গোলাকার ভাবনা: জাপানের গোলাকার সৌরকোষ ১৪০ বছরের সমতল প্যানেল নকশাকে চ্যালেঞ্জ জানাচ্ছে

শতাব্দীপ্রাচীন নকশায় আমূল পরিবর্তন

১৪০ বছরেরও বেশি সময় ধরে সৌরবিদ্যুৎ প্রযুক্তির চেহারা মোটামুটি একই রকম। ১৮৮৩ সালে চার্লস ফ্রিটস প্রথম দিকের সৌর প্যানেলগুলোর একটি শক্ত প্লেট হিসেবে তৈরি করার পর থেকে, আলোক-বিদ্যুৎ প্রযুক্তি ছাদে বসানো বা বিস্তীর্ণ মাঠজুড়ে সাজানো সমতল নীল আয়তাকার প্যানেল দিয়ে চিহ্নিত হয়ে আসছে। নকশাটি এতটাই সর্বব্যাপী হয়ে উঠেছে যে সৌরকোষ আদৌ সমতল হতে হবে কি না, তা নিয়ে বেশিরভাগ মানুষ কখনো প্রশ্নই তোলেন না। তবে জাপানে কিয়োসেমি করপোরেশনের প্রকৌশলীরা এই মৌলিক ধারণাকে চ্যালেঞ্জ করার সিদ্ধান্ত নেন। তাঁরা স্পেলার নামের ক্ষুদ্র গোলাকার সৌরকোষের এক বিপ্লবী পরিবার তৈরি করেন, যা সৌরশক্তি আহরণের পদ্ধতিই বদলে দিতে পারে।

প্রচলিত সমতল প্যানেলের নকশা আদর্শ পরিস্থিতিতে ভালো কাজ করে, যখন সূর্যের আলো ঠিক ৯০ ডিগ্রি কোণে সরাসরি পৃষ্ঠে পড়ে। কিন্তু বাস্তবে পরিস্থিতি খুব কমই আদর্শ থাকে। সূর্য সারা দিন আকাশজুড়ে সরে যায় এবং ঋতুভেদে তার কোণ বদলায়। মেঘ আলো ছড়িয়ে দেয়। ভবন, গাছ ও অন্যান্য বাধা ছায়া তৈরি করে। আলো তির্যকভাবে পড়লে সমতল প্যানেলের কার্যকারিতা উল্লেখযোগ্যভাবে কমে যায়, আর ছায়া পড়লে সেগুলো প্রায় অকেজো হয়ে পড়ে। এসব সীমাবদ্ধতার কারণে কোথায় এবং কীভাবে কার্যকরভাবে সৌরবিদ্যুৎ ব্যবহার করা যায়, তা বাধাগ্রস্ত হয়েছে।

স্পেলারের পেছনের জাপানি দলটি বুঝতে পেরেছিল, প্রকৃতি আলোকে একই রকম বা সরাসরি পথে সরবরাহ করে না। দিন ও ঋতুভেদে আলো বিভিন্ন কোণ থেকে আসে। তা সরাসরি রশ্মি হিসেবে আসে, আবার পানি, কাচ ও অন্যান্য পৃষ্ঠ থেকে প্রতিফলিত আলো হিসেবেও আসে; মেঘ ও বায়ুমণ্ডলের কণায় ছড়িয়ে পড়া বিক্ষিপ্ত আলো হিসেবেও আসে। তাঁদের যুক্তি ছিল, গোলাকার সৌরকোষ এই বহুমাত্রিক আলোকক্ষেত্র ধারণে আরও উপযোগী হবে এবং ফলে সারা দিন ও কম-আদর্শ আবহাওয়ায় আরও ধারাবাহিকভাবে বিদ্যুৎ উৎপাদন করতে পারবে।

এই উপলব্ধির ফল স্পেলার, যা বিশ্বের প্রথম বাণিজ্যিকভাবে উন্নত গোলাকার সৌরকোষের নিবন্ধিত ট্রেডমার্ক। মাত্র ১ থেকে ২ মিলিমিটার ব্যাসের এই ক্ষুদ্র সিলিকন দানাগুলো আলোক-বিদ্যুৎ প্রযুক্তির মৌলিক পুনর্বিবেচনার প্রতিনিধিত্ব করে। আলোকে সঠিক কোণে সমতল পৃষ্ঠে ফেলার চেষ্টা না করে, স্পেলার কোষ যেকোনো দিকের আলো গ্রহণ করে। এতে কার্যত একটি ত্রিমাত্রিক আলো-ধারণব্যবস্থা তৈরি হয়, যা প্রাকৃতিক জীব তাদের পরিবেশ থেকে শক্তি যেভাবে আহরণ করে, তার সঙ্গে বেশি সাদৃশ্যপূর্ণ।

আবিষ্কারের মুহূর্ত: সৌরকোষ সমতলই হতে হবে কেন?

স্পেলারের গল্প শুরু হয় কিয়োসেমি করপোরেশনের প্রতিষ্ঠাতা ও প্রধান প্রকৌশলী শুজি নাকাতার একটি সরল অথচ গভীর প্রশ্ন দিয়ে। কিয়োসেমি প্রতিষ্ঠার কয়েক বছর পর নাকাতা আলোক-বিদ্যুৎ কোষের কার্যকারিতা কীভাবে বাড়ানো যায়, তা নিয়ে ভাবছিলেন। মিতসুবিশি ইলেকট্রিকে প্রকল্প সদস্য হিসেবে সৌর প্যানেল তৈরির আগের অভিজ্ঞতা থেকে তিনি নিজেকে প্রশ্ন করেন, সূর্য যখন প্রতিনিয়ত সরে যাচ্ছে, তখন সৌর প্যানেল সমতল হতে হবে কেন?

