जल निकासी के लिए जल प्रपात
Humanity has already flooded more than 400,000 square kilometres behind dams. Floating solar asks a simple question: why leave all that sunlit water empty?
Dietmar Rabich (CC BY-SA 4.0)
एक जलाशय एक बड़ा, समतल, खुला, सूरजमुखी सतह है, आमतौर पर पहले से ही सड़कों, एक ग्रिड और, एक जलविद्युत बांध में, एक बिजली लाइन से जुड़ा हुआ है। फ्लोटिंग फोटोवोल्टिक (FPV) सामान्य सौर पैनल को प्लास्टिक फ्लोटों पर रखता है जो नीचे या बैंकों में लटके होते हैं। यह 2007 और 2013 के बीच किलोवाट-स्तरीय पायलटों की एक मुट्ठी से सैकड़ों मेगावाट के संयंत्रों तक बढ़ गया है।
ईमानदार सारांश: ** तैरते हुए सौर कार्य, व्यावसायिक है और जमीन पर सौर से थोड़ा अधिक लागत होती है; यह वहां जीतता है जहां भूमि दुर्लभ या मूल्यवान है और जहां एक जलाशय और ग्रिड कनेक्शन पहले से ही मौजूद हैं। इसका दावा किया गया अतिरिक्त लाभ, ठंडे पैनल और बचाया गया पानी वास्तविक है लेकिन छोटा और कम मापा गया है जितना कि ब्रोशर सुझाव देते हैं, और तूफान और पारिस्थितिकी खुले जोखिम हैं। **
क्या है
एक तैरते सौर संयंत्र के चार भाग होते हैं: पैनल और इनवर्टर (जमीन पर भी वैसे ही), फ्लोट्स (आमतौर पर उच्च-घनत्व पॉलीइथेनॉल पोंटोन्स जो पैनल को कम झुकाव में रखते हैं), रखरखाव के लिए वाकवेज़, और मूरिंग्स: रस्सी, श्रृंखलाएं और anchors या तटबंध जो द्वीप को जगह पर रखते हैं क्योंकि पानी का स्तर बढ़ता है और गिरता है और हवा इसे धकेलती है। केबल फ्लोटों के साथ एक बैंक या तैरने वाले प्लेटफॉर्म पर इंवर्टर तक चलते हैं।
अधिकांश संयंत्र कृत्रिम पानी पर बैठते हैं: जलविद्युत और पेयजल भंडार, सिंचाई तालाब, बाढ़ के कारण खोदने वाले खदानों और खनन गुफाओं, अपशिष्ट जल झीलों। समुद्र में तटवर्ती और आफ़शोर तैरने वाला सौर एक नया, बहुत कठिन रूप है। विश्व बैंक की वेबसाइट विश्व भर में लगभग 400,000 से अधिक लोग इस रोग से ग्रस्त हैं।
यह कैसे काम करता है
वैसे ही पैनल, वैसा ही सूर्य प्रकाश. एक तैरती हुई पैनल बिजली बनाती है ठीक उसी तरह जैसे यह छत या क्षेत्र पर करती है: शक्ति लगभग P = η × A × G है, दक्षता बार क्षेत्र बार सूर्य प्रकाश। यह परिवर्तन वातावरण के अनुसार होता है।
कुल्ला. पैनल अपने आउटपुट का लगभग 0.4% खो देते हैं जब वे 25 °C से ऊपर गर्म होते हैं (भौतिक विज्ञान के लिए PV-थर्मल देखें)। एक पैनल का तापमान संतुलन द्वारा निर्धारित किया जाता है: सूर्य की रोशनी इसे गर्म करती है और हवा और विकिरण इसे ठंडा करते हैं। इंजीनियर इसे T_module = T_air + G / U के रूप में लिखते हैं, जहां U वाट्स प्रति वर्ग मीटर प्रति कैल्विन में गर्मी-हानि गुणांक है। पानी के ऊपर हवा ठंडी और अधिक आर्द्र होती है, और खुले डिजाइनों में पैनल की पीठ पानी की सतह को देखती है। Field tests found the best floating designs raised U by up to 22 W/m²K compared with reference systems, made panels 3.2 °C cooler in the Netherlands and 14.5 °C cooler (compared with a rooftop system) in Singapore, and gave up to 3% and 6% more energy a year (Dörenkämper et al., 2021). जिन स्थानों पर पानी की कमी होती है वहां इसका प्रयोग कम किया जाता है।
