सौर युग – मानवता के लिए एक उज्ज्वल भविष्य

ईंधन जलाने से सूर्य के प्रकाश से बिजली बनाने तक

ऊर्जा सभ्यता के विकास का आधार रही है। मनुष्यों और पशुओं की मांसपेशियों के अलावा, लंबे समय तक ईंधन जलाना ऊर्जा का प्रमुख स्रोत था। पवन और जल जैसी ऊर्जा का भी ऐतिहासिक उपयोग रहा है।

धातुओं को गलाने से लेकर आधुनिक तापविद्युत संयंत्रों तक, ऊष्मा का उपयोग सामग्री को बदलने और उपयोगी काम करने के लिए होता आया है। कई बिजली संयंत्र पानी से भाप बनाकर टर्बाइन चलाते हैं, हालांकि हर ईंधन-आधारित संयंत्र यही चक्र नहीं अपनाता।

फोटोवोल्टाइक तकनीक सूर्य के प्रकाश को सीधे बिजली में बदलती है। बिजली बनाने वाले सेल में यांत्रिक गति की आवश्यकता नहीं होती, हालांकि कुछ प्रणालियों में पैनल घुमाने वाले ट्रैकर होते हैं।

चलने वाले भागों की कम संख्या रखरखाव घटा सकती है और टिकाऊपन बढ़ा सकते हैं। फोटोवोल्टाइक सेल प्रकाश से सीधे बिजली बनाता है; कई जीवाश्म ईंधन और परमाणु संयंत्रों की तरह पहले ऊष्मा, फिर टर्बाइन की गति से बिजली नहीं बनाता।

तेज़ वृद्धि

सौर ऊर्जा का बाजार हाल के वर्षों में तेजी से बढ़ा है। लेख में उद्धृत वाणिज्यिक अनुमान अमेरिकी बाजार में 2030 तक 15.4% की चक्रवृद्धि वार्षिक वृद्धि बताता था। यह बाजार-मूल्य का पूर्वानुमान है, हर वर्ष बिजली उत्पादन की निश्चित वृद्धि नहीं।

स्रोत: Grand View Research

वैश्विक सौर विस्तार में चीन की बड़ी भूमिका है। परियोजना सूची, निर्माणाधीन क्षमता और चालू स्थापित क्षमता अलग माप हैं; एक की तुलना दूसरे से सीधे नहीं करनी चाहिए।

चीन ने 2023 और 2024 में नवीकरणीय क्षमता तेजी से बढ़ाई। उसके राष्ट्रीय ऊर्जा प्रशासन के अनुसार 2024 की पहली छमाही में लगभग 102 गीगावॉट सौर क्षमता जोड़ी गई। इसे 2023 की पूरी वैश्विक स्थापित क्षमता से अधिक नहीं कहा जा सकता। — उपलब्ध आँकड़ों का सार।

2024 के मध्य तक चीन संयुक्त पवन और सौर क्षमता का 1,200 गीगावॉट लक्ष्य, मूल 2030 समयसीमा से लगभग छह वर्ष पहले, हासिल करने की ओर बढ़ रहा था। यह संयुक्त पवन-सौर लक्ष्य है, अकेली सौर क्षमता नहीं।

स्रोत: Energy Wind Down Media; क्षमता-संबंधी विवरण राष्ट्रीय ऊर्जा प्रशासन के आँकड़ों के अनुसार स्पष्ट किया गया है।

इस तेज़ विस्तार को देखते हुए The Economist ने अपने कवर पर सौर युग की शुरुआत का विचार प्रस्तुत किया:

स्रोत: The Economist

पत्रिका के कवर को भविष्य की निश्चित भविष्यवाणी नहीं मानना चाहिए। बाजार टिप्पणी में कभी-कभी मैगज़ीन कवर अभिशाप की धारणा का उल्लेख किया जाता है, लेकिन यह कोई विश्वसनीय वैज्ञानिक नियम नहीं है।

लंबी अवधि में सौर ऊर्जा की भूमिका तकनीक, लागत, निवेश और नीतियों पर निर्भर करेगी।

सौर तापीय ऊर्जा और फोटोवोल्टाइक

सूर्य की ऊर्जा का उपयोग कई तरीकों से होता है। बिजली बनाने में प्रमुख तरीका फोटोवोल्टाइक है, जिसमें अर्धचालक प्रकाश को विद्युत ऊर्जा में बदलता है। सौर तापीय प्रणालियाँ ऊष्मा एकत्र करती हैं, जिसका उपयोग सीधे या बिजली बनाने में हो सकता है।

स्रोत: EIA

केंद्रित सौर तापीय बिजली संयंत्र दर्पणों से प्रकाश को रिसीवर पर केंद्रित करते हैं। टावर और परवलयिक नालियों सहित कई डिजाइन हैं। प्राप्त ऊष्मा से प्रायः टर्बाइन चलाकर बिजली बनती है।