পরীক্ষাগারে আলোর উৎস সাধারণত স্থির ও পূর্বানুমানযোগ্য থাকে। কিন্তু বাস্তবে সূর্যের আলো ক্রমাগত পরিবর্তিত কোণ থেকে আসে। নাকাতা লক্ষ করেন, সরাসরি আসা আলোর পাশাপাশি প্রতিফলিত ও বিক্ষিপ্ত পরিবেশগত আলোও রয়েছে, যা প্রচলিত সমতল প্যানেল বেশিরভাগ ক্ষেত্রেই ধরতে পারে না। এই উপলব্ধি তাঁকে মূল প্রশ্নটির দিকে নিয়ে যায়: আলোক-বিদ্যুৎ কোষের পৃষ্ঠ গোলাকার হলে, সূর্যালোক ধারণের সেটিই কি সবচেয়ে কার্যকর উপায় হবে? এই প্রশ্নই কিয়োসেমির গোলাকার ক্ষুদ্র সৌরকোষের প্রাথমিক প্রেরণা হয়ে ওঠে।

স্পেলার পাওয়ার করপোরেশনের প্রতিষ্ঠাতা ও চেয়ারম্যান জনাব জোসুকে নাকাতা এক করপোরেট বিবৃতিতে কোম্পানির লক্ষ্য সম্পর্কে বলেন:

স্পেলার, গোলাকার সৌরকোষগুলো, এমনই কিছু সরল প্রশ্নের জবাবে তৈরি করা হয়েছিল। প্রাকৃতিক জগতে আলো একই রকমভাবে পড়ে না। সূর্যের অবস্থান ক্রমাগত বদলাচ্ছে। সূর্যালোকের কিছু অংশ মেঘে ছড়িয়ে পড়ে, আর অন্য অংশ কাচ ও পানি থেকে প্রতিফলিত হয়।

এই উপলব্ধির সময়টি সৌভাগ্যজনক প্রমাণিত হয়। ১৯৮০-এর দশকের শেষ দিকে কিয়োসেমি হোক্কাইডোতে নতুন কারখানা নির্মাণ এবং উৎপাদনক্ষমতা বাড়ানোর পরিকল্পনা করছিল। কামিসুনাগাওয়া শেষ পর্যন্ত কারখানার স্থান হিসেবে বিবেচিত হয়। এই সাবেক কয়লাখনি শহরের খনিটি আমদানি বেড়ে যাওয়ায় বন্ধ হয়ে গিয়েছিল, আর হারানো কর্মসংস্থানের বিকল্প হিসেবে নতুন শিল্প খুঁজছিল স্থানীয় সম্প্রদায়। এই অর্থনৈতিক পরিবর্তনের একটি ফল ছিল জেএএমআইসি, জাপান মাইক্রোগ্র্যাভিটি সেন্টার প্রতিষ্ঠা; সেখানে পরিত্যক্ত খনির একটি সুড়ঙ্গকে বৈজ্ঞানিক গবেষণাকেন্দ্রে রূপান্তর করা হয়। ১৯৮৮ সালে, কিয়োসেমি হোক্কাইডোর নতুন কারখানায় কার্যক্রম শুরু করার একই বছরে, জনাব নাকাতার মনে নতুন ভাবনা আসে: গোলাকার সৌরকোষের স্বপ্ন বাস্তবায়নে জেএএমআইসির অনন্য সক্ষমতা কীভাবে কাজে লাগানো যেতে পারে।

মাইক্রোগ্র্যাভিটিতে উৎপাদন

নিখুঁত গোলাকার সিলিকন স্ফটিক তৈরি করতে বড় ধরনের প্রকৌশলগত চ্যালেঞ্জের মুখে পড়তে হয়। পৃথিবীতে পৃষ্ঠটান ও মাধ্যাকর্ষণের কারণে গলিত সিলিকন ঠান্ডা হয়ে জমাট বাঁধার সময় অনিয়মিত আকার ধারণ করে। কার্যকর সৌরকোষের জন্য প্রয়োজনীয় প্রায় নিখুঁত গোলক পেতে কিয়োসেমি জেএএমআইসি এবং তাদের অসাধারণ ড্রপ-শ্যাফট স্থাপনার সহায়তা নেয়। এই উল্লম্ব সুড়ঙ্গটি মাটির ৭১০ মিটার গভীর পর্যন্ত বিস্তৃত; এর ৪৯০ মিটার দীর্ঘ ড্রপ-শ্যাফটে মাইক্রোগ্র্যাভিটি পরিস্থিতিতে পরীক্ষা চালানো যায়।

উৎপাদনপ্রক্রিয়ায় সিলিকনকে একটি ভ্যাকুয়াম ক্যাপসুলে রেখে শ্যাফট দিয়ে ফেলে দেওয়া হয়। মুক্তপতনের সময় ক্যাপসুলের ভেতরে মাইক্রোগ্র্যাভিটি অবস্থা তৈরি হয়, ফলে মাধ্যাকর্ষণের বিকৃতিকারী প্রভাব ছাড়াই কেবল পৃষ্ঠটানের কারণে গলিত সিলিকন নিখুঁত গোলকে পরিণত হতে পারে। কিয়োসেমির প্রকল্প দল বহু পরীক্ষা চালায়: ক্যাপসুলে সিলিকনের টুকরা রেখে মুক্তপতনের স্বল্প সময়ের মধ্যে সেগুলো গলিয়ে স্ফটিক করার চেষ্টা করা হয়। বারবার চেষ্টা ও ভুল থেকে শিখে শেষ পর্যন্ত কাঙ্ক্ষিত বলের মতো দানা তৈরি করতে তারা সফল হয়।

Phys.org-এর প্রতিবেদন অনুযায়ী, এই উদ্ভাবনী উৎপাদনপদ্ধতি সঠিক আকৃতি তৈরির বাইরেও উল্লেখযোগ্য সুবিধা দেয়। স্পেলার কোষ তৈরির প্রক্রিয়ায় মূল্যবান এবং সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদনে তুলনামূলকভাবে দুর্লভ উপাদান সিলিকনের অপচয় খুব সামান্য, কিংবা একেবারেই হয় না। প্রচলিত সমতল সৌরকোষ উৎপাদনে সাধারণত বড় সিলিকন খণ্ড থেকে ওয়েফার কেটে নেওয়া হয়। নলাকার খণ্ডগুলোকে সমতল ওয়েফারে কাটার সময় উল্লেখযোগ্য পরিমাণ উপাদান নষ্ট হয়। গোলাকার স্ফটিকীকরণ প্রক্রিয়ায় গলিত উপাদান থেকেই মূলত চূড়ান্ত পণ্যটির আকৃতি সরাসরি তৈরি হয়, ফলে কাটার প্রয়োজন পড়ে না এবং সিলিকনের ব্যবহার কমে।

