ঠান্ডা অঞ্চলে সৌরশক্তি ব্যবহার করা যায় কি?

শীতল তাপমাত্রা কীভাবে সৌর প্যানেলের দক্ষতা উন্নত করে

তাপমাত্রা সহগ এবং সৌর প্যানেলের কর্মদক্ষতার বিজ্ঞান

যখন বাইরের তাপমাত্রা কমে যায়, সৌর প্যানেলগুলি আসলে ভালোভাবে কাজ করে, এর কারণ হল ঋণাত্মক তাপমাত্রা সহগ। এটি আমাদের প্রতি ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রা হ্রাসের জন্য কতটা শক্তি উৎপাদন পরিবর্তিত হয় তা জানায়। অধিকাংশ সাধারণ সৌর প্যানেলের সহগ প্রায় -0.3% থেকে -0.5% পর্যন্ত থাকে, তাই 25°C (বা প্রায় 77°F) আদর্শ পরীক্ষার বিন্দুর নীচে তাপমাত্রা কমে গেলে এগুলি উল্লেখযোগ্যভাবে ভালো কর্মক্ষমতা দেখায়। এর পিছনের বিজ্ঞানও বেশ আকর্ষক। কম তাপমাত্রায়, প্যানেলগুলির অভ্যন্তরীণ অর্ধপরিবাহী উপকরণগুলিতে ইলেকট্রনগুলির চলাচলের জন্য কম রোধ থাকে। এর অর্থ হল ফটোভোলটাইক কোষগুলি সূর্যালোককে আরও দক্ষতার সঙ্গে বিদ্যুতে রূপান্তরিত করতে পারে এবং পথে কম শক্তি হারায়।

ফটোভোলটাইক সিস্টেমে ভোল্টেজ আউটপুট বৃদ্ধির কারণে শীতল জলবায়ু

সৌর প্যানেলগুলি আসলে শীতকালে ভালোভাবে কাজ করে, কারণ তাদের ভিতরের উপকরণগুলি ততটা গরম হয় না, যার ফলে সেগুলি বেশি ভোল্টেজ উৎপাদন করে। বিদ্যুৎ পরিবহনকারী তারগুলিতেও ঠাণ্ডা থাকলে প্রতিরোধ কম থাকে। যখন তাপমাত্রা 25 ডিগ্রি সেলসিয়াসের নিচে নেমে আসে, তখন প্রতি ডিগ্রি তাপমাত্রা হ্রাস তাপমাত্রা সহগ নামে পরিচিত একটি ধারণার ভিত্তিতে সৌর প্যানেলগুলির ক্ষমতা পুনরুদ্ধারে সাহায্য করে। এটি সেইসব অঞ্চলে বাস্তব প্রভাব ফেলে যেখানে শীতকালে তাপমাত্রা মাইনাস 20 ডিগ্রি সেলসিয়াস বা তার চেয়েও কমে যায়। হিমশীতল জলবায়ুতে সৌর প্যানেলগুলির কার্যকারিতা নিয়ে করা গবেষণাগুলি নির্দেশ করে যে একই পরিমাণ সূর্যালোক পাওয়া উষ্ণ অঞ্চলের তুলনায় এই সমস্ত উপাদান একত্রিত হয়ে শক্তি উৎপাদনকে 12 থেকে 15 শতাংশ পর্যন্ত বৃদ্ধি করতে পারে।

নিম্ন তাপমাত্রার পরিবেশে N-টাইপ সৌর প্যানেলগুলির উন্নত দক্ষতা

ঠাণ্ডা আবহাওয়ার পারফরম্যান্সের কথা আসলে, N-টাইপ মনোক্রিসট্যালাইন সিলিকন প্যানেলগুলি সাধারণ প্যানেলগুলিকে ছাড়িয়ে যায় কারণ তাদের উষ্ণতার সহগ ভাল। প্রতি ডিগ্রি সেলসিয়াস প্রতি স্ট্যান্ডার্ড প্যানেলগুলির দক্ষতা প্রায় 0.35% কমে যায়, অন্যদিকে এই উন্নত প্যানেলগুলি মাত্র প্রায় 0.25% হারায়। এর রহস্য তাদের ব্যাক কন্টাক্ট ডিজাইনে নিহিত যা ইলেকট্রন পুনর্মিলনকে কমায়। এর বাস্তব অর্থ কী? এই প্যানেলগুলি হিমাঙ্কের নীচে তাপমাত্রা নেমে গেলেও 8 থেকে 10% ভাল দক্ষতায় কাজ চালিয়ে যায়। এজন্য আর্কটিক অঞ্চলগুলিতে অনেক সৌর ইনস্টলার এগুলিকে পছন্দ করে। শীতকালীন দিনগুলিতে আলোর অভাব থাকা সত্ত্বেও এই প্যানেলগুলি তাদের আউটপুট বজায় রাখে, যা একটি বড় সুবিধা। মেরু জলবায়ুর সম্প্রদায়গুলির জন্য, এই স্থিতিশীলতা নির্ভরযোগ্য বিদ্যুৎ এবং ঘন ঘন বিদ্যুৎ চলে যাওয়ার মধ্যে পার্থক্য তৈরি করতে পারে।