स्रोत: University Of Maine

कुछ सौर तापीय बिजली परियोजनाओं में लागत, संचालन और तकनीकी कठिनाइयाँ सामने आईं। पक्षियों और अन्य वन्यजीवों पर प्रभाव भी स्थान और डिजाइन के अनुसार महत्त्वपूर्ण हो सकता है। सभी सौर तापीय प्रणालियों की समस्याएँ समान नहीं हैं।

विनिर्माण में सुधार, बढ़ता पैमाना और आपूर्ति-श्रृंखला विकास से फोटोवोल्टाइक लागत काफी घटी है। 1990 से 30 गुना गिरावट जैसे अनुपात के लिए यह स्पष्ट करना आवश्यक है कि तुलना सेल, मॉड्यूल या पूरे संयंत्र की लागत की है।

स्रोत: EIA

नई सौर बिजली परियोजनाओं में फोटोवोल्टाइक तकनीक प्रमुख हो गई है।

पॉलीसिलिकॉन से उन्नत सोलर पैनलों तक

लेख के समय वैश्विक फोटोवोल्टाइक उत्पादन में क्रिस्टलीय सिलिकॉन तकनीक की हिस्सेदारी 90% से अधिक थी।

स्रोत: EIA

पॉलीसिलिकॉन उच्च शुद्धता वाला कच्चा पदार्थ है, जिससे मोनोक्रिस्टलीय और बहुक्रिस्टलीय सिलिकॉन सेल बनाए जा सकते हैं। इसे केवल बहुक्रिस्टलीय सेल का पर्याय नहीं मानना चाहिए। 2024 तक मोनोक्रिस्टलीय तकनीक बाजार में प्रमुख थी और उसे सामान्य रूप से कम लागत-प्रभावी कहना गलत है।

सिलिकॉन सेल की दक्षता बढ़ाने के लिए संपर्क, सतह, पासिवेशन और सेल संरचना में सुधार किए जा रहे हैं। साथ ही टैंडम और वैकल्पिक अर्धचालकों पर शोध जारी है।

स्रोत: Clean Energy Review

थिन फिल्म कैडमियम टेल्यूराइड

सिलिकॉन का एक विकल्प कैडमियम टेल्यूराइड (CdTe) है। यह बड़े बिजली संयंत्रों में स्थापित पतली-फिल्म तकनीक है और लागत के मामले में सिलिकॉन से प्रतिस्पर्धा कर सकती है। इसे केवल छोटे या पहनने योग्य उपकरणों की तकनीक नहीं समझना चाहिए।

इस तकनीक के लाभ और सीमाएँ दोनों हैं।

संभावित लाभों में शामिल हैं:

• तेज़, एकीकृत विनिर्माण प्रक्रियाएँ, जिनसे सामग्री और पूँजी की जरूरत कम हो सकती है।
• अर्धचालक की बहुत पतली परत; हालांकि पूरे मॉड्यूल का वजन काँच और अन्य घटकों पर भी निर्भर करता है।
• कुछ जीवन-चक्र आकलनों में सिलिकॉन की तुलना में कम विनिर्माण उत्सर्जन; छह गुना अंतर हर उत्पादन व्यवस्था पर लागू स्थायी अनुपात नहीं है।
• कम मोटाई में प्रकाश का प्रभावी अवशोषण। यह अपने आप पूरे सौर स्पेक्ट्रम के उपयोग या हर सिलिकॉन सेल से अधिक दक्षता का प्रमाण नहीं है।

कैडमियम की विषाक्तता के कारण सामग्री का सुरक्षित प्रबंधन आवश्यक है। CdTe यौगिक, मौलिक कैडमियम और टेल्यूरियम के गुण एक जैसे नहीं हैं। पर्यावरणीय आकलन में विनिर्माण, उपयोग, टूट-फूट और पुनर्चक्रण के वास्तविक जोखिम तथा बचाए गए उत्सर्जन शामिल होने चाहिए।

टेल्यूरियम की उपलब्धता भी विस्तार का कारक है; यह मुख्यतः अन्य धातुओं के उत्पादन का उपोत्पाद है। बड़े पैमाने पर विस्तार में सामग्री की मात्रा घटाना, आपूर्ति बढ़ाना और पुनर्चक्रण मदद कर सकते हैं।

पूरे जीवन-चक्र में सामग्री की सुरक्षित संभाल और पुनर्चक्रण संसाधन तथा प्रदूषण दोनों संबंधी जोखिम घटाने के लिए आवश्यक हैं।

इन सीमाओं के बावजूद CdTe का बड़े सौर संयंत्रों में व्यावसायिक उपयोग है। हल्की या लचीली कोशिकाओं के अन्य प्रकार अलग अनुप्रयोगों में उपयोगी हो सकते हैं, जैसे पहनने योग्य उपकरण। उन जैविक या अन्य पतली-फिल्म तकनीकों को CdTe के साथ एक नहीं मानना चाहिए।

पेरोव्स्काइट

पेरोव्स्काइट नाम मूलतः कैल्शियम टाइटेनेट खनिज से आया है, लेकिन सौर सेल में शोध किए जा रहे पेरोव्स्काइट प्रायः अलग संरचना-संबंधी हैलाइड अर्धचालक हैं। सभी में टाइटेनियम नहीं होता।

