बढ्दो जनसंख्या र विश्वव्यापीकरणले पृथ्वीमा भएको प्राकृतिक सम्पदा र स्रोतको चरम अभाव हुने खतरा बढ्दै गएको छ। यसले भावी मानव जातिका लागि चुनौतीहरू थपेको छ।
यस पृष्ठभूमिमा ऊर्जाका नयाँ स्रोत पहिचान र खोजी समेत सुरू भएको छ। ऊर्जाको नयाँ स्रोतका रूपमा अन्तरिक्ष, पृथ्वीको तल्लो सतह र समुद्र प्रयोग गर्न सकिनेतर्फ वैज्ञानिक अनुसन्धान र अध्ययन हुन थालेको छ।
यससँगै ऊर्जा उत्सर्जन, विकास र प्रसारण प्रविधिमा समेत नयाँ सोच विकास भएको छ। अबको चुनौती अन्तरिक्ष, पृथ्वीको तल्लो सतह र समुद्रको गहिराइबाट विद्युतीय ऊर्जा उत्सर्जन, उत्पादन र प्रसारण हो।
अहिले एक ठाउँबाट अर्को ठाउँसम्म विद्युतीय ऊर्जा प्रवाह गर्न परम्परागत तारसहितको प्रसारण पूर्वाधार प्रयोग हुँदै आएको छ। यस्ता संरचनाहरू मध्यम दुरीका लागि उपयुक्त मानिन्छन्।
उच्च भोल्टेज, तापक्रममा उतारचढाव, अन्य प्राविधिक र बाह्य कारणले प्रसारण पूर्वाधारमा प्रयोग हुने केबल पग्लिने, पड्किने, चुँडिने लगायत समस्याले यो प्रणाली जोखिमपूर्ण र संवेदनशील बन्दै गएको छ।
यो समस्या समाधान गर्न हालैको दशकमा अनुसन्धानकर्ताहरूले ताररहित विद्युतीय ऊर्जा प्रसारण प्रविधिको अवधारणा अघि बढाएका छन्। यो आलेख यही अवधारणा र सम्भावनामा केन्द्रित छ।
यो अवधारणा अनुसार एक स्थानमा उत्सर्जन भएको विद्युतीय ऊर्जा ताररहित प्रसारण प्रणालीबाट अर्को स्थानसम्म प्रवाह हुनेछ। यसमा परम्परागत प्रसारण पूर्वाधारको सट्टा रेडियो वेभ, विद्युत चुम्बकीय वेभ र लेजर वेभ प्रयोग गरिन्छ।
यो प्रविधिमा विद्युत प्रवाह हुँदा परम्परागत प्रसारण प्रणाली र पूर्वाधारमा लाग्ने ठूलो परिमाणको खर्च र जोखिम न्यूनीकरण हुने विश्वास छ। यो प्रविधि अन्तर्राष्ट्रिय स्तरमा अत्यन्त नौलो र परिवर्तनकारी मानिएको छ।
यसका तीन मुख्य अवयवहरू ऊर्जा उत्सर्जक (इमिटर), प्रसारण (ट्रान्समिसन) र प्राप्तकर्ता (रिसिभर) हुन्।
प्रसारण दुरीका हिसाबले यो प्रविधि लामो र छोटो दुरीमा वर्गीकृत छ। छोटो दुरीको ताररहित प्रविधिमा विद्युत चुम्बकीय इन्डक्सन, चुम्बकीय रिजोनेन्स र विद्युतीय कप्लिङ समावेश हुन्छ। लामो दुरीको प्रविधिमा लेजर र माइक्रोवेभ प्रयोग हुन्छ।
प्रसारण उपकरण, राम्रो दिशानिर्देश, प्रणालीको दक्षता आदि कारणले माइक्रोवेभभन्दा लेजर प्रविधि बढी उपयुक्त देखिएको छ। सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण लेजर प्रविधिले सूर्यको प्रकाशलाई लामो दुरीको प्रसारण माध्यम बनाउँदा त्यसले विद्युतीय ऊर्जाका अतिरिक्त तथ्यांक (डाटा) समेत प्रवाह गर्न सक्ने देखिन्छ।
ताररहित लेजर प्रविधिका मूख्य अवयवहरू (स्रोतः हुवान एट अल, २०२४)लेजर विद्युतीय ऊर्जा प्रसारण प्रणाली प्रयोगका हिसाबले मुख्यतः जल, जमिन र अन्तरिक्ष गरी तीन प्रकारमा विभाजन हुन सक्छ। यी सबै प्रणालीले एकै प्रकारको उत्सर्जक (इमिटर), प्रसारण (ट्रान्समिसन), प्राप्तकर्ता (रिसिभर) र नियन्त्रण उपप्रणाली प्रयोग गर्छन्।
