पृथ्वी पर सौर ऊर्जा का संक्षेप में उपयोग। सार: सौर ऊर्जा और इसके उपयोग की संभावनाएं

सूर्य ने हमें अपनी ऊर्जा भेजने का बहुत अच्छा काम किया है, तो आइए इसकी सराहना करें! चेहरे पर प्रकाश की गर्म किरण, आठ मिनट उन्नीस सेकंड पहले सूर्य की सतह पर थी

1 . परसूखे कपड़े

सूर्य ने हमें अपनी ऊर्जा भेजने का बहुत अच्छा काम किया है, तो आइए इसकी सराहना करें! चेहरे पर प्रकाश की गर्म किरण आठ मिनट उन्नीस सेकंड पहले सूर्य की सतह पर थी। कम से कम हम इसका इस्तेमाल कपड़े सुखाने के लिए करते हैं। चूंकि सूर्य एक विशाल परमाणु रिएक्टर है, इसलिए अपने दोस्तों को बताएं: आपके पास एक परमाणु कपड़े का ड्रायर है।

2 . परएसआरएकसाथटीतथाटीबी साथमेंके बारे मेंयू इडीपर

सूरज को दूर ले जाओ और क्या बढ़ सकता है? केवल मिट्टी और धूप से हम टमाटर, मिर्च, सेब, रसभरी, सलाद पत्ता, और बहुत कुछ उगा सकते हैं। सौर ग्रीनहाउस बनाएं जो सूर्य की गर्मी को संग्रहित करें ताकि आप ठंडे सर्दियों के दौरान भी भोजन उगा सकें।

3 . एचएकजीआरइटीबी मेंके बारे मेंडीपर

सत्तर मिलियन चीनी परिवार अपना पानी गर्म करने के लिए सूर्य का उपयोग करते हैं, तो क्यों नहीं? सौर ताप एकत्र करने के लिए आप वैक्यूम ट्यूब या फ्लैट प्लेट का उपयोग कर सकते हैं। लगभग 6,800 डॉलर के निवेश के साथ, ये तंत्र गर्मियों में 100 प्रतिशत और सर्दियों में 40 प्रतिशत गर्म पानी उपलब्ध कराएंगे।

4 . हेएचतथासाथटीतथाटीबी मेंके बारे मेंडीपर

यदि आपकी स्थानीय जल आपूर्ति असुरक्षित है, तो आप प्लास्टिक की बोतलों को भरकर और उन्हें कम से कम छह घंटे के लिए धूप में छोड़ कर पानी कीटाणुरहित करने के लिए सूर्य का उपयोग कर सकते हैं। सूरज की पराबैंगनी किरणें सभी बैक्टीरिया और सूक्ष्मजीवों को मार देंगी। यदि आप समुद्र के पास रहते हैं, तो आप अपने पानी को विलवणीकरण करने के लिए सौर ऊर्जा का उपयोग कर सकते हैं।

5 . सेके बारे मेंअपना निर्माण करेंइ उहमैंइप्रतिटीआरतथाएचइसाथटीमेंके बारे में

छत पर सोलर पैनल लगवाएं।

6. कार को गति में सेट करेंइ

केवल सूर्य द्वारा संचालित कार की कल्पना करें। निसान लीफ ईवी 16,000 किलोमीटर प्रति वर्ष, उदाहरण के लिए, 2,000 किलोवाट बिजली का उपयोग करेगा। आपकी छत पर फोटोवोल्टिक प्रणाली प्रति वर्ष 2,200 kWh उत्पन्न करेगी, और एक बार जब आप सौर पैनलों का भुगतान कर देते हैं, तो ऊर्जा निःशुल्क होती है।

7 . डीमैंमैं डीतथाएचआइना वाशेगोके बारे में डीके बारे मेंएमएक

एक निष्क्रिय सौर घर डिजाइन करते समय, दक्षिण की ओर खिड़कियां और उत्तर में इन्सुलेशन सूर्य की गर्मी को स्टोर करने के लिए थर्मल मास बनाते हैं। ये कदम हीटिंग जरूरतों को 50 प्रतिशत तक कम कर सकते हैं। सूर्य के प्राकृतिक प्रकाश को अधिकतम करने से कृत्रिम प्रकाश की आवश्यकता कम हो जाती है।

8. घर को गर्म करने के लिए

9. खाना पकाना

सौर कुकर विभिन्न प्रकार के होते हैं: कुछ परावर्तक सौर खिड़कियों का उपयोग करते हैं, अन्य परवलयिक डिस्क का उपयोग करते हैं। गर्मियों में आप अपने बगीचे में फलों और सब्जियों के लिए अपना सोलर ड्रायर भी बना सकते हैं।

10. दुनिया के लिए ऊर्जा

हर दिन, सूरज दुनिया के रेगिस्तानों में हमारे द्वारा उपयोग की जाने वाली गर्मी से एक हजार गुना अधिक गर्मी विकीर्ण करता है। सौर तापीय प्रौद्योगिकी, परवलयिक या सौर टावरों का उपयोग करके, इस ऊर्जा को भाप और फिर बिजली में परिवर्तित कर सकती है। हम सौर तापीय के लिए टेक्सास के सिर्फ पांच प्रतिशत के साथ दुनिया की सभी ऊर्जा जरूरतों को पूरा कर सकते हैं। तो तेल और तेल रिसाव की जरूरत किसे है?

सार

विषय पर:

"सौर ऊर्जा का उपयोग"

माध्यमिक विद्यालय संख्या 52 . के ग्रेड 8 बी के छात्रों द्वारा पूरा किया गया

लारियोनोव सर्गेई और

मार्चेंको झेन्या।

ओर्स्क 2000

"पहले एक सर्जन, और फिर कई जहाजों के कप्तान" लेमुएल गुलिवर, अपनी एक यात्रा में, एक उड़ान द्वीप - लापुटा पर समाप्त हुए। लापुटिया की राजधानी लागाडो में एक परित्यक्त घरों में से एक में प्रवेश करते हुए, उसने वहाँ एक अजीब, क्षीण चेहरे वाला एक अजीब आदमी पाया। उसकी पोशाक, शर्ट और त्वचा कालिख से काली हो गई थी, और उसके फटे बाल और दाढ़ी जगह-जगह झुलस गई थी। इस अचूक प्रोजेक्टर ने खीरे से सूरज की रोशनी निकालने के लिए एक परियोजना विकसित करने में आठ साल बिताए। उनका इरादा इन किरणों को भली भांति बंद करके सील किए गए फ्लास्क में इकट्ठा करना था, ताकि ठंड या बरसात की गर्मी की स्थिति में वे हवा को गर्म कर सकें। उन्होंने विश्वास व्यक्त किया कि अगले आठ वर्षों में वह जहां भी जरूरत होगी वहां धूप की आपूर्ति करने में सक्षम होंगे।

आज के सनबीम पकड़ने वाले जोनाथन स्विफ्ट के फंतासी पागलपन की तरह कुछ भी नहीं हैं, हालांकि वे अनिवार्य रूप से स्विफ्ट के नायक के समान ही काम कर रहे हैं - सूरज की किरणों को पकड़ने और उनके लिए एक ऊर्जावान उपयोग खोजने की कोशिश कर रहे हैं।

पहले से ही सबसे प्राचीन लोगों ने सोचा था कि पृथ्वी पर सभी जीवन उत्पन्न हुए हैं और सूर्य के साथ अटूट रूप से जुड़े हुए हैं। पृथ्वी पर रहने वाले सबसे विविध लोगों के धर्मों में, सबसे महत्वपूर्ण देवताओं में से एक हमेशा सूर्य के देवता रहे हैं, जो सभी चीजों को जीवन देने वाली गर्मी देते हैं।

दरअसल, हमारे निकटतम तारे से पृथ्वी पर आने वाली ऊर्जा की मात्रा बहुत अधिक है। केवल तीन दिनों में, सूर्य पृथ्वी को उतनी ही ऊर्जा भेजता है, जितनी कि हमारे द्वारा खोजे गए सभी ईंधन भंडार में है! और यद्यपि इस ऊर्जा का केवल एक तिहाई ही पृथ्वी तक पहुँचता है - शेष दो-तिहाई वायुमंडल द्वारा परावर्तित या बिखरा हुआ है - यहाँ तक कि इसका यह भाग भी मनुष्य द्वारा उपयोग किए जाने वाले ऊर्जा के अन्य सभी स्रोतों की तुलना में डेढ़ हजार गुना अधिक है। ! और सामान्य तौर पर, पृथ्वी पर उपलब्ध ऊर्जा के सभी स्रोत सूर्य द्वारा उत्पन्न होते हैं।

आखिरकार, यह सौर ऊर्जा है कि मनुष्य अपनी सभी तकनीकी उपलब्धियों का ऋणी है। सूर्य की बदौलत प्रकृति में जल चक्र होता है, पानी की धाराएं बनती हैं जो पानी के पहियों को घुमाती हैं। हमारे ग्रह के अलग-अलग हिस्सों में पृथ्वी को अलग-अलग तरीकों से गर्म करके, सूर्य हवा की गति का कारण बनता है, वही हवा जो जहाजों के पाल को भरती है और पवन टर्बाइनों के ब्लेड को घुमाती है। आधुनिक ऊर्जा में उपयोग होने वाले सभी जीवाश्म ईंधन सूर्य की किरणों से फिर से उत्पन्न होते हैं। यह उनकी ऊर्जा थी कि प्रकाश संश्लेषण की मदद से, पौधों द्वारा हरे द्रव्यमान में बदल दिया गया, जो लंबी अवधि की प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप तेल, गैस और कोयले में बदल गया।

क्या सूर्य की ऊर्जा का सीधे उपयोग करना संभव है? पहली नज़र में, यह इतना मुश्किल काम नहीं है। एक साधारण आवर्धक कांच के साथ धूप के दिन लकड़ी के बोर्ड पर एक तस्वीर को जलाने की कोशिश किसने नहीं की है! एक मिनट, दूसरा - और पेड़ की सतह पर उस स्थान पर जहां आवर्धक कांच सूर्य की किरणों को एकत्र करता है, एक काला बिंदु और हल्का धुआं दिखाई देता है। इस तरह जूल्स वर्ने के सबसे प्रिय नायकों में से एक, इंजीनियर साइरस स्मिथ ने अपने दोस्तों को बचाया जब उनकी आग एक रहस्यमय द्वीप पर निकल गई। इंजीनियर ने दो वॉच ग्लास से एक लेंस बनाया, जिसके बीच की जगह पानी से भरी हुई थी। एक घर का बना "दाल" सूरज की किरणों को मुट्ठी भर सूखे काई पर केंद्रित करता है और इसे प्रज्वलित करता है।

उच्च तापमान प्राप्त करने की यह अपेक्षाकृत सरल विधि प्राचीन काल से लोगों को ज्ञात है। मेसोपोटामिया में नीनवे की प्राचीन राजधानी के खंडहरों में, आदिम लेंस पाए गए, जिन्हें 12 वीं शताब्दी ईसा पूर्व में बनाया गया था। सूर्य की किरणों से सीधे प्राप्त केवल "शुद्ध" अग्नि, वेस्ता के प्राचीन रोमन मंदिर में पवित्र अग्नि को प्रज्वलित करने वाली थी।

यह दिलचस्प है कि प्राचीन इंजीनियरों ने सूर्य की किरणों को केंद्रित करने का एक और विचार भी सुझाया - दर्पणों की मदद से। महान आर्किमिडीज ने हमें "आग लगाने वाले दर्पणों पर" एक ग्रंथ छोड़ा। बीजान्टिन कवि त्सेट्स द्वारा बताई गई एक काव्य कथा उनके नाम के साथ जुड़ी हुई है।

प्यूनिक युद्धों के दौरान, आर्किमिडीज़ के गृहनगर सिरैक्यूज़ को रोमन जहाजों ने घेर लिया था। बेड़े के कमांडर मार्सेलस को एक आसान जीत पर संदेह नहीं था - आखिरकार, उनकी सेना शहर के रक्षकों की तुलना में बहुत मजबूत थी। अभिमानी नौसैनिक कमांडर ने एक बात पर ध्यान नहीं दिया - महान इंजीनियर ने रोमनों के खिलाफ लड़ाई में प्रवेश किया। उन्होंने दुर्जेय लड़ाकू मशीनों का आविष्कार किया, फेंकने वाले हथियारों का निर्माण किया जो रोमन जहाजों को पत्थरों के ओलों से बरसाते थे या एक भारी बीम के साथ नीचे छेद करते थे। झुकी हुई क्रेन वाली अन्य मशीनों ने जहाजों को धनुष से उठा लिया और उन्हें तटीय चट्टानों से टकरा दिया। और एक बार रोमियों ने विस्मय से देखा कि घेरे हुए नगर की दीवार पर सिपाहियों का स्थान हाथों में दर्पण लिए स्त्रियों ने ले लिया है। आर्किमिडीज के आदेश पर, उन्होंने एक जहाज पर, एक बिंदु पर सूर्य की किरणें भेजीं। कुछ देर बाद जहाज में आग लग गई। वही भाग्य हमलावरों के कई और जहाजों पर पड़ा, जब तक कि वे एक दुर्जेय हथियार की पहुंच से परे भ्रम में भाग गए।

कई शताब्दियों तक, इस कहानी को एक सुंदर कथा माना जाता था। हालांकि, प्रौद्योगिकी के इतिहास में कुछ आधुनिक शोधकर्ताओं ने गणना की है, जिससे यह पता चलता है कि आर्किमिडीज के आग लगाने वाले दर्पण, सिद्धांत रूप में मौजूद हो सकते हैं।

सौर संग्राहक

हमारे पूर्वजों ने सौर ऊर्जा का उपयोग अधिक समृद्ध उद्देश्यों के लिए किया था। प्राचीन ग्रीस और प्राचीन रोम में, इमारतों और जहाजों के निर्माण के लिए जंगलों के मुख्य भाग को बड़े पैमाने पर काट दिया गया था। जलाऊ लकड़ी का उपयोग लगभग कभी भी हीटिंग के लिए नहीं किया गया था। आवासीय भवनों और ग्रीनहाउस को गर्म करने के लिए सौर ऊर्जा का सक्रिय रूप से उपयोग किया गया था। वास्तुकारों ने घर इस तरह बनाने की कोशिश की कि सर्दियों में वे सूरज की किरणों से जितना हो सके गिरें। प्राचीन यूनानी नाटककार एशिलस ने लिखा है कि सभ्य लोग बर्बर लोगों से इस मायने में भिन्न होते हैं कि उनके घर "सूर्य का सामना करते हैं।" रोमन लेखक प्लिनी द यंगर ने बताया कि रोम के उत्तर में स्थित उनका घर, "इस तथ्य के कारण सूर्य की गर्मी को इकट्ठा और बढ़ा दिया कि इसकी खिड़कियां कम सर्दियों के सूरज की किरणों को पकड़ने के लिए तैनात की गई थीं।"

प्राचीन ग्रीक शहर ओलिन्थोस की खुदाई से पता चला है कि पूरे शहर और उसके घरों को एक ही योजना के अनुसार डिजाइन किया गया था और स्थित था ताकि सर्दियों में आप जितना संभव हो उतना सूरज पकड़ सकें, और गर्मियों में, इसके विपरीत, उनसे बचें। लिविंग रूम आवश्यक रूप से खिड़कियों के साथ सूरज की ओर स्थित थे, और घरों में दो मंजिलें थीं: एक गर्मियों के लिए, दूसरी सर्दियों के लिए। ओलिन्थोस में, साथ ही बाद में प्राचीन रोम में, घरों को इस तरह से रखने से मना किया गया था कि वे पड़ोसियों के घरों को सूरज से अस्पष्ट कर दें - आज के गगनचुंबी इमारतों के रचनाकारों के लिए नैतिकता का एक सबक!

सूर्य की किरणों को एक से अधिक बार एकाग्र करके ऊष्मा प्राप्त करने की प्रतीत होने वाली सरलता ने अनुचित आशावाद को जन्म दिया। सौ साल पहले, 1882 में, रूसी पत्रिका टेकनिक ने भाप इंजन में सौर ऊर्जा के उपयोग पर एक नोट प्रकाशित किया था: "एक भाप इंजन को एक इन्सुलेटर कहा जाता है, जिसके बॉयलर को सूर्य के प्रकाश की मदद से गर्म किया जाता है। इस उद्देश्य के लिए एक विशेष रूप से व्यवस्थित परावर्तक दर्पण द्वारा एकत्र किया जाता है। अंग्रेजी वैज्ञानिक जॉन टिंडल ने चंद्र किरणों की गर्मी का अध्ययन करने के लिए बहुत बड़े व्यास के समान शंक्वाकार दर्पणों का इस्तेमाल किया। फ्रांसीसी प्रोफेसर ए.-बी. मौचोट ने टाइन्डल के विचार का लाभ उठाया, इसे सूर्य की किरणों पर लागू किया, और भाप बनाने के लिए पर्याप्त गर्मी प्राप्त की। इंजीनियर पीआईएफ द्वारा सुधारा गया आविष्कार उनके द्वारा इतनी पूर्णता में लाया गया था कि सौर ताप के उपयोग के प्रश्न को सकारात्मक अर्थों में अंतिम रूप से हल किया जा सकता है।

"इन्सोलेटर" बनाने वाले इंजीनियरों का आशावाद अनुचित निकला। सौर ताप के ऊर्जा उपयोग को वास्तविक बनाने के लिए वैज्ञानिकों द्वारा अभी तक बहुत सी बाधाओं को दूर किया जाना था। केवल अब, सौ से अधिक वर्षों के बाद, सौर ऊर्जा - सौर ऊर्जा के ऊर्जा उपयोग की समस्याओं से निपटने के लिए एक नया वैज्ञानिक अनुशासन बनना शुरू हो गया है। और केवल अब हम इस क्षेत्र में पहली वास्तविक सफलताओं के बारे में बात कर सकते हैं।

कठिनाई क्या है? सबसे पहले, यहाँ क्या है। सूर्य से आने वाली कुल विशाल ऊर्जा के साथ, पृथ्वी की सतह के प्रत्येक वर्ग मीटर के लिए उसकीभौगोलिक निर्देशांक के आधार पर, काफी कम - 100 से 200 वाट तक। धूप के घंटों के दौरान, यह शक्ति 400-900 W/m 2 तक पहुंच जाती है, और इसलिए, ध्यान देने योग्य शक्ति प्राप्त करने के लिए, पहले इस प्रवाह को एक बड़ी सतह से एकत्र करना और फिर इसे केंद्रित करना आवश्यक है। और निश्चित रूप से, यह स्पष्ट तथ्य कि यह ऊर्जा केवल दिन के दौरान ही प्राप्त की जा सकती है, एक बड़ी असुविधा है। रात में, आपको ऊर्जा के अन्य स्रोतों का उपयोग करना होगा या किसी तरह जमा करना होगा, सौर ऊर्जा जमा करनी होगी।