शुरुआती एकल-पेरोव्स्काइट सेल ने 2009 में लगभग 3.8% दक्षता दिखाई थी। LONGi ने नवंबर 2023 में सिलिकॉन-पेरोव्स्काइट टैंडम सेल के लिए 33.9% का रिकॉर्ड घोषित किया था। अलग संरचनाओं के इन आँकड़ों को एक ही प्रकार के सेल की सीधी प्रगति नहीं मानना चाहिए।

कुछ पेरोव्स्काइट परतें सिलिकॉन की तुलना में कम तापमान पर घोल-आधारित या मुद्रण विधियों से बन सकती हैं। पूरे व्यावसायिक सेल को हमेशा कमरे के तापमान पर बनाने या उसकी लागत निश्चित रूप से कम होने का निष्कर्ष अभी नहीं निकाला जा सकता।

उपयुक्त आधार पर लचीले पेरोव्स्काइट सेल बनाए जा सकते हैं, जिससे वाहन या हल्के उपकरणों में उपयोग की संभावनाएँ हैं। बैंडगैप को समायोजित करने और टैंडम डिजाइन से उच्च दक्षता की संभावना मिलती है; हर पेरोव्स्काइट सेल की क्षमता समान नहीं होती।

नमी, ऊष्मा, प्रकाश और दीर्घकालीन स्थिरता व्यावसायीकरण की प्रमुख चुनौतियाँ हैं। कई संरचनाओं में सीसा होने से रिसाव और पुनर्चक्रण पर भी ध्यान देना आवश्यक है। सभी सेल की उम्र केवल कुछ वर्ष है, ऐसा स्थायी निष्कर्ष नहीं है।

पेरोव्स्काइट एक आशाजनक तकनीक है, जो 2024 में शुरुआती व्यावसायिक विकास के चरण में थी। सिलिकॉन-पेरोव्स्काइट टैंडम इसकी दक्षता और अपनाने की संभावनाएँ बढ़ाने का एक मार्ग है।

क्वांटम डॉट्स और अन्य क्वांटम प्रभाव

दक्षता बढ़ाने के लिए केवल प्रकाश का अवशोषण पर्याप्त नहीं; ऊर्जा-हानि और विद्युत आवेश का संग्रह भी महत्त्वपूर्ण हैं। सिलिकॉन दृश्य प्रकाश के साथ निकट-अवरक्त और कुछ पराबैंगनी प्रकाश भी अवशोषित करता है। वह पूरे अवरक्त स्पेक्ट्रम को नहीं पकड़ता, लेकिन अवरक्त को पूरी तरह छोड़ देता है कहना गलत है।

स्रोत: QD Solar

एक विकल्प है क्वांटम डॉट्स का उपयोग, जो आकार के अनुसार अलग‑अलग प्रकाश अवशोषित करने वाले नैनोपार्टिकल होते हैं, जिनकी खोज और संश्लेषण के लिए 2023 का रसायनशास्त्र का नोबेल पुरस्कार दिया गया।

क्वांटम डॉट का आकार और संरचना बदलकर उसका अवशोषण बैंड समायोजित किया जा सकता है। उपयुक्त टैंडम या अन्य डिजाइन सिलिकॉन के साथ स्पेक्ट्रम के उपयोग को बेहतर बनाने की संभावना देते हैं।

दक्षता की सैद्धांतिक सीमा सेल संरचना, बैंडगैप और प्रकाश की परिस्थितियों पर निर्भर करती है। लगभग 33% सीमा आदर्श एकल-जंक्शन मॉडल से जुड़ी है। 66% जैसे प्रस्तावित मान को सभी क्वांटम-डॉट सेल की सामान्य सीमा या व्यावहारिक उपलब्धि नहीं मानना चाहिए।

अन्य नैनो-ऑप्टिकल डिजाइन भी प्रकाश को केंद्रित कर सकते हैं। उदाहरण के तौर पर बो-टाई रेज़ोनेटर और नैनो-स्तरीय बलों से जुड़े डिजाइन पर शोध है। कैसिमिर प्रभाव का उल्लेख सूर्य के अतिरिक्त किसी मुफ्त ऊर्जा-स्रोत का प्रमाण नहीं है।

उन्नत कोटिंग

नई सामग्री के अलावा सतह, कोटिंग और प्रकाश प्रबंधन में बदलाव भी सेल की दक्षता और टिकाऊपन सुधार सकते हैं।

अमेरिका-आधारित SunDensity प्रकाश प्रबंधन की कोटिंग विकसित करती है। उसकी पहल में स्पेक्ट्रम बदलने और प्रकाश-संग्रह सुधारने की संभावनाएँ भी शामिल हैं, केवल UV क्षरण रोकना नहीं। जून 2024 में कंपनी ने कनाडा की QD Solar का अधिग्रहण और SunDensity Canada की स्थापना घोषित की थी।

स्रोत: QD Solar

द्विमुखी पैनल और सौर ट्रैकर

एकमुखी पैनल मुख्यतः सामने से प्रकाश ग्रहण करते हैं। सही झुकाव और दिशा से वर्ष भर मिलने वाला प्रकाश और उत्पादन बढ़ाया जा सकता है।

