சூரிய ஆற்றலுடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட ரயில் மற்றும் சாலை உள்கட்டமைப்புகள், இந்தியாவின் தூய எரிசக்தி மாற்றத்திற்கு எவ்வாறு உதவ முடியும்? -சாந்தனு ராய்

 இந்தியாவின் ஆற்றல் மாற்றத்தின் அடுத்த கட்டத்தில், போக்குவரத்து உள்கட்டமைப்புகளே தூய்மையான எரிசக்தியின் (Clean Energy) ஆதாரமாக மாறவுள்ளன. இதற்கு 'ரயில்/சாலை ஒருங்கிணைந்த ஒளிமின்னழுத்தம்' (Rail/Road-Integrated Photovoltaics (RIPV)) எனும் புதிய தொழில்நுட்பம் ஒரு சிறந்த தீர்வாக அமையும் என்கின்றனர்.

இந்தியா ஒரு பசுமையான எதிர்காலத்தை நோக்கி நகர்வதால், போக்குவரத்துத் துறை மின்மயமாக்கல் மற்றும் நிலையான போக்குவரத்து திட்டங்களை ஊக்குவிப்பதன் மூலம் தனது பங்களிப்பைச் செய்து வருகிறது. இதில் இந்திய இரயில்வே மற்றும் சாலைப் போக்குவரத்து அமைப்புகள் முக்கியப் பங்கு வகிக்கின்றன. 2030-ஆம் ஆண்டுக்குள் 'நிகர பூஜ்ஜிய கார்பன் உமிழ்வை' (Net-zero carbon emissions) அடைய வேண்டும் என்ற இலக்குடன், இந்திய இரயில்வே சுமார் 30 ஜிகாவாட் (GW) புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி திறனை உருவாக்க முயன்று வருகிறது. மேலும், இந்திய தேசிய நெடுஞ்சாலைகள் ஆணையம் ((National Highways Authority of India (NHAI)), இந்திய சூரிய எரிசக்தி கழகத்துடன் (Solar Energy Corporation of India (SECI)) இணைந்து, தேசிய நெடுஞ்சாலைகளில் சூரிய ஆற்றல் கட்டமைப்புகளை நிறுவுவதற்கான பணிகளில் ஈடுபட்டுள்ளது.

இந்த முன்னேற்றங்கள் இந்தியாவின் எரிசக்தி மாற்றத்தின் அடுத்த கட்டத்தை தெளிவாகக் காட்டுகின்றன. இதில் போக்குவரத்து உள்கட்டமைப்பு என்பது வெறும் எரிசக்தியை பயன்படுத்தும் அமைப்பாக மட்டுமல்லாமல், தூய எரிசக்தியை உருவாக்கும் ஆதரமாகவும் இருந்து வருகிறது. இந்தியாவின் சாலை மற்றும் ரயில்வே உள்கட்டமைப்புகளை எவ்வாறு தூய எரிசக்தி உற்பத்தி நிலையங்களாகவும் பயன்படுத்தலாம் என்ற கோணத்தில் கவனம் திரும்பியுள்ள நிலையில், 'ரயில்/சாலை ஒருங்கிணைந்த ஒளிமின்னழுத்தத் தொழில்நுட்பம்' (RIPV) எனும் வளர்ந்து வரும் கோட்பாடு ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய தீர்வை வழங்குகிறது.

ரயில்வேயுடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட ஒளிமின்னழுத்த முறை (RIPV): சோதனை முயற்சியிலிருந்து நடைமுறைக்கு 

