কেন্দ্রীভূত সূর্যরশ্মি থেকে বাষ্প, ঘূর্ণায়মান টারবাইন ও বিদ্যুৎ তৈরির পথটি জানুন। দেখুন, বাস্তব সৌরবিদ্যুৎকেন্দ্রের নকশায় আয়না, তাপ সংরক্ষণ, আবহাওয়া ও খরচ কেন গুরুত্বপূর্ণ।
ছোট একটি কেন্দ্রে বড় সম্ভাবনা
সূর্যের আলো বিস্তৃত এলাকায় শক্তি ছড়ায়। একটি আতশকাচ সেই আলোর কিছু অংশ বাঁকিয়ে ছোট একটি জায়গায় ফেলতে পারে। সেখানে কোনো পৃষ্ঠ খুব গরম হয়ে উঠতে পারে, কারণ তার প্রতিটি অংশে বেশি শক্তি এসে পড়ে। লেন্স শক্তি এক জায়গায় জড়ো করে; বাড়তি শক্তি তৈরি করে না। লেন্স দিয়ে আলো কেন্দ্রীভূত করার মূল ধারণা এটাই।
এবার ভাবুন, অনেক বড় এলাকা থেকে সূর্যের আলো সংগ্রহ করে সেই তাপ দিয়ে বাষ্প তৈরি করা হচ্ছে। সেই বাষ্প বিদ্যুৎ উৎপাদনে সাহায্য করতে পারে। বাণিজ্যিক বিদ্যুৎকেন্দ্রগুলো সাধারণত এ কাজে অনেক আয়না ব্যবহার করে। এই পদ্ধতিকে বলে কেন্দ্রীভূত সৌরতাপ থেকে বিদ্যুৎ উৎপাদন, সংক্ষেপে সিএসপি। আমাদের ছবির লেন্সভিত্তিক ব্যবস্থাটি একটি ধারণার চিত্র; চালু কোনো বিদ্যুৎকেন্দ্রের আলোকচিত্র নয়।
লেন্স দিয়ে কখনো সূর্যের দিকে তাকাবেন না। কেন্দ্রীভূত সূর্যালোক চোখের ক্ষতি করতে বা আগুন ধরাতে পারে। চাপযুক্ত বাষ্প নিয়ন্ত্রণের জন্যও পেশাদার ব্যবস্থা দরকার। এসব ব্যবস্থা তত্ত্বাবধানে পরিচালিত গবেষণা বা প্রকৌশলসম্মত স্থাপনায় ব্যবহার করা উচিত।
সূর্যালোক থেকে শক্তি পাওয়ার দুটি পথ
পরিচিত বেশির ভাগ সৌর প্যানেলে ফটোভোলটাইক কোষ ব্যবহার করা হয়, যাকে সংক্ষেপে পিভি বলা হয়। এসব কোষে সেমিকন্ডাক্টর বা অর্ধপরিবাহী নামে বিশেষ উপাদান থাকে। আলো পড়লে সেগুলো বৈদ্যুতিক প্রবাহ তৈরি করে। পিভি প্রথমে বাষ্প তৈরি না করেই সরাসরি সূর্যালোককে বিদ্যুতে রূপান্তর করে।
সিএসপির পথ আলাদা: সূর্যালোক থেকে তাপ হয়, তাপ যন্ত্র চালায়, আর যন্ত্র জেনারেটর ঘোরায়। দুটি পদ্ধতিই সৌরশক্তি ব্যবহার করে, কিন্তু যন্ত্রপাতি ও শক্তি জমিয়ে রাখার প্রয়োজন এক নয়। পিভি ব্যবস্থার সঙ্গে ব্যাটারি ব্যবহার করা যায়। সিএসপি কেন্দ্রে বিদ্যুৎ তৈরির আগে তাপ জমিয়ে রাখা যায়।