Phys.org আরও জানিয়েছে, কিয়োসেমি করপোরেশনের হিসাব অনুযায়ী, প্রচলিত সমতল সৌর প্যানেল উৎপাদনের তুলনায় স্পেলার কোষের উৎপাদন খরচ অর্ধেক হতে পারে। উপাদানের অপচয় কম হওয়া এবং উৎপাদনপ্রক্রিয়া সহজ হওয়ার সম্ভাবনাই এই খরচের সুবিধার কারণ। উপাদানের কার্যকর ব্যবহারের বাইরেও পরিবেশগত সুবিধা রয়েছে; উৎপাদনপ্রক্রিয়াটিকে প্রচলিত আলোক-বিদ্যুৎ প্রযুক্তি উৎপাদনের তুলনায় বেশি পরিবেশবান্ধব বলে বর্ণনা করা হয়েছে।

গোলাকার কোষ কীভাবে আলো ধারণ করে

স্পেলার কোষের মৌলিক সুবিধা নিহিত রয়েছে এর জ্যামিতিক গঠনে। যেকোনো দিক থেকে আসা আলোর সামনে একটি গোলকের পৃষ্ঠতল একই রকম থাকে। সূর্যের দিকে কোণ ঠিক করে বসাতে হয় এবং তির্যক কোণে আলো এলে কার্যকারিতা কমে যায়, এমন সমতল প্যানেলের বিপরীতে স্পেলার কোষ আলোর আপতন-কোণ যা-ই হোক, আলো ধারণের কার্যকারিতা বজায় রাখে। অর্থাৎ সূর্য আকাশজুড়ে সরে যাওয়ার সঙ্গে সঙ্গে সারা দিন সরাসরি সূর্যালোক ধরা যায়, এর জন্য যান্ত্রিক ট্র্যাকিং ব্যবস্থা লাগে না।

আরও গুরুত্বপূর্ণ হলো, গোলাকার নকশা পরোক্ষ আলোর উৎসও কার্যকরভাবে ধারণ করতে পারে। ভবন, পানি বা অন্য পৃষ্ঠ থেকে প্রতিফলিত আলো বিভিন্ন কোণে স্পেলার কোষে পড়লেও শোষণের জন্য উপযুক্ত পৃষ্ঠ পায়। মেঘলা দিনে বিক্ষিপ্ত আলো সাধারণত সমতল প্যানেলের কার্যকারিতা তীব্রভাবে কমিয়ে দেয়, কিন্তু গোলাকার আকৃতির কোষ সব দিক থেকে আলো গ্রহণ করায় সেই আলোও কার্যকরভাবে ধরে। এই বৈশিষ্ট্যের কারণে পরিবর্তনশীল আবহাওয়া এবং ঘন ঘন মেঘে ঢাকা থাকে এমন ভৌগোলিক অঞ্চলে স্পেলার কোষ আরও নির্ভরযোগ্য হতে পারে।

প্রচলিত সৌরকোষের মতোই প্রতিটি সিলিকন গোলকের ভেতরে একটি পি-এন জাংশন তৈরি করে এ প্রযুক্তি কাজ করে, তবে তা প্রয়োগ করা হয় বাঁকানো পৃষ্ঠে। গোলাকার পৃষ্ঠে এই জাংশন তৈরিতে কিয়োসেমি দল অপটো-সেমিকন্ডাক্টর চিপ উৎপাদনের অভিজ্ঞতা কাজে লাগায়। এটি ছিল একটি প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জ, যার জন্য শুরুতে উল্লেখযোগ্য উদ্ভাবনের প্রয়োজন হয়েছিল। একাধিক কোষ তার দিয়ে যুক্ত করলে এই অণুবীক্ষণিক গোলকগুলো বিদ্যুৎপ্রবাহ তৈরি করে, যা যন্ত্র চালাতে বা বৈদ্যুতিক ব্যবস্থায় সরবরাহ করতে ব্যবহার করা যায়।

ব্যবহারকারীর দৃষ্টিতে এর অর্থ, স্পেলার কোষযুক্ত যন্ত্র বা কাঠামোকে সূর্যের দিকে সতর্কভাবে ঘুরিয়ে রাখতে হয় না। স্পেলারে চালিত কোনো যন্ত্র সমতল বা কাত পৃষ্ঠে রাখা যেতে পারে, এমনকি সরানোও যেতে পারে; তবু এটি কার্যকরভাবে উপলভ্য আলো ধরবে। এতে প্যানেলকে সূর্যের দিকে কাত করে রাখার জন্য মাউন্টিং ব্যবস্থা লাগে না এবং সৌরশক্তিচালিত যন্ত্র কোথায় বসানো বা ব্যবহার করা যাবে, সেই সীমাবদ্ধতাও দূর হয়।

ধারণা থেকে বাণিজ্যিক পণ্য

ধারণা থেকে বাণিজ্যিক পণ্যে পৌঁছাতে কয়েক বছরের উন্নয়নকাজ লেগেছে। আলোতে রাখলে বিদ্যুৎ উৎপাদনকারী প্রথম চারটি কোষকে শ্রেণিতে সংযুক্ত করতে সফল হওয়ার পর গবেষক দল তাদের প্রচেষ্টা আরও জোরদার করে। ১৯৯৮ সালে উন্নয়নকাজ চালিয়ে যেতে কিয়োসেমি নিজস্ব মাইক্রোগ্র্যাভিটি গবেষণাগার প্রতিষ্ঠা করে। ২০০৪ সালের মধ্যে কোম্পানিটি "স্পেলার" নামের ট্রেডমার্ক নিবন্ধনের আবেদন করার মতো অগ্রগতি অর্জন করে। নামটি "স্ফেরিক্যাল সোলার"-এর সংক্ষিপ্ত রূপ। এ সময় সম্ভাব্য অংশীদারদের নমুনা দেওয়া শুরু হয়।

প্রাথমিক পর্যায়ে উদ্ভাবকেরাও এই অভিনব প্রযুক্তির সব সম্ভাব্য প্রয়োগ কল্পনা করতে হিমশিম খেয়েছিলেন। কিন্তু উদ্ভাবনী ধারণাটি বাজারে পৌঁছানোর পর অংশীদার ও গ্রাহকদের কাছ থেকে আরও নতুন ধারণা আসে। এই যৌথ উন্নয়নপদ্ধতি গোলাকার সৌরকোষের অনন্য বৈশিষ্ট্য কাজে লাগানো যায় এমন বাস্তব ব্যবহার শনাক্ত করতে সাহায্য করে।