वाष्पीकरण. पैनल पानी को छाया देते हैं और हवा को कम करते हैं, इसलिए इससे कम वाष्पित होता है। गर्म, सूखे जलाशय पर यह बिजली के बराबर हो सकता है: जिन और उनके सहयोगियों ने अनुमान लगाया कि उनकी 30% परिदृश्य में एक वर्ष में 106 किमी³ की बचत होती है, जो मापने के बजाय मॉडलिंग की जाती है।
यह एक हेक्टेयर में है। तैरती ऐरे आमतौर पर एक कम झुकाव पर बैठते हैं और करीब से पैक किए जाते हैं, इसलिए एक हेक्टेयर पानी में लगभग उतनी ही क्षमता होती है जितनी कि एक हेक्टेयर भूमि में, लगभग 1 मेगावाट, और इसी तरह की ऊर्जा उत्पन्न करती है। इंडोनेशिया में सिराटा लगभग 200 हेक्टेयर (जकार्ता पोस्ट, 2023) पर 192 मेगावाट के अनुरूप है।
हाइड्रोजन परॉक्साइड का जलीय विलयन। एक जलविद्युत संयंत्र में, सौर उसी ग्रिड कनेक्शन का उपयोग कर सकता है और सूर्योदय के समय बांध को पानी वापस रखने देता है ताकि रात में इसे जारी किया जा सके: संयंत्र सौर संयंत्र के लिए बैटरी बन जाता है।
सीमाएँ
सैद्धांतिक. तैरना सूर्य की रोशनी को नहीं बदलता: एक तैरने वाला पैनल, भूमि पर उसी पैनल की तुलना में कुछ प्रतिशत अधिक बनाता है। वैश्विक संभावना बड़ी है लेकिन प्रत्येक भंडार से कितना नुकसान किए बिना कवर किया जा सकता है के द्वारा सीमित है। जैन और अन्य अध्ययन प्रत्येक भंडार को 30% और 30 किमी² पर सीमित करते हैं।
प्रैक्टिकल.
- हवा, तरंगें और जल स्तर. मोरिंग्स को तूफानों के माध्यम से पैनल द्वीपों को रखना चाहिए और पानी के स्तरों के माध्यम से जो दसियों मीटरों द्वारा घुमाया जा सकता है। अप्रैल 2024 में, लगभग 50 किमी / घंटा की हवाओं के साथ एक तूफान ने भारत में ओमकारेश्वर तैरने वाले सौर पार्क का हिस्सा, नई पूरी हुई 88 मेगावाट इंदावती संयंत्र को गंभीर रूप से नुकसान पहुंचाया (Times of India, 2024)।
- लागत. फ्लोट, एंकर और समुद्री-ग्रेड कनेक्शनों की लागत जमीन के फ्रेम से अधिक होती है; अमेरिकी बेंचमार्क प्रीमियम लगभग 25% (रामासमी और मार्गोलिस, 2021) है।
- मेहनत. हर चीज को नाव या पैदल मार्ग से पहुंचा जा सकता है; पक्षियों के मल, शैवाल और जैव-प्रदूषण की सफाई की आवश्यकता होती है; पानी के पास विद्युत सुरक्षा की देखभाल की जरूरत होती है।
- परिस्थितिकी. पानी को कवर करना प्रकाश और हवा के मिश्रण को कम करता है। एक व्यवस्थित समीक्षा में पानी के तापमान, ऑक्सीजन, शैवाल और मछली पर संभावित प्रभाव पाए गए; हितधारकों ने कम वाष्पीकरण को सबसे बड़ा अवसर और जल रसायन विज्ञान में परिवर्तनों को श्रेणीबद्ध किया, जिसमें ऑक्सीजनीकरण भी शामिल है, जो सबसे बड़ा खतरा है। सर्वेक्षण में शामिल केवल 15% ऑपरेटरों ने पानी की गुणवत्ता का परीक्षण किया था (Exley et al., 2021)।
