج ہونے والی انفراریڈ شعاعوں کے لیے مبہم ہے۔ نتیجے کے طور پر، کسی بھی گرین ہاؤس میں، ایک گرین ہاؤس اثر ہے. ایک ہی وقت میں، شمسی تابکاری توانائی کا اہم حصہ کلیکٹر کے نیچے رہتا ہے، زمین اور فرش کے درمیان ہوا کی تہہ کو گرم کرتا ہے۔
کلیکٹر میں ہوا ارد گرد کے ماحول سے نمایاں طور پر زیادہ درجہ حرارت رکھتی ہے۔ نتیجے کے طور پر، ٹاور میں ایک طاقتور اپڈرافٹ پیدا ہوتا ہے، جو کہ لیونارڈو ونڈ مل کے معاملے میں، ٹربائن جنریٹر کے بلیڈ کو موڑ دیتا ہے۔
شمسی ونڈ پاور پلانٹ کی منصوبہ بندی
شمسی ٹاور کی توانائی کی کارکردگی بالواسطہ طور پر دو عوامل پر منحصر ہے: کلیکٹر کا سائز اور اسٹیک کی اونچائی۔ ایک بڑے کلیکٹر کے ساتھ، ہوا کی ایک بڑی مقدار کو گرم کیا جاتا ہے، جس کی وجہ سے چمنی کے ذریعے اس کے بہاؤ کی رفتار زیادہ ہوتی ہے۔
Manzanares کے قصبے میں تنصیب ایک بہت ہی متاثر کن ڈھانچہ ہے۔ٹاور کی اونچائی 200 میٹر ہے، قطر 10 میٹر ہے، اور سولر کلیکٹر کا قطر 250 میٹر ہے۔ اس کی ڈیزائن پاور 50 کلو واٹ ہے۔
اس تحقیقی منصوبے کا مقصد فیلڈ کی پیمائش کرنا، حقیقی انجینئرنگ اور موسمیاتی حالات میں تنصیب کی خصوصیات کا تعین کرنا تھا۔
تنصیب کے ٹیسٹ کامیاب رہے۔ حساب کی درستگی، بلاکس کی کارکردگی اور وشوسنییتا، تکنیکی عمل کے کنٹرول کی سادگی کی تجرباتی طور پر تصدیق کی گئی ہے۔
ایک اور اہم نتیجہ اخذ کیا گیا: پہلے سے ہی 50 میگاواٹ کی صلاحیت کے ساتھ، ایک شمسی ونڈ پاور پلانٹ کافی منافع بخش ہو جاتا ہے. یہ اور بھی اہم ہے کیونکہ دیگر قسم کے سولر پاور پلانٹس (ٹاور، فوٹو وولٹک) سے پیدا ہونے والی بجلی کی قیمت تھرمل پاور پلانٹس کے مقابلے میں اب بھی 10 سے 100 گنا زیادہ ہے۔
منزاناریس کا یہ پاور پلانٹ تقریباً 8 سال تک اطمینان بخش طور پر چلتا رہا اور 1989 میں ایک سمندری طوفان سے تباہ ہو گیا۔
منصوبہ بند ڈھانچے
اسپین میں Ciudad Real میں پاور پلانٹ «Ciudad Real Torre Solar»۔ منصوبہ بند تعمیر 350 ہیکٹر کے رقبے پر محیط ہے، جو 750 میٹر اونچی چمنی کے ساتھ مل کر 40 میگاواٹ بجلی پیدا کرے گی۔
برونگ سولر ٹاور۔ 2005 کے اوائل میں، EnviroMission اور SolarMission Technologies Inc. نیو ساؤتھ ویلز، آسٹریلیا کے ارد گرد موسم کا ڈیٹا اکٹھا کرنا شروع کیا تاکہ 2008 میں مکمل طور پر چلنے والے سولر پاور پلانٹ کی تعمیر کی کوشش کی جا سکے۔ اس پروجیکٹ کی زیادہ سے زیادہ بجلی کی پیداوار 200 میگاواٹ تک تھی۔
آسٹریلوی حکام کی جانب سے تعاون کی کمی کی وجہ سے EnviroMission نے ان منصوبوں کو ترک کر دیا اور ایریزونا، USA میں ایک ٹاور بنانے کا فیصلہ کیا۔
اصل میں منصوبہ بند شمسی ٹاور کی اونچائی 1 کلومیٹر، بنیادی قطر 7 کلومیٹر اور رقبہ 38 کلومیٹر 2 ہونا تھا۔ اس طرح سے، شمسی ٹاور تقریباً 0.5 فیصد شمسی توانائی (1 کلو واٹ) نکالے گا۔ / m2) جو بند ہونے پر تابکاری کی جاتی ہے۔