द्विमुखी पैनल सामने और पीछे, दोनों ओर से आने वाले प्रकाश से बिजली बनाते हैं; वे प्रकाश पैदा नहीं करते। कुछ व्यवस्थाओं में पैनल खड़े लगाए जाते हैं, जिनके चेहरे पूर्व और पश्चिम की ओर तथा पंक्तियाँ उत्तर-दक्षिण दिशा में होती हैं।

उपयुक्त स्थल और डिजाइन में इसके लाभ हो सकते हैं:

• पूर्व-पश्चिम मुख वाले खड़े पैनल दोपहर की तुलना में सुबह और शाम अधिक उपयोगी उत्पादन दे सकते हैं। इसका कारण सभी सेल का दोपहर में प्रकाश से सामान्य रूप से संतृप्त हो जाना नहीं है।
• वायु प्रवाह से तापमान घटने पर ऊष्मा से होने वाला उत्पादन-नुकसान कम हो सकता है।
• पीछे की सतह जमीन, बर्फ या अन्य सतहों से परावर्तित प्रकाश ग्रहण कर सकती है।
• सुबह-शाम उत्पादन बढ़ने से स्थानीय माँग और कीमत के साथ बेहतर मेल हो सकता है। वास्तविक लाभ स्थान, मौसम और बिजली बाजार पर निर्भर करता है।

स्रोत: Wikipedia

द्विमुखी और अलग दिशा वाले पैनल उत्पादन का समय बदलने में मदद कर सकते हैं। डक कर्व, सौर उत्पादन घटाने के बाद बची शुद्ध बिजली माँग का दैनिक आकार बताता है; यह स्वयं बिजली की कीमत का ग्राफ नहीं है।

स्रोत: Visual Capitalist

सौर ट्रैकर दिन भर पैनल का कोण बदलकर सूर्य का अनुसरण करते हैं। लाभ स्थल और डिजाइन पर निर्भर करता है, केवल उत्तरी क्षेत्रों तक सीमित नहीं। इनमें चलने वाले भाग, अतिरिक्त लागत और रखरखाव शामिल होते हैं।

स्रोत: Nickel Energy Solution

ऊष्मा प्रबंधन और थर्मोफोटोवोल्टाइक

कई फोटोवोल्टाइक सेल का तापमान बढ़ने पर विद्युत दक्षता घटती है। प्रभाव की मात्रा सामग्री और डिजाइन के तापमान गुणांक पर निर्भर करती है।

इसलिए पैनल के पीछे वायु प्रवाह और उचित दूरी उपयोगी हैं। कुछ प्रणालियाँ पानी से शीतलन करती हैं या ऊष्मा भी एकत्र करती हैं, लेकिन अतिरिक्त पानी, पंप और रखरखाव की लागत का आकलन जरूरी है।

स्रोत: Sustainable Energy Research

थर्मोफोटोवोल्टाइक (TPV) सेल गर्म उत्सर्जक से निकलने वाले विकिरण को बिजली में बदलने के लिए विशेष रूप से बनाए जाते हैं। उन्हें सामान्य सौर पैनलों का पूरी तरह समान उपयोग नहीं समझना चाहिए।

इन्हें ऊष्मा भंडारण के साथ मिलाकर बिजली बनाने की संभावना है।

जलाशयों पर तैरते सौर पैनल

स्रोत: RWE

तैरती सौर प्रणालियों में पैनलों को जलाशय पर तैरते ढाँचों में लगाया जाता है। इससे कुछ भूमि की जरूरत कम हो सकती है, लेकिन जल-पर्यावरण, एंकरिंग और रखरखाव का ध्यान रखना पड़ता है।

जल के ऊपर स्थापना कुछ परिस्थितियों में पैनल ठंडे रखने में मदद कर सकती है। ऊर्जा-लाभ और पर्यावरणीय प्रभाव हर स्थल के लिए अलग जाँचे जाने चाहिए।

एग्रीवोल्टाइक

कृषि-सौर व्यवस्था में खेती और बिजली उत्पादन एक ही भूमि पर किए जाते हैं। फसलों को प्रकाश पैनलों के बीच के स्थान और बदलती छाया से मिलता है; अपारदर्शी पैनल का न अवशोषित किया हुआ सारा प्रकाश नीचे से गुजरता है, ऐसा नहीं है।

सही फसल, जलवायु और डिजाइन के साथ संभावित लाभ हैं:

• कुछ फसलों को अत्यधिक धूप और ताप से संरक्षण।
• कुछ परिस्थितियों में वाष्पीकरण और सिंचाई की जरूरत कम होना।
• एक ही भूमि का दो उपयोग, जिससे खेती और ऊर्जा परियोजनाओं के बीच दबाव घट सकता है।
• पशुओं के लिए छाया।
• पौधों के वाष्पोत्सर्जन से स्थानीय शीतलन; इसका प्रभाव मौसम और व्यवस्था पर निर्भर करता है।