- अन्य उपयोगकर्ता. पेयजल उपभोक्ता, नाविक, मछली पकड़ने वाले और प्राकृतिक संरक्षित क्षेत्रों में सभी के पास सतह पर एक कहना है।
वास्तविक परियोजनाएँ, मापी गई
| परियोजना | क्या है | क्या मापा गया या रिपोर्ट किया गया | स्रोत |
|---|---|---|---|
| नीदरलैंड और सिंगापुर में तैरते हुए PV परीक्षण स्थल | कई प्रकार के जलीय जीवों में, जैसे कि समुद्री कीट और मछलियों में, वायुमंडल में ऑक्सीजन का स्तर बहुत अधिक होता है। | सर्वश्रेष्ठ तैरती प्रणालियां 3.2 °C (नीदरलैंड्स) और 14.5 °C (सिंगापुर) ठंडी, सूर्य के प्रकाश द्वारा भारित; गर्मी-हानि गुणांक 22 W/m²K तक उच्च; 3% और 6% तक अधिक उपज | डॉरेनकेम्पर और अन्य, 2021 |
| टेंगह जलाशय, सिंगापुर (2021) | राष्ट्रीय जल एजेंसी द्वारा संचालित एक पेयजल जलाशय पर 60 मेगावाट | जुलाई 2021 में अपने समय के सबसे बड़े इनलैंड फ्लोटिंग प्लांटों में से एक के रूप में खोला गया | Straits Times, 2021 |
| सिराटा, पश्चिम जावा, इंडोनेशिया (2023) | 192 मेगावाट, लगभग 340,000 पैनल, एक जलविद्युत भंडार पर | अनुमानित रूप से लगभग 50,000 घरों को आपूर्ति की उम्मीद है; रिपोर्ट की गई लागत लगभग $100 मिलियन (अपेक्षित उत्पादन, अभी तक स्वतंत्र रूप से प्रकाशित नहीं) | Jakarta Post, 2023 |
| ओमकारेश्वर, मध्य प्रदेश, भारत (2024) | बांध के पीठ पर कई संयंत्र, जिनमें इंदौरी में 88 मेगावाट शामिल हैं | अप्रैल 2024 में एक तूफान ने इंदौरी संयंत्र के संचालन शुरू होने के एक सप्ताह बाद पैनल को “बड़ा नुकसान” किया। | भारत के टाइम्स, 2024 |
| विश्व बाजार | 2018 के मध्य में लगभग 1.1 गीगावाट से 2022 तक लगभग 13 गीगावाट, ज्यादातर एशिया में | उद्योग अनुमान | विश्व बैंक, 2018; ब्लूमबर्ग, 2023 |
विश्व बैंक की रिपोर्ट के अनुसार, प्रदर्शन लाभ “अभी तक बड़े संयंत्रों द्वारा पुष्टि नहीं की गई है, कई भौगोलिक क्षेत्रों में और समय के साथ”। बड़े ऑपरेटर शायद ही कभी मापी गई उपज, पानी की गुणवत्ता या तूफान के नुकसान को प्रकाशित करते हैं, जो सबूत में सबसे बड़ी खाई है।
कितना खर्च होगा
| विकल्प | लागत | वर्ष तथा स्रोत |
|---|---|---|
| फ्लोटिंग पीवी, 10 मेगावाट, संयुक्त राज्य अमेरिका | $1.29 per W installed against $1.03 भूमि पर; बिजली की लागत लगभग $0.057 per kWh against $0.047 भूमि पर (कर क्रेडिट के बिना) | 2021, एनआरईएल, रामसामी और मार्गोलिस |
| तैरती पीवी, 50 मेगावाट जेनेरिक संयंत्र | 7% छूट दर पर भूमि पर 5.0 के मुकाबले प्रति किलोवाट-घंटा 5.6 अमेरिकी सेंट; पूंजी लागत $0.8 to $2018 में प्रति वॉट-घंटा 1.2 | 2018, विश्व बैंक, SERIS |
| संयुक्त राज्य अमेरिका में सौर ऊर्जा | $0.04 to $0.10 प्रति kWh | जून 2026, लाज़र्ड एलसीओई+ संस्करण 19 |
| बेंचमार्क: एक इमारत पर छत पर सौर | लगभग $0.19 प्रति kWh, केंद्रीय | हमारा फ़ैन वाल मॉडल |