सौर अलवणीकरण संयंत्र

आप सूर्य की ऊर्जा को विभिन्न तरीकों से पकड़ सकते हैं। पहला तरीका सबसे सीधा और प्राकृतिक है: किसी प्रकार के शीतलक को गर्म करने के लिए सौर ताप का उपयोग करना। फिर गर्म शीतलक का उपयोग हीटिंग या गर्म पानी की आपूर्ति के लिए किया जा सकता है (विशेष रूप से उच्च पानी के तापमान की यहां आवश्यकता नहीं है), या अन्य प्रकार की ऊर्जा प्राप्त करने के लिए, मुख्य रूप से विद्युत।

सौर ताप के प्रत्यक्ष उपयोग के लिए जाल काफी सरल है। इसके निर्माण के लिए, आपको सबसे पहले साधारण खिड़की के शीशे या इसी तरह की पारदर्शी सामग्री से बंद बॉक्स की आवश्यकता होगी। खिड़की का शीशा सूरज की किरणों को अवरुद्ध नहीं करता है, लेकिन गर्मी को बरकरार रखता है जो बॉक्स के अंदर गर्म करता है। यह, संक्षेप में, ग्रीनहाउस प्रभाव है, वह सिद्धांत जिस पर सभी ग्रीनहाउस, ग्रीनहाउस, कंज़र्वेटरी और कंज़र्वेटरी बनाए गए हैं।

"छोटी" सौर ऊर्जा बहुत आशाजनक है। धरती पर ऐसे कई स्थान हैं जहां सूरज बेरहमी से आसमान से धड़कता है, मिट्टी को सुखाता है और वनस्पतियों को जलाता है, उस इलाके को रेगिस्तान में बदल देता है। सैद्धान्तिक रूप से ऐसी भूमि को उपजाऊ और रहने योग्य बनाना संभव है। इसे पानी उपलब्ध कराने के लिए, आरामदायक घरों वाले गांवों का निर्माण करने के लिए "केवल" आवश्यक है। इन सबके लिए सबसे पहले तो बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। उसी मुरझाते, विनाशकारी सूर्य से, सूर्य को मनुष्य का सहयोगी बनाकर, इस ऊर्जा को प्राप्त करना एक बहुत ही महत्वपूर्ण और दिलचस्प कार्य है।

हमारे देश में, इस तरह के काम का नेतृत्व तुर्कमेन एसएसआर के विज्ञान अकादमी के सौर ऊर्जा संस्थान, अनुसंधान और उत्पादन संघ "सन" के प्रमुख द्वारा किया गया था। यह बिल्कुल स्पष्ट है कि एक विज्ञान-कथा उपन्यास के पन्नों से निकला नाम वाला यह संस्थान मध्य एशिया में ठीक क्यों स्थित है - आखिरकार, गर्मी की दोपहर में अश्गाबात में, हर वर्ग किलोमीटर सौर ऊर्जा की एक धारा प्राप्त करता है एक बड़े बिजली संयंत्र की शक्ति के बराबर!

सबसे पहले, वैज्ञानिकों ने सौर ऊर्जा का उपयोग करके पानी प्राप्त करने के अपने प्रयासों को निर्देशित किया। रेगिस्तान में पानी है, और इसे खोजना अपेक्षाकृत आसान है - यह गहरा नहीं है। लेकिन इस पानी का उपयोग नहीं किया जा सकता है - इसमें बहुत सारे अलग-अलग लवण घुल जाते हैं, यह आमतौर पर समुद्र के पानी से भी अधिक कड़वा होता है। मरुस्थल के भूमिगत जल को सिंचाई के लिए उपयोग करने के लिए, पीने के लिए, इसे विलवणीकरण किया जाना चाहिए। यदि ऐसा किया गया था, तो हम मान सकते हैं कि मानव निर्मित नखलिस्तान तैयार है: यहां आप सामान्य परिस्थितियों में रह सकते हैं, भेड़ चर सकते हैं, बगीचे उगा सकते हैं, और पूरे वर्ष - सर्दियों में भी पर्याप्त धूप है। वैज्ञानिकों की गणना के अनुसार अकेले तुर्कमेनिस्तान में ही ऐसे सात हजार ओज बनाए जा सकते हैं। उन्हें जितनी ऊर्जा की जरूरत होगी वह सूर्य से आएगी।

सोलर वॉटरमेकर के संचालन का सिद्धांत बहुत सरल है। यह एक पारदर्शी ढक्कन के साथ बंद नमक से संतृप्त पानी वाला एक बर्तन है। पानी सूरज की किरणों से गर्म होता है, धीरे-धीरे वाष्पित हो जाता है, और भाप ठंडे ढक्कन पर संघनित हो जाती है। शुद्ध पानी (नमक वाष्पित नहीं हुआ है!) ढक्कन से दूसरे बर्तन में निकल जाता है।

इस प्रकार के निर्माण लंबे समय से ज्ञात हैं। पिछली शताब्दी में चिली के शुष्क क्षेत्रों में नमक के सबसे समृद्ध भंडार पीने के पानी की कमी के कारण लगभग विकसित नहीं हुए थे। फिर, लास साली-नास शहर में, इस सिद्धांत के अनुसार, 5 हजार वर्ग मीटर के क्षेत्र के साथ एक विलवणीकरण संयंत्र बनाया गया था, जो एक गर्म दिन में 20 हजार लीटर ताजे पानी का उत्पादन करता था।

लेकिन अब पानी के विलवणीकरण के लिए सौर ऊर्जा के उपयोग पर काम व्यापक मोर्चे पर सामने आया है। दुनिया में पहली बार, बखरडेन तुर्कमेन राज्य के खेत में एक वास्तविक "सौर जल पाइपलाइन" शुरू की गई थी, जो लोगों को ताजा पानी प्रदान करती है और शुष्क भूमि की सिंचाई के लिए पानी उपलब्ध कराती है। सौर प्रतिष्ठानों से प्राप्त लाखों लीटर विलवणीकृत पानी राज्य के कृषि चरागाहों की सीमाओं का बहुत विस्तार करेगा।

लोग घरों और औद्योगिक भवनों के शीतकालीन तापन के लिए, वर्ष भर गर्म पानी के प्रावधान के लिए बहुत अधिक ऊर्जा खर्च करते हैं। और यहाँ सूरज बचाव में आ सकता है। पशुधन फार्मों को गर्म पानी उपलब्ध कराने में सक्षम सौर प्रतिष्ठानों को विकसित किया गया है। अर्मेनियाई वैज्ञानिकों द्वारा विकसित सौर जाल डिजाइन में बहुत सरल है। यह एक आयताकार डेढ़ मीटर सेल है, जिसमें एक पाइप सिस्टम से तरंग के आकार का रेडिएटर एक विशेष कोटिंग के नीचे स्थित होता है जो गर्मी को प्रभावी ढंग से अवशोषित करता है। किसी को केवल इस तरह के जाल को पानी की आपूर्ति से जोड़ना है और इसे सूरज के सामने रखना है, क्योंकि गर्मी के दिन में प्रति घंटे 70-80 डिग्री तक गर्म 30 लीटर पानी इसमें से निकलेगा। इस डिजाइन का लाभ यह है कि कोशिकाओं का निर्माण किया जा सकता है, जैसे क्यूब्स, विभिन्न प्रकार के इंस्टॉलेशन, सौर हीटर के प्रदर्शन में काफी वृद्धि करते हैं। विशेषज्ञ येरेवन के एक प्रयोगात्मक आवासीय क्षेत्र को सौर ताप में स्थानांतरित करने की योजना बना रहे हैं। पानी (या हवा) को गर्म करने के उपकरण, जिन्हें सौर संग्राहक कहा जाता है, हमारे उद्योग द्वारा उत्पादित किए जाते हैं। विभिन्न प्रकार की सुविधाएं प्रदान करने के लिए प्रतिदिन 100 टन गर्म पानी की क्षमता वाले दर्जनों सौर प्रतिष्ठान और गर्म पानी की आपूर्ति के लिए सिस्टम बनाए गए हैं।

हमारे देश में विभिन्न स्थानों पर बने कई घरों में सोलर हीटर लगाए जाते हैं। खड़ी छत के एक तरफ, सूरज की ओर, सौर हीटर होते हैं जो घर को गर्मी और गर्म पानी प्रदान करते हैं। इस तरह के घरों से मिलकर पूरी बस्तियां बनाने की योजना है।

हमारे देश में ही नहीं सौर ऊर्जा के उपयोग की समस्या से जूझ रहे हैं। सबसे पहले, उष्ण कटिबंध में स्थित देशों के वैज्ञानिक, जहां साल में बहुत अधिक धूप वाले दिन होते हैं, सौर ऊर्जा में रुचि रखते हैं। भारत में, उदाहरण के लिए, उन्होंने सौर ऊर्जा के उपयोग के लिए एक संपूर्ण कार्यक्रम विकसित किया है। देश का पहला सौर ऊर्जा संयंत्र मद्रास में संचालित होता है। प्रायोगिक विलवणीकरण संयंत्र, अनाज सुखाने वाले और पानी के पंप भारतीय वैज्ञानिकों की प्रयोगशालाओं में काम करते हैं। दिल्ली विश्वविद्यालय में एक सौर प्रशीतन संयंत्र का निर्माण किया गया है, जो उत्पादों को शून्य से 15 डिग्री नीचे तक ठंडा करने में सक्षम है। तो सूरज न केवल गर्म कर सकता है, बल्कि ठंडा भी कर सकता है! भारत के पड़ोसी बर्मा में, रंगून इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के छात्रों ने एक रसोई का स्टोव बनाया है जो खाना पकाने के लिए सूरज की गर्मी का उपयोग करता है।

चेकोस्लोवाकिया में भी, उत्तर से बहुत दूर, अब 510 सौर ताप प्रतिष्ठान प्रचालन में हैं। उनके मौजूदा संग्राहकों का कुल क्षेत्रफल एक फुटबॉल मैदान के आकार का दोगुना है! सूरज की किरणें किंडरगार्टन और पशुधन फार्म, आउटडोर स्विमिंग पूल और व्यक्तिगत घरों को गर्मी प्रदान करती हैं।

क्यूबा के होल्गुइन शहर में, क्यूबा के विशेषज्ञों द्वारा विकसित एक मूल सौर स्थापना शुरू हुई। यह बच्चों के अस्पताल की छत पर स्थित है और इसे उन दिनों भी गर्म पानी उपलब्ध कराता है जब सूरज बादलों से ढका रहता है। विशेषज्ञों के अनुसार, क्यूबा के अन्य शहरों में दिखाई देने वाले ऐसे प्रतिष्ठानों से बहुत अधिक ईंधन बचाने में मदद मिलेगी।

अल्जीरियाई प्रांत मिसिला में एक "सौर गांव" का निर्माण शुरू हो गया है। इस काफी बड़ी बस्ती के निवासियों को सूर्य से सारी ऊर्जा प्राप्त होगी। इस गांव के प्रत्येक आवासीय भवन में सोलर कलेक्टर लगाया जाएगा। सौर कलेक्टरों के अलग-अलग समूह औद्योगिक और कृषि सुविधाओं के लिए ऊर्जा प्रदान करेंगे। अल्जीरिया के राष्ट्रीय अनुसंधान संगठन और संयुक्त राष्ट्र विश्वविद्यालय के विशेषज्ञ, जिन्होंने इस गांव को डिजाइन किया है, को यकीन है कि यह गर्म देशों में हजारों समान बस्तियों का प्रोटोटाइप बन जाएगा।

पहली सौर बस्ती कहलाने के अधिकार का विरोध ऑस्ट्रेलियाई शहर व्हाइट क्लिफ्स के अल्जीरियाई गांव द्वारा किया जाता है, जो मूल सौर ऊर्जा संयंत्र का स्थल बन गया। सौर ऊर्जा के उपयोग का सिद्धांत यहां खास है। नेशनल यूनिवर्सिटी ऑफ कैनबरा के वैज्ञानिकों ने अमोनिया को हाइड्रोजन और नाइट्रोजन में विघटित करने के लिए सौर ताप का उपयोग करने का प्रस्ताव दिया है। यदि इन घटकों को पुनर्संयोजन की अनुमति दी जाती है, तो गर्मी जारी की जाएगी जिसका उपयोग बिजली संयंत्र को चलाने के लिए उसी तरह किया जा सकता है जैसे पारंपरिक ईंधन को जलाने से उत्पन्न गर्मी। ऊर्जा का उपयोग करने का यह तरीका विशेष रूप से आकर्षक है क्योंकि ऊर्जा को भविष्य में उपयोग के लिए नाइट्रोजन और हाइड्रोजन के रूप में संग्रहीत किया जा सकता है जो अभी तक प्रतिक्रिया नहीं करते हैं और रात में या बरसात के दिनों में उपयोग किए जाते हैं।

क्रीमियन सौर ऊर्जा संयंत्र में हेलियोस्टैट्स की स्थापना

सूर्य से बिजली प्राप्त करने की रासायनिक विधि आम तौर पर काफी आकर्षक होती है। इसका उपयोग करते समय, सौर ऊर्जा को भविष्य में उपयोग के लिए संग्रहीत किया जा सकता है, किसी अन्य ईंधन की तरह संग्रहीत किया जा सकता है। इस सिद्धांत के अनुसार काम करने वाला एक प्रायोगिक सेटअप जर्मनी के एक शोध केंद्र में बनाया गया था। इस स्थापना की मुख्य इकाई 1 मीटर व्यास का एक परवलयिक दर्पण है, जिसे जटिल ट्रैकिंग सिस्टम की मदद से लगातार सूर्य की ओर निर्देशित किया जाता है। दर्पण के फोकस पर, केंद्रित सूर्य का प्रकाश 800-1000 डिग्री का तापमान बनाता है। यह तापमान सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड के सल्फरस एनहाइड्राइड और ऑक्सीजन में अपघटन के लिए पर्याप्त है, जिसे विशेष कंटेनरों में पंप किया जाता है। यदि आवश्यक हो, तो घटकों को पुनर्जनन रिएक्टर में खिलाया जाता है, जहां, एक विशेष उत्प्रेरक की उपस्थिति में, उनसे प्रारंभिक सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड बनता है। इस मामले में, तापमान 500 डिग्री तक बढ़ जाता है। तब गर्मी का उपयोग पानी को भाप में बदलने के लिए किया जा सकता है, जो एक विद्युत जनरेटर में टरबाइन को बदल देता है।

G. M. Krzhizhanovsky Energy Institute के वैज्ञानिक बिना धूप वाले मॉस्को में अपनी इमारत की छत पर प्रयोग करते हैं। एक परवलयिक दर्पण, जो सूर्य की किरणों को केंद्रित करता है, धातु के सिलेंडर में रखी गैस को 700 डिग्री तक गर्म करता है। गर्म गैस न केवल हीट एक्सचेंजर में पानी को भाप में बदल सकती है, जो टर्बोजेनरेटर को बदल देगी। एक विशेष उत्प्रेरक की उपस्थिति में, रास्ते में, इसे कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन में परिवर्तित किया जा सकता है, जो मूल रूप से ऊर्जावान रूप से अधिक लाभदायक उत्पाद हैं। जब पानी गर्म किया जाता है, तो ये गैसें गायब नहीं होती हैं - वे बस शांत हो जाती हैं। उन्हें जलाया जा सकता है और अतिरिक्त ऊर्जा प्राप्त हो सकती है, और जब सूर्य बादलों से या रात में ढक जाता है। हाइड्रोजन के भंडारण के लिए सौर ऊर्जा का उपयोग करने के लिए परियोजनाओं पर विचार किया जा रहा है, जिसे भविष्य का सार्वभौमिक ईंधन माना जाता है। ऐसा करने के लिए, आप रेगिस्तान में स्थित सौर ऊर्जा संयंत्रों से प्राप्त ऊर्जा का उपयोग कर सकते हैं, अर्थात, जहां मौके पर ऊर्जा का उपयोग करना मुश्किल है।

काफी असामान्य तरीके भी हैं। यदि उपयुक्त उत्प्रेरक मौजूद हो तो सूर्य का प्रकाश ही पानी के अणु को तोड़ सकता है। बैक्टीरिया का उपयोग करके पहले से मौजूद बड़े पैमाने पर हाइड्रोजन उत्पादन परियोजनाएं और भी अधिक आकर्षक हैं! प्रक्रिया प्रकाश संश्लेषण की योजना का अनुसरण करती है: सूर्य के प्रकाश को अवशोषित किया जाता है, उदाहरण के लिए, नीले-हरे शैवाल द्वारा, जो बहुत जल्दी बढ़ते हैं। ये शैवाल कुछ जीवाणुओं के लिए भोजन के रूप में काम कर सकते हैं जो अपनी महत्वपूर्ण गतिविधि के दौरान पानी से हाइड्रोजन छोड़ते हैं। सोवियत और जापानी वैज्ञानिकों द्वारा विभिन्न प्रकार के जीवाणुओं के साथ किए गए अध्ययनों से पता चला है कि, सिद्धांत रूप में, एक लाख निवासियों वाले शहर की पूरी ऊर्जा बैक्टीरिया द्वारा जारी हाइड्रोजन द्वारा प्रदान की जा सकती है जो केवल 17.5 वर्ग के वृक्षारोपण पर नीले-हरे शैवाल पर फ़ीड करते हैं। किलोमीटर। मॉस्को स्टेट यूनिवर्सिटी के विशेषज्ञों की गणना के अनुसार, अरल सागर के आकार का एक जलाशय लगभग पूरे देश को ऊर्जा प्रदान कर सकता है। बेशक, ऐसी परियोजनाएं अभी भी लागू होने से बहुत दूर हैं। इस मजाकिया विचार को 21वीं सदी में भी कई वैज्ञानिक और इंजीनियरिंग समस्याओं को हल करने की आवश्यकता होगी। ऊर्जा के लिए विशाल मशीनों के बजाय जीवित प्राणियों का उपयोग करना आपके सिर को तोड़ने लायक विचार है।

एक बिजली संयंत्र की परियोजनाएं, जहां सूर्य की किरणों द्वारा गर्म किए गए पानी से प्राप्त भाप द्वारा टरबाइन को घुमाया जाएगा, अब विभिन्न देशों में विकसित किए जा रहे हैं। यूएसएसआर में, इस प्रकार का एक प्रायोगिक सौर ऊर्जा संयंत्र क्रीमिया के धूप तट पर, केर्च के पास बनाया गया था। स्टेशन के लिए जगह संयोग से नहीं चुना गया था, क्योंकि इस क्षेत्र में साल में लगभग दो हजार घंटे सूरज चमकता है। इसके अलावा, यह भी महत्वपूर्ण है कि यहां की भूमि खारा है, कृषि के लिए उपयुक्त नहीं है, और स्टेशन एक बड़े क्षेत्र पर कब्जा कर लेता है।