स्रोत: Dezeen

सूखे क्षेत्रों में उपयुक्त छाया कुछ पौधों के लिए लाभकारी हो सकती है। धूल, सफाई और पानी के उपयोग पर प्रभाव स्थानीय होता है। पैनल धोने का पानी सिंचाई में तभी उपयोगी है जब उसकी गुणवत्ता, मात्रा और प्रणाली उपयुक्त हों।

इसके लिए किसान और सौर इंस्टॉलर को मिलकर फसल, उपकरण, छाया और रखरखाव की योजना बनानी होती है। अतिरिक्त प्रशिक्षण और निवेश भी लग सकते हैं।

अंतरिक्ष-आधारित सौर ऊर्जा

जमीन पर सौर पैनल रात में सूर्य से बिजली नहीं बनाते। भूमध्यरेखा से दूर क्षेत्रों में सर्दियों के छोटे दिन और कम सूर्य कोण उत्पादन घटा सकते हैं।

इस सीमा को घटाने का एक प्रस्ताव पृथ्वी की कक्षा में सौर सरणियाँ स्थापित करना है।

कुछ कक्षीय डिजाइन लगभग निरंतर सूर्यप्रकाश पा सकते हैं और ऊर्जा पृथ्वी के रिसीवर तक भेजने का लक्ष्य रखते हैं। ग्रहण, प्रेषण-हानि, सुरक्षा और लागत के कारण हर व्यवस्था में निर्बाध 24 घंटे आपूर्ति स्वतः सुनिश्चित नहीं होती।

स्रोत: ESA – European Space Agency

व्यावहारिकता के लिए प्रक्षेपण लागत, कक्षा में निर्माण और रखरखाव महत्वपूर्ण हैं। क्षुद्रग्रह या चंद्र सामग्री से उत्पादन अभी दूर की संभावनाएँ हैं, स्थापित आपूर्ति-श्रृंखला नहीं।

इस अवधारणा, तकनीकी चुनौतियों और संबंधित कंपनियों पर लेख अंतरिक्ष-आधारित स्वच्छ ऊर्जा समाधान में चर्चा की गई है।

सोलर की सीमाएँ

घटती लागत के बावजूद सौर ऊर्जा को अन्य स्रोतों की जगह व्यापक रूप से उपयोग करने में तकनीकी, आर्थिक और प्रणालीगत सीमाएँ हैं।

परिवर्तनशील उत्पादन और मौसम

बादल, ऋतु और दिन की अवधि से सौर उत्पादन बदलता है। रात के लिए बिजली अन्य उत्पादन या पहले से भंडारित ऊर्जा से देनी होती है।

संभावित उपायों में ग्रिड का विस्तार, माँग प्रबंधन, अलग ऊर्जा स्रोत और कई प्रकार के भंडारण शामिल हैं। उदाहरण हैं:

• अंतरिक्ष-आधारित सौर ऊर्जा, जो अभी प्रस्ताव और अनुसंधान का विषय है।
• दूर के क्षेत्रों के ग्रिड जोड़ने के लिए HVDC केबल का उपयोग। 2024 में प्रस्तावित उदाहरणों में ऑस्ट्रेलिया–सिंगापुर का लगभग 4,300 किलोमीटर मार्ग और मोरक्को–ब्रिटेन का लगभग 4,000 किलोमीटर मार्ग शामिल थे। ये लेख के समय चालू परियोजनाएँ नहीं थीं।
• दिन की ऊर्जा शाम तक पहुँचाने के लिए बैटरी भंडारण। पूरी सर्दी के मौसमी भंडारण की लागत और जरूरत अलग होती है। देखें: बड़े पैमाने पर ऊर्जा भंडारण और बैटरी तकनीक।

स्रोत: Canadian Solar

विद्युतीकरण की सीमाएँ

वैश्विक अंतिम ऊर्जा खपत में बिजली का हिस्सा लगभग पाँचवाँ था। बाकी में परिवहन, ताप और औद्योगिक ईंधन का बड़ा योगदान था। अंतिम ऊर्जा को प्राथमिक ऊर्जा या केवल बिजली की खपत से अलग समझना चाहिए।

इसलिए व्यापक डीकार्बनाइजेशन के लिए सौर बिजली के साथ विद्युतीकरण, दक्षता, भंडारण, ग्रिड और अन्य तकनीकों की जरूरत होगी।

इनमें हाइड्रोजन और अमोनिया जैसे ऊर्जा-वाहक तथा परमाणु ऊर्जा या भूतापीय ऊर्जा जैसे उत्पादन स्रोत शामिल हो सकते हैं। भविष्य के ऊर्जा मिश्रण का स्वरूप क्षेत्र और उपयोग के अनुसार अलग होगा।

भूराजनीति और चीन पर निर्भरता

2024 के संदर्भ में चीन सौर विनिर्माण के कई चरणों में प्रमुख था। सभी हरित ऊर्जा तकनीकों की आपूर्ति-श्रृंखला में उसकी हिस्सेदारी एक जैसी नहीं है।