২০১২ সালে গোলাকার সৌরকোষের ব্যবসার উন্নয়ন ও বাণিজ্যিকীকরণে বিশেষভাবে মনোযোগ দিতে কিয়োসেমি করপোরেশন থেকে আলাদা হয়ে স্পেলার পাওয়ার করপোরেশন প্রতিষ্ঠিত হয়। স্পেলার পাওয়ার করপোরেশনের প্রতিনিধি পরিচালক ও প্রেসিডেন্ট ইকুও ইনাগাওয়া কোম্পানির লক্ষ্য ব্যাখ্যা করে বলেন:

স্পেলার পাওয়ার করপোরেশন বিশ্বের প্রথম ক্ষুদ্র ব্যাসের গোলাকার সৌরকোষ স্পেলারকে বাণিজ্যিক পণ্যে রূপ দিয়েছে এবং এর প্রয়োগভিত্তিক পণ্য সরবরাহ করছে। বৈশ্বিক পরিবেশে বড় ধরনের পরিবর্তন কমাতে এবং টেকসই উন্নয়ন লক্ষ্যমাত্রায় (এসডিজি) অবদান রাখতে আমরা স্পেলারকে সহজে ব্যবহারযোগ্য সৌরকোষ হিসেবে ছড়িয়ে দেওয়ার উদ্যোগ নিয়েছি। ‘স্পেলার সবসময় আপনার পাশে!’ স্লোগানে এর প্রয়োগভিত্তিক পণ্যের ব্যবহার বিস্তারের কাজও করছি।

বর্তমানে কোম্পানিটি বেশ কয়েকটি পণ্যশ্রেণি সরবরাহ করছে, যা গোলাকার সৌর প্রযুক্তির বহুমুখিতা তুলে ধরে। এসব প্রয়োগ দেখায়, সমতল প্যানেলের গণ্ডি ছাড়িয়ে কীভাবে আমাদের নির্মিত পরিবেশ ও দৈনন্দিন জীবনে সৌরশক্তি যুক্ত করার সম্পূর্ণ নতুন পদ্ধতি তৈরি করা যায়।

ভবনে সৌরপ্রযুক্তি ও স্বচ্ছ পৃষ্ঠ

স্পেলার প্রযুক্তির সবচেয়ে সম্ভাবনাময় প্রয়োগক্ষেত্রগুলোর একটি হলো ভবনে সমন্বিত আলোক-বিদ্যুৎ প্রযুক্তি (বিআইপিভি)। প্রচলিত সৌর প্যানেল সাধারণত আলাদা ব্যবস্থা হিসেবে ছাদের ওপর বসানো হয়; সেগুলো দৃশ্যমান এবং কখনো কখনো দেখতে আকর্ষণীয় নয় বলে বিবেচিত হয়। অন্যদিকে, স্পেলার কোষ সরাসরি নির্মাণসামগ্রীর মধ্যে বসানো যায়। এতে এমন পৃষ্ঠ তৈরি হয়, যা স্বচ্ছতা বা স্থাপত্য নকশার মতো অন্যান্য বৈশিষ্ট্য বজায় রেখেই বিদ্যুৎ উৎপাদন করে।

স্পেলার বিআইপিভি পণ্যশ্রেণিতে স্পেলার মডিউল সংবলিত কাচের ব্লক রয়েছে। এসব স্বচ্ছ নির্মাণসামগ্রী দেয়াল, জানালা ও অন্যান্য স্থাপত্য উপাদানে ব্যবহার করা যায়। এগুলো আলো প্রবেশ করতে দেয়, পাশাপাশি বিদ্যুৎও উৎপাদন করে। কোষ বসানোর ঘনত্ব ও নির্দিষ্ট প্রয়োগের চাহিদা অনুযায়ী স্পেলার স্থাপনার স্বচ্ছতা ৫০% থেকে ৮০% পর্যন্ত হতে পারে।

নগর এলাকায় প্রচলিত সৌর প্যানেলের একটি বড় সীমাবদ্ধতার সমাধান করে এই সক্ষমতা। ঘনবসতিপূর্ণ শহরে ছাদের জায়গা প্রায়ই সীমিত থাকে বা আশপাশের ভবনের ছায়ায় ঢাকা পড়ে। প্রচলিত প্যানেল দৃশ্য আড়াল করতে পারে বা ঐতিহ্য সংরক্ষণের শর্তের সঙ্গে সাংঘর্ষিক হতে পারে। তবে স্পেলার কোষ ভবনের বহির্ভাগ, জানালা ও অন্যান্য উল্লম্ব পৃষ্ঠে বসানো যায়, যেখানে সারা দিন পরোক্ষ আলো পড়ে। এগুলো বাঁকানো পৃষ্ঠ ও জটিল স্থাপত্য-আকৃতিতেও যুক্ত করা যায়, যা শক্ত ও সমতল প্যানেলের সাহায্যে অসম্ভব বা অবাস্তব হতো।

কোম্পানিটি স্পেলার গ্লাস ব্লকও তৈরি করেছে, যা স্বচ্ছ কাচের মধ্যে আবদ্ধ ছোট ও কমপ্যাক্ট সৌর মডিউল। এগুলো নির্মাণসামগ্রী এবং বিদ্যুৎ উৎপাদক, দুইভাবেই কাজ করতে পারে; ফলে সাধারণ জানালা, স্কাইলাইট বা শোভাবর্ধক উপাদানকে শক্তি উৎপাদনকারী পৃষ্ঠে রূপান্তর করা সম্ভব। স্বচ্ছতা বজায় রেখেই বিদ্যুৎ উৎপাদনের সক্ষমতা স্থাপত্যের সৌন্দর্য অক্ষুণ্ন রেখে ব্যবহার করা বিদ্যুতের সমপরিমাণ বিদ্যুৎ উৎপাদনকারী ভবনের সম্ভাবনা তৈরি করে।