स्टेशन एक असामान्य और प्रभावशाली संरचना है। एक सौर भाप जनरेटर बॉयलर एक विशाल, अस्सी मीटर से अधिक ऊंचे टॉवर पर स्थापित है। और आधे किलोमीटर से अधिक के दायरे वाले विशाल क्षेत्र पर टॉवर के चारों ओर, हेलियोस्टैट्स संकेंद्रित वृत्तों में स्थित हैं - जटिल संरचनाएं, जिनमें से प्रत्येक का दिल 25 वर्ग से अधिक के क्षेत्र के साथ एक विशाल दर्पण है। मीटर। स्टेशन के डिजाइनरों को एक बहुत ही कठिन कार्य हल करना था - आखिरकार, सभी हेलियोस्टैट्स (और उनमें से बहुत सारे हैं - 1600!) को तैनात किया जाना था ताकि आकाश में सूर्य की किसी भी स्थिति में, उनमें से कोई भी छाया में हो, और उनमें से प्रत्येक द्वारा डाली गई सूर्य की किरण टॉवर के शीर्ष पर ठीक से टकराएगी, जहां स्टीम बॉयलर स्थित है (इसीलिए टॉवर इतना ऊंचा बनाया गया है)। प्रत्येक हेलियोस्टेट दर्पण को मोड़ने के लिए एक विशेष उपकरण से सुसज्जित है। दर्पणों को लगातार सूर्य का अनुसरण करना चाहिए - आखिरकार, यह हर समय चलता है, जिसका अर्थ है कि बनी हिल सकती है और बॉयलर की दीवार पर नहीं गिर सकती है, और यह तुरंत स्टेशन के संचालन को प्रभावित करेगा। स्टेशन के काम को और अधिक जटिल बनाने वाला तथ्य यह है कि हेलियोस्टैट्स के प्रक्षेपवक्र हर दिन बदलते हैं: पृथ्वी कक्षा में चलती है और सूर्य हर दिन आकाश के माध्यम से अपना मार्ग थोड़ा बदलता है। इसलिए, हेलियोस्टैट्स की गति का नियंत्रण एक इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटर को सौंपा जाता है - केवल इसकी अथाह स्मृति सभी दर्पणों के आंदोलन के पूर्व-गणना वाले प्रक्षेपवक्र को समायोजित करने में सक्षम है।

सौर ऊर्जा संयंत्र का निर्माण

हेलियोस्टैट्स द्वारा केंद्रित सौर ताप की क्रिया के तहत, भाप जनरेटर में पानी को 250 डिग्री के तापमान पर गर्म किया जाता है और उच्च दबाव वाली भाप में बदल जाता है। भाप टरबाइन को चलाती है, जो विद्युत जनरेटर को चलाती है, और सूर्य से पैदा हुई ऊर्जा का एक नया प्रवाह क्रीमिया की ऊर्जा प्रणाली में प्रवाहित होता है। अगर सूरज बादलों से ढका रहता है और रात में भी ऊर्जा का उत्पादन नहीं रुकेगा। टॉवर के तल पर स्थापित हीट एक्युमुलेटर बचाव के लिए आएंगे। धूप के दिनों में अतिरिक्त गर्म पानी को विशेष भंडारण सुविधाओं के लिए भेजा जाता है और धूप न होने पर इसका उपयोग किया जाएगा।

इस प्रायोगिक बिजली संयंत्र की शक्ति अपेक्षाकृत है
छोटा - केवल 5 हजार किलोवाट। लेकिन हमें याद रखना चाहिए: यह पहले परमाणु ऊर्जा संयंत्र की क्षमता थी, जो शक्तिशाली परमाणु ऊर्जा उद्योग के पूर्वज थे। और ऊर्जा का उत्पादन किसी भी तरह से पहले सौर ऊर्जा संयंत्र का सबसे महत्वपूर्ण कार्य नहीं है - इसलिए इसे प्रायोगिक कहा जाता है, क्योंकि इसकी मदद से वैज्ञानिकों को ऐसे स्टेशनों के संचालन की बहुत जटिल समस्याओं का समाधान खोजना होगा। और ऐसी कई समस्याएं हैं। उदाहरण के लिए, दर्पणों को संदूषण से कैसे बचाएं? आखिर उन पर धूल जम जाती है, बारिश से धारियाँ बनी रहती हैं और इससे स्टेशन की बिजली तुरंत कम हो जाएगी। यह भी पता चला कि सभी पानी दर्पण धोने के लिए उपयुक्त नहीं हैं। मुझे एक विशेष वाशिंग यूनिट का आविष्कार करना पड़ा जो हेलियोस्टैट्स की सफाई की निगरानी करती है। प्रायोगिक स्टेशन पर, वे अपने सबसे परिष्कृत उपकरण, सूर्य के प्रकाश को केंद्रित करने के लिए एक उपकरण के प्रदर्शन पर एक परीक्षा पास करते हैं। लेकिन सबसे लंबी यात्रा पहले कदम से शुरू होती है। सूर्य की मदद से महत्वपूर्ण मात्रा में बिजली प्राप्त करने की दिशा में यह कदम क्रीमिया के प्रायोगिक सौर ऊर्जा संयंत्र को बनाना संभव बना देगा।

सोवियत विशेषज्ञ अगला कदम उठाने की तैयारी कर रहे हैं। 320,000 किलोवाट क्षमता वाला दुनिया का सबसे बड़ा सौर ऊर्जा संयंत्र डिजाइन किया गया है। इसके लिए जगह का चयन उज्बेकिस्तान में, कार्शी स्टेप में, युवा कुंवारी शहर तालीमर्जन के पास किया गया था। इस देश में सूरज क्रीमिया से कम उदारता से नहीं चमकता है। ऑपरेशन के सिद्धांत के अनुसार, यह स्टेशन क्रीमियन से अलग नहीं है, लेकिन इसकी सभी सुविधाएं बहुत बड़ी हैं। बॉयलर दो सौ मीटर की ऊंचाई पर स्थित होगा, और हेलीओस्टेट क्षेत्र टावर के चारों ओर कई हेक्टेयर तक फैला होगा। शानदार दर्पण (72 हजार!), कंप्यूटर संकेतों का पालन करते हुए, बॉयलर की सतह पर सूर्य की किरणों को केंद्रित करेंगे, सुपरहिट भाप टरबाइन को घुमाएगी, जनरेटर 320 हजार किलोवाट का करंट देगा - यह पहले से ही बहुत अधिक शक्ति है, और लंबे समय तक खराब मौसम जो सौर ऊर्जा संयंत्र में ऊर्जा उत्पादन को रोकता है, उपभोक्ताओं पर महत्वपूर्ण प्रभाव डाल सकता है। इसलिए, स्टेशन का डिज़ाइन प्राकृतिक गैस का उपयोग करते हुए एक पारंपरिक भाप बॉयलर के लिए भी प्रदान करता है। यदि बादल का मौसम लंबे समय तक चलता है, तो टरबाइन को दूसरे, पारंपरिक बॉयलर से भाप की आपूर्ति की जाएगी।

इसी प्रकार के सौर ऊर्जा संयंत्र अन्य देशों में विकसित किए जा रहे हैं। संयुक्त राज्य अमेरिका में, सनी कैलिफोर्निया में, 10,000 किलोवाट की क्षमता वाला पहला सौर -1 टॉवर-प्रकार का बिजली संयंत्र बनाया गया था। पाइरेनीज़ की तलहटी में, फ्रांसीसी विशेषज्ञ थेमिस स्टेशन पर 2.5 हजार किलोवाट की क्षमता के साथ शोध कर रहे हैं। 20,000 किलोवाट की क्षमता वाले GAST स्टेशन को पश्चिम जर्मन वैज्ञानिकों द्वारा डिजाइन किया गया था।

अभी तक सूर्य की किरणों से उत्पन्न विद्युत ऊर्जा पारंपरिक विधियों से प्राप्त विद्युत ऊर्जा से कहीं अधिक महंगी है। वैज्ञानिकों को उम्मीद है कि वे प्रायोगिक सुविधाओं और स्टेशनों पर जो प्रयोग करेंगे, उससे न केवल तकनीकी बल्कि आर्थिक समस्याओं को भी हल करने में मदद मिलेगी।

गणना के अनुसार, सूर्य को न केवल ऊर्जा की समस्याओं को हल करने में मदद करनी चाहिए, बल्कि उन कार्यों को भी करना चाहिए जो हमारे परमाणु, अंतरिक्ष युग ने विशेषज्ञों के लिए निर्धारित किए हैं। शक्तिशाली अंतरिक्ष यान, विशाल परमाणु प्रतिष्ठान बनाने के लिए, इलेक्ट्रॉनिक मशीन बनाने के लिए जो प्रति सेकंड सैकड़ों लाखों ऑपरेशन करते हैं, नए
सामग्री - सुपर-दुर्दम्य, सुपर-मजबूत, अल्ट्रा-शुद्ध। उन्हें पाना बहुत मुश्किल है। पारंपरिक धातु विज्ञान विधियां इसके लिए उपयुक्त नहीं हैं। अधिक परिष्कृत प्रौद्योगिकियां, जैसे इलेक्ट्रॉन बीम या माइक्रोवेव धाराओं के साथ पिघलना, भी उपयुक्त नहीं हैं। लेकिन शुद्ध सौर ताप यहां एक विश्वसनीय सहायक हो सकता है। परीक्षण के दौरान कुछ हेलियोस्टैट आसानी से अपने सनबीम के साथ एक मोटी एल्यूमीनियम शीट को छेद देते हैं। और अगर हम ऐसे कई दर्जन हेलियोस्टैट लगाते हैं? और फिर उनसे किरणें सांद्रक के अवतल दर्पण से टकराती हैं? ऐसे दर्पण की धूप न केवल एल्यूमीनियम, बल्कि लगभग सभी ज्ञात सामग्रियों को भी पिघला सकती है। एक विशेष पिघलने वाली भट्टी, जहां सांद्रक सभी एकत्रित सौर ऊर्जा को स्थानांतरित करेगा, एक हजार सूर्यों की तुलना में अधिक चमकीला होगा।

तीन मीटर के दर्पण व्यास के साथ उच्च तापमान भट्ठी।

सूरज धातु को क्रूसिबल में पिघला देता है

हमने जिन परियोजनाओं और प्रगति को साझा किया है, वे ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए सौर ताप का उपयोग करते हैं, जिसे बाद में बिजली में परिवर्तित किया जाता है। लेकिन इससे भी अधिक आकर्षक एक और तरीका है - सौर ऊर्जा का बिजली में सीधा रूपांतरण।

पहली बार, महान स्कॉट जेम्स क्लर्क मैक्सवेल के लेखन में बिजली और प्रकाश के बीच संबंध पर एक संकेत सुना गया था। प्रयोगात्मक रूप से, यह संबंध हेनरिक हर्ट्ज़ के प्रयोगों में साबित हुआ, जिन्होंने 1886-1889 में दिखाया कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें ठीक उसी तरह से व्यवहार करती हैं जैसे प्रकाश तरंगें - वे एक ही सीधी रेखा में फैलती हैं, छाया बनाती हैं। वह दो टन डामर से एक विशाल प्रिज्म बनाने में भी कामयाब रहा, जो कांच के प्रिज्म - प्रकाश की तरह विद्युत चुम्बकीय तरंगों को अपवर्तित करता है।

लेकिन दस साल पहले भी, हर्ट्ज ने अप्रत्याशित रूप से देखा कि दो इलेक्ट्रोड के बीच का निर्वहन बहुत आसानी से होता है यदि ये इलेक्ट्रोड पराबैंगनी प्रकाश से प्रकाशित होते हैं।

ये प्रयोग, जो हर्ट्ज के कार्यों में विकसित नहीं हुए थे, मॉस्को विश्वविद्यालय में भौतिकी के प्रोफेसर अलेक्जेंडर ग्रिगोरीविच स्टोलेटोव की दिलचस्पी थी। फरवरी 1888 में, उन्होंने रहस्यमय घटना का अध्ययन करने के उद्देश्य से प्रयोगों की एक श्रृंखला शुरू की। फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की उपस्थिति को साबित करने वाला निर्णायक प्रयोग - प्रकाश के प्रभाव में विद्युत प्रवाह की घटना - 26 फरवरी को किया गया था। स्टोलेटोव के प्रायोगिक सेटअप में, एक विद्युत प्रवाह प्रवाहित होता था, जो प्रकाश किरणों द्वारा उत्पन्न होता था। वास्तव में, पहला फोटोकेल लॉन्च किया गया था, जिसे बाद में प्रौद्योगिकी के विभिन्न क्षेत्रों में कई अनुप्रयोग मिले।

20 वीं शताब्दी की शुरुआत में, अल्बर्ट आइंस्टीन ने फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव का सिद्धांत बनाया, और ऐसा लगता है कि ऊर्जा के इस स्रोत में महारत हासिल करने के लिए सभी उपकरण शोधकर्ताओं के हाथों में दिखाई दिए। सेलेनियम-आधारित सौर सेल बनाए गए, फिर अधिक उन्नत - थैलियम। लेकिन उनकी दक्षता बहुत कम थी और उनका उपयोग केवल नियंत्रण उपकरणों में किया जाता था, जैसे मेट्रो में सामान्य टर्नस्टाइल, जिसमें प्रकाश की एक किरण स्टोववे के लिए रास्ता अवरुद्ध करती है।

अगला कदम तब उठाया गया जब वैज्ञानिकों ने पिछली सदी के 70 के दशक में खोजे गए अर्धचालकों के फोटोइलेक्ट्रिक गुणों का विस्तार से अध्ययन किया। यह पता चला कि सूर्य के प्रकाश को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने में अर्धचालक धातुओं की तुलना में बहुत अधिक कुशल होते हैं।

शिक्षाविद अब्राम फेडोरोविच इओफ़े ने 1930 के दशक में सौर ऊर्जा में अर्धचालकों का उपयोग करने का सपना देखा था, जब बी. टी. कोलोमिएट्स और यू. समय दक्षता - 1%! अनुसंधान की इस दिशा में अगला कदम सिलिकॉन फोटोकल्स का निर्माण था। उनमें से पहले नमूनों में पहले से ही 6% की दक्षता थी। ऐसे तत्वों का प्रयोग करके सूर्य की किरणों से विद्युत ऊर्जा के व्यावहारिक उत्पादन के बारे में सोचा जा सकता है।

पहली सौर बैटरी 1953 में बनाई गई थी। पहले तो यह सिर्फ एक प्रदर्शन मॉडल था। तब कुछ व्यावहारिक अनुप्रयोगों की कल्पना नहीं की गई थी - पहले सौर पैनलों की शक्ति बहुत कम थी। लेकिन वे ठीक समय पर दिखाई दिए, उनके लिए जल्द ही एक जिम्मेदार कार्य पाया गया। मानव जाति अंतरिक्ष में कदम रखने की तैयारी कर रही थी। अंतरिक्ष यान के कई तंत्रों और उपकरणों को ऊर्जा प्रदान करने का कार्य प्राथमिकताओं में से एक बन गया है। मौजूदा बैटरियां, जिनमें विद्युत ऊर्जा को संग्रहित करना संभव होगा, अस्वीकार्य रूप से भारी और भारी हैं। जहाज का बहुत अधिक पेलोड ऊर्जा स्रोतों के परिवहन पर खर्च किया जाएगा, जो इसके अलावा, धीरे-धीरे खपत होने पर, जल्द ही बेकार भारी गिट्टी में बदल जाएगा। सबसे आकर्षक बात यह होगी कि अंतरिक्ष यान पर आपका अपना बिजली संयंत्र हो, अधिमानतः बिना ईंधन के। इस दृष्टिकोण से, सौर बैटरी एक बहुत ही सुविधाजनक उपकरण बन गई। अंतरिक्ष युग की शुरुआत में ही वैज्ञानिकों ने इस उपकरण की ओर ध्यान आकर्षित किया।

15 मई, 1958 को कक्षा में प्रक्षेपित किया गया तीसरा सोवियत कृत्रिम पृथ्वी उपग्रह पहले से ही सौर बैटरी से लैस था। और अब, चौड़े खुले पंख, जिन पर पूरे सौर ऊर्जा संयंत्र स्थित हैं, किसी भी अंतरिक्ष यान के डिजाइन का एक अभिन्न अंग बन गए हैं। सोवियत अंतरिक्ष स्टेशनों "सल्युट" और "मीर" में कई वर्षों तक सौर बैटरी अंतरिक्ष यात्रियों के जीवन समर्थन प्रणालियों और स्टेशन पर स्थापित कई वैज्ञानिक उपकरणों के लिए ऊर्जा प्रदान करती हैं।

स्वचालित इंटरप्लेनेटरी स्टेशन "वेगा"

पृथ्वी पर, दुर्भाग्य से, बड़ी मात्रा में विद्युत ऊर्जा प्राप्त करने की यह विधि भविष्य की बात है। इसके कारण हमारे द्वारा पहले ही बताए गए सौर कोशिकाओं के छोटे दक्षता कारक हैं। गणना से पता चलता है कि बड़ी मात्रा में ऊर्जा प्राप्त करने के लिए, सौर पैनलों को एक विशाल क्षेत्र पर कब्जा करना चाहिए - हजारों वर्ग किलोमीटर। उदाहरण के लिए, बिजली के लिए सोवियत संघ की आवश्यकता आज केवल एक सौर बैटरी द्वारा पूरी की जा सकती है, जिसका क्षेत्रफल 10,000 वर्ग किलोमीटर है, जो मध्य एशिया के रेगिस्तान में स्थित है। आज इतनी बड़ी संख्या में सौर कोशिकाओं का उत्पादन करना लगभग असंभव है। आधुनिक सोलर सेल में इस्तेमाल होने वाली अल्ट्रा-प्योर सामग्री बेहद महंगी होती है। उन्हें बनाने के लिए, आपको सबसे परिष्कृत उपकरण, विशेष तकनीकी प्रक्रियाओं का उपयोग करने की आवश्यकता है। आर्थिक और तकनीकी विचार अभी तक इस तरह से महत्वपूर्ण मात्रा में विद्युत ऊर्जा प्राप्त करने पर भरोसा करने की अनुमति नहीं देते हैं। यह कार्य 21वीं सदी के लिए बना हुआ है।