ரயில்வேயுடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட ஒளிமின்னழுத்த முறை என்பது சூரிய ஒளிமின்னழுத்த (PV) அமைப்புகளை ஏற்கனவே உள்ள இரயில் மற்றும் சாலை உள்கட்டமைப்பில் நேரடியாக ஒருங்கிணைப்பதை  நோக்கமாக கொண்டுள்ளது. ஒளிமின் அழுத்த தொழில்நுட்பமானது, ஒளிமின் அழுத்த விளைவின் மூலம் சூரிய ஒளியை நேரடியாக மின்சாரமாக மாற்றுகிறது. இந்த விளைவில், ஒரு ஒளிமின்னழுத்த (PV) கலத்தில் உள்ள குறைமின்கடத்திப் பொருட்கள் சூரிய ஒளியிலிருந்து ஃபோட்டான்களை (ஆற்றல் துகள்கள்) உறிஞ்சி எலக்ட்ரான்களை வெளியிடுவதன் மூலம் மின்சார ஓட்டத்தை உருவாக்குகிறது.

வழக்கமான சூரிய மின்னழுத்த அமைப்புகளில் இருந்து இதை எது வேறுபடுத்துகிறது என்றால், சூரிய மின்தகடுகளை நிறுவுவதற்கு எனத் தனியாக நிலம் தேவைப்படுவதில்லை. அதற்குப் பதிலாக, ரயில் தண்டவாளங்கள், நெடுஞ்சாலை தடுப்புகள் மற்றும் நடுப்பகுதிகள் அல்லது பிற கட்டமைப்புகளின் மீது சூரிய மின்தகடுகளை நிறுவிக்கொள்ளலாம். இது நிலப் பற்றாக்குறையைச் சமாளிப்பது மட்டுமன்றி, மின்சாரம் எங்கு தேவைப்படுகிறதோ அதற்கு மிக அருகிலேயே அதை உற்பத்தி செய்யவும் வழிவகை செய்கிறது.

பல ஐரோப்பிய நாடுகள் போக்குவரத்து உள்கட்டமைப்பில் சூரிய ஆற்றல் மின்உற்பத்தி (Solar PV) அமைப்புகளை ஒருங்கிணைப்பதற்கான வழிகளை ஆராய்ந்து வருகின்றன. உதாரணமாக, நெதர்லாந்தில் உள்ள A-50 நெடுஞ்சாலையின் ஓரத்தில் சூரிய ஆற்றல் மூலம் இயங்கும் ஒலித் தடுப்புச் சுவர் (solar noise barrier) ஒன்று உருவாக்கப்பட்டுள்ளது.  இந்த ஒலித் தடுப்புச் சுவர்            40 முதல் 60 வீடுகளுக்குத் தேவையான பசுமை மின்சாரத்தை வழங்கும் திறன் கொண்டது. ஜெர்மனியின் கார்ஸ்வீலர் (Garzweiler) லிக்னைட் நிலக்கரிச் சுரங்கத்திற்கு அருகிலுள்ள நெடுஞ்சாலைகளிலும் இது போன்ற சூரிய ஆற்றல்  மின்உற்பத்தி அமைப்புகள் நிறுவப்பட்டு வருகின்றன. மேலும், நெடுஞ்சாலைப் பாதுகாப்புத் தடுப்புகளில் சூரிய மின்தகடுகளை (solar panels) ஒருங்கிணைக்கும் 'சூரிய ஆற்றல் மின்உற்பத்தி பாதுகாப்புத் தடுப்பு' (PV guardrail) முறையையும் சோதனை அடிப்படையில் இத்தாலி செயல்படுத்தி வருகிறது.

ரயில்வே துறையைப் பொறுத்தவரை, மேற்கு சுவிட்சர்லாந்தில் உள்ள 'புட்ஸ்' (Buttes) பகுதிக்கு அருகிலுள்ள ஒரு ரயில் பாதையின் தண்டவாளங்களுக்கு இடையே சூரிய மின்தகடுகள் நிறுவப்பட்டுள்ளன. இந்த அமைப்பு ஆண்டுதோறும் சுமார் 16,000 கிலோவாட் (kilowatt-hours (kWh)) மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்கிறது.          இந்த அளவு மின்சாரம், சராசரியாக 4 முதல் 6 குடும்பங்களின் ஆண்டு மின்சாரத் தேவையைப் பூர்த்தி செய்யும் அளவுக்கு போதுமானதாக இருக்கும். லித்துவேனியாவும், ஜூட்சிலாய் பகுதியில் சூரிய மின்தகடுகள் பொருத்தப்பட்ட முதலாவது ரயில்வே ஒலித் தடுப்புச் சுவரை நிறுவியுள்ளது. இது ஆண்டுக்கு 14 மெகாவாட் வரையிலான மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்யும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