উত্তর ইউরোপ থেকে প্রাপ্ত সৌরশক্তি উৎপাদনে তুষার আবরণের প্রভাব

যখন সৌর প্যানেলগুলিতে তুষার জমা হয়, তখন বিদ্যুৎ উৎপাদনের ক্ষমতা খুব কমে যায়। তুষার সরাসরি সূর্যালোক অবরুদ্ধ করে এবং আলবেডো প্রভাব নামে পরিচিত কিছুর কারণে পৃষ্ঠগুলিতে আলোর প্রতিফলনের উপায় পরিবর্তন করে। স্ক্যান্ডিনেভিয়ার ওই বড় সৌর ইনস্টলেশনগুলিতে গবেষণা থেকে দেখা যায় যে প্যানেলগুলির উপর তুষারের একটি ছোট স্তরও ব্যস্ত শীতকালীন মাসগুলির সময় শক্তি উৎপাদন প্রায় 40 থেকে 60 শতাংশ পর্যন্ত কমিয়ে দিতে পারে। এবং যদি একটি ঘন স্তর থাকে, তবে কখনও কখনও সমস্ত সূর্যালোকের 90% এর বেশি সম্পূর্ণরূপে অবরুদ্ধ হয়ে যায়। এছাড়াও, যেহেতু তুষার খুব প্রতিফলিত করে, এটি আলোকসজ্জা প্যানেলের কোষগুলিতে পৌঁছানোর পরিবর্তে সূর্যালোককে দূরে ছুঁড়ে ফেলে, যেখানে বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য এটি যাওয়া দরকার। এর মানে হল যে সৌর খামারগুলিকে নিয়মিত তুষার পরিষ্কার করার রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজন, বিশেষ করে ঠাণ্ডা অঞ্চলগুলিতে যেখানে শীতকালীন মৌসুমে এটি প্রায়শই ঘটে।

শীতকালীন মাসগুলিতে তুষার জমা হওয়ার কারণে শক্তি ক্ষতির পরিমাপ

তুষারপ্রবণ অঞ্চলগুলিতে শক্তি উৎপাদনের ধরনগুলি তুষারের গভীরতার উপর ভিত্তি করে ভবিষ্যদ্বাণীযোগ্য ক্ষতি প্রকাশ করে:

• হালকা তুষারপাত (<1") 15–25% দৈনিক শক্তি হ্রাস ঘটায়
• মাঝারি পরিমাণ তুষার জমা (1–3") উৎপাদন 45–60% হ্রাস করে
• ভারী তুষার স্তর (>6") কয়েকদিনের জন্য উৎপাদন সম্পূর্ণরূপে বন্ধ করে দিতে পারে

পাহাড়ি এলাকার ইনস্টালেশনগুলি অধিক তুষারপাত এবং দীর্ঘস্থায়ী জমা হওয়ার কারণে সমতল এলাকার চেয়ে শীতকালে 35% বেশি উৎপাদন ক্ষতির সম্মুখীন হয়

সৌর প্যানেলে তুষার জমা রোধ করার নিষ্ক্রিয় ও সক্রিয় কৌশল

নির্ভরযোগ্য শীতকালীন কর্মদশা নিশ্চিত করতে বরফ গলানোর প্রযুক্তি এবং স্বয়ংক্রিয় তুষার অপসারণ

এই দিনগুলিতে, তাপ এবং যান্ত্রিক কৌশলের সমন্বয়ে শীতকালীন কার্যক্রম মসৃণভাবে চলমান রাখা হয়। তাপমাত্রার উপর ভিত্তি করে সাড়া দেওয়া তাপ উপাদানগুলি প্যানেলগুলিকে যথেষ্ট উষ্ণ রেখে তুষার জমা রোধ করে, যাতে তারা হিমায়িত না হয়। এদিকে, মিশিগান বিশ্ববিদ্যালয়ে তৈরি ওই বিশেষ আবরণগুলি তাজা তুষারকে প্রায় সব ধরনের পৃষ্ঠ থেকে সরিয়ে দেয়। প্রায় 9 এর মধ্যে 10 বার, সূর্যের আলো পড়ার মাত্র দুই ঘণ্টার মধ্যে নতুন তুষার অদৃশ্য হয়ে যায়। স্ক্যান্ডিনেভিয়ার বিভিন্ন জায়গায় বাস্তব পরীক্ষাগুলিও আশাব্যঞ্জক ফলাফল দেখায়। যখন এই বিভিন্ন পদ্ধতিগুলি একসাথে কাজ করে, তখন তুষারের কারণে প্রতি বছর শক্তির ক্ষতি 5% এর নিচে নেমে আসে, যা শীতপ্রধান জলবায়ুতে কার্যক্রমের জন্য বড় পার্থক্য তৈরি করে।