सौर स्टेशन

हाल ही में, सोवियत शोधकर्ताओं - अर्धचालक फोटोकल्स के लिए सामग्री डिजाइन करने के क्षेत्र में विश्व विज्ञान के मान्यता प्राप्त नेताओं - ने कई काम किए हैं जिससे सौर ऊर्जा संयंत्रों के निर्माण के लिए समय को करीब लाना संभव हो गया है। 1984 में, यूएसएसआर के राज्य पुरस्कार को शिक्षाविद ज़ेड अल्फेरोव के नेतृत्व में शोधकर्ताओं के काम से सम्मानित किया गया, जो फोटोकल्स के लिए अर्धचालक सामग्री की पूरी तरह से नई संरचना बनाने में कामयाब रहे। नई सामग्री से बने सौर पैनलों की दक्षता पहले से ही 30% तक है, और सैद्धांतिक रूप से यह 90% तक पहुंच सकती है! इस तरह के फोटोकल्स के उपयोग से भविष्य के सौर ऊर्जा संयंत्रों के पैनल के क्षेत्र को दर्जनों गुना कम करना संभव होगा। उन्हें सैकड़ों गुना अधिक कम किया जा सकता है यदि सौर प्रवाह को पहले एक बड़े क्षेत्र से एकत्र किया जाता है, केंद्रित किया जाता है, और उसके बाद ही सौर बैटरी पर लागू किया जाता है। तो 21वीं सदी के भविष्य में, फोटोकल्स वाले सौर ऊर्जा संयंत्र ऊर्जा का एक सामान्य स्रोत बन सकते हैं। हां, और आज उन जगहों पर सौर पैनलों से ऊर्जा प्राप्त करना पहले से ही समझ में आता है जहां ऊर्जा के अन्य स्रोत नहीं हैं।

उदाहरण के लिए, काराकुम रेगिस्तान में, सौर ऊर्जा का उपयोग करने वाले तुर्कमेन विशेषज्ञों द्वारा विकसित एक उपकरण का उपयोग कृषि संरचनाओं को वेल्ड करने के लिए किया गया था। अपने साथ भारी संपीड़ित गैस सिलेंडर लाने के बजाय, वेल्डर एक छोटे, सुव्यवस्थित सूटकेस का उपयोग कर सकते हैं जिसमें एक सौर सरणी होती है। सूर्य की किरणों से उत्पन्न प्रत्यक्ष विद्युत धारा का उपयोग पानी को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में रासायनिक रूप से विघटित करने के लिए किया जाता है, जिसे गैस वेल्डिंग मशीन के बर्नर में डाला जाता है। काराकुम में किसी भी कुएं के पास पानी और सूरज है, इसलिए भारी सिलेंडर जो रेगिस्तान में ले जाना आसान नहीं है, अनावश्यक हो गए हैं।

अमेरिकी राज्य एरिजोना के फीनिक्स शहर में हवाई अड्डे पर लगभग 300 किलोवाट की क्षमता वाला एक बड़ा सौर ऊर्जा संयंत्र बनाया जा रहा है। सौर ऊर्जा को 7,200 सौर कोशिकाओं से युक्त सौर बैटरी द्वारा बिजली में परिवर्तित किया जाएगा। उसी राज्य में, दुनिया की सबसे बड़ी सिंचाई प्रणालियों में से एक संचालित होती है, जिसके पंप सूर्य की ऊर्जा का उपयोग करते हैं, जिन्हें फोटोवोल्टिक कोशिकाओं द्वारा बिजली में परिवर्तित किया जाता है। सोलर पंप नाइजर, माली और सेनेगल में भी काम करते हैं। विशाल सौर पैनल पावर पंप मोटर्स जो रेत के नीचे विशाल भूमिगत समुद्र से इन रेगिस्तानी क्षेत्रों में आवश्यक ताजे पानी को खींचते हैं।

एक संपूर्ण पर्यावरण के अनुकूल शहर, जिसकी सभी ऊर्जा जरूरतों को अक्षय स्रोतों से पूरा किया जाएगा, ब्राजील में बनाया जा रहा है। इस असामान्य बस्ती के घरों की छतों पर सोलर वॉटर हीटर लगे होंगे। चार पवन टरबाइन प्रत्येक 20 किलोवाट की क्षमता वाले जनरेटर को बिजली देंगे। शांत दिनों में सिटी सेंटर में स्थित भवन से बिजली आएगी। इसकी छत और दीवारें सोलर पैनल हैं। यदि न तो हवा है और न ही सूरज, आंतरिक दहन इंजन वाले साधारण जनरेटर से ऊर्जा आएगी, लेकिन विशेष भी - गैसोलीन या डीजल ईंधन नहीं, लेकिन शराब, जो हानिकारक उत्सर्जन नहीं करती है, उनके लिए ईंधन के रूप में काम करेगी।

सौर पैनल धीरे-धीरे हमारे दैनिक जीवन में प्रवेश कर रहे हैं। बैटरी के बिना काम करने वाले माइक्रोकैलकुलेटर के स्टोर में उपस्थिति से कोई भी आश्चर्यचकित नहीं है। उनके लिए शक्ति का स्रोत डिवाइस के ढक्कन में लगी एक छोटी सौर बैटरी है। अन्य बिजली स्रोतों को लघु सौर बैटरी और इलेक्ट्रॉनिक घड़ियों, रेडियो और टेप रिकॉर्डर से बदलें। सहारा रेगिस्तान में सड़कों के किनारे सौर रेडियो टेलीफोन हैं। पेरू का शहर तिरुंतम सौर पैनलों द्वारा संचालित एक संपूर्ण रेडियोटेलीफोन नेटवर्क का मालिक बन गया। जापानी विशेषज्ञों ने एक सौर बैटरी तैयार की है, जो आकार और आकार में एक साधारण टाइल जैसा दिखता है। यदि कोई घर ऐसी सौर टाइलों से ढका हुआ है, तो उसके निवासियों की जरूरतों को पूरा करने के लिए पर्याप्त बिजली होगी। सच है, यह अभी भी स्पष्ट नहीं है कि वे बर्फबारी, बारिश और कोहरे के दौरान कैसे प्रबंधन करेंगे? जाहिर है, पारंपरिक विद्युत तारों के बिना करना संभव नहीं होगा।

प्रतिस्पर्धा से बाहर, सौर पैनल पाए जाते हैं जहां कई धूप वाले दिन होते हैं, और ऊर्जा के अन्य स्रोत नहीं होते हैं। उदाहरण के लिए, कजाकिस्तान के सिग्नलमैन ने टेलीविजन कार्यक्रमों को प्रसारित करने के लिए मंगेशलक पर अल्मा-अता और शेवचेंको शहर के बीच दो रेडियो रिले रिले स्टेशन स्थापित किए। लेकिन उन्हें बिजली देने के लिए बिजली की लाइन न लगाएं। सौर बैटरी, जो धूप के दिनों में प्रदान की जाती हैं, ने मदद की, और मंगेशलक पर उनमें से बहुत सारे हैं - रिसीवर और ट्रांसमीटर को बिजली देने के लिए पर्याप्त ऊर्जा है।

पशुओं को चराने के लिए एक अच्छा रक्षक एक पतला तार होता है जिसके माध्यम से एक कमजोर विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है। लेकिन चारागाह आमतौर पर बिजली लाइनों से दूर स्थित होते हैं। फ्रांसीसी इंजीनियरों ने एक रास्ता सुझाया। उन्होंने एक स्व-निहित बाड़ विकसित की है जो एक सौर पैनल द्वारा संचालित है। केवल 1.5 किलोग्राम वजन का सौर पैनल, एक इलेक्ट्रॉनिक जनरेटर को ऊर्जा प्रदान करता है, जो उच्च-वोल्टेज वर्तमान दालों को एक समान बाड़ में भेजता है, जो सुरक्षित है, लेकिन जानवरों के लिए पर्याप्त संवेदनशील है। ऐसी ही एक बैटरी 50 किलोमीटर लंबी बाड़ बनाने के लिए काफी है।

सौर ऊर्जा के प्रति उत्साही ने कई विदेशी वाहन डिजाइनों का प्रस्ताव रखा है जो पारंपरिक ईंधन के बिना करते हैं। मैक्सिकन डिजाइनरों ने सौर पैनलों द्वारा संचालित एक इलेक्ट्रिक कार विकसित की है। उनकी गणना के अनुसार, कम दूरी की यात्रा करते समय, यह इलेक्ट्रिक कार 40 किलोमीटर प्रति घंटे तक की गति तक पहुंचने में सक्षम होगी। एक सौर कार के लिए विश्व गति रिकॉर्ड - 50 किलोमीटर प्रति घंटा - जर्मनी के डिजाइनरों द्वारा निर्धारित किए जाने की उम्मीद है।

लेकिन ऑस्ट्रेलियाई इंजीनियर हैंस टॉलस्ट्रुप ने अपनी सौर कार को "अधिक चुपचाप - आप जारी रखेंगे" कहा। इसका डिज़ाइन बेहद सरल है: एक ट्यूबलर स्टील फ्रेम जिस पर रेसिंग बाइक के पहिए और ब्रेक लगे होते हैं। मशीन का शरीर फाइबरग्लास से बना है और छोटी खिड़कियों के साथ एक साधारण बाथटब जैसा दिखता है। ऊपर से यह पूरी संरचना एक सपाट छत से ढकी हुई है, जिस पर 720 सिलिकॉन फोटोवोल्टिक सेल लगे हैं। उनमें से करंट 0.7 किलोवाट की शक्ति वाली इलेक्ट्रिक मोटर में प्रवाहित होता है। यात्रियों (और डिजाइनर के अलावा, इंजीनियर और रेस कार चालक लैरी पर्किन्स ने दौड़ में भाग लिया) ने खुद को हिंद महासागर से प्रशांत तक ऑस्ट्रेलिया को पार करने का कार्य निर्धारित किया (यह 4130 किलोमीटर है!) 20 दिनों से अधिक नहीं। 1983 की शुरुआत में, सिडनी में समाप्त होने के लिए पर्थ शहर से एक असामान्य दल शुरू हुआ। यह नहीं कहा जा सकता कि यात्रा विशेष रूप से सुखद रही। ऑस्ट्रेलियाई गर्मी के बीच, कॉकपिट में तापमान 50 डिग्री तक पहुंच गया। डिजाइनरों ने कार के वजन के हर किलोग्राम को बचाया और इसलिए स्प्रिंग्स को छोड़ दिया, जिसने किसी भी तरह से आराम में योगदान नहीं दिया। रास्ते में, वे एक बार फिर रुकना नहीं चाहते थे (आखिरकार, यात्रा 20 दिनों से अधिक नहीं चलनी चाहिए थी), और इंजन के तेज शोर के कारण रेडियो संचार का उपयोग करना असंभव था। इसलिए सवारों को एस्कॉर्ट ग्रुप के लिए नोट लिखकर सड़क पर फेंकना पड़ा। और फिर भी, कठिनाइयों के बावजूद, सौर कार लगातार 11 घंटे सड़क पर होने के कारण लक्ष्य की ओर बढ़ रही थी। कार की औसत गति 25 किलोमीटर प्रति घंटा थी। तो, धीरे-धीरे लेकिन निश्चित रूप से, सनकार ने सड़क के सबसे कठिन खंड - ग्रेट डिवाइडिंग रेंज को पार कर लिया, और नियंत्रण के अंत में बीसवें दिन सिडनी में पूरी तरह से समाप्त हो गया। यहां यात्रियों ने हिंद से अपनी यात्रा की शुरुआत में उनके द्वारा लिए गए प्रशांत महासागर में पानी डाला। "सौर ऊर्जा ने दो महासागरों को जोड़ा है," उन्होंने उपस्थित कई पत्रकारों से कहा।

दो साल बाद, स्विस आल्प्स में एक असामान्य रैली हुई। शुरुआत में 58 कारें शुरू हुईं, जिनमें से इंजन सौर पैनलों से प्राप्त ऊर्जा द्वारा गति में स्थापित किए गए थे। पांच दिनों के लिए, सबसे विचित्र डिजाइनों के चालक दल को पहाड़ी अल्पाइन मार्गों के साथ 368 किलोमीटर दूर करना पड़ा - कॉन्स्टेंस से लेक जिनेवा तक। सबसे अच्छा परिणाम सोलर सिल्वर एरो सोलर कार द्वारा दिखाया गया, जिसे वेस्ट जर्मन कंपनी मर्सिडीज-बेंज और स्विस अल्फा-रियल द्वारा संयुक्त रूप से बनाया गया था। दिखने में, जीतने वाली कार सबसे अधिक चौड़े पंखों वाली एक बड़ी बीटल जैसी दिखती है। इन पंखों में 432 सोलर सेल होते हैं जो सिल्वर-जिंक बैटरी को पावर देते हैं। इस बैटरी से कार के पहियों को घुमाने वाली दो इलेक्ट्रिक मोटरों को ऊर्जा की आपूर्ति की जाती है। लेकिन ऐसा केवल बादल के मौसम में या सुरंग में गाड़ी चलाते समय होता है। जब सूरज चमक रहा होता है, तो सौर कोशिकाओं से करंट सीधे विद्युत मोटरों में प्रवाहित होता है। कई बार विजेता की रफ्तार 80 किलोमीटर प्रति घंटे तक पहुंच जाती थी।

जापानी नाविक केनिची होरी सौर ऊर्जा से चलने वाले जहाज में प्रशांत महासागर में अकेले जाने वाले पहले व्यक्ति बने। नाव पर ऊर्जा का कोई अन्य स्रोत नहीं था। सूरज ने बहादुर नाविक को हवाई द्वीप से जापान तक 6,000 किलोमीटर दूर करने में मदद की।

अमेरिकी एल. मौरो ने अपने पंखों की सतह पर 500 सौर कोशिकाओं की बैटरी के साथ एक हवाई जहाज का डिजाइन और निर्माण किया। इस बैटरी से उत्पन्न बिजली ढाई किलोवाट की शक्ति के साथ एक इलेक्ट्रिक मोटर को गति में सेट करती है, जिसकी मदद से उड़ान भरना अभी भी संभव था, हालांकि बहुत लंबा नहीं। अंग्रेज एलन फ्रीडमैन ने बिना पैडल वाली साइकिल डिजाइन की। यह स्टीयरिंग व्हील पर लगे सोलर पैनल द्वारा चार्ज की गई बैटरी से बिजली द्वारा संचालित होता है। बैटरी में संग्रहीत "सौर" बिजली 25 किलोमीटर प्रति घंटे की गति से लगभग 50 किलोमीटर ड्राइव करने के लिए पर्याप्त है। सोलर बैलून और एयरशिप के प्रोजेक्ट हैं। ये सभी परियोजनाएं अभी भी तकनीकी रूप से विदेशी हैं - सौर ऊर्जा का घनत्व बहुत कम है, सौर बैटरी के आवश्यक क्षेत्र बहुत बड़े हैं, जो ठोस समस्याओं को हल करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्रदान कर सकते हैं।

सूर्य के थोड़ा करीब क्यों नहीं आते? आखिरकार, वहाँ, निकट अंतरिक्ष में, सौर ऊर्जा का घनत्व 10-15 गुना अधिक है! फिर, कोई खराब मौसम और बादल नहीं हैं। कक्षीय सौर ऊर्जा संयंत्र बनाने का विचार K.E. Tsiolkovsky द्वारा सामने रखा गया था। 1929 में, एक युवा इंजीनियर, भविष्य के शिक्षाविद वी.पी. 1948 में, प्रोफेसर जीआई बाबत ने माइक्रोवेव विकिरण के एक बीम का उपयोग करके अंतरिक्ष में प्राप्त ऊर्जा को पृथ्वी पर स्थानांतरित करने की संभावना पर विचार किया। 1960 में, इंजीनियर एन.ए. वरवरोव ने पृथ्वी को बिजली की आपूर्ति करने के लिए एक अंतरिक्ष सौर ऊर्जा संयंत्र का उपयोग करने का प्रस्ताव दिया।

अंतरिक्ष यात्रियों की जबरदस्त सफलता ने इन विचारों को विज्ञान कथा के रैंक से ठोस इंजीनियरिंग विकास के ढांचे में अनुवादित किया है। 1968 में अंतरिक्ष यात्रियों की अंतर्राष्ट्रीय कांग्रेस में, कई देशों के प्रतिनिधियों ने पहले से ही एक सौर अंतरिक्ष ऊर्जा संयंत्र की एक गंभीर परियोजना पर विचार किया, जो विस्तृत आर्थिक गणनाओं द्वारा समर्थित है। तुरंत इस विचार के प्रबल समर्थक थे और कम कट्टर विरोधी नहीं थे।

अधिकांश शोधकर्ताओं का मानना ​​है कि भविष्य के अंतरिक्ष ऊर्जा दिग्गज सौर पैनलों पर आधारित होंगे। यदि हम उनके मौजूदा प्रकारों का उपयोग करते हैं, तो 5 बिलियन किलोवाट की शक्ति प्राप्त करने का क्षेत्र 60 वर्ग किलोमीटर होना चाहिए, और सहायक संरचनाओं के साथ द्रव्यमान लगभग 12 हजार टन होना चाहिए। यदि हम भविष्य की सौर बैटरियों पर भरोसा करें, जो बहुत हल्की और अधिक कुशल हैं, तो बैटरियों के क्षेत्र को दस के कारक से कम किया जा सकता है, और इससे भी अधिक द्रव्यमान।

कक्षा में एक साधारण थर्मल पावर प्लांट बनाना भी संभव है, जिसमें टर्बाइन को अक्रिय गैस की एक धारा द्वारा घुमाया जाएगा, जो कि केंद्रित सौर किरणों द्वारा दृढ़ता से गर्म होती है। ऐसे सौर अंतरिक्ष ऊर्जा संयंत्र के लिए एक परियोजना विकसित की गई है, जिसमें प्रत्येक 500 हजार किलोवाट के 16 ब्लॉक शामिल हैं। ऐसा लगता है कि टर्बाइन और जनरेटर के रूप में इस तरह के कोलोसस, कक्षा में उठाना लाभहीन है, और इसके अलावा, सौर ऊर्जा का एक विशाल परवलयिक संकेंद्रक बनाना आवश्यक है, जो टरबाइन के काम करने वाले तरल पदार्थ को गर्म करता है। लेकिन यह पता चला कि इस तरह के बिजली संयंत्र का विशिष्ट गुरुत्व (यानी प्रति 1 किलोवाट उत्पन्न शक्ति का द्रव्यमान) मौजूदा सौर पैनलों वाले संयंत्र का आधा है। तो अंतरिक्ष में एक थर्मल पावर प्लांट ऐसा तर्कहीन विचार नहीं है। सच है, किसी को थर्मल पावर प्लांट के विशिष्ट गुरुत्व में उल्लेखनीय कमी की उम्मीद नहीं करनी चाहिए, और सौर बैटरी के उत्पादन में प्रगति उनके विशिष्ट गुरुत्व को सैकड़ों गुना कम करने का वादा करती है। यदि ऐसा होता है, तो निश्चित रूप से, लाभ बैटरी के साथ होगा।