लेजर उत्सर्जक उपप्रणालीका तीन अवयव छन्। पहिलो अवयव लेजर स्रोत हो, यसले लेजर उत्सर्जन गर्छ। दोस्रो अवयव चिस्यान मेसिन हो, यसले लेजर उत्सर्जनका क्रममा उत्पन्न हुने ताप नियन्त्रण गर्छ। तेस्रो अवयवका रूपमा उत्सर्जित लेजर निर्धारित लक्ष्यसम्म पुर्याउन दिशानिर्देश गर्ने रोटरी टेबलको संरचना हुन्छ।
उत्सर्जित लेजर खुला आकाशको माध्यमबाट निर्धारित लक्ष्यसम्म पुर्याउँदा लेजर अवशोषण, रिफ्लेक्सन र तितरवितर भई ऊर्जा चुहावट हुने सम्भावना पनि हुन्छ।
उत्सर्जित लेजर प्राप्त गर्ने अर्को उपप्रणाली (रिसिभर) जडान गरिएको हुन्छ। यो उपप्रणालीमा लेजर रूपान्तरण, तापीय र ऊर्जा व्यवस्थापनको काम हुन्छ। यसरी रूपान्तरित विद्युतीय ऊर्जा आवश्यकता अनुसार प्रयोग वा सञ्चित गर्न सकिन्छ।
सन् १९८५ मा नै टेस्लाले जमिनमा आधारित लेजर पावर प्रसारण प्रणाली प्रस्ताव गरेको थियो। यो सुरूआती प्रस्तावदेखि सन् २००८ को ‘विश्व ताररहित चार्जिङ गठबन्धन’ स्थापनासम्म पुग्दा यो प्रविधि वास्तविकतामा परिणत गर्न अनेकौं प्रयत्नहरू भए।
विगत दुई दशकमा यस सम्बन्धी महत्त्वपूर्ण अनुसन्धान र प्रयोगहरू भएका छन्। सन् २०१४ मा बेइजिङ प्राविधिक विश्वविद्यालयले सय मिटर दुरीमा लेजर पावर प्रणालीको सफल परीक्षण गर्यो। उक्त परीक्षणबाट ७९३ नानोमिटर वेभलेन्थमार्फत २४ वाट विद्युतीय ऊर्जा उत्सर्जन गरिएको थियो।
सन् २०१६ मा जापानको अन्तरिक्ष संस्था (जासा) ले दुई सय मिटर दुरीमा जमिनमा लेजर पावर प्रणाली सफल परीक्षण गर्यो। उक्त परीक्षणमा ३५० वाट ऊर्जा उत्सर्जन गरी लेजरमार्फत प्रसारण गर्दा रिसिभरमा ७५ वाट विद्युतीय ऊर्जा प्राप्त भएको थियो।
सन् २०१९ मा अमेरिकी नौसैनिकको प्रयोगशाला मेरिल्यान्डमा अमेरिकी सेनाले गरेको लेजर पावर प्रसारण परीक्षणमा दुई किलोवाट ऊर्जा उत्सर्जन गरी ३२५ मिटरको दुरीमा लेजर प्रविधिमार्फत प्रसारण गर्दा रिसिभरमा चार सय वाट विद्युतीय ऊर्जा प्राप्त भएको थियो। यसरी जमिनमा लेजर प्रसारण प्रणालीमार्फत विद्युत् प्रवाह गर्न सकिने सफल परीक्षणहरू भएका छन्।
जमिनमा लेजर प्रसारण प्रणालीमार्फत विद्युत् प्रवाह गर्न भएका केही सफल परीक्षणहरू ( स्रोतः हुवान एट अल, २०२४)लेजर पावर प्रसारण प्रविधि अन्तरिक्षमा समेत सफल परीक्षण भएको छ। नासाले सन् १९७० मै अन्तरिक्षमा यो प्रविधि प्रस्ताव गरेको थियो यद्यपि त्यस बेला उपकरण र अन्य कारणले यो प्रविधि सुस्त र अव्यावहारिक देखियो।
फेरि एक्काइसौं शताब्दी सुरू भएसँगै अन्तरिक्षमा यो प्रविधि प्रयोगको चासो बढ्दै गएको छ। सन् २००८ मा नासाले लेजर पावरजडित अन्तरिक्ष भर्याङको सफल परीक्षण गर्यो।
लेजर पावर प्रसारण प्रविधिको एउटा महत्त्वपूर्ण उपलब्धिका रूपमा अन्तरीक्ष सौर्य पावर भूउपग्रह प्रणाली छ। यो प्रणालीले अन्तरिक्षको कक्षमा भूउपग्रह प्रयोग गरी सूर्यको किरणलाई विद्युतीय ऊर्जामा प्रयोग गरेको छ।