فلو کی اعلی سطح پر، ایک بڑا دباؤ ڈراپ ہوتا ہے، جو نام نہاد کی وجہ سے ہوتا ہے چمنی اثر، جس کے نتیجے میں گزرنے والی ہوا کی تیز رفتار ہوتی ہے۔
اسٹیک کی اونچائی اور کلیکٹر کی سطح کے رقبے میں اضافہ ٹربائنز کے ذریعے ہوا کے بہاؤ میں اضافہ کرے گا اور اس وجہ سے پیدا ہونے والی توانائی کی مقدار میں اضافہ ہوگا۔
گرمی جمع کرنے والے کی سطح کے نیچے جمع ہوسکتی ہے، جہاں اسے رات کو گردش کرنے پر مجبور کرکے ٹھنڈی ہوا میں گرمی کو ختم کرکے سورج سے ٹاور کو طاقت دینے کے لیے استعمال کیا جائے گا۔
پانی، جس میں گرمی کی نسبتاً زیادہ گنجائش ہوتی ہے، کلیکٹر کے نیچے واقع پائپوں کو بھر سکتا ہے، اگر ضروری ہو تو واپس آنے والی توانائی کی مقدار میں اضافہ کر سکتا ہے۔
ونڈ ٹربائنز کو کلیکٹر ٹو ٹاور کنکشن میں افقی طور پر نصب کیا جا سکتا ہے، جیسا کہ آسٹریلیائی ٹاور کے منصوبوں کی طرح ہے۔ اسپین میں کام کرنے والے ایک پروٹو ٹائپ میں، ٹربائن کا محور چمنی کے محور کے ساتھ ملتا ہے۔
تصور یا حقیقت
لہذا، شمسی ایروڈینامک تنصیب شمسی توانائی کو ہوا کی توانائی میں اور بعد میں بجلی میں تبدیل کرنے کے عمل کو یکجا کرتی ہے۔
ایک ہی وقت میں، جیسا کہ حساب سے ظاہر ہوتا ہے، زمین کی سطح کے ایک بڑے رقبے سے شمسی تابکاری کی توانائی کو مرتکز کرنا اور اعلی درجہ حرارت والی ٹیکنالوجیز کے استعمال کے بغیر واحد تنصیبات میں بڑی برقی توانائی حاصل کرنا ممکن ہو جاتا ہے۔
کلیکٹر میں ہوا کا زیادہ گرم ہونا صرف چند دس ڈگری ہے، جو بنیادی طور پر سولر ونڈ پاور پلانٹ کو تھرمل، نیوکلیئر اور یہاں تک کہ ٹاور سولر پاور پلانٹس سے ممتاز کرتا ہے۔
شمسی ہوا کی تنصیبات کے ناقابل تردید فوائد میں یہ حقیقت شامل ہے کہ اگر بڑے پیمانے پر لاگو کیا جائے تو بھی ان کا ماحول پر کوئی نقصان دہ اثر نہیں پڑے گا۔
لیکن اس طرح کے غیر ملکی توانائی کے ذریعہ کی تخلیق انجینئرنگ کے بہت سے پیچیدہ مسائل سے وابستہ ہے۔ یہ کہنا کافی ہے کہ صرف ٹاور کا قطر سینکڑوں میٹر ہونا چاہیے، اونچائی - تقریباً ایک کلومیٹر، سولر کلیکٹر کا رقبہ - دسیوں مربع کلومیٹر۔
یہ واضح ہے کہ شمسی تابکاری جتنی شدید ہوگی، تنصیب اتنی ہی زیادہ طاقت پیدا کرے گی۔ ماہرین کے مطابق 30°شمالی اور 30°جنوبی عرض البلد کے درمیان واقع ایسے علاقوں میں شمسی ہوا سے بجلی پیدا کرنے کے پلانٹس بنانا سب سے زیادہ منافع بخش ہے جو دیگر مقاصد کے لیے زیادہ موزوں نہیں ہیں۔ پہاڑی ریلیف کے استعمال کے اختیارات توجہ کو اپنی طرف متوجہ کرتے ہیں. اس سے تعمیراتی اخراجات میں نمایاں کمی آئے گی۔
تاہم، ایک اور مسئلہ پیدا ہوتا ہے، کسی حد تک کسی بھی شمسی توانائی کے پلانٹ کی خصوصیت، لیکن بڑے شمسی ایروڈینامک تنصیبات بناتے وقت ایک خاص عجلت حاصل کر لیتی ہے۔ زیادہ تر اکثر، ان کی تعمیر کے لیے امید افزا علاقے توانائی کے زیادہ استعمال کرنے والے صارفین سے دور ہوتے ہیں۔ اس کے علاوہ، جیسا کہ آپ جانتے ہیں، شمسی توانائی بے قاعدہ طور پر زمین پر آتی ہے۔