ইন্টারনেট অব থিংসের জন্য শক্তি আহরণ

বিশ্ব যখন ইন্টারনেট অব থিংসের (আইওটি) মাধ্যমে আরও বেশি সংযুক্ত হচ্ছে, তখন বিপুলসংখ্যক সেন্সর ও ছোট যন্ত্রে বিদ্যুৎ সরবরাহ করা বড় চ্যালেঞ্জ হয়ে উঠছে। বিস্তৃত সেন্সর নেটওয়ার্কে ব্যাটারি বদলানো বাস্তবসম্মত নয়, আর তার সংযোগের খরচও অনেক বেশি হতে পারে। স্পেলার শক্তি আহরণের মাধ্যমে এই সমস্যার সমাধান দেয়; এ পদ্ধতিকে এনার্জি স্ক্যাভেঞ্জিংও বলা হয়, যেখানে যন্ত্রগুলো তাদের পরিবেশে উপলভ্য সামান্য পরিমাণ শক্তি সংগ্রহ করে।

স্পেলার ইআইপিভি সিরিজে স্বল্প বিদ্যুৎশক্তির প্রয়োগের জন্য বিশেষভাবে তৈরি কমপ্যাক্ট সৌর মডিউল রয়েছে। উপলভ্য আলো থেকে শক্তি সংগ্রহ করে এসব মডিউল সেন্সর, স্মার্ট বেতার প্রয়োগ এবং অন্যান্য ছোট ইলেকট্রনিক যন্ত্র চালাতে পারে। স্পেলার কোষ সব দিকের আলো ধরে এবং বিক্ষিপ্ত আলোতেও ভালো কাজ করে বলে, প্রচলিত সৌরকোষের জন্য কঠিন হতে পারে এমন ঘরোয়া বা নগর পরিবেশে এগুলো বিশেষভাবে উপযোগী।

শক্তি আহরণের এসব মডিউল পরিবেশগত সেন্সর, স্মার্ট ভবনব্যবস্থা, কৃষি পর্যবেক্ষণ এবং এমন যেকোনো প্রয়োগে ব্যবহার করা যায়, যেখানে ছোট ও ছড়িয়ে থাকা যন্ত্রে ব্যাটারি বদলানো বা তারের সংযোগ ছাড়াই বিদ্যুৎ সরবরাহ করতে হয়। সূর্যের দিকে নির্দিষ্টভাবে ঘুরিয়ে রাখতে না হওয়ার কারণে বিভিন্ন অবস্থানে রাখা হতে পারে বা ব্যবহারের সময় সরানো হতে পারে, এমন যন্ত্রের জন্য এই কোষ আদর্শ।

স্পেলার কোষের কমপ্যাক্ট আকার, যার ব্যাস মাত্র ১ থেকে ২ মিলিমিটার, এগুলোকে এমন অতি ক্ষুদ্র যন্ত্রে সংযুক্ত করার সুযোগ দেয়, যেখানে প্রচলিত সৌরকোষ বসানো সম্ভব নয়। ক্ষুদ্রায়নের এই সক্ষমতা স্বয়ংসম্পূর্ণ বিদ্যুতে চলা সম্পূর্ণ নতুন ধরনের স্মার্ট যন্ত্র তৈরি করতে পারে, যার মধ্যে রয়েছে পরিধানযোগ্য প্রযুক্তি এবং অবকাঠামোর মধ্যে বসানো পরিবেশ পর্যবেক্ষক।

পরিধানযোগ্য প্রযুক্তি ও সৌর কাপড়

সম্ভবত স্পেলার প্রযুক্তির সবচেয়ে ভবিষ্যৎমুখী প্রয়োগ হলো পরিধানযোগ্য ইলেকট্রনিকস ও স্মার্ট টেক্সটাইল। কোম্পানিটি সূর্যের আলোতে বিদ্যুৎ উৎপাদন করে, অথচ চমৎকার নমনীয়তা বজায় রাখে, এমন ফিলামেন্টের মতো সৌরবিদ্যুৎ উৎপাদনকারী সুতা তৈরি করেছে। এই আলোক-বিদ্যুৎ সুতা বিদ্যুৎ উৎপাদনকারী কাপড় তৈরির সুযোগ দেয়; কার্যত পোশাক, ব্যাগ বা অন্য কাপড়ের সামগ্রীকে সৌরবিদ্যুৎ উৎপাদকে পরিণত করে।

অর্থনীতি, বাণিজ্য ও শিল্প মন্ত্রণালয়, স্পেলার পাওয়ার কোং লিমিটেড এবং ফুকুই প্রিফেকচারাল ইন্ডাস্ট্রিয়াল টেকনোলজি সেন্টারের অংশগ্রহণে শিল্প, শিক্ষাঙ্গন ও সরকারের যৌথ গবেষণা প্রকল্পের মাধ্যমে সৌরবিদ্যুৎ উৎপাদনকারী সুতা তৈরি করা হয়। এর ফল স্পেলার টেক্সটাইলকে হালকা, পাতলা, নমনীয় ও প্রসারণযোগ্য বলে বর্ণনা করা হয়েছে, যা পরিধানযোগ্য ই-টেক্সটাইলের বিদ্যুৎ সরবরাহে উপযোগী।

পরিধানযোগ্য ইলেকট্রনিকসে একটি মৌলিক চ্যালেঞ্জের সমাধান করে এই প্রযুক্তি: বিদ্যুৎ। ব্যাটারি পরিধানযোগ্য যন্ত্রের ওজন ও আকার বাড়ায়, আর ঘন ঘন চার্জ দিতে হলে ব্যবহার-সুবিধা কমে। সৌরপ্রযুক্তি-সমন্বিত কাপড় সারা দিন পরিবেশের আলো থেকে শক্তি সংগ্রহ করে ভেতরে বসানো সেন্সর, যোগাযোগ যন্ত্র বা স্বাস্থ্য পর্যবেক্ষককে অবিরাম চালাতে পারে। এতে ব্যবহারকারীর কোনো উদ্যোগের প্রয়োজন হয় না এবং ওজনও উল্লেখযোগ্যভাবে বাড়ে না।