শীতপ্রধান অঞ্চলের জন্য সৌর প্যানেলের আদর্শ ঝুঁকি, অভিমুখ এবং নকশা

উচ্চ অক্ষাংশের অঞ্চলগুলিতে কৌশলগত ঝুঁকি এবং দিকনির্দেশের মাধ্যমে সূর্যালোক ধারণের সর্বাধিককরণ

প্রায় 45 ডিগ্রির উত্তরে অবস্থিত শীতল উত্তরাঞ্চলগুলিতে সৌর প্যানেলগুলি শীতকালে সবচেয়ে ভালোভাবে কাজ করে, যখন এগুলি তাদের প্রকৃত অক্ষাংশের চেয়ে প্রায় 15 থেকে 25 ডিগ্রি খাড়া কোণে সেট করা হয়। সাধারণত এর অর্থ হল 60 থেকে 75 ডিগ্রি ঝুঁকি কোণে প্যানেল স্থাপন করা। এই পরিবর্তনটি সাধারণ সেটআপের তুলনায় শীতকালে তাদের বিদ্যুৎ উৎপাদন প্রায় 18 থেকে 23 শতাংশ বৃদ্ধি করতে পারে। প্যানেলগুলিকে দক্ষিণমুখী করা এখনও অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, কারণ উত্তর গোলার্ধে এটি সম্ভাব্য প্রায় সমস্ত সূর্যালোক ধারণ করে—এটি উপলব্ধ দিনের আলোর প্রায় 97% ধারণ করার কথা বলছে। 2023 সালে মোজারবেয়ার সোলার-এর সদ্য পরিচালিত গবেষণা এটি দৃঢ়ভাবে সমর্থন করে, যা দেখায় যে কার্যকরী ক্ষমতায় এই সমন্বয়গুলি সত্যিই পার্থক্য তৈরি করে।

উচ্চতর ঢালগুলি নিষ্ক্রিয় তুষার খসে পড়াকেও উন্নত করে, প্রচলিত ব্যবস্থার তুলনায় জমাট বসার সাথে সম্পর্কিত ক্ষতি সর্বোচ্চ 11% পর্যন্ত হ্রাস করে।

শীতল পরিবেশে সৌর বিকিরণ ব্যবহারের ক্ষেত্রে উন্নতির জন্য প্রকৌশলগত অভিযোজন

শীত-অনুকূলিত সৌর ব্যবস্থাগুলিতে তিনটি প্রধান নকশা উন্নতি অন্তর্ভুক্ত করা হয়:

1. স্ট্রাকচার রিনফোর্সমেন্ট : -40°C-এর জন্য মূল্যায়ন করা অ্যালুমিনিয়াম ফ্রেমগুলি চরম তাপীয় সঙ্কোচন সহ্য করতে পারে
2. নিম্ন-তাপমাত্রার PV কোষ : N-প্রকার TOPCon প্যানেলগুলি -25°C (-13°F)-এ 94% দক্ষতা ধরে রাখে, যা স্ট্যান্ডার্ড PERC মডিউলগুলির (88%) চেয়ে ভালো কর্মদক্ষতা দেখায়
3. দ্বিমুখী কাঠামো : দ্বিপার্শ্বীয় প্যানেলগুলি তুষার থেকে প্রতিফলিত আলো ধরে রাখে, যা শীতকালে উৎপাদন 19–27% পর্যন্ত বৃদ্ধি করে

উন্নত মাউন্টিং ব্যবস্থা দূরবর্তী মৌসুমি ঢাল সমন্বয় করার অনুমতি দেয়, যখন জল-বিকর্ষী কাচের আবরণ বরফের আঠালো ভাব 53% হ্রাস করে, হিম-তাপ চক্রের সময় নির্ভরযোগ্যতা নিশ্চিত করে। একসাথে, এই অভিযোজনগুলি শীতের কারণে উদ্ভূত ভোল্টেজ লাভকে কাজে লাগায় এবং পরিবেশগত ত্রুটিগুলি হ্রাস করে।