জেনারেটর ছাড়াও সৌরতাপ কাজে লাগে। কারখানায় উচ্চ তাপমাত্রা দরকার হয় এমন কাজে এটি ব্যবহার করা যেতে পারে। যুক্তরাষ্ট্রের জ্বালানি বিভাগ বিদ্যুৎ উৎপাদন ও শিল্পে তাপ সরবরাহ—দুই ধরনের ব্যবহারের কথাই তুলে ধরেছে।
আয়না সূর্যের চলার পথ অনুসরণ করে
একটি সৌর টাওয়ারের চূড়ার কাছের তাপগ্রাহকের দিকে অনেক আয়না তাক করা থাকে। প্রতিটি আয়নাকে হেলিওস্ট্যাট বলা হয়। আকাশে সূর্যের অবস্থান বদলালে আয়নাও নড়ে। এতে প্রতিফলিত আলো নির্দিষ্ট লক্ষ্যে পড়তে থাকে। তাপগ্রাহক আলো শোষণ করে এবং তার শক্তি একটি তরল বা প্রবাহী পদার্থে পৌঁছে দেয়।
আরেক ধরনের নকশায় লম্বা, নালার মতো বাঁকানো আয়না থাকে। এগুলো একটি টাওয়ারের বদলে তাপগ্রাহী নল বরাবর আলো কেন্দ্রীভূত করে। এ ধরনের অনেক কেন্দ্রে নলের ভেতরের তেল তাপ বহন করে অন্য যন্ত্রে নিয়ে যায়। আর্গন ন্যাশনাল ল্যাবরেটরি আয়নার এসব বিন্যাস ব্যাখ্যা করেছে।
তাপগ্রাহকই আলো ও কেন্দ্রের বাকি অংশের মধ্যে সংযোগ তৈরি করে। উজ্জ্বল আলো সংগ্রহ করা কেবল প্রথম কাজ। তাপের অপচয় কমিয়ে যেখানে দরকার সেখানে তা পৌঁছাতেও হয়।
অনেক আয়নার একটি ক্ষেত্র ছোট একটি লেন্সের তুলনায় অনেক বেশি জায়গা থেকে আলো সংগ্রহ করে। তাই একটি ছোট বিন্দু খুব গরম হওয়া মানেই কোনো যন্ত্র দিয়ে একটি বাড়ি চালানো যাবে, এমন নয়। তাপমাত্রা আর মোট ব্যবহারযোগ্য শক্তির পরিমাণ আলাদা বিষয়।
তাপ টারবাইন ঘোরায়
বাষ্পভিত্তিক একটি প্রচলিত নকশায় গরম প্রবাহী পদার্থ হিট এক্সচেঞ্জার বা তাপ বিনিময় যন্ত্রের মধ্য দিয়ে যায়। এই যন্ত্র আলাদা দুটি প্রবাহী ব্যবস্থার মধ্যে তাপ আদান-প্রদান করতে দেয়। বাষ্প উৎপাদক অংশে সেই তাপ পানিকে বাষ্পে পরিণত করে। তাপ বহনকারী পদার্থ ও পানি একসঙ্গে মেশার দরকার হয় না।
উচ্চ চাপের বাষ্প টারবাইনের মধ্য দিয়ে প্রসারিত হয়ে একটি দণ্ডের সঙ্গে লাগানো ব্লেডে ধাক্কা দেয়। দণ্ডটি বৈদ্যুতিক জেনারেটর ঘোরায়। জেনারেটরের ভেতরে চৌম্বকক্ষেত্র ও তারের কুণ্ডলীর আপেক্ষিক গতির কারণে বিদ্যুৎ প্রবাহ তৈরি হয়। টারবাইন গতি দেয়; জেনারেটর সেই গতিকে বিদ্যুতে রূপান্তর করে।