| संयुक्त राज्य अमेरिका में वाणिज्यिक और सामुदायिक छत सौर, संयुक्त राज्य अमेरिका | $0.09 to $0.20 प्रति kWh | जून 2026, लाज़र्ड |
तालिका क्या कहती है: तलवार सौर की लागत भूमि पर सौर से प्रति किलोवाट घंटे लगभग 10 से 20% अधिक है, और एक विशिष्ट छत पर सौर से बहुत कम. जहां जमीन महंगी है, संरक्षित या ग्रिड के पास उपलब्ध नहीं है, वह प्रीमियम छोटा है। एनआरईएल अध्ययन में लागत फ्लोट, हवा और बर्फ के भार और मॉड्यूल दक्षता की कीमतों पर सबसे अधिक संवेदनशील पाया गया।
जहां यह जीत सकता है, और जहां यह नहीं कर सकते
यह जीत सकता है:
- बहुसंख्यक देश और द्वीप जहाँ भूमि की कमी है: सिंगापुर, जापान, दक्षिण कोरिया, नीदरलैंड्स, दक्षिण और दक्षिणपूर्व एशिया के अधिकांश।
- जलविद्युत संयंत्र, जहां ग्रिड कनेक्शन मौजूद है और पानी वापस रखा जा सकता है जब सूर्य चमकता है।
- बढ़ती हुई खदानें, खनन खाई और औद्योगिक तालाब जिनका कोई अन्य उपयोग नहीं है।
- गर्म, सूखे क्षेत्रweather condition जहाँ वाष्पीकरण के लिए खोया गया पानी महंगा है और ठंडा करने का लाभ सबसे बड़ा है।
- जल उपयोगिताएँ जो अपने स्वयं के भंडार से अपनी पंपिंग और उपचार को संचालित कर सकती हैं।
यह जीत नहीं सकता:
- यह भूमि बहुत उपजाऊ और उर्वर है। सूखी भूमि पर एक सौर खेत आमतौर पर सस्ता और सरल होगा।
- वन्यजीवों से भरपूर झीलों पर या मनोरंजन के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले, जब तक कि पारिस्थितिक साक्ष्य यह न बताते हों कि एक छोटा कवरेज हानिरहित है।
- अस्पष्ट, तूफानी पानी में बिना महंगे मोरिंग्स के और इंजीनियरिंग में एक छलांग के बिना समुद्र तट पर।
- एक बड़े नए जल स्रोत के रूप में. वाष्पीकरण की बचत वास्तविक है लेकिन मॉडल; वे मदद करते हैं, लेकिन वे एक नई नदी नहीं बनाते।
क्या साबित, plausible और अनुमानित है
परीक्षण: यह कि सैकड़ों मेगावाट के तैरते संयंत्रों का निर्माण और संचालन किया जा सकता है; कि वे जमीन पर सौर से थोड़ा अधिक लागत होती है; कि पानी की ठंड खुले डिजाइन में कुछ प्रतिशत उपज जोड़ती है; कि तूफान खराब रूप से बंद संयंत्रों को नुकसान पहुंचा सकते हैं।
plausible: कि जलाशय के एक मध्यम हिस्से को कवर करना वाष्पीकरण को काफी हद तक कम कर सकता है, जैसा कि मॉडल किया गया है; यह संयुक्त सौर और जलविद्युत संचालन भंडारण के रूप में जलाशय का उपयोग करके मूल्य जोड़ता है; यह छाया कुछ जलाशयों में हानिकारक शैवाल फूलों को कम कर सकता है।
अनुमानित: यह कि हजारों टेरावाट घंटे की वैश्विक क्षमता व्यावहारिक है जब पारिस्थितिकी, जल उपयोग और ग्रिड गिनती की जाती है; सूर्य प्रकाश और पानी में फ्लोट्स और मोरिंग्स का दीर्घकालिक (25 वर्ष) व्यवहार; यह कि खुले समुद्र में तैरने वाला सौर किफायती बनाया जा सकता है।
खोज प्रश्न खोलें
- 10, 30 या 50% का कवर क्या करता है ऑक्सीजन, तापमान परतों, शैवाल और मछली में विभिन्न प्रकार के झील, वर्षों से मापा?