अंतरिक्ष से पृथ्वी तक बिजली का संचरण माइक्रोवेव विकिरण के एक बीम द्वारा किया जा सकता है। ऐसा करने के लिए, अंतरिक्ष में एक ट्रांसमिटिंग एंटीना और पृथ्वी पर एक प्राप्त करने वाला एंटीना बनाना आवश्यक है। इसके अलावा, अंतरिक्ष उपकरणों में लॉन्च करना आवश्यक है जो सौर बैटरी द्वारा उत्पन्न प्रत्यक्ष धारा को माइक्रोवेव विकिरण में परिवर्तित करते हैं। संचारण एंटेना का व्यास लगभग एक किलोमीटर होना चाहिए, और द्रव्यमान, कन्वर्टर्स के साथ, कई हजार टन होना चाहिए। प्राप्त करने वाला एंटीना बहुत बड़ा होना चाहिए (आखिरकार, ऊर्जा किरण वातावरण से बिखर जाएगी)। इसका क्षेत्रफल लगभग 300 वर्ग किलोमीटर होना चाहिए। लेकिन सांसारिक समस्याएं अधिक आसानी से हल हो जाती हैं।

एक अंतरिक्ष सौर ऊर्जा संयंत्र बनाने के लिए, सैकड़ों रॉकेट और पुन: प्रयोज्य जहाजों का एक पूरा अंतरिक्ष बेड़ा बनाना आवश्यक होगा। आखिर हजारों टन पेलोड को कक्षा में स्थापित करना होगा। इसके अलावा, एक छोटे अंतरिक्ष स्क्वाड्रन की आवश्यकता होगी, जिसका उपयोग अंतरिक्ष यात्री-इंस्टालर, मरम्मत करने वाले और बिजली इंजीनियरों द्वारा किया जाएगा।

पहला अनुभव, जो अंतरिक्ष सौर ऊर्जा संयंत्रों के भविष्य के इंस्टॉलरों के लिए बहुत उपयोगी होगा, सोवियत अंतरिक्ष यात्रियों द्वारा प्राप्त किया गया था।

सैल्यूट -7 अंतरिक्ष स्टेशन कई दिनों से कक्षा में था, जब यह स्पष्ट हो गया कि जहाज के सौर ऊर्जा संयंत्र की शक्ति वैज्ञानिकों द्वारा कल्पना किए गए कई प्रयोगों को पूरा करने के लिए पर्याप्त नहीं हो सकती है। Salyut-7 के डिजाइन में, अतिरिक्त बैटरी स्थापित करने की संभावना प्रदान की गई थी। यह केवल सौर मॉड्यूल को कक्षा में पहुंचाने और उन्हें सही जगह पर मजबूत करने, यानी बाहरी अंतरिक्ष में नाजुक असेंबली संचालन करने के लिए बना रहा। सोवियत अंतरिक्ष यात्रियों ने इस सबसे कठिन कार्य का शानदार ढंग से सामना किया।

दो नए सौर पैनल कक्षा में पहुंचाए गए हैं

1983 के वसंत में कोसमॉस-1443 उपग्रह पर सवार। सोयुज टी-9 के चालक दल - अंतरिक्ष यात्री वी। ल्याखोव और ए। अलेक्जेंड्रोव - ने उन्हें सैल्यूट -7 पर सवार किया। अब समय था खुली जगह में काम करने का।

1 और 3 नवंबर, 1983 को अतिरिक्त सौर पैनल स्थापित किए गए। बाहरी अंतरिक्ष की अविश्वसनीय रूप से कठिन परिस्थितियों में अंतरिक्ष यात्रियों के सटीक और व्यवस्थित कार्य को लाखों दर्शकों ने देखा। जटिल असेंबली ऑपरेशन को शानदार तरीके से अंजाम दिया गया। नए मॉड्यूल ने बिजली उत्पादन में डेढ़ गुना से अधिक की वृद्धि की।

लेकिन इतना भी काफी नहीं था। "Salyut-7" -L के अगले चालक दल के प्रतिनिधि। किज़िम और वी। सोलोविओव (डॉक्टर ओ। एटकोव उनके साथ अंतरिक्ष में थे) - 18 मई, 1984 को स्टेशन के पंखों पर अतिरिक्त सौर पैनल लगाए गए थे।

अंतरिक्ष बिजली संयंत्रों के भविष्य के डिजाइनरों के लिए यह जानना बहुत महत्वपूर्ण है कि अंतरिक्ष की असामान्य स्थिति - लगभग पूर्ण निर्वात, बाहरी अंतरिक्ष की अविश्वसनीय ठंड, कठोर सौर विकिरण, सूक्ष्म उल्कापिंडों द्वारा बमबारी, और इसी तरह - सामग्री की स्थिति को प्रभावित करती है। जिससे सोलर सेल बनते हैं। सैल्यूट-7 से धरती पर लाए गए नमूनों की जांच करके उन्हें कई सवालों के जवाब मिलते हैं। दो साल से अधिक समय से, इस जहाज की बैटरियां अंतरिक्ष में काम कर रही थीं, जब एस। सवित्स्काया, दुनिया की पहली महिला जो दो बार अंतरिक्ष में गई और एक स्पेसवॉक की, एक सार्वभौमिक उपकरण का उपयोग करके सौर पैनलों के अलग-अलग टुकड़े किए। अब विभिन्न विशिष्टताओं के वैज्ञानिक उनका अध्ययन कर रहे हैं ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि वे बिना प्रतिस्थापन के अंतरिक्ष में कितने समय तक काम कर सकते हैं।

अंतरिक्ष थर्मल स्टेशन

अंतरिक्ष बिजली संयंत्रों के डिजाइनरों को जिन तकनीकी कठिनाइयों को दूर करना होगा, वे बहुत बड़ी हैं, लेकिन मौलिक रूप से हल करने योग्य हैं। एक और बात ऐसी सुविधाओं का अर्थशास्त्र है। कुछ अनुमान पहले से ही लगाए जा रहे हैं, हालांकि अंतरिक्ष बिजली संयंत्रों की आर्थिक गणना केवल बहुत ही अनुमानित की जा सकती है। अंतरिक्ष बिजली संयंत्र का निर्माण तभी लाभदायक होगा जब प्रति किलोवाट-घंटा उत्पन्न ऊर्जा की लागत पृथ्वी पर उत्पन्न ऊर्जा की लागत के लगभग समान हो। अमेरिकी विशेषज्ञों के मुताबिक इस शर्त को पूरा करने के लिए अंतरिक्ष में सोलर पावर प्लांट की लागत 8 अरब डॉलर से ज्यादा नहीं होनी चाहिए। यह मान प्राप्त किया जा सकता है यदि सौर पैनलों द्वारा उत्पन्न एक किलोवाट बिजली की लागत 10 गुना (मौजूदा की तुलना में) कम हो जाती है, और उसी राशि से एक पेलोड को कक्षा में पहुंचाने की लागत कम हो जाती है। और ये अविश्वसनीय रूप से कठिन कार्य हैं। जाहिर है, आने वाले दशकों में, हम अंतरिक्ष बिजली का उपयोग करने में सक्षम होने की संभावना नहीं रखते हैं।

लेकिन मानव जाति के भंडार की सूची में, ऊर्जा के इस स्रोत को निश्चित रूप से पहले स्थानों में से एक में सूचीबद्ध किया जाएगा।

बेलारूस गणराज्य के शिक्षा मंत्रालय

शैक्षिक संस्था

"बेलारूसी राज्य शैक्षणिक विश्वविद्यालय का नाम मैक्सिम टैंक के नाम पर रखा गया"

सामान्य और सैद्धांतिक भौतिकी विभाग

सामान्य भौतिकी में कोर्सवर्क

सौर ऊर्जा और इसके उपयोग की संभावनाएं

321 समूहों के छात्र

भौतिकी के संकाय

लेशकेविच स्वेतलाना वेलेरिएवना

वैज्ञानिक सलाहकार:

फेडोरकोव चेस्लाव मिखाइलोविच

मिन्स्क, 2009

परिचय

1. सूर्य के बारे में सामान्य जानकारी

2. सूर्य ऊर्जा का स्रोत है

2.1 सौर ऊर्जा अनुसंधान

2.2 सौर ऊर्जा की क्षमता

3. सौर ऊर्जा का उपयोग

3.1 सौर ऊर्जा का निष्क्रिय उपयोग

3.2 सौर ऊर्जा का सक्रिय उपयोग

3.2.1 सौर संग्राहक और उनके प्रकार

3.2.2 सौर प्रणाली

3.2.3 सौर तापीय विद्युत संयंत्र

3.3 फोटोवोल्टिक सिस्टम

4. सौर वास्तुकला

निष्कर्ष

प्रयुक्त स्रोतों की सूची

परिचय

सूर्य पृथ्वी के जीवन में एक असाधारण भूमिका निभाता है। हमारे ग्रह की संपूर्ण जैविक दुनिया का अस्तित्व सूर्य के कारण है। सूर्य न केवल प्रकाश और गर्मी का स्रोत है, बल्कि कई अन्य प्रकार की ऊर्जा (तेल, कोयला, पानी, हवा की ऊर्जा) का भी मूल स्रोत है।

पृथ्वी पर प्रकट होने के बाद से, मनुष्य ने सूर्य की ऊर्जा का उपयोग करना शुरू कर दिया। पुरातात्विक आंकड़ों के अनुसार, यह ज्ञात है कि आवास के लिए शांत स्थानों को वरीयता दी जाती थी, ठंडी हवाओं से बंद और सूरज की किरणों के लिए खुला।

शायद पहले ज्ञात सौर मंडल को अमेनहोटेप III की मूर्ति माना जा सकता है, जो 15 वीं शताब्दी ईसा पूर्व की है। प्रतिमा के अंदर वायु और जल कक्षों की एक प्रणाली थी, जो सूर्य की किरणों के तहत एक छिपे हुए संगीत वाद्ययंत्र को गति में स्थापित करती थी। प्राचीन ग्रीस में वे हेलिओस की पूजा करते थे। इस देवता के नाम ने आज सौर ऊर्जा से संबंधित कई शब्दों का आधार बनाया।

विश्व अर्थव्यवस्था के कई क्षेत्रों को विद्युत ऊर्जा प्रदान करने की समस्या, दुनिया की आबादी की लगातार बढ़ती जरूरतें अब और अधिक जरूरी होती जा रही हैं।

1. सूर्य के बारे में सामान्य जानकारी

सूर्य सौर मंडल का केंद्रीय निकाय है, एक गर्म प्लाज्मा बॉल, एक विशिष्ट G2 बौना तारा।

सूर्य के लक्षण

1. एमएस मास ~ 2 * 1023 किलो

2. रुपये ~629 हजार किमी

3. वी \u003d 1.41 * 1027 एम 3, जो पृथ्वी के आयतन से लगभग 1300 हजार गुना अधिक है,

4. औसत घनत्व 1.41*103 किग्रा/एम3

5. चमक एलएस = 3.86 * 1023 किलोवाट,

6. प्रभावी सतह का तापमान (फोटोस्फीयर) 5780 K,

7. रोटेशन अवधि (साइनोडिक) भूमध्य रेखा पर 27 दिनों से 32 दिनों तक भिन्न होती है। ध्रुवों पर

8. फ्री फॉल एक्सेलेरेशन 274 m/s2 (गुरुत्वाकर्षण के इतने बड़े त्वरण के साथ, 60 किलोग्राम वजन वाले व्यक्ति का वजन 1.5 टन से अधिक होगा)।

सूर्य की संरचना

सूर्य के मध्य भाग में उसकी ऊर्जा का एक स्रोत है, या, लाक्षणिक रूप से, वह "स्टोव" है जो इसे गर्म करता है और इसे ठंडा नहीं होने देता है। इस क्षेत्र को कोर कहा जाता है (चित्र 1 देखें)। नाभिक में, जहां तापमान 15 एमके तक पहुंच जाता है, ऊर्जा निकलती है। कोर की त्रिज्या सूर्य की कुल त्रिज्या के एक चौथाई से अधिक नहीं होती है। हालांकि, सौर द्रव्यमान का आधा हिस्सा इसके आयतन में केंद्रित है और लगभग सारी ऊर्जा जो सूर्य की चमक का समर्थन करती है, निकल जाती है।

नाभिक के चारों ओर, उज्ज्वल ऊर्जा हस्तांतरण का एक क्षेत्र शुरू होता है, जहां यह पदार्थ - क्वांटा द्वारा प्रकाश के कुछ हिस्सों के अवशोषण और उत्सर्जन के माध्यम से फैलता है। एक क्वांटम को घने सौर पदार्थ से बाहर तक रिसने में बहुत लंबा समय लगता है। तो अगर सूरज के अंदर का "चूल्हा" अचानक निकल गया, तो हमें इसके बारे में लाखों साल बाद ही पता चलेगा।

चावल। एक सूर्य की संरचना

आंतरिक सौर परतों के माध्यम से अपने रास्ते पर, ऊर्जा प्रवाह एक ऐसे क्षेत्र का सामना करता है जहां गैस की अस्पष्टता बहुत बढ़ जाती है। यह सूर्य का संवहनी क्षेत्र है। यहां, ऊर्जा अब विकिरण द्वारा नहीं, बल्कि संवहन द्वारा स्थानांतरित की जाती है। संवहनी क्षेत्र केंद्र से लगभग 0.7 त्रिज्या की दूरी पर शुरू होता है और लगभग सूर्य की सबसे अधिक दिखाई देने वाली सतह (फोटोस्फीयर) तक फैलता है, जहां मुख्य ऊर्जा प्रवाह का स्थानांतरण फिर से उज्ज्वल हो जाता है।

फोटोस्फीयर सूर्य की विकिरण वाली सतह है, जिसमें दानेदार संरचना होती है जिसे दानेदार कहा जाता है। ऐसा प्रत्येक "अनाज" लगभग जर्मनी के आकार का है और गर्म पदार्थ की एक धारा है जो सतह पर पहुंच गई है। फोटोस्फीयर पर, आप अक्सर अपेक्षाकृत छोटे अंधेरे क्षेत्रों - सनस्पॉट्स को देख सकते हैं। वे अपने आसपास के प्रकाशमंडल से 1500˚С अधिक ठंडे होते हैं, जिसका तापमान 5800˚С तक पहुँच जाता है। प्रकाशमंडल के साथ तापमान में अंतर के कारण, दूरबीन से देखने पर ये धब्बे पूरी तरह से काले दिखाई देते हैं। फोटोस्फीयर के ऊपर अगली, अधिक दुर्लभ परत है, जिसे क्रोमोस्फीयर कहा जाता है, जो कि "रंगीन क्षेत्र" है। क्रोमोस्फीयर का नाम इसके लाल रंग के कारण पड़ा। और, अंत में, इसके ऊपर सौर वातावरण का एक बहुत ही गर्म, लेकिन अत्यंत दुर्लभ हिस्सा है - कोरोना।

2. सूर्य ऊर्जा का स्रोत है

हमारा सूर्य गैस का एक विशाल चमकदार गोला है, जिसके भीतर जटिल प्रक्रियाएँ होती हैं और परिणामस्वरूप, ऊर्जा लगातार निकलती रहती है। सूर्य की ऊर्जा हमारे ग्रह पर जीवन का स्रोत है। सूर्य वायुमंडल और पृथ्वी की सतह को गर्म करता है। सौर ऊर्जा के लिए धन्यवाद, हवाएं चलती हैं, प्रकृति में जल चक्र होता है, समुद्र और महासागर गर्म होते हैं, पौधे विकसित होते हैं, जानवरों का भोजन होता है। यह सौर विकिरण के लिए धन्यवाद है कि पृथ्वी पर जीवाश्म ईंधन मौजूद हैं। सौर ऊर्जा को गर्मी या ठंड, प्रेरक शक्ति और बिजली में परिवर्तित किया जा सकता है।

सूर्य पृथ्वी की सतह से महासागरों, समुद्रों से पानी का वाष्पीकरण करता है। यह इस नमी को पानी की बूंदों में बदल देता है, बादलों और कोहरे का निर्माण करता है, और फिर इसे बारिश, बर्फ, ओस या ठंढ के रूप में पृथ्वी पर वापस गिरने का कारण बनता है, इस प्रकार वातावरण में एक विशाल नमी चक्र का निर्माण होता है।

सौर ऊर्जा वायुमंडल के सामान्य संचलन और महासागरों में जल के संचलन का स्रोत है। यह, जैसा कि यह था, हमारे ग्रह के पानी और वायु तापन की एक विशाल प्रणाली बनाता है, जो पृथ्वी की सतह पर गर्मी का पुनर्वितरण करता है।

सूर्य का प्रकाश, पौधों पर पड़ता है, इसमें प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया का कारण बनता है, पौधों की वृद्धि और विकास को निर्धारित करता है; मिट्टी पर गिरने से, यह गर्मी में बदल जाता है, इसे गर्म करता है, मिट्टी की जलवायु बनाता है, जिससे मिट्टी में पौधों, सूक्ष्मजीवों और जीवित प्राणियों के बीज को जीवन शक्ति मिलती है, जो इस गर्मी के बिना एनाबायोसिस (हाइबरनेशन) की स्थिति में होगी।

सूर्य भारी मात्रा में ऊर्जा विकीर्ण करता है - लगभग 1.1x1020 kWh प्रति सेकंड। एक किलोवाट घंटा 100 वाट के तापदीप्त प्रकाश बल्ब को 10 घंटे तक चलाने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा है। पृथ्वी का बाहरी वातावरण सूर्य द्वारा उत्सर्जित ऊर्जा का लगभग दस लाखवाँ भाग या लगभग 1500 क्वाड्रिलियन (1.5 x 1018) kWh प्रतिवर्ष ग्रहण करता है। हालाँकि, सभी ऊर्जा का केवल 47%, या लगभग 700 क्वाड्रिलियन (7 x 1017) kWh, पृथ्वी की सतह तक पहुँचता है। शेष 30% सौर ऊर्जा वापस अंतरिक्ष में परावर्तित हो जाती है, लगभग 23% पानी वाष्पित हो जाता है, 1% ऊर्जा तरंगों और धाराओं से आती है, और 0.01% प्रकृति में प्रकाश संश्लेषण के गठन से आती है।

2.1 सौर ऊर्जा अनुसंधान

सूर्य क्यों चमकता है और अरबों वर्षों तक ठंडा नहीं होता है? क्या "ईंधन" उसे ऊर्जा देता है? वैज्ञानिक इस प्रश्न का उत्तर सदियों से खोज रहे हैं, और केवल 20वीं शताब्दी की शुरुआत में ही इसका सही समाधान मिला था। अब यह ज्ञात है कि, अन्य तारों की तरह, इसकी गहराई में होने वाली थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाओं के कारण यह चमकता है।

यदि हल्के तत्वों के परमाणुओं के नाभिक एक भारी तत्व के परमाणु के नाभिक में विलीन हो जाते हैं, तो नए का द्रव्यमान उन लोगों के कुल द्रव्यमान से कम होगा जिनसे इसे बनाया गया था। शेष द्रव्यमान ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है, जिसे प्रतिक्रिया के दौरान छोड़े गए कणों द्वारा दूर किया जाता है। यह ऊर्जा लगभग पूरी तरह से ऊष्मा में परिवर्तित हो जाती है। परमाणु नाभिक के संश्लेषण की ऐसी प्रतिक्रिया केवल बहुत उच्च दबाव और 10 मिलियन डिग्री से ऊपर के तापमान पर ही हो सकती है। इसलिए इसे थर्मोन्यूक्लियर कहा जाता है।

