कृषि-फोटोवोल्टिक्स – ऊर्जा उत्पादकों और कृषि ऊर्जा के लिए गुमशुदा कड़ी: कृषि-फोटोवोल्टिक्स का उपयोग करके कृषि विद्युत उत्पादन

जब लोग कृषि ऊर्जा उत्पादन या कृषि में नवीकरणीय ऊर्जा के उपयोग की बात करते हैं, तो वे आमतौर पर सबसे पहले बायोगैस संयंत्रों के बारे में सोचते हैं। वास्तव में, ये संयंत्र पिछले 10 वर्षों में अधिक व्यापक हो गए हैं और कृषि विद्युत उत्पादन में नवीकरणीय ऊर्जा का एक महत्वपूर्ण हिस्सा (2021 में 18.45%) इन्हीं संयंत्रों से आता है।.

अधिकांश जैव द्रव्यमान कृषि अवशेषों जैसे गोबर, गोबर की खाद और भूसे से प्राप्त होता है। नवीकरणीय संसाधन एजेंसी (FNR) के अनुसार, वर्तमान में इसकी क्षमता का केवल एक तिहाई ही उपयोग किया जा रहा है। ऊर्जा के लिए उपयोग की जाने वाली लकड़ी, जिसमें वन और औद्योगिक अवशेषों के साथ-साथ बेकार लकड़ी भी शामिल है, जैव द्रव्यमान का दूसरा सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला रूप है। इसकी क्षमता का दो तिहाई पहले से ही उपयोग किया जा रहा है।.

जैव ऊर्जा का एक महत्वपूर्ण लाभ यह है कि इसे संग्रहित किया जा सकता है और यह पवन और सौर ऊर्जा में होने वाले उतार-चढ़ाव की भरपाई करता है।.

जैव ऊर्जा के नुकसान विशेष रूप से तब सामने आते हैं जब जैव द्रव्यमान की खेती की जाती है। ऊर्जा फसलों के लिए उपयोग की जाने वाली कृषि भूमि का उपयोग अब खाद्य और पशु आहार उत्पादन के लिए नहीं किया जा सकता है। जैव द्रव्यमान की बढ़ती मांग भूमि उपयोग में बदलाव लाती है। लंबे समय में, यह प्रतिस्पर्धा अन्य बातों के अलावा, कृषि उत्पादों की कीमतों में वृद्धि कर सकती है।.

इसके अलावा, नवीकरणीय ऊर्जा का सबसे कम कुशल उपयोग बायोमास से होता है। इसकी दक्षता (अर्थात, एक निश्चित क्षेत्रफल पर उत्पादित ऊर्जा की मात्रा) 0.5 से 1% के बीच होती है। सौर मॉड्यूल की दक्षता लगभग 20% होती है। क्षेत्रफल दक्षता के मामले में पवन और सौर ऊर्जा बायोमास से कहीं बेहतर हैं।.

जर्मनी में 2020 और 2021 में कुल बिजली उत्पादन में नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों की हिस्सेदारी – चित्र: Xpert.Digital

यह आंकड़ा 2020 और 2021 में जर्मनी में कुल बिजली उत्पादन में नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों की हिस्सेदारी दर्शाता है। 2021 में, जर्मनी में कुल बिजली उत्पादन का लगभग 7.5 प्रतिशत बायोमास से उत्पादित किया गया था।.

जर्मनी में 2020 में कुल बिजली उत्पादन में नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों की हिस्सेदारी

• पवन ऊर्जा (तटीय) – 18.40%
• फोटोवोल्टिक्स – 8.60%
• बायोमास – 7.80%
• पवन ऊर्जा (समुद्री) – 4.80%
• जलविद्युत – 3.30%
• नगरपालिका अपशिष्ट – 1%
• भूतापीय ऊर्जा – 0.04%

जर्मनी में सकल विद्युत उत्पादन में नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों की हिस्सेदारी 2021*

• पवन ऊर्जा (तटीय) – 15.80%
• फोटोवोल्टिक्स – 8.80%
• बायोमास – 7.50%
• पवन ऊर्जा (समुद्री) – 4.30%
• जलविद्युत – 3.40%
• नगरपालिका अपशिष्ट – 1%
• भूतापीय ऊर्जा – 0.03 प्रतिशत

*प्रारंभिक।.

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नवीकरणीय ऊर्जाएँ – जर्मनी में ऊर्जा स्रोत के आधार पर 2011 और 2021 में बिजली उत्पादन – चित्र: Xpert.Digital

बायोमास उत्पादन

2011 में, नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों से होने वाले कुल बिजली उत्पादन में बायोमास का योगदान 25.88% (124.02 टेरावॉट घंटे/TWh) था। 2021 में, कुल नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन 238 TWh तक पहुँच गया। यह 10 वर्षों में लगभग 92% की वृद्धि दर्शाता है। बायोमास का हिस्सा, जो 2011 में 25.88% था, 2021 में घटकर 18.45% रह गया।.