- कितनी मात्रा में वाष्पीकरण को अभ्यास में बचाया जाता है, मॉडलों की बजाय पानी के संतुलन से मापा जाता है?
- कितने समय तक फ्लोट्स पराबैंगनी प्रकाश में रहते हैं, और क्या वे पीने के पानी में सूक्ष्म प्लास्टिक या रसायनों को छोड़ते हैं?
- इनमें से कुछ वायुमंडलीय दाब और जल के तापमान में वृद्धि का कारण बनते हैं।
- दोनों ही प्रकार के जल और वायु से ऊर्जा प्राप्त की जा सकती है।
एक कार्यशील प्रोटोटाइप को क्या चाहिए
एक नए तैरने वाले विचार (एक बेहतर फ्लोट, मोरिंग, शीतलन विधि या पारिस्थितिक डिजाइन) के लिए, एक कार्यशील मॉडल वास्तविक पानी पर एक छोटी ऐरे है, जिसे भूमि आधारित संदर्भ के पास मापा जाता है।
| चरण | कार्य | यह क्या साबित करता है | अनुमानित लागत | समय |
|---|---|---|---|---|
| 0. डिजाइन अध्ययन | हवा, तरंगों और जल स्तर से भार, फ्लोट और मोरिंग डिजाइन, सरल थर्मल मॉडल | इसकी रचना काशी के प्रसिद्ध आचार्यों ने की है। | $10k to $30k | 2 से3महीने |
| 1. परीक्षण रैफ | एक समान भूमि एरे के पास एक तालाब या जलाशय पर5से 20 किलोवाट, मॉड्यूल तापमान, आउटपुट, हवा और पानी डेटा, एक वर्ष | मापा गया उपज लाभ, तापमान, प्रारंभिक पहनने | $40k to $120k बाइट्स | 12 माह |
| 2. पारिस्थितिकी और स्थायीता | जल-गुणवत्ता नमूनाकरण रैफ के नीचे और दूर, फ्लोट उम्र बढ़ने और तूफान के मौसम के दौरान मोरिंग लोड | पर्यावरण और पर्यावरणीय प्रभाव | $50k to $150k बाइट्स | 1 से2वर्ष (ओवरलैपिंग) |
| 3. पायलट संयंत्र | 0.5 से2मेगावाट एक जलाशय मालिक, अनुमतियों, ग्रिड कनेक्शन के साथ | एक बैंकेबल डिजाइन | आकार पर निर्भर करता है | 1 से2साल |
चरण0से2की लागत लगभग $100,000 to $300,000 है। ये हमारे अनुमान हैं, उद्धरण नहीं।
हम जो जरूरत है
- नेशनल वास्तुकार या समुद्री इंजीनियर फ्लोट, मोरिंग और तूफान लोड के लिए।
- PV प्रणाली इंजीनियर बिजली डिजाइन और पानी के पास सुरक्षा के लिए।
- Limnologist (freshwater ecologist) पानी की गुणवत्ता और वन्यजीव निगरानी डिजाइन करने के लिए।
- Hydrolog वाष्पीकरण और जल संतुलन को मापने के लिए।
- जलाशय मालिक या जल उपयोगिता एक परीक्षण रैफ की मेजबानी करने के लिए तैयार है।
- Polymer specialist फ्लोट उम्र बढ़ने और लीचिंग का परीक्षण करने के लिए।
एक बेहतर विचार है?