लेख में सौर पैनलों में लगभग 80%, इलेक्ट्रिक वाहनों में लगभग 60% और बैटरी विनिर्माण में 80% से अधिक हिस्सेदारी के आँकड़े उद्धृत थे। प्रत्येक के लिए वर्ष, उत्पादन की परिभाषा और आपूर्ति-श्रृंखला का चरण अलग हो सकता है; इन्हें एक ही माप नहीं समझना चाहिए।

स्रोत: Medium

चीन में कोयला-आधारित बिजली की बड़ी हिस्सेदारी सौर विनिर्माण के उत्सर्जन को प्रभावित कर सकती है। लेकिन हर कारखाना सीधे कोयला संयंत्र से चलता है, ऐसा नहीं। जीवन-चक्र उत्सर्जन में कारखाने की ऊर्जा, सामग्री, परिवहन और संचालन अवधि शामिल होती है।

स्रोत: Brian Pittock

भूराजनीतिक तनाव, व्यापार प्रतिबंध और चीन में बने पैनलों पर शुल्क कुछ बाजारों में लागत और आपूर्ति को प्रभावित कर सकते हैं। इसका प्रभाव देश और नीति के अनुसार बदलता है।

संसाधन सीमाएँ

Silver Institute के अनुसार सौर फोटोवोल्टाइक की चाँदी माँग 2023 में लगभग 19.35 करोड़ ट्रॉय औंस रही, जो 2022 से 64% अधिक थी। यह चाँदी का महत्वपूर्ण उपयोग है; खनन उत्पादन, कुल आपूर्ति और कुल माँग के प्रतिशत अलग-अलग होते हैं।

स्रोत: Medium

सामान्य सिलिकॉन सौर सेल रेयर-अर्थ तत्वों पर बहुत निर्भर नहीं हैं। इंडियम, गैलियम और सेलेनियम मुख्यतः कुछ विशेष या वैकल्पिक तकनीकों में आते हैं; हर पैनल में इनकी बड़ी मात्रा नहीं होती। पवन टर्बाइनों के भी सभी डिजाइन रेयर-अर्थ चुंबक नहीं इस्तेमाल करते।

सौर पेरोव्स्काइट को कैल्शियम टाइटेनेट खनिज के साथ मिलाकर टाइटेनियम की कमी का निष्कर्ष निकालना सही नहीं है। संभावित सामग्री-सीमाएँ वास्तविक सेल संरचना, जैसे सीसा, टिन या अन्य घटकों, पर निर्भर करेंगी।

सस्ती बिजली के परिणाम

निवेश, तकनीकी सुधार, दक्षता और पुनर्चक्रण कई सीमाएँ घटा सकते हैं, लेकिन उन्हें अपने आप समाप्त मान लेना उचित नहीं है।

ईंधन रहित उत्पादन और सस्ती ऊर्जा के व्यापक लाभ हो सकते हैं।

विकेंद्रीकृत ऊर्जा उत्पादन

सौर ऊर्जा छतों और छोटे स्थानीय संयंत्रों से लेकर बड़े केंद्रीकृत बिजलीघरों तक कई पैमानों पर बनाई जा सकती है। यह हमेशा विकेंद्रीकृत ही नहीं होती।

छत, उपयुक्त भूमि और कुछ जलाशयों पर स्थापना संभव है, लेकिन हर स्थल पर्यावरण, संरचना या ग्रिड के हिसाब से उपयुक्त नहीं होता। भूमि की जरूरत डिजाइन और उत्पादन के अनुसार बदलती है।

स्थानीय उत्पादन और बैटरी कुछ ग्रिड निवेश घटा सकते हैं और लचीलापन बढ़ा सकते हैं। व्यापक विद्युतीकरण तथा दूरस्थ उत्पादन के लिए पर्याप्त ग्रिड और नियंत्रण की जरूरत फिर भी बनी रहती है।

गरीब देशों का विकास

कई कम आय वाले देश उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में हैं और उनके पास अच्छे सौर संसाधन हैं। सर्वाधिक विकिरण अक्सर शुष्क उपोष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में मिलता है; सभी उष्णकटिबंधीय क्षेत्र समान रूप से धूप वाले नहीं हैं।

स्रोत: Allegra Spender

कई स्थानों में जीवाश्म ईंधन या जैव ईंधन प्रमुख रहे हैं। घटती सौर लागत नई आपूर्ति के विकल्प बढ़ाती है, लेकिन वित्त, ग्रिड और स्थानीय परिस्थितियाँ अपनाने की गति तय करती हैं।

विश्वसनीय बिजली से रोशनी, जल शोधन, शीतलन, परिवहन और डिजिटल सेवाएँ बेहतर हो सकती हैं। विकास के लाभ के लिए सस्ती बिजली के साथ उपकरण और संस्थागत क्षमता भी चाहिए।

कुछ क्षेत्रों में छोटे ग्रिड और वितरित सौर प्रणालियाँ बड़े केंद्रीकृत ढाँचे के कुछ चरणों को छोड़ने में मदद कर सकती हैं। इससे हर देश के लिए पूरी तरह सौर और विकेंद्रीकृत व्यवस्था सर्वोत्तम नहीं हो जाती।