सूर्य को बनाने वाला मुख्य पदार्थ हाइड्रोजन है, यह तारे के कुल द्रव्यमान का लगभग 71% है। लगभग 27% हीलियम से संबंधित है और शेष 2% कार्बन, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन और धातुओं जैसे भारी तत्वों से संबंधित है। सूर्य का मुख्य "ईंधन" हाइड्रोजन है। चार हाइड्रोजन परमाणुओं से, परिवर्तनों की एक श्रृंखला के परिणामस्वरूप, एक हीलियम परमाणु बनता है। और प्रतिक्रिया में शामिल हाइड्रोजन के प्रत्येक ग्राम से, 6x1011 J ऊर्जा निकलती है! पृथ्वी पर, ऊर्जा की यह मात्रा 0ºC के तापमान से क्वथनांक तक 1000 m3 पानी गर्म करने के लिए पर्याप्त होगी।

2.2 सौर ऊर्जा की क्षमता

सूर्य हमें दुनिया भर में वास्तव में उपयोग की जाने वाली ऊर्जा की तुलना में 10,000 गुना अधिक मुफ्त ऊर्जा प्रदान करता है। अकेले वैश्विक वाणिज्यिक बाजार प्रति वर्ष केवल 85 ट्रिलियन (8.5 x 1013) kWh ऊर्जा खरीदता है और बेचता है। चूंकि पूरी प्रक्रिया का पालन करना असंभव है, इसलिए यह निश्चित रूप से कहना संभव नहीं है कि लोग कितनी गैर-व्यावसायिक ऊर्जा का उपभोग करते हैं (उदाहरण के लिए, कितनी लकड़ी और उर्वरक एकत्र और जलाए जाते हैं, कितना पानी यांत्रिक या विद्युत उत्पादन के लिए उपयोग किया जाता है) ऊर्जा)। कुछ विशेषज्ञों का अनुमान है कि इस तरह की गैर-व्यावसायिक ऊर्जा में उपयोग की जाने वाली सभी ऊर्जा का पांचवां हिस्सा होता है। लेकिन अगर यह सच भी है, तो वर्ष के दौरान मानव द्वारा खपत की गई कुल ऊर्जा सौर ऊर्जा का लगभग सात हजारवां हिस्सा है, जो इसी अवधि में पृथ्वी की सतह से टकराती है।

संयुक्त राज्य अमेरिका जैसे विकसित देशों में, ऊर्जा की खपत लगभग 25 ट्रिलियन (2.5 x 1013) kWh प्रति वर्ष है, जो प्रति व्यक्ति प्रति दिन 260 kWh से अधिक के अनुरूप है। यह पूरे दिन के लिए प्रतिदिन 100 100W से अधिक तापदीप्त बल्बों को चलाने के बराबर है। औसत अमेरिकी नागरिक एक भारतीय की तुलना में 33 गुना अधिक, एक चीनी से 13 गुना अधिक, एक जापानी से ढाई गुना अधिक और एक स्वेड से दोगुना अधिक ऊर्जा की खपत करता है।

3. सौर ऊर्जा का उपयोग

तथाकथित सक्रिय और निष्क्रिय सौर प्रणालियों का उपयोग करके सौर विकिरण को उपयोगी ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है। सौर ऊर्जा के उपयोग को अधिकतम करने के लिए इमारतों को डिजाइन करने और निर्माण सामग्री का चयन करके निष्क्रिय प्रणाली प्राप्त की जाती है। सौर संग्राहक सक्रिय सौर प्रणाली हैं। फोटोवोल्टिक सिस्टम भी वर्तमान में विकसित किए जा रहे हैं - ये ऐसे सिस्टम हैं जो सौर विकिरण को सीधे बिजली में परिवर्तित करते हैं।

सौर ऊर्जा भी अप्रत्यक्ष रूप से ऊर्जा के अन्य रूपों जैसे बायोमास, पवन या जल ऊर्जा में बदलकर उपयोगी ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। सूर्य की ऊर्जा पृथ्वी पर मौसम को "नियंत्रित" करती है। सौर विकिरण का एक बड़ा हिस्सा महासागरों और समुद्रों द्वारा अवशोषित किया जाता है, जिसमें पानी गर्म होता है, वाष्पित हो जाता है और बारिश के रूप में जमीन पर गिर जाता है, पनबिजली संयंत्रों को "खिला" देता है। पवन टर्बाइनों के लिए आवश्यक हवा हवा के असमान तापन के कारण बनती है। सौर ऊर्जा से उत्पन्न होने वाले नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों की एक अन्य श्रेणी बायोमास है। हरे पौधे सूर्य के प्रकाश को अवशोषित करते हैं, प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप उनमें कार्बनिक पदार्थ बनते हैं, जिससे बाद में गर्मी और विद्युत ऊर्जा प्राप्त की जा सकती है। इस प्रकार, हवा, पानी और बायोमास की ऊर्जा सौर ऊर्जा का व्युत्पन्न है।

ऊर्जा किसी भी उत्पादन की प्रेरक शक्ति है। तथ्य यह है कि मनुष्य के पास अपने निपटान में अपेक्षाकृत सस्ती ऊर्जा की एक बड़ी मात्रा थी, जिसने औद्योगीकरण और समाज के विकास में बहुत योगदान दिया।

3.1 सौर ऊर्जा का निष्क्रिय उपयोग

सौर ऊर्जा थर्मल पावर प्लांट

निष्क्रिय सौर भवन वे हैं जिन्हें यथासंभव स्थानीय जलवायु परिस्थितियों को ध्यान में रखने के लिए डिज़ाइन किया गया है, और जहां सौर ऊर्जा का उपयोग करके भवन को गर्म करने, ठंडा करने और प्रकाश देने के लिए उपयुक्त तकनीकों और सामग्रियों का उपयोग किया जाता है। इनमें पारंपरिक निर्माण तकनीक और सामग्री जैसे इन्सुलेशन, ठोस फर्श और दक्षिण की ओर वाली खिड़कियां शामिल हैं। ऐसे रहने वाले क्वार्टर कुछ मामलों में बिना किसी अतिरिक्त लागत के बनाए जा सकते हैं। अन्य मामलों में, निर्माण के दौरान होने वाली अतिरिक्त लागत को कम ऊर्जा लागत से ऑफसेट किया जा सकता है। निष्क्रिय सौर भवन पर्यावरण के अनुकूल हैं, वे ऊर्जा स्वतंत्रता और ऊर्जा संतुलित भविष्य के निर्माण में योगदान करते हैं।

एक निष्क्रिय सौर प्रणाली में, भवन संरचना स्वयं सौर विकिरण के संग्राहक के रूप में कार्य करती है। यह परिभाषा सबसे सरल प्रणालियों से मेल खाती है जहां एक इमारत में इसकी दीवारों, छत या फर्श के माध्यम से गर्मी जमा की जाती है। ऐसी प्रणालियाँ भी हैं जहाँ गर्मी संचय के लिए विशेष तत्व भवन की संरचना में निर्मित होते हैं (उदाहरण के लिए, पत्थरों या टैंकों वाले बक्से या पानी से भरी बोतलें)। ऐसी प्रणालियों को निष्क्रिय सौर के रूप में भी वर्गीकृत किया जाता है।

3.2 सौर ऊर्जा का सक्रिय उपयोग

सौर ऊर्जा का सक्रिय उपयोग सौर संग्राहकों और सौर प्रणालियों की सहायता से किया जाता है।

3.2.1 सौर संग्राहक और उनके प्रकार

कई सौर ऊर्जा प्रणालियों का आधार सौर संग्राहकों का उपयोग है। संग्राहक सूर्य से प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करता है और इसे गर्मी में परिवर्तित करता है, जिसे शीतलक (तरल या वायु) में स्थानांतरित किया जाता है और फिर इमारतों को गर्म करने, पानी गर्म करने, बिजली उत्पन्न करने, सूखे कृषि उत्पादों या भोजन पकाने के लिए उपयोग किया जाता है। सौर संग्राहकों का उपयोग लगभग सभी प्रक्रियाओं में किया जा सकता है जो गर्मी का उपयोग करते हैं।

सौर कलेक्टरों के निर्माण की तकनीक 1908 में व्यावहारिक रूप से आधुनिक स्तर पर पहुंच गई, जब अमेरिकी कार्नेगी स्टील कंपनी के विलियम बेली ने एक गर्मी-इन्सुलेट आवरण और तांबे की ट्यूब के साथ एक कलेक्टर का आविष्कार किया। यह संग्राहक आधुनिक थर्मोसाइफन प्रणाली से काफी मिलता-जुलता था। प्रथम विश्व युद्ध के अंत तक, बेली ने इनमें से 4,000 संग्राहकों को बेच दिया था, और फ्लोरिडा के व्यवसायी ने, जिसने उनसे पेटेंट खरीदा था, 1941 तक लगभग 60,000 संग्राहकों को बेच दिया।

एक ठेठ सौर संग्राहक सौर ऊर्जा को एक इमारत की छत पर लगे ट्यूबों और धातु प्लेटों के मॉड्यूल में संग्रहीत करता है, जिसे अधिकतम विकिरण अवशोषण के लिए काले रंग में रंगा जाता है। वे कांच या प्लास्टिक में घिरे होते हैं और अधिकतम सूर्य के प्रकाश को पकड़ने के लिए दक्षिण की ओर झुके होते हैं। इस प्रकार, कलेक्टर एक लघु ग्रीनहाउस है जो एक ग्लास पैनल के नीचे गर्मी जमा करता है। चूंकि सौर विकिरण सतह पर वितरित किया जाता है, इसलिए संग्राहक के पास एक बड़ा क्षेत्र होना चाहिए।

उनके आवेदन के आधार पर विभिन्न आकारों और डिजाइनों के सौर संग्राहक हैं। वे घरों को कपड़े धोने, नहाने और खाना पकाने के लिए गर्म पानी उपलब्ध करा सकते हैं, या मौजूदा वॉटर हीटर के लिए पानी को पहले से गर्म करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। वर्तमान में, बाजार संग्राहकों के कई अलग-अलग मॉडल पेश करता है।

एकीकृत कई गुना

सौर संग्राहक का सबसे सरल प्रकार एक "कैपेसिटिव" या "थर्मोसिफॉन कलेक्टर" है, जिसे यह नाम मिला है क्योंकि कलेक्टर एक गर्मी भंडारण टैंक भी है जिसमें पानी का "एक बार" भाग गर्म और संग्रहीत होता है। ऐसे संग्राहकों का उपयोग पानी को पहले से गरम करने के लिए किया जाता है, जिसे बाद में गैस वॉटर हीटर जैसे पारंपरिक प्रतिष्ठानों में वांछित तापमान पर गर्म किया जाता है। घरेलू परिस्थितियों में, पहले से गरम पानी भंडारण टैंक में प्रवेश करता है। यह इसके बाद के हीटिंग के लिए ऊर्जा की खपत को कम करता है। ऐसा संग्राहक एक सक्रिय सौर जल तापन प्रणाली का एक सस्ता विकल्प है जो चलती भागों (पंप) का उपयोग नहीं करता है, न्यूनतम रखरखाव की आवश्यकता होती है, और इसकी परिचालन लागत शून्य होती है।

फ्लैट संग्राहक

फ्लैट-प्लेट संग्राहक घरेलू जल तापन और ताप प्रणालियों में उपयोग किए जाने वाले सबसे सामान्य प्रकार के सौर संग्राहक हैं। आमतौर पर, यह कलेक्टर एक कांच या प्लास्टिक के ढक्कन के साथ एक गर्मी-इन्सुलेट धातु बॉक्स होता है, जिसमें एक काले रंग की अवशोषक (अवशोषक) प्लेट रखी जाती है। ग्लेज़िंग पारदर्शी या मैट हो सकती है। फ्लैट-प्लेट कलेक्टर आमतौर पर फ्रॉस्टेड, लाइट-ओनली, लो-आयरन ग्लास का उपयोग करते हैं (जो कलेक्टर में प्रवेश करने वाली अधिकांश धूप के माध्यम से देता है)। सूरज की रोशनी गर्मी प्राप्त करने वाली प्लेट से टकराती है, और ग्लेज़िंग के लिए धन्यवाद, गर्मी का नुकसान कम हो जाता है। कलेक्टर के नीचे और साइड की दीवारें गर्मी-इन्सुलेट सामग्री से ढकी हुई हैं, जो गर्मी के नुकसान को और कम करती हैं।

फ्लैट-प्लेट कलेक्टरों को तरल और वायु में विभाजित किया गया है। दोनों प्रकार के संग्राहक चमकता हुआ या बिना चमकता हुआ होता है।

सौर ट्यूबलर वैक्यूम कलेक्टर

पारंपरिक साधारण फ्लैट प्लेट सौर संग्राहकों को गर्म धूप वाले क्षेत्रों में उपयोग के लिए डिज़ाइन किया गया है। वे प्रतिकूल दिनों में नाटकीय रूप से अपनी प्रभावशीलता खो देते हैं - ठंड, बादल और हवा के मौसम में। क्या अधिक है, मौसम से प्रेरित संघनन और आर्द्रता आंतरिक सामग्री के समय से पहले पहनने का कारण बनती है, जो बदले में खराब सिस्टम प्रदर्शन और विफलता की ओर ले जाती है। खाली किए गए कलेक्टरों का उपयोग करके इन कमियों को दूर किया जाता है।

वैक्यूम संग्राहक घरेलू पानी को गर्म करते हैं जहां उच्च तापमान वाले पानी की आवश्यकता होती है। सौर विकिरण बाहरी कांच की ट्यूब से होकर गुजरता है, अवशोषक ट्यूब से टकराता है, और गर्मी में परिवर्तित हो जाता है। यह ट्यूब के माध्यम से बहने वाले द्रव द्वारा प्रेषित होता है। कलेक्टर में समानांतर ग्लास ट्यूबों की कई पंक्तियाँ होती हैं, जिनमें से प्रत्येक में एक चयनात्मक कोटिंग के साथ एक ट्यूबलर अवशोषक (फ्लैट-प्लेट कलेक्टरों में एक अवशोषक प्लेट के बजाय) जुड़ा होता है। गर्म तरल हीट एक्सचेंजर के माध्यम से घूमता है और भंडारण टैंक में निहित पानी को गर्मी देता है।

ग्लास ट्यूब में वैक्यूम कलेक्टर के लिए सबसे अच्छा संभव थर्मल इन्सुलेशन है - गर्मी के नुकसान को कम करता है और अवशोषक और गर्मी पाइप को प्रतिकूल बाहरी प्रभावों से बचाता है। परिणाम उत्कृष्ट प्रदर्शन है जो किसी भी अन्य प्रकार के सौर संग्राहक से आगे निकल जाता है।

संग्राहकों पर ध्यान केंद्रित करना

ध्यान केंद्रित करने वाले संग्राहक (सांद्रक) एक अवशोषक पर सौर ऊर्जा को केंद्रित करने के लिए दर्पण सतहों का उपयोग करते हैं, जिसे "हीट सिंक" भी कहा जाता है। वे फ्लैट-प्लेट कलेक्टरों की तुलना में बहुत अधिक तापमान तक पहुंचते हैं, लेकिन वे केवल प्रत्यक्ष सौर विकिरण को केंद्रित कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप धूमिल या बादल मौसम में खराब प्रदर्शन होता है। दर्पण की सतह बड़ी सतह से परावर्तित सूर्य के प्रकाश को अवशोषक की छोटी सतह पर केंद्रित करती है, जिससे उच्च तापमान प्राप्त होता है। कुछ मॉडलों में, सौर विकिरण एक केंद्र बिंदु पर केंद्रित होता है, जबकि अन्य में, सूर्य की किरणें एक पतली फोकल रेखा के साथ केंद्रित होती हैं। रिसीवर फोकल पॉइंट पर या फोकल लाइन के साथ स्थित होता है। गर्मी हस्तांतरण द्रव रिसीवर से होकर गुजरता है और गर्मी को अवशोषित करता है। इस तरह के संग्राहक-सांद्रक उच्च सूर्यातप वाले क्षेत्रों के लिए सबसे उपयुक्त हैं - भूमध्य रेखा के करीब और रेगिस्तानी क्षेत्रों में।

एक संकीर्ण उद्देश्य के लिए अन्य सस्ते तकनीकी रूप से सरल सौर संग्राहक हैं - सौर ओवन (खाना पकाने के लिए) और सौर डिस्टिलर, जो आपको लगभग किसी भी स्रोत से सस्ते में आसुत जल प्राप्त करने की अनुमति देते हैं।

सौर ओवन

वे सस्ते और बनाने में आसान हैं। इनमें एक विशाल, अच्छी तरह से इन्सुलेटेड बॉक्स होता है जो एक प्रतिबिंबित सामग्री (जैसे फोइल) के साथ रेखांकित होता है, जो कांच से ढका होता है और बाहरी परावर्तक से सुसज्जित होता है। काला पैन एक शोषक के रूप में कार्य करता है, नियमित एल्यूमीनियम या स्टेनलेस स्टील के कुकवेयर की तुलना में तेजी से गर्म होता है। सोलर ओवन का उपयोग पानी को उबालकर कीटाणुरहित करने के लिए किया जा सकता है।

बॉक्स और दर्पण (एक परावर्तक के साथ) सौर ओवन हैं।

सोलर डिस्टिलर

सोलर स्टिल सस्ते आसुत जल प्रदान करते हैं, यहां तक ​​कि नमकीन या भारी प्रदूषित पानी को भी स्रोत के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। वे एक खुले कंटेनर से पानी के वाष्पीकरण के सिद्धांत पर आधारित हैं। सोलर डिस्टिलर इस प्रक्रिया को तेज करने के लिए सूर्य की ऊर्जा का उपयोग करता है। इसमें ग्लेज़िंग के साथ एक गहरे रंग का हीट-इंसुलेटेड कंटेनर होता है, जिसे झुकाया जाता है ताकि गाढ़ा ताजा पानी एक विशेष कंटेनर में बह जाए। एक छोटा सौर डिस्टिलर - एक रसोई के चूल्हे के आकार के बारे में - एक धूप वाले दिन में दस लीटर तक आसुत जल का उत्पादन कर सकता है।