টারবাইন ছাড়ার পর বাষ্প কনডেনসার বা ঘনীভবন যন্ত্রে ঢোকে। সেখানে তাপ হারিয়ে আবার তরল পানি হয়। একটি পাম্প সেই পানিকে আবার ব্যবস্থার ভেতর ঘুরিয়ে আনে। যুক্তরাষ্ট্রের ভূতাত্ত্বিক জরিপ সংস্থা এই পুনরাবৃত্ত বাষ্পচক্রের বর্ণনা দিয়েছে।
বাষ্পের পানি আবার ব্যবহার করলেও পানির সব চাহিদা শেষ হয়ে যায় না। ঠান্ডা করার জন্য আলাদা পানির সরবরাহ লাগতে পারে। শুষ্ক শীতলীকরণে পানির বদলে বাতাস ব্যবহার করা হয়। এতে পানি কম লাগে, তবে প্রায়ই খরচ বাড়ে এবং কার্যক্ষমতা কমে।
সূর্য ডোবার পরও তাপ ধরে রাখা
কিছু সিএসপি কেন্দ্রে গলিত লবণে শক্তি জমা রাখা হয়। লবণকে এতটা গরম রাখা হয় যে তা তরল থাকে। একটি প্রচলিত ব্যবস্থায় তুলনামূলক ঠান্ডা একটি ট্যাংক ও বেশি গরম আরেকটি ট্যাংক থাকে। গরম লবণ গরম ট্যাংকে জমা হয় এবং কেন্দ্রের শক্তি দরকার না হওয়া পর্যন্ত সেখানে থাকে।
পরে সেই লবণ তাপ বিনিময় যন্ত্রের মাধ্যমে তাপ ছেড়ে বাষ্প তৈরি করে। এরপর তা তুলনামূলক ঠান্ডা ট্যাংকে ফেরে। এখানে জমা থাকে তাপ, বিদ্যুৎ নয়। টারবাইন ও জেনারেটরের কাজ তখনো বাকি থাকে।
নকশাভেদে ব্যবস্থা বদলায়। কিছু কেন্দ্রে একই প্রবাহী পদার্থ তাপ সংগ্রহ ও জমা রাখে। অন্য কেন্দ্রে আলাদা পদার্থ ব্যবহার করা হয় এবং তাদের মাঝে আরেকটি তাপ বিনিময় যন্ত্র থাকে। জ্বালানি বিভাগের সংরক্ষণবিষয়ক নির্দেশিকায় দুটি ব্যবস্থাই ব্যাখ্যা করা হয়েছে। তাই সৌরকেন্দ্র সব সময় তার তাপগ্রাহকের ভেতর সরাসরি পানি ফুটিয়ে বাষ্প তৈরি করে না।
জমা রাখা তাপ সূর্যাস্তের পরে বা মেঘের সময় বিদ্যুৎ উৎপাদনে সাহায্য করতে পারে। তবে এই সরবরাহ সীমিত। কত শক্তি জমা আছে এবং কেন্দ্র কত দ্রুত তা ব্যবহার করছে, তার ওপর সময় নির্ভর করে। যেমন, সন্ধ্যায় বাড়িগুলোতে বিদ্যুতের চাহিদা মেটাতে পরিচালকেরা বিকেলের কিছু তাপ জমিয়ে রাখতে পারেন। এতে বিদ্যুৎ উৎপাদনের সময় বদলানো যায়। কিন্তু টানা অনেক দিন মেঘলা থাকলে এটি অফুরন্ত সরবরাহ দিতে পারে না।
আবহাওয়া ও দক্ষতা গুরুত্বপূর্ণ
সিএসপির জন্য জোরালো সরাসরি সূর্যালোক দরকার, যা আয়না কেন্দ্রীভূত করতে পারে। মেঘ সেই আলো ছড়িয়ে দেয় ও আটকে দেয়। আকাশ উজ্জ্বল দেখালেও ব্যবহারযোগ্য সরাসরি রশ্মি কম থাকতে পারে। জ্বালানি বিভাগ সরাসরি ও ছড়িয়ে পড়া আলোর পার্থক্য ব্যাখ্যা করেছে। আর এনআরইএলের সৌরবিষয়ক নির্দেশিকা জানায়, সিএসপি সরাসরি রশ্মির ওপর নির্ভর করে।
