नए मॉडलिंग का कहना है कि पारंपरिक फोटोवोल्टिक सौर पैनलों के साथ छतों के निर्माण का व्यापक कवरेज गर्म दिनों में तापमान बढ़ा सकता है और रात में कम कर सकता है।

कलकत्ता विश्वविद्यालय के डॉ. अंसार खान के नेतृत्व में और यूएनएसडब्ल्यू सिडनी वैज्ञानिक प्रोफेसर मैथ्यूस (मैट) सांतामोरिस द्वारा सह-लेखक मेसोस्केल का उपयोग किया गया (मौसम प्रणाली) शहर के पैमाने पर स्थानीय जलवायु स्थितियों पर उनके प्रभाव को मॉडल करने के लिए छत फोटोवोल्टिक सौर पैनलों (आरपीवीएसपी) के लिए उपलब्ध अवलोकन डेटा की अनुपस्थिति के कारण सिमुलेशन।

उन्होंने पाया कि किसी शहर में पूर्ण आरपीवीएसपी कवरेज वाले परिदृश्य में, चरम गर्मी की अवधि के दौरान शहरी तापमान दिन में 1.5 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ सकता है और रात में 0.6 डिग्री सेल्सियस तक कम हो सकता है।

निष्कर्ष, में प्रकाशितप्रकृति शहर, यह सुझाव न दें कि जीवाश्म ईंधन से दूर संक्रमण में पीवी एक महत्वपूर्ण नवीकरणीय ऊर्जा समाधान नहीं हैं।इसके बजाय, शोधकर्ताओं का कहना है कि यह आरपीवीएसपी जैसे एकीकृत समाधान विकसित करने के अवसर पर प्रकाश डालता हैपरावर्तक सामग्रीछतों और हरियाली के संयोजन के लिए, शहरी वातावरण में उनकी संभावित कमियों के साथ उनके कई लाभों को संतुलित करने के लिए।

"फोटोवोल्टिक सौर पैनल एक महत्वपूर्ण नवीकरणीय ऊर्जा तकनीक है, लेकिन बड़े पैमाने पर छतों पर स्थापित होने पर वे शहरों की स्थानीय स्थितियों को बदल सकते हैं," UNSW आर्ट्स, डिज़ाइन और आर्किटेक्चर में हाई-परफॉर्मेंस आर्किटेक्चर में अनीता लॉरेंस चेयर प्रोफेसर सांतामोरिस कहते हैं।"इन परिवर्तनों को समझना महत्वपूर्ण हैनिर्णयकर्ताशहर-व्यापी आरपीवीएसपी उपयोग और उन्हें प्रभावी ढंग से तैनात करने के लिए आवश्यक रणनीतियों पर विचार करना।"

दिन में गर्मी और रात में ठंडक का प्रभाव

अध्ययन के लिए, अनुसंधान टीम ने कोलकाता, भारत में विभिन्न कवरेज परिदृश्यों के तहत आरपीवीएसपी के प्रभाव का विश्लेषण किया।उन्होंने कोलकाता के साथ अपने निष्कर्षों की तुलना करने के लिए चार अन्य शहरों - सिडनी, ऑस्टिन, एथेंस और ब्रुसेल्स - के लिए शहर-विशिष्ट आरपीवीएसपी संवेदनशीलता अध्ययन भी आयोजित किया।

"हमने पाया कि इनके बीच एक रैखिक संबंध हैतापमान में वृद्धिऔर पीवी से ढकी छतों का प्रतिशत,'' प्रोफेसर सैंटामोरिस कहते हैं। ''चरम गर्मी की अवधि के दौरान 100% कवरेज के अधिकतम परिदृश्य के तहत, हमारा डेटा दिखाता है कि आरपीवीएसपी दिन के दौरान महत्वपूर्ण तापमान वृद्धि का कारण बनता है।''

प्रोफेसर सैंटामोरिस कहते हैंगर्मी100% छत कवरेज पर पीवी के प्रभाव से नवीकरणीय ऊर्जा लाभ में काफी कमी आएगी।अनुमान यही बताते हैंसिडनी में, पीवी द्वारा उत्पादित लगभग 40% बिजली का उपयोग ओवरहीटिंग प्रभाव की भरपाई के लिए किया जाता हैअतिरिक्त कूलिंग लोड में - मुख्य रूप से एयर कंडीशनिंग में।

"जब आरपीवीएसपी छतों पर स्थापित किए जाते हैं, तो वे सौर ऊर्जा की एक महत्वपूर्ण मात्रा को अवशोषित करते हैं, इसमें से कुछ को बिजली में परिवर्तित करते हैं और इस प्रक्रिया में गर्मी पैदा करते हैं," प्रोफेसर सैंटामोरिस कहते हैं।"यह मुख्य रूप से पैनलों के निचले अल्बेडो (प्रतिबिंब) के कारण है, लेकिन पीवी के ऊपर और नीचे हवा का प्रवाह भी है, जो हीटिंग प्रभाव को बढ़ाता है।