چھوٹے (کم طاقت والے) شمسی ٹاور ترقی پذیر ممالک کے لیے توانائی پیدا کرنے کا ایک دلچسپ متبادل ہو سکتے ہیں، کیونکہ ان کی تعمیر کے لیے ڈھانچے کے کام کے دوران مہنگے مواد اور آلات یا اعلیٰ ہنر مند افراد کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔
اس کے علاوہ، سولر ٹاور کی تعمیر کے لیے ایک بڑی ابتدائی سرمایہ کاری کی ضرورت ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں ایندھن کے اخراجات کی عدم موجودگی سے حاصل ہونے والے کم دیکھ بھال کے اخراجات کی تلافی ہوتی ہے۔
تاہم، ایک اور نقصان شمسی توانائی کے تبادلوں کی کم کارکردگی ہے جیسے کہ سولر پاور پلانٹس کے آئینہ ڈھانچے میں… یہ کلکٹر کے زیر قبضہ وسیع رقبہ اور زیادہ تعمیراتی اخراجات کی وجہ سے ہے۔
توقع ہے کہ شمسی ٹاور کو ونڈ فارمز یا روایتی سولر پاور پلانٹس کے مقابلے میں بہت کم توانائی ذخیرہ کرنے کی ضرورت ہوگی۔
یہ تھرمل انرجی کے جمع ہونے کی وجہ سے ہے جو رات کو جاری کی جا سکتی ہے، جس سے ٹاور کو چوبیس گھنٹے کام کرنے کی اجازت ملے گی، جس کی ونڈ فارمز یا فوٹو وولٹک سیلز کی ضمانت نہیں دی جا سکتی، جس کے لیے توانائی کے نظام میں توانائی کے ذخائر ہونا ضروری ہے۔ روایتی پاور پلانٹس۔
یہ حقیقت اس طرح کی تنصیبات کے ساتھ مل کر توانائی ذخیرہ کرنے والے یونٹ بنانے کی ضرورت کا حکم دیتی ہے۔ سائنس ابھی تک ایسے مقاصد کے لیے ہائیڈروجن سے بہتر پارٹنر نہیں جانتی ہے۔ اسی لیے ماہرین اس تنصیب سے پیدا ہونے والی بجلی کو خاص طور پر ہائیڈروجن کی پیداوار کے لیے استعمال کرنا مناسب سمجھتے ہیں۔ اس صورت میں، سولر ونڈ پاور پلانٹ مستقبل کی ہائیڈروجن توانائی کے اہم اجزاء میں سے ایک بن جاتا ہے۔
لہذا پہلے ہی اگلے سال، دنیا کا پہلا تجارتی پیمانے پر ٹھوس ہائیڈروجن توانائی ذخیرہ کرنے کا منصوبہ آسٹریلیا میں لاگو کیا جائے گا۔ اضافی شمسی توانائی کو ٹھوس ہائیڈروجن میں تبدیل کیا جائے گا جسے سوڈیم بوروہائیڈرائڈ (NaBH4) کہتے ہیں۔
یہ غیر زہریلا ٹھوس مواد ہائیڈروجن کو سپنج کی طرح جذب کر سکتا ہے، ضرورت تک گیس کو ذخیرہ کر سکتا ہے، اور پھر گرمی کا استعمال کرتے ہوئے ہائیڈروجن کو چھوڑ سکتا ہے۔ اس کے بعد خارج ہونے والی ہائیڈروجن کو بجلی پیدا کرنے کے لیے فیول سیل کے ذریعے منتقل کیا جاتا ہے۔ یہ نظام ہائیڈروجن کو اعلی کثافت اور کم دباؤ پر سستے طریقے سے ذخیرہ کرنے کی اجازت دیتا ہے بغیر توانائی کے انتہائی کمپریشن یا مائع کی ضرورت کے۔
عام طور پر، تحقیق اور تجربات مستقبل قریب میں بڑی توانائی کی صنعت میں شمسی ونڈ پاور پلانٹس کی جگہ پر سنجیدگی سے سوال اٹھانا ممکن بناتے ہیں۔