3.2.2 सौर प्रणाली

सौर गर्म पानी की व्यवस्था

गर्म पानी सौर ऊर्जा के प्रत्यक्ष अनुप्रयोग का सबसे सामान्य प्रकार है। एक विशिष्ट स्थापना में एक या एक से अधिक संग्राहक होते हैं जिसमें तरल को सूर्य द्वारा गर्म किया जाता है, साथ ही गर्मी हस्तांतरण द्रव द्वारा गर्म पानी के लिए एक भंडारण टैंक भी होता है। उत्तरी यूरोप जैसे अपेक्षाकृत कम सौर विकिरण वाले क्षेत्रों में भी, एक सौर प्रणाली गर्म पानी की मांग का 50-70% प्रदान कर सकती है। अधिक प्राप्त करना असंभव है, सिवाय शायद मौसमी विनियमन की सहायता से। दक्षिणी यूरोप में, एक सौर संग्राहक खपत किए गए गर्म पानी का 70-90% प्रदान कर सकता है। सौर ऊर्जा की मदद से पानी गर्म करना बहुत ही व्यावहारिक और किफायती तरीका है। जबकि फोटोवोल्टिक सिस्टम 10-15% दक्षता हासिल करते हैं, थर्मल सोलर सिस्टम 50-90% दक्षता दिखाते हैं। लकड़ी से जलने वाले स्टोव के संयोजन में, घरेलू गर्म पानी की जरूरतों को जीवाश्म ईंधन के उपयोग के बिना लगभग पूरे वर्ष पूरा किया जा सकता है।

थर्मोसिफॉन सौर प्रणाली

शीतलक के प्राकृतिक संचलन (संवहन) के साथ सौर जल तापन प्रणालियाँ, जिनका उपयोग गर्म सर्दियों की स्थितियों (ठंढ की अनुपस्थिति में) में किया जाता है, थर्मोसिफॉन कहलाते हैं। सामान्य तौर पर, ये सौर ऊर्जा प्रणालियों में सबसे कुशल नहीं हैं, लेकिन आवास निर्माण के मामले में इनके कई फायदे हैं। शीतलक का थर्मोसाइफन परिसंचरण उसके तापमान में परिवर्तन के साथ पानी के घनत्व में परिवर्तन के कारण होता है। थर्मोसाइफन प्रणाली को तीन मुख्य भागों में बांटा गया है:

फ्लैट कलेक्टर (अवशोषक);

पाइपलाइन;

· गर्म पानी (बॉयलर) के लिए भंडारण टैंक।

जब कलेक्टर (आमतौर पर फ्लैट) में पानी गर्म होता है, तो यह रिसर ऊपर उठता है और भंडारण टैंक में प्रवेश करता है; इसके स्थान पर भंडारण टैंक के नीचे से ठंडा पानी कलेक्टर में प्रवेश करता है। इसलिए, भंडारण टैंक के नीचे कलेक्टर का पता लगाना और कनेक्टिंग पाइपों को इन्सुलेट करना आवश्यक है।

इस तरह के प्रतिष्ठान उपोष्णकटिबंधीय और उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में लोकप्रिय हैं।

सौर जल तापन प्रणाली

अक्सर हीटिंग पूल के लिए उपयोग किया जाता है। हालांकि इस तरह की स्थापना की लागत पूल के आकार और अन्य विशिष्ट स्थितियों के आधार पर भिन्न होती है, अगर ईंधन या बिजली की खपत को कम करने या समाप्त करने के लिए सौर प्रणाली स्थापित की जाती है, तो वे ऊर्जा बचत में दो से चार साल में खुद के लिए भुगतान करेंगे। इसके अलावा, पूल हीटिंग आपको बिना किसी अतिरिक्त लागत के तैराकी के मौसम को कई हफ्तों तक बढ़ाने की अनुमति देता है।

ज्यादातर इमारतों में पूल के लिए सोलर हीटर की व्यवस्था करना मुश्किल नहीं है। इसे एक साधारण काली नली में घटाया जा सकता है जिसके माध्यम से पूल में पानी की आपूर्ति की जाती है। आउटडोर पूल के लिए, आपको केवल एक अवशोषक स्थापित करना होगा। इनडोर पूल को सर्दियों में भी गर्म पानी उपलब्ध कराने के लिए मानक मैनिफोल्ड्स की स्थापना की आवश्यकता होती है।

मौसमी गर्मी भंडारण

ऐसे इंस्टॉलेशन भी हैं जो गर्मियों में सौर कलेक्टरों द्वारा संचित गर्मी का उपयोग करने की अनुमति देते हैं और सर्दियों में बड़े भंडारण टैंक (मौसमी भंडारण) की मदद से संग्रहीत होते हैं। यहां समस्या यह है कि घर को गर्म करने के लिए आवश्यक तरल की मात्रा घर की मात्रा के बराबर होती है। इसके अलावा, गर्मी भंडारण बहुत अच्छी तरह से अछूता होना चाहिए। एक पारंपरिक घरेलू भंडारण टैंक के लिए आधे साल तक अधिकांश गर्मी बरकरार रखने के लिए, इसे 4 मीटर मोटी इन्सुलेशन की परत में लपेटना होगा। इसलिए, भंडारण क्षमता को बहुत बड़ा बनाना फायदेमंद है। नतीजतन, सतह क्षेत्र से आयतन का अनुपात घट जाता है।

डेनमार्क, स्वीडन, स्विटजरलैंड, फ्रांस और संयुक्त राज्य अमेरिका में बड़े सौर जिला तापन प्रतिष्ठानों का उपयोग किया जाता है। सौर मॉड्यूल सीधे जमीन पर स्थापित होते हैं। भंडारण के बिना, इस तरह की सौर ताप स्थापना वार्षिक गर्मी की मांग के लगभग 5% को कवर कर सकती है, क्योंकि स्थापना को जिला हीटिंग सिस्टम (ट्रांसमिशन के दौरान 20% तक) में नुकसान सहित, गर्मी इनपुट की न्यूनतम मात्रा से अधिक उत्पन्न नहीं करना चाहिए। यदि रात में दिन के समय गर्मी का भंडारण होता है, तो एक सौर ताप संस्थापन गर्मी की मांग के 10-12% को कवर कर सकता है, जिसमें संचरण हानि शामिल है, और मौसमी गर्मी भंडारण के साथ, 100% तक। व्यक्तिगत सौर संग्राहकों के साथ जिला तापन के संयोजन की भी संभावना है। गर्मी के लिए जिला हीटिंग सिस्टम को बंद किया जा सकता है जब सूर्य द्वारा गर्म पानी की आपूर्ति प्रदान की जाती है और हीटिंग की कोई मांग नहीं होती है।

अन्य नवीकरणीय स्रोतों के साथ संयुक्त सौर ऊर्जा।

बायोमास के रूप में मौसमी ताप भंडारण के साथ सौर ताप जैसे विभिन्न नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों का संयोजन अच्छे परिणाम लाता है। या, यदि शेष ऊर्जा की मांग बहुत कम है, तरल या गैसीय जैव ईंधन का उपयोग सौर ताप के अलावा कुशल बॉयलरों के संयोजन में किया जा सकता है।

एक दिलचस्प संयोजन सौर ताप और ठोस बायोमास बॉयलर है। यह सौर ऊर्जा के मौसमी भंडारण की समस्या को भी हल करता है। गर्मियों में बायोमास का उपयोग इष्टतम समाधान नहीं है, क्योंकि आंशिक भार पर बॉयलर की दक्षता कम है, इसके अलावा, पाइप में नुकसान अपेक्षाकृत अधिक है - और छोटी प्रणालियों में, गर्मियों में लकड़ी को जलाना असुविधाजनक हो सकता है। ऐसे मामलों में, गर्मी में सभी 100% गर्मी का भार सौर ताप द्वारा प्रदान किया जा सकता है। सर्दियों में, जब सौर ऊर्जा की मात्रा नगण्य होती है, तो लगभग सारी गर्मी बायोमास को जलाने से उत्पन्न होती है।

मध्य यूरोप में गर्मी उत्पादन के लिए सौर ताप और बायोमास दहन के संयोजन में बहुत अनुभव है। आमतौर पर, कुल ताप भार का लगभग 20-30% सौर मंडल द्वारा कवर किया जाता है, और मुख्य भार (70-80%) बायोमास द्वारा प्रदान किया जाता है। इस संयोजन का उपयोग व्यक्तिगत आवासीय भवनों और केंद्रीय (जिला) हीटिंग सिस्टम दोनों में किया जा सकता है। मध्य यूरोप की स्थितियों में, लगभग 10 घन मीटर बायोमास (जैसे जलाऊ लकड़ी) एक निजी घर को गर्म करने के लिए पर्याप्त है, और एक सौर स्थापना प्रति वर्ष 3 एम 3 जलाऊ लकड़ी बचा सकती है।

3.2.3 सौर तापीय विद्युत संयंत्र

सौर विकिरण के उच्च स्तर वाले क्षेत्रों में सीधे सूर्य की गर्मी का उपयोग करने के अलावा, इसका उपयोग भाप उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है जो टरबाइन को घुमाता है और बिजली उत्पन्न करता है। बड़े पैमाने पर सौर तापीय बिजली का उत्पादन काफी प्रतिस्पर्धी है। इस तकनीक का औद्योगिक अनुप्रयोग 1980 के दशक का है; तब से, उद्योग तेजी से विकसित हुआ है। 400 मेगावाट से अधिक सौर तापीय बिजली संयंत्र पहले ही अमेरिकी उपयोगिताओं द्वारा स्थापित किए जा चुके हैं, जो 350,000 लोगों को बिजली प्रदान करते हैं और प्रति वर्ष 2.3 मिलियन बैरल तेल के बराबर विस्थापित करते हैं। Mojave डेजर्ट (अमेरिकी राज्य कैलिफोर्निया में) में स्थित नौ बिजली संयंत्रों की स्थापित क्षमता 354 मेगावाट है और उन्होंने 100 वर्षों का औद्योगिक संचालन अनुभव संचित किया है। यह तकनीक इतनी उन्नत है कि, आधिकारिक जानकारी के अनुसार, यह संयुक्त राज्य के कई हिस्सों में पारंपरिक बिजली उत्पादन प्रौद्योगिकियों के साथ प्रतिस्पर्धा कर सकती है। दुनिया के अन्य क्षेत्रों में, बिजली पैदा करने के लिए सौर ताप का उपयोग करने की परियोजनाएं भी जल्द ही शुरू की जानी चाहिए। भारत, मिस्र, मोरक्को और मैक्सिको इसी तरह के कार्यक्रम विकसित कर रहे हैं, उनके वित्तपोषण के लिए अनुदान वैश्विक पर्यावरण सुविधा (जीईएफ) द्वारा प्रदान किया जाता है। ग्रीस, स्पेन और अमेरिका में, स्वतंत्र बिजली उत्पादकों द्वारा नई परियोजनाएं विकसित की जा रही हैं।

ताप उत्पादन की विधि के अनुसार, सौर तापीय विद्युत संयंत्रों को सौर सांद्रक (दर्पण) और सौर तालाबों में विभाजित किया जाता है।

सौर सांद्रक

ऐसे बिजली संयंत्र लेंस और परावर्तकों का उपयोग करके सौर ऊर्जा को केंद्रित करते हैं। चूंकि इस गर्मी को संग्रहीत किया जा सकता है, ऐसे स्टेशन किसी भी मौसम में, दिन हो या रात, आवश्यकतानुसार बिजली उत्पन्न कर सकते हैं।

बड़े दर्पण - एक बिंदु या रैखिक फोकस के साथ - सूर्य की किरणों को इस हद तक केंद्रित करते हैं कि पानी भाप में बदल जाता है, जबकि टरबाइन को चालू करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा जारी करता है। लूज कार्पोरेशन कैलिफ़ोर्निया के रेगिस्तान में ऐसे दर्पणों के विशाल क्षेत्र स्थापित किए। वे 354 मेगावाट बिजली का उत्पादन करते हैं। ये सिस्टम लगभग 15% की दक्षता के साथ सौर ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित कर सकते हैं।

निम्नलिखित प्रकार के सौर सांद्रक हैं:

1. सौर परवलयिक सांद्रता

2. डिश प्रकार सौर स्थापना

3. एक केंद्रीय रिसीवर के साथ सौर ऊर्जा टावर।

सौर तालाब

रात में न तो फोकस करने वाले मिरर और न ही सोलर सेल बिजली पैदा कर सकते हैं। इस प्रयोजन के लिए, दिन के दौरान संचित सौर ऊर्जा को ताप भंडारण टैंकों में संग्रहित किया जाना चाहिए। यह प्रक्रिया तथाकथित सौर तालाबों में स्वाभाविक रूप से होती है।

सौर तालाबों में पानी के तल पर नमक की मात्रा अधिक होती है, पानी की एक गैर-संवहनी मध्य परत जिसमें नमक की सघनता गहराई के साथ बढ़ती है, और सतह पर कम नमक सांद्रता की एक संवहनी परत होती है। सूरज की रोशनी तालाब की सतह पर पड़ती है, और नमक की उच्च सांद्रता के कारण पानी की निचली परतों में गर्मी बरकरार रहती है। तालाब के तल द्वारा अवशोषित सौर ऊर्जा द्वारा गर्म किया गया उच्च लवणता वाला पानी, इसके उच्च घनत्व के कारण ऊपर नहीं जा सकता है। यह तालाब के तल पर रहता है, धीरे-धीरे तब तक गर्म होता है जब तक कि यह लगभग उबल न जाए (जबकि पानी की ऊपरी परत अपेक्षाकृत ठंडी रहती है)। गर्म तल "नमकीन" का उपयोग दिन या रात गर्मी स्रोत के रूप में किया जाता है, जिसके लिए एक विशेष कार्बनिक शीतलक टरबाइन बिजली उत्पन्न कर सकता है। सौर तालाब की मध्य परत नीचे से सतह तक संवहन और गर्मी के नुकसान को रोकने के लिए थर्मल इन्सुलेशन के रूप में कार्य करती है। तालाब के पानी के तल और सतह के बीच तापमान का अंतर जनरेटर को चलाने के लिए पर्याप्त है। पानी की निचली परत के माध्यम से पाइपों के माध्यम से पारित शीतलक को बंद रैंकिन प्रणाली में आगे खिलाया जाता है, जिसमें एक टरबाइन बिजली पैदा करने के लिए घूमता है।

3.3 फोटोवोल्टिक सिस्टम

बिजली में प्रकाश या सौर ऊर्जा के प्रत्यक्ष रूपांतरण के लिए उपकरणों को फोटोकल्स कहा जाता है (अंग्रेजी फोटोवोल्टिक्स में, ग्रीक फोटो से - प्रकाश और इलेक्ट्रोमोटिव बल की इकाई का नाम - वोल्ट)। सूर्य के प्रकाश का विद्युत में रूपांतरण सिलिकॉन जैसे अर्धचालक पदार्थ से बने सौर सेल में होता है, जो सूर्य के प्रकाश के संपर्क में आने पर विद्युत प्रवाह उत्पन्न करता है। फोटोवोल्टिक कोशिकाओं को मॉड्यूल में जोड़कर, और बदले में, एक दूसरे के साथ, बड़े फोटोवोल्टिक स्टेशनों का निर्माण करना संभव है। अब तक का सबसे बड़ा ऐसा स्टेशन अमेरिकी राज्य कैलिफोर्निया में 5-मेगावाट कैरिस प्लेन इंस्टालेशन है। फोटोवोल्टिक प्रतिष्ठानों की दक्षता वर्तमान में लगभग 10% है, हालांकि, व्यक्तिगत फोटोवोल्टिक कोशिकाएं 20% या अधिक की दक्षता प्राप्त कर सकती हैं।

सौर फोटोवोल्टिक प्रणालियों को संभालना आसान होता है और इनमें गतिमान तंत्र नहीं होते हैं, लेकिन फोटोवोल्टिक कोशिकाओं में स्वयं एकीकृत सर्किट के उत्पादन के लिए उपयोग किए जाने वाले जटिल अर्धचालक उपकरण होते हैं। फोटोवोल्टिक कोशिकाएं भौतिक सिद्धांत पर आधारित होती हैं कि एक विद्युत प्रवाह दो अर्धचालकों के बीच प्रकाश की क्रिया से उत्पन्न होता है जिसमें विभिन्न विद्युत गुण होते हैं जो एक दूसरे के संपर्क में होते हैं। ऐसे तत्वों का संयोजन एक फोटोवोल्टिक पैनल या मॉड्यूल बनाता है। फोटोवोल्टिक मॉड्यूल, उनके विद्युत गुणों के कारण, प्रत्यावर्ती धारा के बजाय प्रत्यक्ष उत्पन्न करते हैं। इसका उपयोग कई साधारण बैटरी चालित उपकरणों में किया जाता है। दूसरी ओर प्रत्यावर्ती धारा नियमित अंतराल पर अपनी दिशा बदलती रहती है। यह ऊर्जा उत्पादकों द्वारा आपूर्ति की जाने वाली इस प्रकार की बिजली है, इसका उपयोग अधिकांश आधुनिक उपकरणों और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए किया जाता है। सरलतम प्रणालियों में, फोटोवोल्टिक मॉड्यूल से प्रत्यक्ष धारा का सीधे उपयोग किया जाता है। उसी जगह जहां एसी की जरूरत होती है, सिस्टम में एक इनवर्टर जोड़ा जाना चाहिए, जो डीसी को एसी में बदल देता है।

आने वाले दशकों में, दुनिया की आबादी का एक महत्वपूर्ण हिस्सा फोटोवोल्टिक प्रणालियों से परिचित हो जाएगा। उनके लिए धन्यवाद, बड़े, महंगे बिजली संयंत्रों और वितरण प्रणालियों के निर्माण की पारंपरिक आवश्यकता गायब हो जाएगी। जैसे-जैसे सौर कोशिकाओं की लागत घटती है और प्रौद्योगिकी में सुधार होता है, सौर कोशिकाओं के लिए कई संभावित विशाल बाजार खुलेंगे। उदाहरण के लिए, निर्माण सामग्री में निर्मित सौर सेल घरों के वेंटिलेशन और प्रकाश व्यवस्था का काम करेंगे। उपभोक्ता उत्पाद - हाथ के औजारों से लेकर ऑटोमोबाइल तक - फोटोवोल्टिक घटकों वाले घटकों के उपयोग से लाभान्वित होंगे। उपयोगिताएँ जनसंख्या की जरूरतों को पूरा करने के लिए फोटोवोल्टिक कोशिकाओं का उपयोग करने के नए तरीके खोजने में सक्षम होंगी।

सबसे सरल फोटोवोल्टिक प्रणालियों में शामिल हैं:

सौर पंप - फोटोवोल्टिक पंपिंग इकाइयां डीजल जेनरेटर और हैंड पंप के लिए एक स्वागत योग्य विकल्प हैं। वे पानी को ठीक उसी समय पंप करते हैं जब इसकी सबसे ज्यादा जरूरत होती है - एक साफ धूप वाले दिन। सौर पंप स्थापित करना और संचालित करना आसान है। एक व्यक्ति द्वारा एक दो घंटे में एक छोटा पंप स्थापित किया जा सकता है, और इसके लिए न तो अनुभव और न ही विशेष उपकरण की आवश्यकता होती है।