இந்த அமைப்புகள் வடிவமைப்பில் ஒன்றிலிருந்து ஒன்று மாறுபட்டாலும், இவை அனைத்தும் ஒரு பொதுவான இலக்கைக் கொண்டுள்ளன.                         நில வளங்களுக்குக் கூடுதல் சுமையை ஏற்படுத்தாமல், தூய்மையான மின்சாரத்தை வழங்குவதே இந்த அமைப்பின் முக்கிய  நோக்கமாகும்.

உலகளாவிய வளர்ச்சி வேகத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டு, இந்தியா தனது முதல் செங்குத்து சூரிய மின் உற்பத்தி நிலையத்தை (50 kWp) டெல்லி மெட்ரோவின் ஓக்லா விஹார் (Okhla Vihar) நிலைய மேம்பாலத்தின் பக்கவாட்டுச் சுவரில் அமைத்துள்ளது. இதற்கு இருபுறமும் மின்சாரம் தயாரிக்கும் 'பைஃபேஷியல்' (Bifacial) சூரிய மின்தகடுகள் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளன. இதில் kWp என்பது Kilowatt-peak (கிலோவாட்-பீக்) என்பதைக் குறிக்கிறது. ஆய்வகத்தின் சாதகமான, பிரகாசமான சூழலில் சூரிய ஆற்றல் மின்உற்பத்தி அமைப்பால் அதிகபட்சமாக எவ்வளவு மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்ய முடியும் என்பதன் அளவீடாகும்.

தேசிய தலைநகர் பிராந்திய போக்குவரத்து கழகம் (National Capital Region Transport Corporation (NCRTC)) மற்றும் இந்திய இரயில்வே ஆகியவை முறையே 'நமோ பாரத்' (Namo Bharat) இரயில் தடம் மற்றும் வாரணாசியில் உள்ள ‘Banaras Locomotive Works’ ஆகிய இடங்களில் தண்டவாளங்களின் அருகே சூரிய மின்தகடுகளை அமைக்கும் "Solar-on-track" சோதனைத் திட்டங்களைத் தொடங்கியுள்ளன. இதேபோல், இந்திய தேசிய நெடுஞ்சாலை ஆணையமும் (NHAI) டெல்லி-டேராடூன் விரைவுச்சாலையின் மேம்பாலப் பகுதிகளில் சூரிய மின்தகடுகளை நிறுவத் திட்டமிட்டுள்ளதுடன், இந்த திட்ட மாதிரியைப் பிற தேசிய நெடுஞ்சாலைகளிலும் பயன்படுத்த முடிவு செய்துள்ளது.

சிறிய அளவில் செயல்படுத்தப்பட்டாலும், இந்தியச் சூழலில், ரயில்வேயுடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட ஒளிமின்னழுத்த முறை அமைப்புகளை நிறுவவும் இயக்கவும் முடியும் என்பதை இத்திட்டங்கள் நிரூபிக்கின்றன. இவை இந்தக் கருத்தை பரவலாக ஏற்றுக்கொள்வதற்கும், எதிர்காலத்தில் பெரிய அளவில் விரிவுபடுத்துவதற்கும் தேவையான நடைமுறைச் சான்றுகளை வழங்குகின்றன.

இந்தியாவிற்கு இது ஏன் முக்கியமானது?