পোশাকের বাইরেও এই প্রযুক্তির ব্যবহার হতে পারে তাঁবু, শামিয়ানা, পাল, যানবাহনের আচ্ছাদন এবং আলোতে উন্মুক্ত অন্য যেকোনো কাপড়ের পৃষ্ঠে। সামরিক ক্ষেত্রে যোগাযোগ সরঞ্জাম বা নেভিগেশন যন্ত্র চালানোর মতো ইউনিফর্ম তৈরি করা যেতে পারে। বেসামরিক ব্যবহারে বহিরাঙ্গনের সরঞ্জাম জিপিএস যন্ত্র, জরুরি সংকেতবাতি বা মোবাইল ফোনের জন্য বিদ্যুৎ উৎপাদন করতে পারে। উপাদানটি নমনীয় হওয়ায় আরাম বা চলাচলে বাধা না দিয়ে পোশাকে যুক্ত করা যায়; পরিধানযোগ্য প্রয়োগে যা শক্ত সৌর প্যানেলের ক্ষেত্রে বাস্তবসম্মত হতো না।

ভোক্তাপণ্য ও আলোকসজ্জা

বিশেষায়িত শিল্পকারখানার প্রয়োগের বাইরেও স্পেলার পাওয়ার করপোরেশন সাধারণ ব্যবহারকারীদের জন্য পণ্য তৈরি করেছে, যা দৈনন্দিন জীবনে গোলাকার সৌর প্রযুক্তির বাস্তব সুবিধা দেখায়। এসব পণ্য তুলে ধরে, স্পেলার কোষের অনন্য বৈশিষ্ট্য কীভাবে এমন নকশা সম্ভব করে, যা প্রচলিত সমতল সৌর প্যানেল দিয়ে তৈরি করা কঠিন বা অসম্ভব।

স্পেলার গার্ডেন লাইটে রয়েছে আকর্ষণীয় নকশা, উপরে বসানো গোলাকার স্পেলার সৌরকোষ এবং একটি এলইডি বাতি। দিনের আলোয় সূর্য থেকে বিদ্যুৎ সংগ্রহ করে জমা রাখা হয়; রাতে সেই সঞ্চিত শক্তিতে এলইডি জ্বলে বাগান, পার্ক ও হাঁটার পথ আলোকিত করে। নকশাটিতে সৌন্দর্যকে অগ্রাধিকার দেওয়া হয়েছে, যাতে প্রাকৃতিক পরিবেশের সৌন্দর্য নষ্ট না করে আলো দেওয়া যায়। স্থাপন সহজ; বিদ্যুৎ বিল বা তারের কাজের প্রয়োজন হয় না। ফলে প্রত্যন্ত স্থান বা যেখানে বিদ্যুৎ অবকাঠামো নেই, সেখানেও এটি উপযোগী।

একইভাবে, স্পেলার ইলুমিনেশন পণ্যে স্পেলার মডিউল রয়েছে, যা গাছে ঝোলানো যায়। মডিউলগুলো দিনের আলোয় বিদ্যুৎ সংগ্রহ করে এবং রাতে এলইডি জ্বালায়; তখন স্পেলার মডিউলটিও মৃদু আলো ছড়ায়। স্থাপনের সময় গাছের ক্ষতি না করে বা তার প্রাকৃতিক রূপ নষ্ট না করে নিরাপদ ও আকর্ষণীয় আলো দেওয়ার জন্য পণ্যটি নকশা করা হয়েছে। গার্ডেন লাইটের মতো এসব আলোকসজ্জা পণ্যে বৈদ্যুতিক সংযোগ বা চলতি জ্বালানি খরচ লাগে না।

এই ভোক্তাপণ্যগুলো স্পেলার প্রযুক্তির ব্যবহারিক সুবিধা দেখায়, যার মূল কারণ চারদিক থেকে আলো ধারণের ক্ষমতা। বাগানের শোভাবর্ধক সামগ্রী ও গাছের আলোকে সূর্যের আলো পাওয়ার উপযুক্ত দিক নিয়ে চিন্তা না করেই বিভিন্নভাবে স্থাপন করা যায়। আংশিক ছায়াযুক্ত স্থানেও এগুলো রাখা যায়, যেখানে সমতল প্যানেলে যথেষ্ট সরাসরি আলো নাও পড়তে পারে। গোলাকার কোষের কমপ্যাক্ট ও চোখে না পড়ার মতো আকার নকশার সৌন্দর্য বাড়ায়; শোভাবর্ধক উপাদানে যুক্ত করলেও এগুলো প্রযুক্তিগত সংযোজন বলে চোখে পড়ে না।

কার্যকারিতা ও কর্মক্ষমতার দিক

যেকোনো সৌরপ্রযুক্তি মূল্যায়নে কার্যকারিতা একটি গুরুত্বপূর্ণ মাপকাঠি। দ্য ফিউচার অব থিংসের প্রতিবেদন অনুযায়ী, কিয়োসেমি এমন নমনীয় সৌর প্যানেল তৈরি করেছে, যার কার্যকারিতা বর্তমানে বাজারে থাকা অধিকাংশ বাণিজ্যিক আলোক-বিদ্যুৎ কোষের তুলনায় প্রায় ২০% বেশি। সব কোণ থেকে আলো ধারণ এবং সরাসরি ও পরোক্ষ, উভয় ধরনের আলোর উৎস কাজে লাগানোর সক্ষমতা থেকেই এই উল্লেখযোগ্য উন্নতি এসেছে।

তবে স্পেলার কোষের সঙ্গে প্রচলিত সমতল প্যানেলের সরাসরি তুলনা করতে হলে কর্মক্ষমতার ভিন্ন মাপকাঠিগুলো সতর্কভাবে বিবেচনা করা প্রয়োজন। সরাসরি লম্বভাবে পড়া আলোতে আদর্শ পরীক্ষাগার পরিবেশে সর্বোচ্চ কার্যকারিতার ভিত্তিতে সমতল প্যানেলের মান নির্ধারণ করা হয়। অন্যদিকে, বিভিন্ন আলো ও কোণে স্পেলার কোষ তুলনামূলকভাবে ধারাবাহিক কর্মক্ষমতা বজায় রাখে। নিখুঁত পরিস্থিতিতে সর্বোচ্চ কার্যকারিতার পরীক্ষায় এগুলো সমতল প্যানেলকে ছাড়িয়ে না গেলেও, বাস্তব পরিস্থিতিতে পুরো দিনের মোট শক্তি উৎপাদন বেশি হতে পারে।