"इसका मतलब है, चरम गर्मी की अवधि के दौरान, सतह 70°C तक गर्म हो सकती है, जिससे शहरी तापमान पर शीतलन प्रभाव डालना असंभव हो जाता है।"

इसके विपरीत, रात के समय विकिरण के माध्यम से गर्मी के स्थानांतरण से पीवी की सतह का तापमान रात के समय शहरी तापमान से कम हो जाता है, जिससे आसपास का हवा का तापमान कम हो जाता है।यह एक महत्वपूर्ण लाभ है क्योंकि जलवायु परिवर्तन का प्रभाव सबसे अधिक तीव्रता से महसूस होने की उम्मीद हैरात के दौरान, जो अगली सदी में लगभग 4°C तक गर्म हो सकता हैप्रो. सैंटामोरिस कहते हैं, औसतन।

अध्ययन में यह भी पाया गया कि आरपीवीएसपी अन्य स्थानीय स्थितियों पर अतिरिक्त जटिल प्रभाव डाल सकते हैं।विशेष रूप से, वे ग्रह सीमा परत को बढ़ाकर प्रदूषक सांद्रता को कम कर सकते हैं - वायुमंडल का सबसे निचला हिस्सा जो पृथ्वी की सतह की स्थितियों से प्रभावित होता है - जिससे हवा की गति तेज होती है और प्रदूषक पतला होता है।

प्रो. सैंटामोरिस कहते हैं, "आरपीवीएसपी तटीय शहरों में तटीय समुद्री हवाओं के अंतर्देशीय प्रवेश को भी बढ़ाते हैं, साथ ही जमीनी स्तर पर प्रदूषकों की सांद्रता को भी कम करते हैं।""यह दिन के दौरान बढ़े हुए तापमान प्रभाव की भरपाई करने का एक तरीका है और कोलकाता जैसे शहरों के लिए महत्वपूर्ण है जहां प्रदूषकों की समस्या बहुत गंभीर है।"

एकीकृत समाधान का वादा

प्रोफेसर सैंटामोरिस का कहना है कि आरपीवीएसपी बनाना संभव है जो उन्नत शीतलन रणनीतियों का उपयोग करके अपने लाभों को बनाए रखते हुए दिन के समय हीटिंग के प्रभावों को कम करता है।इसके अतिरिक्त, आरपीवीएसपी के साथ संयुक्त अत्याधुनिक सामग्री विज्ञान में नवाचारों में शांत पीवी सिस्टम बनाने की महत्वपूर्ण क्षमता है जो कम तापमान पर काम करते हैं और गर्मी के प्रभाव को कम करते हैं।

विशेष रूप से, प्रो. सैंटामोरिस हाइब्रिड पीवी प्रणालियों के उपयोग की वकालत करते हैं जो गर्म पानी के उत्पादन के लिए अतिरिक्त गर्मी को अवशोषित करने के लिए पानी आधारित थर्मल संग्रह प्रणाली के साथ पैनलों को एकीकृत करते हैं।

प्रो. सैंटामोरिस कहते हैं, "पानी प्रसारित करके फोटोवोल्टेइक की सतह को ठंडा करना पहले से ही संभव है।""पैनलों के पीछे पानी चलाने वाले डिज़ाइन अतिरिक्त गर्मी को अवशोषित करते हैं और ऑपरेटिंग तापमान को कम करके पीवी दक्षता में सुधार करते हैं, जबकि अतिरिक्त सौर ऊर्जा को लागत प्रभावी गर्म पानी प्रदान करने के लिए उपयोग किया जा सकता है।"

अत्यधिक परावर्तक ठंडी छत सामग्री जो गर्मी को अवशोषित करने के बजाय गर्मी को उछालती है, का उपयोग दिन के दौरान स्थानीय शहरी ताप को कम करते हुए आस-पास के आरपीवीएसपी के ऊर्जा उत्पादन को बढ़ावा देने के लिए भी किया जा सकता है।छत पर हरियाली जैसे अन्य हीट सिंक जोड़ने से भी पीवी दक्षता में सुधार हो सकता है।

"पीवी को हरी छतों के साथ जोड़ना याठंडी छतें पीवी की क्षमता बढ़ा सकती हैं6-7% तक और सतह के तापमान को काफी कम कर देता है," प्रो. सैंटामोरिस कहते हैं।

"अगर हम छतों पर पीवी को लागू करना जारी रखना चाहते हैं, तो ये एकीकृत समाधान कुछ ऐसे हैं जिन पर हमें गंभीरता से आरपीवीएसपी दक्षता को अधिकतम करने पर विचार करना चाहिए और शहरी गर्मी की चुनौतियों का भी समाधान करना चाहिए।"