मोबाइल संचार की तरह कुछ तकनीकी चरण सीधे पार किए जा सकते हैं, लेकिन बिजली और दूरसंचार की भौतिक तथा आर्थिक आवश्यकताएँ अलग हैं।

प्रचुर और सस्ती ऊर्जा

पानी, रेगिस्तान और कृषि

यदि सौर उत्पादन और ऊर्जा-प्रणाली की कुल लागत घटती रहे, तो कुछ नए उपयोग आर्थिक रूप से संभव हो सकते हैं। उत्पादन की कम लागत, हर समय उपलब्ध बिजली की कम लागत के समान नहीं है।

उदाहरण के लिए, सौर ऊर्जा से विलवणीकरण संयंत्र चलाए जा सकते हैं। इससे शुष्क क्षेत्रों में जल आपूर्ति बढ़ सकती है। रेगिस्तान पृथ्वी के स्थलभाग के लगभग एक-तिहाई हिस्से में पाए जाते हैं — पूरी पृथ्वी की सतह के एक-तिहाई भाग में नहीं।

खनन और धातु

खनन में ऊर्जा महत्वपूर्ण लागत है, लेकिन अयस्क की सांद्रता, पानी, भूमि, रसायन, पूँजी और पर्यावरणीय प्रभाव भी तय करते हैं कि कोई भंडार आर्थिक रूप से उपयोगी है या नहीं।

सस्ती ऊर्जा कुछ निम्न-ग्रेड अयस्कों का प्रसंस्करण संभव बना सकती है। केवल पूरी चट्टान पिघलाने से लिथियम, टाइटेनियम या टंगस्टन अनिवार्य रूप से इस्पात जितने सस्ते और प्रचुर नहीं हो जाते। निष्कर्षण की रसायनिकी तथा संसाधन-सीमाएँ बनी रहती हैं।

उर्वरक

आज अमोनिया-आधारित कई उर्वरकों के लिए हाइड्रोजन प्राकृतिक गैस से बनता है। कम उत्सर्जन वाली बिजली से इलेक्ट्रोलिसिस और अमोनिया उत्पादन के अवसर बढ़ सकते हैं। कुल लागत और कृषि उपयोग पर असर अन्य कारकों पर भी निर्भर है।

कार्बन कैप्चर

कम उत्सर्जन वाली ऊर्जा जलवायु परिवर्तन को सीमित करने में मदद कर सकती है। सौर ऊर्जा अकेले पूरी जलवायु समस्या का समाधान नहीं करती।

वायु से कार्बन डाइऑक्साइड निकालने की कुछ तकनीकें उपलब्ध हैं, लेकिन उन्हें ऊर्जा, अवसंरचना और दीर्घकालीन भंडारण चाहिए। उत्सर्जन घटाने का स्थान केवल कार्बन हटाना नहीं ले सकता।

सस्ती कम-कार्बन ऊर्जा कार्बन हटाने की कुछ विधियों की लागत घटा सकती है। स्थायी जलवायु लाभ के लिए CO₂ का सुरक्षित दीर्घकालीन भंडारण आवश्यक है। उससे बने तरल ईंधन को जलाने पर कार्बन वापस निकलता है; ग्रेफाइट भी उपयोग और अंतिम निपटान के बिना अपने आप स्थायी भंडारण नहीं है।

सोलर पावर में निवेश

सौर उत्पादन तेजी से बढ़ रहा है और ऊर्जा-प्रणाली के उत्सर्जन घटाने में महत्त्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है। 2024 के संदर्भ में जीवाश्म ईंधन अभी भी वैश्विक बिजली और कुल ऊर्जा के बड़े हिस्से का स्रोत थे। उत्पादन की वृद्धि निवेश के लाभ की गारंटी नहीं है।

पैमाने की अर्थव्यवस्था प्रतिस्पर्धी विनिर्माण में महत्त्वपूर्ण है, लेकिन बड़े उत्पादकों को भी मूल्य-चक्र, अधिक आपूर्ति और तकनीकी बदलाव का जोखिम रहता है।

सौर कंपनियों के शेयर कई ब्रोकरों से उपलब्ध हो सकते हैं। securities.io पर अमेरिका, कनाडा, ऑस्ट्रेलिया, ब्रिटेन और अन्य देशों के ब्रोकरों की जानकारी मिलती है।

व्यक्तिगत शेयरों के विकल्प के रूप में क्षेत्रीय ETF भी देखे जा सकते हैं। लेख में Global X Solar ETF (RAYS), Invesco Solar ETF (TAN) और Global X China Clean Energy ETF (2809.HK) का उल्लेख है। ये ऐतिहासिक उदाहरण हैं; उपलब्धता, पोर्टफोलियो और शुल्क बदल सकते हैं। क्षेत्र के भीतर विविधीकरण नुकसान का जोखिम समाप्त नहीं करता।

संबंधित लेख देखें: निवेश के लिए सौर ऊर्जा के दस प्रमुख शेयर।

सोलर कंपनियां

1. Daqo New Energy Corp.

Daqo New Energy चीन का उच्च-शुद्धता पॉलीसिलिकॉन उत्पादक है। यह सामग्री सिलिकॉन सौर सेल की आपूर्ति-श्रृंखला का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है।