शायद तुम्हारे पास एक सस्ता फ्लोट हो, एक स्मार्ट मोरिंग, एक डिजाइन जो पैनल को बेहतर ठंडा करता है या एक जो झील के जीवन की रक्षा करता है। Local Solar System फाउंडेशन के कुछ सदस्यों के पास ऐसे संपर्क हो सकते हैं जो एक मजबूत ऊर्जा विचार के लिए एक पिच सुन सकते हैं। एक विचार को पेश करने के लिए, एक कार्यशील, वास्तविक जीवन मॉडल की आवश्यकता होती है जो वास्तव में शक्ति उत्पन्न करता है, एक उपकरण पर मापा जाता है, दावा नहीं किया जाता है। यदि आपका विचार और विचारों के साथ-साथ आपके विचार भी हैं, तो हम आपको इस लेख में शामिल कर सकते हैं। एक कार्यशील मॉडल के बिना पूंजी जुटाना बहुत मुश्किल है और हम वित्तपोषण, लाभ या परिचय का वादा नहीं कर सकते।
तैरते सौर के लिए, सबसे सस्ता माप जो एक कार्यशील मॉडल के रूप में गिनती करता है एक तालाब पर पैनल की एक छोटी रैफ है जो भूमि पर समान सेट के पास है, दोनों ही मापा गया है, कम से कम एक गर्मी के दौरान लॉग किए गए मॉड्यूल तापमानों के साथ. यह दिखाता है कि क्या आपके डिजाइन के लिए ठंडा करने का लाभ वास्तविक है। इसे योगदान फ़ॉर्म के माध्यम से भेजें और इसे विचार रेडर्स पर अन्य विचारों के साथ तुलना करें। अग्रिवोल्टेक्स पानी की बजाय कृषि भूमि को साझा करता है, और छोटा और पाइप में जलविद्युत पहले से ही बह रहे पानी से ऊर्जा लेता है।
स्रोत
- जैन, एस., स्वामीनाथन, ए., और अन्य। (2023). जलवायु परिवर्तन और जल संसाधनों के उपयोग से जलवायु में परिवर्तन होता है। प्रकृति स्थिरता6, 865-874।
- Dörenkämper, M., Wahed, A., Kumar, A. et al. (2021). दो अलग-अलग जलवायु क्षेत्रों में तैरते हुए पीवी का ठंडा प्रभाव: नीदरलैंड और सिंगापुर से फील्ड टेस्ट डेटा की तुलना। सूर्य ऊर्जा 214, 239-247.
- रामसमई, वी. और मार्गोलिस, आर. (2021). फ्लोटिंग फोटोवोल्टिक सिस्टम लागत बेंचमार्क: Q1 2021 कृत्रिम जल निकायों पर स्थापनाएं। एनआरएल/टीपी-7ए40-80695।
- विश्व बैंक समूह, ESMAP और SERIS (2018)। जहाँ सूर्य पानी से मिलता है: तैरती सौर बाजार रिपोर्ट, कार्यकारी सारांश।
- ए. डी., ए. आर., ए. एस., ए. टी. और ए. एस.। (2021). वैज्ञानिक और हितधारक साक्ष्य आधारित मूल्यांकन: तैरते हुए सौर फोटोवोल्टिक के लिए पारिस्थितिकी तंत्र की प्रतिक्रिया और सततता के लिए प्रभाव। नवीकरणीय और सतत ऊर्जा समीक्षाएं 152, 111639।
- Ember (2025). Global Electricity Review 2025: कम कार्बन स्रोतों 2024 में दुनिया की बिजली का 40.9% (12,609 TWh), कुल लगभग 30,800 TWh का अर्थ है।
- किंग, सी। (2021). सिंगापुर का पहला बड़े पैमाने पर सौर तैरता हुआ खेत टेंगहे जलाशय में खोला जाता है। The Straits Times, 14 July 2021.
- AFP (2023). जोकोवी ने दक्षिण पूर्व एशिया का सबसे बड़ा तैरने वाला सौर फार्म का उद्घाटन किया। The Jakarta Post, 9 November 2023.
- Times of India (2024). मध्य प्रदेश में बाढ़ से सबसे ज्यादा नुकसान हुआ है।, 12 अप्रैल 2024.
- Bloomberg (2023). फ्लोटिंग सोलर पैनल पुराने औद्योगिक स्थलों को हरित ऊर्जा के स्वर्ण खदानों में बदल देते हैं,3अगस्त 2023।
- Lazard (June 2026). Energy+, संस्करण 19 की स्तरीकृत लागत।
- Local Solar System Foundation (2026). The Fan Wall: open model, छत पर सौर बेंचमार्क।