यसरी सञ्चित भएको विद्युतीय ऊर्जा लेजर वा माइक्रोवेभमार्फत पृथ्वीको प्राप्तकर्ता स्टेसन (रिसिभर) मा पठाइएको छ।
पछिल्लोपटक सन् २०२३ मा अमेरिकी नौसैनिकको प्रयोगशालाले पृथ्वीको कक्षमा मार्च १४ मा सुरू गरी जुन २९ सम्म सय दिनभन्दा बढी लेजर पावर प्रसारण प्रणालीको प्रयोग र परीक्षण गर्यो। यो प्रयोगअन्तर्गत लेजर प्रसारण मार्फत १.४५ मिटर दुरीमा रहेको लिंक रिसिभरमा १.५ वाट विद्युतीय ऊर्जा निरन्तर प्राप्त भएको थियो। यो अन्तरिक्षमा भएको लेजर पावर उत्सर्जन र प्रसारणको पहिलो ठूलो प्रयोग र प्रदर्शन थियो।
अन्तरिक्षमा लेजर प्रसारण प्रणालीमार्फत विद्युत प्रवाह गर्न भएका केही सफल परीक्षणहरू ( स्रोतः हुवान एट अल, २०२४)लेजर प्रसारण प्रणाली प्रयोग गर्न सकिने अर्को क्षेत्र समुद्र हो। यो प्रविधिमार्फत समुद्रमुनि नीलो-हरियो स्पेक्ट्रम क्षेत्रसँगै पारदर्शी प्रकाश प्रयोग गरी लामो दुरीमा विद्युतीय ऊर्जा र तथ्यांक (डाटा) प्रसारण गर्न सकिन्छ।
यो स्पेक्ट्रमको वेभलेन्थ ४५० देखि ५५० नानोमिटरसम्म हुन्छ। यो प्रविधिले गिगाबाइट प्रतिसेकेन्ड भन्दा उच्च दर र सयौं मिटरको दुरीसम्म तथ्यांक प्रवाह गर्न सक्छ। यो प्रविधिमा रिसिभरको रूपमा एलइडी वा लेजर डायड प्रयोग हुन्छ। एलइडीको तुलनामा लेजर डायड बढी प्रभावकारी र लामो दुरीका लागि उपयुक्त मानिन्छ।
समुद्रमुनि प्रयोग हुने लेजर प्रसारण प्रणालीको वनावट (स्रोतः हुवान एट अल, २०२४)यसरी लेजर प्रसारण प्रणालीले भविष्यमा ऊर्जा उत्सर्जन र प्रसारणको क्षेत्रमा ठूलो महत्त्व राख्ने कुरा निर्विवाद छ। यसले परम्परागत तारसहितको प्रसारण प्रणाली विस्थापनका अतिरक्त अन्य क्षेत्रमा पनि प्रयोगको सम्भावना बढाएको छ।
यो प्रविधि पाँच दशकअघि नै प्रस्ताव गरिए पनि प्राविधिक जटिलता लगायत कारणले विस्तारित हुन सकेन। यसो भए पनि गत दशकबाट अमेरिका, चीन र जापानका वैज्ञानिक तथा नासा, डार्पा र जासा जस्ता अन्तरिक्ष र सैन्य क्षेत्रमा अनुसन्धान गरिरहेका संस्थाहरूले लेजर प्रसारण प्रविधिको अनुसन्धान र प्रयोगमा तीव्रता दिएका छन्।
हाल यो प्रविधिको व्यावसायिक प्रयोग ठूला र शक्ति राष्ट्रहरूले सैन्य क्षेत्रमा रणनीतिक प्रयोजनका लागि गर्दै आएका छन्। जमिन, जल र आकाश सबै क्षेत्रमा ऊर्जा उत्सर्जन र प्रसारण गर्न सकिने यो प्रविधि भविष्यमा गेम चेन्जरका रूपमा स्थापित हुने निर्विवाद छ।
अहिले परीक्षणमा रहेको यो प्रविधिको दक्षता (इफिसियन्सी) १५ प्रतिशत मात्र छ। निकट भविष्यमै यो दक्षता वृद्धि गरी २५ प्रतिशत पुर्याउन वैज्ञानिकहरू काम गर्दै छन्।
यो दक्षता क्रमश: बढाउँदै भविष्यमा यो प्रविधि ताररहित विद्युत प्रसारण प्रणालीका रूपमा विकास र विस्तार हुने अपेक्षा गरिएको छ।
(डा. मुकेशराज काफ्लेका अन्य लेख पढ्न यहाँ क्लिक गर्नुहोस्)
ट्विटरः @MukeshKafle4