শীতকালীন মাসগুলিতে কম সূর্যালোকের উপলব্ধতা মোকাবেলা করা

ঠাণ্ডা অঞ্চলে দিনের আলোর ঘন্টা এবং সৌর তীব্রতার মৌসুমি পরিবর্তনশীলতা

ঠাণ্ডা শীতকালে দিনগুলি অনেক ছোট হয় এবং সূর্যের আলো দুর্বল হয়, বিশেষ করে উত্তরাঞ্চলে যেখানে মানুষজন প্রতিদিন মাত্র 4 থেকে 5 ঘন্টার মতো দুর্বল দিনের আলো পায়। কম সূর্যালোক মানে সৌর প্যানেলগুলিতে কম ফোটন আঘাত করছে, যা গ্রীষ্মকালের তুলনায় তাদের বিদ্যুৎ উৎপাদন 40% থেকে 60% পর্যন্ত কমিয়ে দেয়। যদিও আজকের সৌর প্যানেলগুলি বাইরে হিমাঙ্ক তাপমাত্রায় বেশ ভালোভাবে কাজ করে, তবুও সময়ের সাথে সাথে যথেষ্ট আলো আসে না যাতে তা থেকে উল্লেখযোগ্য পরিমাণ বিদ্যুৎ উৎপাদন করা যায়। আসল সমস্যা তাপমাত্রা নিজেই নয়, বরং দিনের বেলা প্যানেলগুলিতে আলো কতটা কম পৌঁছায় তা।

ছোট শীতকালীন দিনগুলিতে শক্তি উৎপাদনের চ্যালেঞ্জ এবং তা কীভাবে কমানো যায়

শীতকালীন শক্তির ঘাটতি কমাতে সাহায্য করে এমন তিনটি প্রমাণিত কৌশল:

• উচ্চ-দক্ষতাসম্পন্ন মনোক্রিস্টালাইন প্যানেল যা ছড়িয়ে পড়া আলোর অবস্থাতে ভালো কাজ করে
• ডুয়াল-অক্ষ ট্র্যাকিং সিস্টেম যা সংক্ষিপ্ত দিনের আলোর সময়কালে সর্বোচ্চ রোদ পাওয়ার ব্যবস্থা করে
• তাপ-বাফারযুক্ত ব্যাটারি ব্যাংক যা মধ্যাহ্নের শীর্ষ উৎপাদন থেকে অতিরিক্ত শক্তি সঞ্চয় করে

স্মার্ট শক্তি সঞ্চয় সমাধানের সাথে এগুলি জুড়লে মৌসুমি উৎপাদনের ক্ষতির প্রায় 80% পর্যন্ত পুষিয়ে নেওয়া যায়। উচ্চ অক্ষাংশে বিশেষ করে 60°-এর কাছাকাছি এমন খাড়া, শীতকালীন অনুকূলিত ঢাল কোণের সাথে এদের সমন্বয় করলে সূর্যালোক শোষণ এবং স্বাভাবিকভাবে তুষার ঝেড়ে ফেলার ক্ষেত্রে আরও বেশি উন্নতি ঘটে।

FAQ

শীতল তাপমাত্রা সৌর প্যানেলের দক্ষতা কীভাবে বাড়ায়?

শীতল তাপমাত্রা সৌর প্যানেলের অর্ধপরিবাহী উপকরণগুলিতে প্রতিরোধ কমিয়ে দেয়, যার ফলে ইলেকট্রনগুলি আরও স্বাধীনভাবে চলাচল করতে পারে এবং দক্ষতা বৃদ্ধি পায়।

তুষার জমা কি সৌর প্যানেলের উপর নেতিবাচক প্রভাব ফেলে?

হ্যাঁ, তুষার সূর্যালোক অবরুদ্ধ করতে পারে এবং শক্তি উৎপাদন উল্লেখযোগ্যভাবে কমিয়ে দিতে পারে, পরিষ্কার না করলে কখনও কখনও 90% পর্যন্ত।

সৌর প্যানেলে তুষার জমা রোধ করতে কী কী কৌশল কাজে আসতে পারে?

প্যানেলের ঢাল সামঞ্জস্য করা থেকে শুরু করে রোবটিক পরিষ্কারের ব্যবস্থা পর্যন্ত নিষ্ক্রিয় ও সক্রিয় উভয় পদ্ধতিই তুষার জমা কমাতে কার্যকর হতে পারে।

শীতকালে কম সূর্যালোক পাওয়া সত্ত্বেও সৌর প্যানেলগুলি কীভাবে তা পূরণ করতে পারে?

উচ্চ-দক্ষতাসম্পন্ন প্যানেল, ডুয়াল-অক্ষ ট্র‍্যাকিং ব্যবস্থা এবং তাপ-বাফারযুক্ত ব্যাটারি ব্যাঙ্ক ব্যবহার করে দিনের ছোট আলোকিত সময়ের প্রভাব কমাতে সাহায্য করতে পারে।