बिजली उत्पादन के लिए सौर सेल (solar cells) के साथ मुख्य नुकसान क्या है?

Question

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D: उच्च लागत

Explanation & Concepts:
सौर फोटोवोल्टिक (PV) प्रणालियों का प्राथमिक नुकसान अर्धचालक निर्माण, सिलिकॉन के शुद्धिकरण और पैनल असेंबली लागत से जुड़ी उच्च प्रारंभिक पूंजीगत व्यय (CAPEX) है। हालांकि परिचालन लागत कम है, पारंपरिक थर्मल या हाइड्रो बिजली उत्पादन की तुलना में प्रति वाट उच्च लागत बड़े पैमाने पर अपनाने के लिए सबसे महत्वपूर्ण बाधा बनी हुई है।

Working Principle: सौर सेल फोटोवोल्टिक प्रभाव पर काम करते हैं जहाँ फोटॉन एक अर्धचालक p-n जंक्शन से टकराते हैं, जिससे विद्युत प्रवाह पैदा करने के लिए इलेक्ट्रॉन मुक्त होते हैं। लागत सिलिकॉन इनगट विकास के लिए ऊर्जा-गहन ज़ोक्राल्स्की प्रक्रिया (Czochralski process) और क्लीन-रूम वातावरण में डोपिंग और मेटलाइजेशन की जटिलता से प्रेरित होती है। दक्षता में कमी (शॉकली-क्वेसर सीमा) के कारण बड़े सतह क्षेत्रों की आवश्यकता होती है, जिससे बुनियादी ढांचे की लागत बढ़ जाती है।

Key Formulas: $LCOE = \frac{\sum_{t=1}^{n} \frac{I_t + M_t + F_t}{(1+r)^t}}{\sum_{t=1}^{n} \frac{E_t}{(1+r)^t}}$ — ऊर्जा की समतुल्य लागत (Levelized Cost of Energy) जो जीवन चक्र में बिजली उत्पादन की कुल लागत का प्रतिनिधित्व करती है; $P = \eta \cdot A \cdot I$ — आउटपुट पावर जहाँ $\eta$ दक्षता है, $A$ क्षेत्रफल है, और $I$ सौर विकिरण है

Key Points: सिलिकॉन वेफर प्रसंस्करण में उच्च प्रारंभिक निवेश।; ऊर्जा भंडारण की आवश्यकताएं (बैटरी) समग्र सिस्टम लागत को और बढ़ाती हैं।; जैसे-जैसे पैमाना बढ़ता है, लागत में गैर-रेखीय गिरावट आती है।; सौर PV उत्पादन स्थानीय इन्सोलेशन (सूर्य के प्रकाश) स्तर पर निर्भर करता है।

Advantages: परिचालन के दौरान न्यूनतम पर्यावरणीय प्रभाव; कम रखरखाव और शून्य ईंधन लागत; kW से GW स्तर तक स्केलेबल

Disadvantages: उच्च पूंजीगत व्यय (CAPEX); आंतरायिक उपलब्धता (केवल दिन के उजाले में); ऊर्जा घनत्व कम है, जिसके लिए बड़े भूमि क्षेत्रों की आवश्यकता होती है

Applications: ग्रिड-कनेक्टेड उपयोगिता-स्तर के सौर फार्म; रिमोट ऑफ-ग्रिड दूरसंचार बिजली प्रणालियां; आवासीय सौर रूफटॉप स्थापनाएं

Additional Info: सौर मॉड्यूल की लागत काफी कम हो गई है, लेकिन इनवर्टर और माउंटिंग जैसी बैलेंस-ऑफ-सिस्टम (BOS) लागतें काफी अधिक हैं।. विकल्प B (बड़ा क्षेत्रफल) एक भौतिक बाधा है, लेकिन 'उच्च लागत' वह आर्थिक नुकसान है जिसे आमतौर पर वित्तीय व्यवहार्यता के लिए मुख्य बाधा के रूप में उद्धृत किया जाता है।

Answer: D सही है — मॉड्यूल निर्माण और बैलेंस-ऑफ-सिस्टम घटकों के लिए आवश्यक उच्च पूंजी निवेश सौर ऊर्जा का प्राथमिक आर्थिक नुकसान है।

Exam Tip: प्रतिस्पर्धी परीक्षाओं में, यदि 'उच्च लागत' को 'परिवर्तनीय शक्ति' या 'बड़ा क्षेत्रफल' के साथ प्रस्तुत किया जाता है, तो परियोजना की व्यवहार्यता पर इसके व्यापक आर्थिक प्रभाव के कारण 'उच्च लागत' आमतौर पर सही उत्तर होता है।

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Option A: उपलब्धता की कमी

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Option B: बड़े क्षेत्रफल की आवश्यकता

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Option C: परिवर्तनीय शक्ति (Variable power)

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