ট্র্যাকিং ব্যবস্থা বাদ দিতে পারাও কার্যকারিতার আরেকটি সুবিধা। বড় সৌরবিদ্যুৎ প্রকল্পে প্রায়ই মোটর ও ট্র্যাকিং ব্যবস্থা ব্যবহার করা হয়, যাতে সারা দিন সমতল প্যানেল সূর্যের দিকে মুখ করে থাকে। এসব ব্যবস্থা বিদ্যুৎ খরচ করে, রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজন হয় এবং স্থাপনায় জটিলতা বাড়ায়। স্পেলার কোষের অন্তর্নিহিত জ্যামিতিক গঠন একই ধরনের সুবিধা দেয়; যান্ত্রিক সহায়তা ছাড়াই ভোর থেকে সন্ধ্যা পর্যন্ত সর্বোত্তম আলো ধরে। এই স্বয়ংক্রিয় কার্যক্রম ব্যবস্থার নির্ভরযোগ্যতা বাড়ায় এবং রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজন কমায়।

কম আলোয় কর্মক্ষমতাও স্পেলারকে আলাদা করে। মেঘলা দিনে অথবা সকাল ও বিকেলের শুরুতে, আলো কম থাকার সময় সমতল প্যানেলের উৎপাদন নাটকীয়ভাবে কমে যায়। বিক্ষিপ্ত আলো ধারণের জন্য বিশেষভাবে নকশা করা স্পেলার কোষ এই কঠিন পরিস্থিতিতে তুলনামূলকভাবে ভালো কর্মক্ষমতা বজায় রাখে। এ বৈশিষ্ট্যের কারণে ঘন ঘন মেঘে ঢাকা থাকে এমন ভৌগোলিক অঞ্চল বা পরিবর্তনশীল আবহাওয়াতেও ধারাবাহিক কার্যক্রম জরুরি, এমন প্রয়োগে এগুলো বিশেষভাবে উপযোগী।

পরিবেশগত প্রভাব ও টেকসইতা

জ্বালানিপ্রযুক্তি নির্বাচনে পরিবেশগত বিবেচনার গুরুত্ব ক্রমেই বাড়ছে। টেকসইতার দৃষ্টিকোণ থেকে স্পেলার কোষের বেশ কিছু সম্ভাব্য সুবিধা রয়েছে। উৎপাদনে সিলিকনের অপচয় কম হওয়া একটি উল্লেখযোগ্য পরিবেশগত সুবিধা। সিলিকন উৎপাদনে প্রচুর শক্তি লাগে এবং পরিবেশের ওপর প্রভাব ফেলে এমন রাসায়নিক প্রক্রিয়া ব্যবহার করা হয়। এই মূল্যবান উপাদান আরও কার্যকরভাবে কাজে লাগালে সৌরকোষ উৎপাদনের সামগ্রিক পরিবেশগত প্রভাব কমে।

Phys.org-এর হিসাবে, প্রচলিত প্যানেলের তুলনায় উৎপাদন খরচ অর্ধেক হতে পারে। এতে সৌরবিদ্যুৎ আরও বেশি মানুষের সামর্থ্যের মধ্যে আসতে পারে। খরচ কমলে ব্যবহার বাড়ে, যা জীবাশ্ম জ্বালানিভিত্তিক বিদ্যুৎ উৎপাদনকে সরিয়ে দেয় এবং গ্রিনহাউস গ্যাস নিঃসরণ কমায়। অতিরিক্ত উপাদান বা পরিবর্তনের প্রয়োজন ছাড়াই বিদ্যমান কাঠামো ও পণ্যে সৌরকোষ যুক্ত করা গেলে স্থাপনের পরিবেশগত প্রভাব আরও কমে।

স্পেলার প্রযুক্তির স্থায়িত্ব ও দীর্ঘ কর্মজীবনও এর পরিবেশগত বৈশিষ্ট্যে অবদান রাখে। বড় ও ভঙ্গুর সমতল প্যানেলের তুলনায় গোলাকার কোষ বাতাস, শিলাবৃষ্টি বা ধ্বংসাবশেষের মতো পরিবেশগত কারণে ক্ষতিগ্রস্ত হওয়ার ঝুঁকিতে কম থাকতে পারে। কমপ্যাক্ট আকার এবং সুরক্ষামূলক উপাদানের মধ্যে বসানোর সক্ষমতা কার্যকর কর্মজীবন বাড়াতে পারে। এতে প্রতিস্থাপনের প্রয়োজন এবং উৎপাদন ও বর্জ্য ব্যবস্থাপনার সংশ্লিষ্ট পরিবেশগত খরচ কমে।

স্পেলার পাওয়ার করপোরেশন তাদের প্রযুক্তিকে টেকসই উন্নয়ন লক্ষ্যমাত্রাসহ (এসডিজি) বৃহত্তর পরিবেশগত লক্ষ্যের সঙ্গে সরাসরি যুক্ত করে। সৌরশক্তির ব্যবহার বাড়িয়ে জীবাশ্ম জ্বালানির মজুত নিঃশেষ হওয়া ঠেকানো এবং বৈশ্বিক উষ্ণায়ন মোকাবিলা করাও কোম্পানির লক্ষ্যের অংশ। আগে যেখানে সৌরবিদ্যুতের ব্যবহার বাস্তবসম্মত ছিল না, সেখানে সম্ভব করে তুলে স্পেলার প্রযুক্তি বৈশ্বিক জ্বালানি মিশ্রণে সৌরশক্তির সামগ্রিক অবদান উল্লেখযোগ্যভাবে বাড়াতে পারে।

সৌরশক্তির ভবিষ্যৎ

নিকট ভবিষ্যতে বড় পরিসরের বিদ্যুৎকেন্দ্র প্রকল্পে সমতল সৌর প্যানেলই সম্ভবত প্রধান প্রযুক্তি হিসেবে থাকবে। তবে স্পেলার কোষ সৌরপ্রযুক্তির গুরুত্বপূর্ণ বৈচিত্র্য তৈরি করেছে। প্রচলিত প্যানেলের সঙ্গে সরাসরি প্রতিযোগিতা না করে গোলাকার কোষ এমন নতুন প্রয়োগের ক্ষেত্র খুলে দেয়, যেখানে সমতল প্যানেল কাজে আসে না। সৌরশক্তি কোথায় ও কীভাবে আহরণ করা যায়, তার পরিধি বাড়লে সামগ্রিকভাবে সৌরবিদ্যুতের ব্যবহার দ্রুত বাড়তে পারে এবং দৈনন্দিন পরিবেশে এর সর্বব্যাপী সংযোজন আরও কাছাকাছি আসতে পারে।