কোনো কেন্দ্রই এসে পড়া সব সৌরশক্তিকে ব্যবহারযোগ্য বিদ্যুতে বদলাতে পারে না। কিছু আলো তাপগ্রাহকে পৌঁছায় না। কিছু তাপ বাইরে চলে যায়। ঠান্ডা করার সময় বাষ্পচক্র থেকেও তাপ ছাড়তে হয়। পাম্প ও অন্যান্য যন্ত্রও শক্তি ব্যবহার করে।
তাই শুধু তাপগ্রাহক বেশি গরম হলেই পুরো কেন্দ্র ভালো কাজ করবে, এমন প্রমাণ হয় না। প্রকৌশলীরা পুরো ব্যবস্থাকে একসঙ্গে মূল্যায়ন করেন। কার্যকর তুলনায় কেবল দুপুরের সবচেয়ে উজ্জ্বল মুহূর্ত দেখা হয় না; মেঘলা সময় ও রক্ষণাবেক্ষণসহ দীর্ঘ সময়ে কত বিদ্যুৎ সরবরাহ হয়েছে, তা দেখা হয়।
উপযুক্ত ভূমিকা বেছে নেওয়া
কার্যক্ষমতার পাশাপাশি খরচও গুরুত্বপূর্ণ। ২০২৫ সালে শেষ হওয়া প্রকল্প নিয়ে আন্তর্জাতিক নবায়নযোগ্য জ্বালানি সংস্থা আইরেনার প্রতিবেদনে সিএসপির তুলনায় সৌর পিভির গড় বিদ্যুৎ উৎপাদন খরচ কম পাওয়া গেছে। তবে সূর্যাস্তের পরে শক্তি সরবরাহ করতে পারারও মূল্য আছে। সংরক্ষণব্যবস্থা, স্থানীয় সূর্যালোক, নির্মাণ ও পরিচালনার খরচ—সবই সিদ্ধান্তে প্রভাব ফেলে।
এ থেকে বোঝা যায়, ন্যায্য তুলনায় কোন সেবাটি দরকার, তা মিলিয়ে দেখা উচিত। দিনে বিদ্যুৎ দেওয়া আর সারা রাত বিদ্যুৎ দেওয়া আলাদা কাজ। পরিকল্পনাকারীরা তাপ সংরক্ষণসহ সিএসপির সঙ্গে ব্যাটারি বা অন্য উৎসের সহায়তায় চলা পিভির তুলনা করতে পারেন।
প্রতিটি নবায়নযোগ্য প্রযুক্তিরও একটি জীবনচক্র আছে। খনি থেকে উপাদান তোলা, যন্ত্র তৈরি, কেন্দ্র নির্মাণ এবং শেষে যন্ত্রাংশ পুনর্ব্যবহার বা ফেলে দেওয়া—সব ধাপেই প্রভাব পড়ে। এনআরইএলের জীবনচক্রবিষয়ক পর্যালোচনায় দেখা যায়, নবায়নযোগ্য বিদ্যুৎ থেকে সাধারণত জীবাশ্ম জ্বালানির বিদ্যুতের তুলনায় কম গ্রিনহাউস গ্যাস বের হয়। তবে সেই নির্গমন শূন্য নয়।
কেন্দ্রীভূত সূর্যালোক তাপ থেকে বিদ্যুৎ পাওয়ার একটি কার্যকর পথ দেখায়। পুরো কেন্দ্রটি স্থানীয় পরিবেশ ও মানুষের বিদ্যুতের চাহিদার সঙ্গে কতটা মানানসই, তার ওপর এর সাফল্য নির্ভর করে।