சாலைப் போக்குவரத்து மற்றும் நெடுஞ்சாலைகள் அமைச்சகம் (Ministry of Road Transport and Highways) மற்றும் இந்திய ரயில்வே கட்டுமானத் தரவுகளைப் பராமரிக்கும் இணையதளம் ஆகியவற்றின் தரவுகளின்படி, இந்தியாவில் 1.4 லட்சம் கிலோமீட்டருக்கும் அதிகமான தேசிய நெடுஞ்சாலைகளும், 99,000 கிலோமீட்டர் நீளமுள்ள ரயில் பாதைகளும் உள்ளன. நாட்டின் சரக்கு போக்குவரத்து மற்றும் விநியோகச் சங்கிலி அமைப்பிற்கு இந்த வழித்தடங்களே முக்கியமானதாக இருந்து வருகின்றன. சரக்கு போக்குவரத்து அதிகரித்து, போக்குவரத்து அமைப்புகள்  மின்மயமாக்கப்படும்போது, இத்துறைக்கான மின்சாரத் தேவை வரும் காலத்தில் மேலும் அதிகரிக்கும் என்கின்றனர்.

இந்தியாவின் தூய்மையான எரிசக்தி மற்றும் நிலையான வளர்ச்சி இலக்குகளைக் கருத்தில் கொண்டு, இந்தத் தேவையைப் புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் மூலங்கள் மூலம் பூர்த்தி செய்ய வேண்டிய சூழல் ஏற்படும். இருப்பினும், நிலப்பரப்பு குறைவாக உள்ள பகுதிகளில், வழக்கமான புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் அமைப்புகளை மட்டுமே சார்ந்திருப்பது எப்போதும் நடைமுறைக்கு ஏற்றதாகவோ அல்லது செலவு குறைந்ததாகவோ இருக்காது.

ரயில்வேயுடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட ஒளிமின்னழுத்த முறை (RIPV) இதற்கு ஒரு தீர்வாக இருக்கக்கூடும். சமீபத்திய மதிப்பீடுகள் இந்தியாவில் ரயில்வேயுடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட ஒளிமின்னழுத்த முறைக்கு முக்கியமான மிகப்பெரிய வாய்ப்புகள் இருப்பதை காட்டுகின்றன. இந்தோ-ஜெர்மன் சூரியசக்தி கூட்டாண்மையின்கீழ், நடத்தப்பட்ட ஒரு தேசிய அளவிலான ஆய்வு,                       இந்தியாவில் 150 கிகாவாட்டிற்கும் (GW) அதிகமான ரயில்வேயுடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட ஒளிமின்னழுத்த முறை (RIPV) மின்உற்பத்தித் திறன் இருப்பதாக மதிப்பிடப்பட்டுள்ளது. இதில் ரயில்வே பாதைகள் மூலம் சுமார் 79 ஜிகாவாட்டும், நெடுஞ்சாலைகள் மூலம் சுமார் 75 ஜிகாவாட்டும் மின்சாரம் தயாரிக்க முடியும். இந்தத் திறனில் ஒரு சிறிய பகுதியை நாம் பயன்படுத்திக் கொண்டால் கூட, அது இந்தியாவின் புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி விரிவாக்கத்திற்கும், போக்குவரத்துத் துறையில் கார்பன் உமிழ்வைக் குறைக்கும் இலக்குகளுக்கும் மிகப்பெரிய பங்களிப்பாக அமையும் என்றும் கூறப்படுகிறது.

இந்தியாவின் எரிசக்தி மாற்றத்திற்கு ஆதரவளித்தல்

இந்தியா போன்ற நிலப்பரப்பு பற்றாக்குறை உள்ள ஒரு நாட்டில், ரயில்வேயுடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட ஒளிமின்னழுத்த முறை (RIPV) என்பது பெரிய அளவில் நிலம் தேவைப்படாமல், தூய்மையான பசுமை ஆற்றலை உருவாக்க உதவும். இது ஏற்கனவே பயன்பாட்டில் உள்ள அல்லது முழுமையாகப் பயன்படுத்தப்படாத இடங்களைச் சிறந்த முறையில் பயன்படுத்த வழிவகுக்கிறது.