স্পেলারের মতো প্রযুক্তিতে "সর্বত্র শক্তি"র ধারণা আরও বাস্তবসম্মত হয়ে ওঠে। দূরবর্তী সৌরবিদ্যুৎ খামারে শক্তি উৎপাদন করে দীর্ঘ দূরত্বে পাঠানো হয়, শুধু এভাবে না ভেবে আমরা এমন এক পৃথিবীর কথা ভাবতে পারি, যেখানে আলোতে উন্মুক্ত প্রতিটি পৃষ্ঠই সম্ভাব্য শক্তির উৎস। জানালা আলো প্রবেশ করতে দিয়েই বিদ্যুৎ উৎপাদন করে। পোশাক পরিধানযোগ্য যন্ত্র চালায়। ভবন ছাদের পাশাপাশি দেয়াল থেকেও শক্তি উৎপাদন করে। এভাবে বিকেন্দ্রীভূত উৎপাদন মডেলে বিদ্যুৎ সঞ্চালনের ক্ষতি কমে এবং জ্বালানিব্যবস্থার স্থিতিস্থাপকতা বাড়ে।

ইন্টারনেট অব থিংসের বিস্তার এবং স্মার্ট শহরের বাস্তবায়নের সঙ্গে সঙ্গে বিকেন্দ্রীভূত বিদ্যুৎ উৎসের চাহিদা বাড়বে। শক্তি আহরণে উপযোগিতা এবং বিভিন্ন উপাদান ও গঠনে সংযুক্ত করার সক্ষমতার কারণে সংযুক্ত ভবিষ্যতের জন্য স্পেলার কোষ একটি গুরুত্বপূর্ণ সহায়ক প্রযুক্তি হয়ে উঠতে পারে। পরিবেশের আলো ব্যবহার করে সেন্সর ও যন্ত্র চালানো গেলে স্মার্ট শহরের প্রয়োগে অবকাঠামোগত খরচ ও স্থাপনের বাধা দূর হবে।

স্পেলার প্রযুক্তির উন্নয়ন এটিও দেখায়, মৌলিক ধারণাকে প্রশ্ন করা কীভাবে যুগান্তকারী উদ্ভাবনের পথ খুলতে পারে। এক শতাব্দীরও বেশি সময় ধরে সমতল সৌর প্যানেলের নকশা নিয়ে বড় কোনো প্রশ্ন তোলা হয়নি। সৌরকোষ সমতল হতেই হবে কেন, এই প্রশ্ন তুলে জাপানি প্রকৌশলীরা আলো ধারণ ও শক্তি উৎপাদনের সম্পূর্ণ নতুন পদ্ধতির পথ খুলেছেন। প্রচলিত ধারণাকে প্রশ্ন করার এই মানসিকতাই সৌরপ্রযুক্তি ও নবায়নযোগ্য জ্বালানিতে আরও উদ্ভাবনের চালিকাশক্তি হয়ে উঠবে।

স্পেলার পাওয়ার করপোরেশন বিশ্বজুড়ে অংশীদারদের সঙ্গে নিজস্ব পণ্য ও প্রয়োগের উন্নয়ন চালিয়ে যাওয়ায় গোলাকার সৌরকোষের প্রভাবও বাড়ছে। বিশেষায়িত শিল্পপ্রয়োগ থেকে ভোক্তাপণ্য, নির্মাণসামগ্রী থেকে পরিধানযোগ্য প্রযুক্তি—এই ক্ষুদ্র গোলকগুলো প্রমাণ করছে, কখনো কখনো সামনে এগোনোর সেরা উপায় আয়তক্ষেত্রের বদলে বৃত্তে ভাবা।

মূল কথা

• জাপানের কিয়োসেমি করপোরেশনের তৈরি স্পেলার গোলাকার সৌরকোষের ব্যাস মাত্র ১ থেকে ২ মিলিমিটার এবং এগুলো সব দিক থেকে আলো ধারণ করে।
• সূর্য যখন ক্রমাগত সরে যায়, তখন সৌর প্যানেল সমতল হতে হবে কেন—প্রতিষ্ঠাতা শুজি নাকাতার এই প্রশ্ন থেকেই প্রযুক্তিটির সূচনা।
• উৎপাদনে জাপান মাইক্রোগ্র্যাভিটি সেন্টারের ৭১০ মিটার দীর্ঘ ড্রপ-শ্যাফট ব্যবহার করে মাইক্রোগ্র্যাভিটি পরিবেশে নিখুঁত সিলিকন গোলক তৈরি করা হয়।
• উৎপাদনে সিলিকনের অপচয় খুব কম হয় এবং প্রচলিত সমতল সৌর প্যানেল তৈরির তুলনায় খরচ প্রায় অর্ধেক।
• গোলাকার কোষ বিভিন্ন কোণে আসা আলোতেও কার্যকারিতা বজায় রাখে এবং সরাসরি ও পরোক্ষ—উভয় ধরনের আলো ধরে; মেঘলা আবহাওয়ায়ও ভালো কাজ করে।
• এর প্রয়োগের মধ্যে রয়েছে স্বচ্ছ নির্মাণসামগ্রী, আইওটি যন্ত্রের জন্য শক্তি আহরণ, সৌরশক্তি উৎপাদনকারী বস্ত্র এবং ভোক্তাদের জন্য আলোকসজ্জার পণ্য।
• গোলাকার সৌরকোষের প্রয়োগ উন্নয়নে বিশেষভাবে মনোযোগ দিতে ২০১২ সালে কিয়োসেমি থেকে আলাদা হয়ে স্পেলার পাওয়ার করপোরেশন প্রতিষ্ঠিত হয়।
• প্রচলিত সমতল প্যানেল ব্যবহার করা যায় না, এমন বাঁকানো পৃষ্ঠ, পরিধানযোগ্য সামগ্রী ও স্থাপত্য উপাদানে সৌরপ্রযুক্তি যুক্ত করার সুযোগ দেয় এই প্রযুক্তি।