कंपनी ने 2019 के बाद उत्पादन क्षमता तेजी से बढ़ाई। आठ गुना जैसे अनुपात में घोषित क्षमता, चालू क्षमता और वास्तविक उत्पादन की तुलना स्पष्ट होनी चाहिए।

स्रोत: Daqo

Daqo की आय 2020 में लगभग 68 करोड़ डॉलर से बढ़कर 2022 में लगभग 4.61 अरब डॉलर हुई थी। बाद में पॉलीसिलिकॉन कीमतों में गिरावट ने आय और मुनाफे पर दबाव डाला। पुराने ऊँचे मुनाफे के आधार पर वर्तमान मूल्यांकन स्थायी रूप से सस्ता नहीं माना जा सकता।

कंपनी की आधिकारिक वेबसाइट और निवेशक सूचना से उत्पादन, लागत, वित्तीय परिणाम और जोखिम देखे जा सकते हैं। वेबसाइट की शैली को कंपनी की वित्तीय गुणवत्ता का संकेत नहीं मानना चाहिए।

2023 जैसे ऐतिहासिक वर्षों के मूल्य-आय अनुपात, चक्रीय मुनाफे पर आधारित थे। कंपनी और क्षेत्र को शिनजियांग में जबरन श्रम संबंधी आरोपों तथा अमेरिकी व्यापार और आयात प्रतिबंधों से जुड़े विवादों का भी सामना रहा है। आरोप, कंपनी के जवाब और लागू प्रतिबंधों को अलग समझना चाहिए।

Daqo में निवेश पर भूराजनीतिक, नियामकीय और वस्तु-मूल्य संबंधी जोखिम हैं। कम मूल्यांकन अनुपात अपने आप बड़े लाभ का आश्वासन नहीं देता।

2. JinkoSolar Holding Co., Ltd.

JinkoSolar दुनिया के बड़े सौर मॉड्यूल निर्माताओं में शामिल है और उसका प्रमुख उत्पादन आधार चीन में है। विदेशों में वियतनाम में वेफर, मलेशिया में सेल और अमेरिका में मॉड्यूल असेंबली जैसी गतिविधियाँ रही हैं। अमेरिकी मॉड्यूल असेंबली को वहाँ सेल उत्पादन नहीं कहना चाहिए।

स्रोत: Jinko Solar

चीन, एशिया-प्रशांत और अन्य उभरते बाजार उसके कारोबार के महत्वपूर्ण हिस्से हैं। फिर भी पश्चिमी बाजारों की नीति और शुल्क का जोखिम कंपनी के लिए अप्रासंगिक नहीं है।

स्रोत: Jinko Solar

2024 की पहली तिमाही के समय Jinko ने ऐतिहासिक रूप से 230 गीगावॉट से अधिक मॉड्यूल डिलीवरी बताई थी। उस तिमाही में मॉड्यूल शिपमेंट लगभग 19.99 गीगावॉट रहे, जो पिछली समान तिमाही से 53.3% अधिक थे। मॉड्यूल और अलग सेल शिपमेंट एक ही माप नहीं हैं।

इन ऐतिहासिक मॉड्यूल शिपमेंट के आधार पर Jinko प्रमुख वैश्विक आपूर्तिकर्ताओं में था। हर बाजार माप में स्थायी रूप से पहला स्थान होना अलग दावा है।

Jinko ने अपने N-type सेल में लगभग 25.8% दक्षता का दावा किया था। सेल की दक्षता पूरे व्यावसायिक मॉड्यूल की दक्षता नहीं होती। कंपनी द्विमुखी मॉड्यूल भी उपलब्ध कराती है।

N-type की लगभग 80% हिस्सेदारी 2024 की पहली तिमाही के मॉड्यूल शिपमेंट से जुड़ी थी, पूरे 2023 से नहीं। कंपनी ने 2024 के लिए लगभग 90% हिस्सेदारी का लक्ष्य बताया था। 56 गीगावॉट परियोजना कई चरणों में थी; शुरुआती 14 गीगावॉट चरणों को पूरी परियोजना के चालू होने के बराबर नहीं मानना चाहिए।

2024 के लिए कंपनी ने विनिर्माण के विभिन्न चरणों में क्षमता-विस्तार की योजना दी थी। वार्षिक सेल या मॉड्यूल क्षमता की तुलना कंपनी के पूरे इतिहास की संचयी डिलीवरी से करके बाजार हिस्सेदारी नहीं निकाली जा सकती।

Jinko ने NeoGreen को नवीकरणीय बिजली से बने N-type मॉड्यूल के रूप में प्रस्तुत किया था। कंपनी का ऐसा विनिर्माण दावा पूरे जीवन-चक्र का शून्य कार्बन उत्सर्जन नहीं बताता।

क्षमता का विस्तार कंपनी की तकनीक और अंतरराष्ट्रीय माँग संबंधी अपेक्षाएँ दर्शाता है। उत्पादन, कीमत, आपूर्ति की अधिकता और व्यापार नीति के कारण वास्तविक वित्तीय परिणाम अलग हो सकते हैं।