சரக்கு போக்குவரத்து மையங்கள் மற்றும் ரயில்வே துணை மின் நிலையங்கள் போன்ற, மின்சாரம் தேவைப்படும் இடங்களுக்கு அருகிலேயே மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்வதன் மூலம், ரயில்வேயுடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட ஒளிமின்னழுத்த முறை மின்பரிமாற்றத்தில் ஏற்படும் இழப்புகளைக் குறைக்கவும் உதவும். இந்தியாவின் நெடுஞ்சாலைகளில் வேகமாக அதிகரித்து வரும் மின்சார வாகன (electric vehicle (EV)) மின்னேற்றி நிலையங்களுக்கு மின்சாரம் வழங்குவது இதன் முக்கியப் பணியாகும். ரயில்வேயுடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட ஒளிமின்னழுத்த முறை அமைப்புகளை மின்சார வாகன மின்னேற்றி நிலையங்களுக்கு அருகிலோ நிறுவ முடியும். இதன் மூலம், இந்த மின்நிலையங்கள் உள்நாட்டில் உற்பத்தி செய்யப்படும் புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலைக் கொண்டு இயக்க முடியும்.

2030-ஆம் ஆண்டுக்குள் 300 ஜிகாவாட் புதைபடிவ எரிபொருள் அல்லாத மின்உற்பத்தித் திறனையும், 2070-ஆம் ஆண்டுக்குள் நிகர பூஜ்ஜிய கார்பன் உமிழ்வு என்கிற நிலையை அடையும் வகையில் இந்தியா செயல்பட்டு வரும் நிலையில்,      நிலப் பயன்பாட்டுக் கட்டுப்பாடுகளையும் தொடர்ந்து எதிர்கொண்டு வருவதால், ரயில்வேயுடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட ஒளிமின்னழுத்த முறையின் (RIPV) ஒட்டுமொத்த நன்மைகள் முக்கியமானவையாக இருக்கக்கூடும்.

அடுத்து என்ன 

இந்தியாவில் ரயில்வேயுடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட ஒளிமின்னழுத்த முறையைப் பயன்படுத்துவதில் உள்ள முக்கியத் தடைகள் தொழில்நுட்பம் சார்ந்தவை அல்ல. சூரிய ஒளிமின்னழுத்த அமைப்புகளும் அது தொடர்பான தொழில்நுட்பங்களும் மிகச் சிறப்பாகக் கட்டமைக்கப்பட்டுள்ளன. மாறாக, இதிலுள்ள முக்கிய சவால்கள் நிறுவன நிர்வாகம், அரசு ஒழுங்குமுறைகள் மற்றும் நிதி வசதிகள் சார்ந்தவை ஆகும்.

போக்குவரத்து வழித்தடங்களில் சூரிய ஒளி மின்சக்தியை ஒருங்கிணைப்பது குறித்து அரசு பொதுத்துறை  நிறுவனங்கள் இன்னும் அனுபவம் பெற்று வருகின்றன. வடிவமைப்புத் தரநிலைகள், பாதுகாப்புத் தேவைகள், செயல்பாடு மற்றும் பராமரிப்பு நடைமுறைகள், நிதி வழிமுறைகள் மற்றும் திட்ட ஒப்புதல்கள் உள்ளிட்ட பல்வேறு கேள்விகளுக்குத் தீர்வு காணப்பட வேண்டியுள்ளது.

செலவு என்பது மற்றொரு முக்கியமான காரணியாகும்: ரயில்வேயுடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட ஒளிமின்னழுத்த (RIPV) அமைப்புகள் வழக்கமான சோலார் சூரிய ஒளி மின் அமைப்புகளைவிட விலை உயர்ந்தவையாக இருக்கலாம்.     ஏனெனில், அவற்றை நிறுவுவதற்கு கூடுதல் கட்டமைப்புகள் தேவைப்படுகின்றன. இருப்பினும், அவை கூடுதல் நிலம் கையகப்படுத்தும் செலவுகளைத் தவிர்ப்பதாலும், ஏற்கனவே உள்ள உள்கட்டமைப்பு மற்றும் முழுமையாகப் பயன்படுத்தப்படாத இடங்களின் பயன்பாட்டை அதிகப்படுத்துவதாலும் இந்தத் தொழில்நுட்பம் என்பது ஒரு   முக்கியமான தேர்வாகவே  உள்ளது. 