पवन टर्बाइनों का विद्युत उत्पादन

तटवर्ती पवन ऊर्जा ने भी बिजली उत्पादन में उल्लेखनीय वृद्धि दर्ज की है। इसका मुख्य कारण स्थापित क्षमता में वृद्धि है, विशेष रूप से 2014 और 2017 के बीच। हालांकि, हाल के वर्षों में विस्तार की दर में काफी गिरावट आई है। अपतटीय पवन टर्बाइनों के बाजार में भी हाल ही में काफी उतार-चढ़ाव देखने को मिला है।.

विश्वभर में नवीकरणीय ऊर्जा (आरई) संयंत्रों का उत्पादन

विश्व भर में नवीकरणीय ऊर्जा संयंत्रों की स्थापित क्षमता में प्रतिवर्ष वृद्धि हो रही है। हाल ही में, एशिया में सबसे अधिक स्थापित क्षमता थी। यूरोप की स्थापित क्षमता एशिया की लगभग आधी थी। नवीकरणीय ऊर्जा संयंत्रों में, जलविद्युत विश्व स्तर पर सबसे अधिक स्थापित क्षमता वाला ऊर्जा स्रोत था।.

वर्ष 2011 में जर्मनी में नवीकरणीय ऊर्जाओं से सकल विद्युत उत्पादन, ऊर्जा स्रोत के आधार पर, पिछले वर्ष की तुलना में।

• तटवर्ती पवन ऊर्जा – 49.20 टेरावॉट घंटे
• फोटोवोल्टिक्स – 19.60 टेरावॉट घंटे
• बायोमास - 32.10 टेरावाट घंटे में
• अपतटीय पवन ऊर्जा – 0.60 टेरावॉट घंटे
• जलविद्युत* – 17.70 टेरावॉट घंटे
• घरेलू अपशिष्ट** – 4.80 टेरावॉट घंटे
• भूतापीय ऊर्जा – 0.02 टेरावॉट घंटे

वर्ष 2021 में जर्मनी में नवीकरणीय ऊर्जाओं से सकल विद्युत उत्पादन, ऊर्जा स्रोत के आधार पर, पिछले वर्ष की तुलना में।

• तटवर्ती पवन ऊर्जा – 92 टेरावॉट घंटे
• फोटोवोल्टिक्स – 51.20 टेरावॉट घंटे
• बायोमास - 43.90 टेरावाट घंटे में
• अपतटीय पवन ऊर्जा – 25.30 टेरावॉट घंटे
• जलविद्युत* – 19.70 टेरावॉट घंटे
• घरेलू अपशिष्ट** – 5.70 टेरावॉट घंटे
• भूतापीय ऊर्जा – 0.20 टेरावॉट घंटे

* नदी-आधारित और भंडारण जलविद्युत संयंत्रों में उत्पादन, साथ ही पंप-स्टोरेज संयंत्रों में प्राकृतिक प्रवाह से उत्पादन।
** नगरपालिका ठोस अपशिष्ट के केवल जैविक अंश (लगभग 50 प्रतिशत) से उत्पादन।

यद्यपि पिछले 10 वर्षों में जैवमास का विकास सौर ऊर्जा की तुलना में उतनी तेजी से नहीं हुआ है और इसने सौर ऊर्जा को पीछे छोड़ दिया है, फिर भी इसकी भंडारण क्षमता और उपलब्धता सौर ऊर्जा की तुलना में एक महत्वपूर्ण लाभ बनी हुई है, जिसे और बढ़ावा देना आवश्यक है। यह सभी संबंधित पक्षों के लिए स्पष्ट है कि जैवमास का विस्तार सौर ऊर्जा उत्पादन के समान स्तर तक नहीं किया जा सकता है। हालांकि, जैवमास के क्षेत्र में, विशेष रूप से मौजूदा क्षमता के विस्तार में, महत्वपूर्ण प्रगति की जा सकती है।.

कृषि-ऊर्ध्वाधर प्रणालियाँ भी ऊर्जा भंडारण की कम क्षमता की कमी को पूरा नहीं कर सकतीं। जैवमास की तुलना में, सकारात्मक पर्यावरणीय प्रभाव के मामले में ऊर्जा भंडारण का कोई तुलनीय पैमाना नहीं है। संक्षेप में, जैवमास का भंडारण ऊर्जा भंडारण की तुलना में हमेशा सस्ता होगा, जो पर्यावरणीय प्रभाव आकलन में भी परिलक्षित होता है। ऊर्जा भंडारण का पर्यावरणीय प्रभाव तभी सकारात्मक होता है जब इसके उत्पादन में प्रयुक्त ऊर्जा उपयोग प्रक्रिया के दौरान बचाई जा सके।.

कृषि-फोटोवोल्टिक्स के साथ बायोमास की कार्यक्षमता के संयोजन और विस्तार के परिणामस्वरूप कृषि विद्युत उत्पादन की क्षमता में सघनता और वृद्धि होती है!