ரயில்வேயுடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட ஒளிமின்னழுத்த தொழில்நுட்ப முறையானது வெறும் சோதனைத் திட்டங்களாக மட்டுமே நின்றுவிடாமல்,              ஒரு முதன்மையான தீர்வாக மாற வேண்டுமானால், சில குறைபாடுகள் சரிசெய்யப்பட வேண்டும். தெளிவான தொழில்நுட்பத் தரநிலைகள், நெடுஞ்சாலைகள் மற்றும் இரயில்வே பாதைகளில் பெரிய அளவிலான மாதிரித் திட்டங்களைச் செய்து காட்டுவது மற்றும் இதற்கென வடிவமைக்கப்பட்ட பிரத்யேக நிதி மாதிரிகள் ஆகியவை மிக அவசியமாகும்.

கொள்கை ரீதியான ஆதரவும் இதில் மிக முக்கியப் பங்காற்றும். பிரதமரின் இலவச வீட்டு சூரிய மின்சக்தி திட்டம் ((PM Surya Ghar Muft Bijli Yojana) மற்றும் பிரதமரின் வேளாண் தொழிலாளர்களுக்கான சூரியசக்தி திட்டம் (PM-KUSUM) போன்ற திட்டங்கள் மூலம் இந்தியா ஏற்கனவே கூரை சூரிய மின்சக்தி (Rooftop solar) மற்றும் வேளாண் சூரிய மின்சக்தி அமைப்புகளை விரிவுபடுத்தியுள்ளது. ரயில்வேயுடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட ஒளிமின்னழுத்த முறை (RIPV) என்பது கூடுதல் நிலம் தேவையில்லாத ஒரு சிறந்த தீர்வாகும். இது புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் வளர்ச்சியை அதிகரிப்பதோடு, சரக்கு போக்குவரத்தில் கார்பன் உமிழ்வைக் குறைக்கவும் உதவும் என்பதால், அரசாங்கத்தின் இது போன்ற கொள்கை ஆதரவைப் பெறுவதற்கு இது மிகவும் தகுதியான ஒன்றாகும்.

இறுதியில், இந்தியாவில் இரயில் மற்றும் சாலை ஒருங்கிணைந்த சூரிய சக்தி முறையின் எதிர்காலம், தற்போது நடைபெற்று வரும் திட்டங்களின் வெற்றியையும், அதனைத் தொடரும் கொள்கை நடவடிக்கைகளையும் பொறுத்தே இருக்கும்.      இந்த முயற்சிகள் வெற்றி பெற்றால், இரயில் மற்றும் சாலை ஒருங்கிணைந்த சூரிய சக்தி முறையானது தனித்தனி செயல்விளக்கங்களின் தொகுப்பிலிருந்து, இந்தியாவின் தூய்மையான எரிசக்தி மற்றும் போக்குவரத்து மாற்றத்திற்குப் வழிவகுக்கும் ஒரு பெரிய தீர்வாக உருவாகக்கக்கூடும் என்றும் எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

கட்டுரையாளர், ஆராய்ச்சி அடிப்படையிலான சிந்தனைக் குழுவான அறிவியல், தொழில்நுட்பம் மற்றும் கொள்கை ஆய்வு மையத்தில் (Center for Study of Science, Technology and Policy (CSTEP)) புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் மற்றும் ஆற்றல் சேமிப்புக்கான துறை ஒருங்கிணைப்பாளராக உள்ளார்.

original article : How solar-integrated rail and road infrastructure can power India’s clean energy transition. -Shantanu Roy