पारदर्शी सौर मॉड्यूल की बदौलत, सक्रिय कृषि वाले ग्रामीण क्षेत्रों को ऊर्जा के एक विस्तारित और किफायती स्रोत तक पहुंच प्राप्त हो गई है। यह उन क्षेत्रों पर लागू होता है जो वास्तव में कृषि के लिए उपजाऊ और मूल्यवान भूमि हैं और जिनका उपयोग फोटोवोल्टिक विद्युत उत्पादन के लिए नहीं किया जा सकता है, जैसे कि जमीन पर स्थापित प्रणालियाँ।.

पारदर्शी सौर मॉड्यूलों के प्रकाश संचरण से बिजली का उत्पादन संभव हो पाता है, साथ ही साथ पौधों की खेती और विकास भी संभव हो पाता है।.

ग्राउंड-माउंटेड सोलर फार्म, ओपन-एयर सोलर फार्म या सोलर पार्क के नाम से जाने जाने वाले इंस्टॉलेशन के लिए स्थिति अलग है। इन इंस्टॉलेशन के लिए एक शर्त यह है कि इन क्षेत्रों में लाभदायक कृषि करना संभव न हो। ये "कम विकसित क्षेत्र" हैं, जहां ऊंचाई, ढलान, जलवायु परिस्थितियों, पहुंच या खराब मिट्टी की गुणवत्ता जैसी कठिन प्राकृतिक उत्पादन स्थितियों के कारण कृषि छोड़ने की संभावना गैर-कम विकसित क्षेत्रों की तुलना में अधिक होती है। कम विकसित क्षेत्रों को आगे पर्वतीय क्षेत्रों, कम कृषि क्षमता वाले क्षेत्रों और छोटे क्षेत्रों में विभाजित किया गया है।.

मिट्टी की संरचना और उर्वरता (मिट्टी के अंक) भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। इसमें कृषि तुलनात्मक मूल्य (LVZ) भी शामिल है। यह 16 अक्टूबर, 1934 को पारित कृषि योग्य भूमि के मूल्यांकन संबंधी कानून के अनुसार किसी खेत की अनुमानित कृषि या बागवानी लाभप्रदता को दर्शाता है। LVZ की गणना में मिट्टी की उर्वरता, मिट्टी की सामान्य स्थिति, मिट्टी की गुणवत्ता, जलवायु परिस्थितियाँ और सिंचाई जैसे कारकों को शामिल किया जाता है।.

यदि इन कारकों और मिट्टी की स्थितियों का सकारात्मक आकलन किया जाता है, और परिणामस्वरूप इस उपयोगी कृषि भूमि पर सौर पार्क या ग्राउंड-माउंटेड फोटोवोल्टिक सिस्टम के निर्माण की अनुमति अस्वीकार कर दी जाती है, तो एग्रीवोल्टिक्स एक आकर्षक और अधिक कुशल विकल्प बन जाता है। यह दृष्टिकोण मूल रूप से कृषि भूमि के उपयोग को दोगुना करने की अनुमति देता है।.

कृषि और ऊर्जा परिवर्तन के लिए एग्रीफोटोवोल्टिक्स – चित्र: Xpert.Digital / affendi shahidan|Shutterstock.com

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नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत अधिनियम (ईईजी) को मानकीकृत करके, जर्मनी ने कृषि-वोल्टेइक (एग्रीपीवी) प्रणालियों के व्यापक निर्माण और उनके उत्पादन के लिए उचित मुआवजे की व्यवस्था की है। यह सोच में बदलाव अत्यंत आवश्यक है, क्योंकि इससे फोटोवोल्टिक्स के विस्तार के लिए अधिक से अधिक भूमि का उपयोग संभव हो सकेगा। अन्यथा, यूरोप में ऊर्जा परिवर्तन के लिए निर्धारित सौर ऊर्जा विस्तार लक्ष्यों को प्राप्त करना असंभव हो जाएगा। कृषि भूमि का दोहरा उपयोग जर्मनी के लिए 2030 तक सौर ऊर्जा प्रतिष्ठानों को चौगुना करके 215 गीगावाट तक पहुंचाने के लक्ष्य को मात्र सात वर्षों में हासिल करने के लिए एक महत्वपूर्ण कारक है। पिछले 25 वर्षों में लगभग 54 गीगावाट स्थापित किए जा चुके हैं।.

विकेंद्रीकृत कृषि-वोल्टेइक प्रणालियों का एक प्रमुख लाभ यह है कि उनकी उत्पादित बिजली का एक महत्वपूर्ण हिस्सा अक्सर स्थानीय स्तर पर उपयोग किया जाता है, और ग्रिड कनेक्शन के लिए आमतौर पर अन्य जमीनी प्रणालियों के लिए आवश्यक व्यापक ग्रिड विस्तार की आवश्यकता नहीं होती है। दो अलग-अलग प्रणालियाँ सामने आई हैं।.

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