· बैटरी फोटोवोल्टिक सिस्टम - बैटरी को सौर जनरेटर द्वारा चार्ज किया जाता है, ऊर्जा का भंडारण करता है और इसे किसी भी समय उपलब्ध कराता है। यहां तक ​​​​कि सबसे प्रतिकूल परिस्थितियों में और दूरदराज के स्थानों में, बैटरी में संग्रहीत फोटोवोल्टिक ऊर्जा आवश्यक उपकरणों को शक्ति प्रदान कर सकती है। बिजली के संचय के लिए धन्यवाद, फोटोवोल्टिक सिस्टम किसी भी मौसम में दिन और रात बिजली का एक विश्वसनीय स्रोत प्रदान करते हैं। दुनिया भर में बैटरी से चलने वाले फोटोवोल्टिक सिस्टम पावर लाइटिंग, सेंसर, साउंड रिकॉर्डिंग उपकरण, घरेलू उपकरण, टेलीफोन, टीवी और बिजली उपकरण।

जेनरेटर के साथ फोटोवोल्टिक सिस्टम - जब बिजली की लगातार आवश्यकता होती है या ऐसे समय होते हैं जब इसकी आवश्यकता होती है केवल एक फोटोवोल्टिक सरणी से अधिक उत्पादन कर सकता है, इसे जनरेटर द्वारा प्रभावी ढंग से पूरक किया जा सकता है। दिन के समय, फोटोवोल्टिक मॉड्यूल दैनिक ऊर्जा की आवश्यकता को पूरा करते हैं और बैटरी को चार्ज करते हैं। जब बैटरी डिस्चार्ज हो जाती है, तो मोटर-जनरेटर चालू हो जाता है और बैटरी चार्ज होने तक चलता है। कुछ प्रणालियों में, जब बिजली की मांग बैटरी की कुल क्षमता से अधिक हो जाती है, तो जनरेटर ऊर्जा की कमी को पूरा करता है। इंजन-जनरेटर दिन के किसी भी समय बिजली उत्पन्न करता है। जैसे, यह मौसम की सनक पर निर्भर फोटोवोल्टिक मॉड्यूल के रात या तूफानी दिन बैकअप के लिए एक उत्कृष्ट बैक-अप पावर स्रोत प्रदान करता है। दूसरी ओर, फोटोवोल्टिक मॉड्यूल चुपचाप संचालित होता है, किसी रखरखाव की आवश्यकता नहीं होती है और यह वातावरण में प्रदूषकों का उत्सर्जन नहीं करता है। फोटोवोल्टिक कोशिकाओं और जनरेटर के संयुक्त उपयोग से सिस्टम की प्रारंभिक लागत कम हो सकती है। यदि कोई बैकअप इंस्टॉलेशन नहीं है, तो रात में बिजली प्रदान करने के लिए पीवी मॉड्यूल और बैटरी काफी बड़ी होनी चाहिए।

· ग्रिड से जुड़े फोटोवोल्टिक सिस्टम - एक केंद्रीकृत बिजली आपूर्ति वातावरण में, एक ग्रिड से जुड़ा फोटोवोल्टिक सिस्टम आवश्यक भार का हिस्सा प्रदान कर सकता है, जबकि दूसरा हिस्सा ग्रिड से आता है। इस मामले में, बैटरी का उपयोग नहीं किया जाता है। दुनिया भर में हजारों गृहस्वामी ऐसी प्रणालियों का उपयोग करते हैं। फोटोवोल्टिक ऊर्जा या तो स्थानीय रूप से उपयोग की जाती है या ग्रिड में फीड की जाती है। जब सिस्टम के मालिक को उससे अधिक बिजली की आवश्यकता होती है - उदाहरण के लिए, शाम को, तब बढ़ी हुई मांग नेटवर्क द्वारा स्वचालित रूप से संतुष्ट हो जाती है। जब सिस्टम घर की खपत से अधिक बिजली उत्पन्न करता है, तो अधिशेष को ग्रिड को भेजा (बेचा) जाता है। इस प्रकार, उपयोगिता नेटवर्क एक फोटोवोल्टिक प्रणाली के लिए एक रिजर्व के रूप में कार्य करता है, जैसे ऑफ-ग्रिड स्थापना के लिए बैटरी।

· औद्योगिक फोटोवोल्टिक प्रतिष्ठान - फोटोवोल्टिक संयंत्र चुपचाप काम करते हैं, जीवाश्म ईंधन का उपभोग नहीं करते हैं और हवा और पानी को प्रदूषित नहीं करते हैं। दुर्भाग्य से, फोटोवोल्टिक स्टेशन अभी तक उपयोगिता नेटवर्क के शस्त्रागार में बहुत गतिशील रूप से शामिल नहीं हैं, जिन्हें उनकी विशेषताओं द्वारा समझाया जा सकता है। ऊर्जा की लागत की गणना की वर्तमान पद्धति के साथ, पारंपरिक बिजली संयंत्रों के उत्पादन की तुलना में सौर बिजली अभी भी काफी अधिक महंगी है। इसके अलावा, फोटोवोल्टिक सिस्टम केवल दिन के उजाले के घंटों के दौरान ऊर्जा उत्पन्न करते हैं, और उनका प्रदर्शन मौसम पर निर्भर करता है।

4. सौर वास्तुकला

वास्तुकला में सौर ऊर्जा का निष्क्रिय रूप से उपयोग करने के कई मुख्य तरीके हैं। उनका उपयोग करके, आप कई अलग-अलग योजनाएं बना सकते हैं, जिससे विभिन्न प्रकार के भवन डिजाइन प्राप्त हो सकते हैं। सौर ऊर्जा के निष्क्रिय उपयोग वाले भवन के निर्माण में प्राथमिकताएं हैं: घर का अच्छा स्थान; सर्दियों में अधिक धूप में जाने के लिए दक्षिण की ओर (उत्तरी गोलार्ध में) खिड़कियों की एक बड़ी संख्या (और इसके विपरीत, गर्मियों में अवांछित धूप को सीमित करने के लिए पूर्व या पश्चिम की ओर खिड़कियों की एक छोटी संख्या); अवांछित तापमान में उतार-चढ़ाव से बचने और रात में गर्म रखने के लिए इंटीरियर पर गर्मी के भार की सही गणना, अच्छी तरह से इन्सुलेटेड इमारत संरचना।

स्थान, इन्सुलेशन, खिड़कियों का उन्मुखीकरण और परिसर में थर्मल लोड एक ही प्रणाली होना चाहिए। आंतरिक तापमान में उतार-चढ़ाव को कम करने के लिए, इमारत के बाहर इन्सुलेशन रखा जाना चाहिए। हालांकि, तेजी से आंतरिक हीटिंग वाले स्थानों में, जहां कम इन्सुलेशन की आवश्यकता होती है, या जहां गर्मी क्षमता कम होती है, वहां इन्सुलेशन अंदर होना चाहिए। तब भवन का डिज़ाइन किसी भी माइक्रॉक्लाइमेट के लिए इष्टतम होगा। यह इस तथ्य पर ध्यान देने योग्य है कि परिसर और इन्सुलेशन पर गर्मी भार के बीच सही संतुलन न केवल ऊर्जा बचत की ओर जाता है, बल्कि निर्माण सामग्री को भी बचाता है। निष्क्रिय सौर भवन रहने के लिए आदर्श स्थान हैं। यहां आप प्रकृति के साथ संबंध को और अधिक पूर्ण रूप से महसूस करते हैं, ऐसे घर में प्राकृतिक प्रकाश की भरमार होती है, इससे बिजली की बचत होती है।

सूर्य के प्रकाश का निष्क्रिय उपयोग एक विशिष्ट इमारत में अंतरिक्ष हीटिंग की मांग का लगभग 15% प्रदान करता है और यह ऊर्जा बचत का एक महत्वपूर्ण स्रोत है। किसी भवन को डिजाइन करते समय, सौर ऊर्जा के उपयोग को अधिकतम करने के लिए निष्क्रिय सौर निर्माण के सिद्धांतों को ध्यान में रखना आवश्यक है। इन सिद्धांतों को हर जगह और वस्तुतः बिना किसी अतिरिक्त लागत के लागू किया जा सकता है।

एक इमारत के डिजाइन के दौरान, सौर कलेक्टरों और फोटोवोल्टिक सरणियों जैसे सक्रिय सौर प्रणालियों के उपयोग पर भी विचार किया जाना चाहिए। यह उपकरण भवन के दक्षिण की ओर स्थापित किया गया है। सर्दियों में गर्मी की मात्रा को अधिकतम करने के लिए, यूरोप और उत्तरी अमेरिका में सौर कलेक्टरों को क्षैतिज से 50 डिग्री से अधिक के कोण पर स्थापित किया जाना चाहिए। स्थिर फोटोवोल्टिक सरणियों को वर्ष के दौरान सौर विकिरण की सबसे बड़ी मात्रा प्राप्त होती है जब क्षितिज के सापेक्ष झुकाव का कोण उस भौगोलिक अक्षांश के बराबर होता है जिस पर भवन स्थित होता है। किसी भवन को डिजाइन करते समय भवन की छत का कोण और दक्षिण की ओर उसका उन्मुखीकरण महत्वपूर्ण पहलू हैं। गर्म पानी की आपूर्ति और फोटोवोल्टिक पैनलों के लिए सौर संग्राहक ऊर्जा खपत के स्थान के करीब स्थित होना चाहिए। यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि बाथरूम और रसोई की निकटता आपको सक्रिय सौर प्रणालियों की स्थापना पर बचत करने की अनुमति देती है (इस मामले में, आप दो कमरों के लिए एक सौर कलेक्टर का उपयोग कर सकते हैं) और परिवहन के लिए ऊर्जा के नुकसान को कम कर सकते हैं। उपकरण चुनने का मुख्य मानदंड इसकी दक्षता है।

निष्कर्ष

वर्तमान में, सौर ऊर्जा का केवल एक नगण्य हिस्सा इस तथ्य के कारण उपयोग किया जाता है कि मौजूदा सौर पैनलों में अपेक्षाकृत कम दक्षता है और निर्माण के लिए बहुत महंगा है। हालांकि, किसी को तुरंत स्वच्छ ऊर्जा के व्यावहारिक रूप से अटूट स्रोत को नहीं छोड़ना चाहिए: विशेषज्ञों के अनुसार, सौर ऊर्जा अकेले ही आने वाले हजारों वर्षों के लिए मानव जाति की सभी बोधगम्य ऊर्जा जरूरतों को पूरा कर सकती है। सौर प्रतिष्ठानों की दक्षता को कई गुना बढ़ाना भी संभव है, और उन्हें घरों की छतों पर और उनके बगल में रखकर, हम समशीतोष्ण अक्षांशों में भी आवास, गर्म पानी और घरेलू बिजली के उपकरणों के संचालन के लिए हीटिंग प्रदान करेंगे, उष्णकटिबंधीय का उल्लेख नहीं करना। बड़ी मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता वाले उद्योग की जरूरतों के लिए, आप किलोमीटर लंबी बंजर भूमि और रेगिस्तान का उपयोग कर सकते हैं, जो पूरी तरह से शक्तिशाली सौर प्रतिष्ठानों से सुसज्जित हैं। लेकिन सौर ऊर्जा को पृथ्वी की सतह के हजारों वर्ग किलोमीटर पर सौर ऊर्जा संयंत्रों के निर्माण, स्थान और संचालन में कई कठिनाइयों का सामना करना पड़ता है। इसलिए, सौर ऊर्जा का समग्र हिस्सा कम से कम निकट भविष्य के लिए काफी मामूली रहा है और रहेगा।

वर्तमान में, सूर्य का अध्ययन करने के उद्देश्य से नई अंतरिक्ष परियोजनाएं विकसित की जा रही हैं, अवलोकन किए जा रहे हैं, जिसमें दर्जनों देश भाग लेते हैं। सूर्य पर होने वाली प्रक्रियाओं पर डेटा कृत्रिम पृथ्वी उपग्रहों और अंतरिक्ष रॉकेटों, पर्वत चोटियों पर और महासागरों की गहराई में स्थापित उपकरणों का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है।

इस तथ्य पर भी बहुत ध्यान दिया जाना चाहिए कि ऊर्जा उत्पादन, जो मानव जाति के अस्तित्व और विकास के लिए एक आवश्यक साधन है, का प्रकृति और मानव पर्यावरण पर प्रभाव पड़ता है। एक ओर, मानव जीवन और उत्पादन में गर्मी और बिजली इतनी मजबूती से समा गई है कि कोई व्यक्ति इसके बिना अपने अस्तित्व की कल्पना भी नहीं कर सकता है और अटूट संसाधनों का उपभोग करता है। दूसरी ओर, लोग तेजी से ऊर्जा के आर्थिक पहलू पर अपना ध्यान केंद्रित कर रहे हैं और पर्यावरण के अनुकूल ऊर्जा उत्पादन की आवश्यकता है। यह मुद्दों के एक समूह को संबोधित करने की आवश्यकता को इंगित करता है, जिसमें मानव जाति की जरूरतों को पूरा करने के लिए धन का पुनर्वितरण, राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था में उपलब्धियों का व्यावहारिक उपयोग, गर्मी और बिजली पैदा करने के लिए नई वैकल्पिक तकनीकों की खोज और विकास आदि शामिल हैं।

अब वैज्ञानिक सूर्य की प्रकृति की जांच कर रहे हैं, पृथ्वी पर इसके प्रभाव का पता लगा रहे हैं और लगभग अटूट सौर ऊर्जा के उपयोग की समस्या पर काम कर रहे हैं।

प्रयुक्त स्रोतों की सूची

साहित्य

1. सौर मंडल में जीवन की खोज: अंग्रेजी से अनुवाद। एम.: मीर, 1988, पृ. 44-57

2. झुकोव जी.एफ. ऊर्जा का सामान्य सिद्धांत // एम: 1995।, पी। 11-25

3. डिमेंटिएव बी.ए. परमाणु ऊर्जा रिएक्टर। एम।, 1984, पी। 106-111

4. थर्मल और परमाणु ऊर्जा संयंत्र। निर्देशिका। किताब। 3. एम।, 1985, पी। 69-93

5. एक युवा खगोलशास्त्री का विश्वकोश शब्दकोश, एम।: शिक्षाशास्त्र, 1980, पी। 11-23

6. विद्यापिन वी.आई., ज़ुरावलेवा जी.पी. भौतिक विज्ञान। सामान्य सिद्धांत.//एम: 2005, पृ. 166-174

7. डागेव एम। एम। एस्ट्रोफिजिक्स।// एम: 1987, पी। 55-61

8. टिमोस्किन एस.ई. सौर ऊर्जा और सौर बैटरी। एम।, 1966, पी। 163-194

9. इलारियोनोव ए। जी। ऊर्जा की प्रकृति। // एम: 1975।, पी। 98-105

एक आधुनिक व्यक्ति का जीवन ऊर्जा के बिना बस अकल्पनीय है। बिजली की कमी एक तबाही लगती है, एक व्यक्ति अब परिवहन के बिना जीवन की कल्पना नहीं करता है, और खाना बनाना, उदाहरण के लिए, आग पर भोजन, और सुविधाजनक गैस या इलेक्ट्रिक स्टोव पर नहीं, पहले से ही एक शौक है।

अब तक, हम ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए जीवाश्म ईंधन (तेल, गैस, कोयला) का उपयोग करते हैं। लेकिन हमारे ग्रह पर उनके भंडार सीमित हैं, और आज नहीं तो कल वह दिन आएगा जब वे खत्म हो जाएंगे। क्या करें? उत्तर पहले से ही है - ऊर्जा के अन्य स्रोतों की तलाश करने के लिए, गैर-पारंपरिक, वैकल्पिक, जिसकी आपूर्ति बस अटूट है।

इन वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों में सूर्य और पवन शामिल हैं।

सौर ऊर्जा का उपयोग

रवि- सबसे शक्तिशाली ऊर्जा आपूर्तिकर्ता। हम अपनी शारीरिक विशेषताओं के कारण किसी चीज का उपयोग करते हैं। लेकिन लाखों, अरबों किलोवाट बर्बाद हो जाते हैं और अंधेरे के बाद गायब हो जाते हैं। हर सेकंड, सूर्य पृथ्वी को 80,000 अरब किलोवाट देता है। यह दुनिया के सभी बिजली संयंत्रों की तुलना में कई गुना अधिक है।

जरा सोचिए कि सौर ऊर्जा के उपयोग से मानव जाति को क्या लाभ होंगे:

. समय में अनंत. वैज्ञानिकों का अनुमान है कि सूर्य अगले कुछ अरब वर्षों तक बाहर नहीं जाएगा। और इसका मतलब है कि यह हमारी सदी और हमारे दूर के वंशजों के लिए पर्याप्त होगा।

. भूगोल. हमारे ग्रह पर कोई जगह नहीं है जहां सूरज नहीं चमकता है। कहीं उज्जवल, कहीं मंद, लेकिन सूर्य हर जगह है। इसका मतलब है कि पृथ्वी को तारों के अंतहीन जाल से ढकने की कोई आवश्यकता नहीं होगी, जो ग्रह के सुदूर कोनों तक बिजली पहुंचाने की कोशिश कर रहा है।

. मात्रा. सभी के लिए पर्याप्त सौर ऊर्जा है। अगर कोई भविष्य के लिए ऐसी ऊर्जा को असीमित रूप से संग्रहीत करना शुरू कर दे, तो भी कुछ भी नहीं बदलेगा। बैटरी चार्ज करने और समुद्र तट पर धूप सेंकने के लिए पर्याप्त है।

. आर्थिक लाभ. अब जलाऊ लकड़ी, कोयला, पेट्रोल की खरीद पर पैसा खर्च नहीं करना पड़ेगा। पानी की आपूर्ति और कार, एयर कंडीशनर और टीवी, रेफ्रिजरेटर और कंप्यूटर के संचालन के लिए मुफ्त धूप जिम्मेदार होगी।

. पर्यावरण के अनुकूल. कुल वनों की कटाई अतीत की बात हो जाएगी, भट्टियों को गर्म करने की कोई आवश्यकता नहीं होगी, अगले "चेरनोबिल" और "फुकुशिमा" का निर्माण करें, ईंधन तेल और तेल जलाएं। प्रकृति के विनाश में इतना प्रयास क्यों करें, जब आकाश में ऊर्जा का एक सुंदर और अटूट स्रोत है - सूर्य।

सौभाग्य से, ये सपने नहीं हैं। वैज्ञानिकों का अनुमान है कि 2020 तक यूरोप में 15% बिजली सूरज की रोशनी से उपलब्ध करा दी जाएगी। और यह सिर्फ शुरुआत है।

सौर ऊर्जा का उपयोग कहाँ किया जाता है?

. सौर पेनल्स. घर की छत पर लगी बैटरियां अब किसी को हैरान नहीं करतीं। सूर्य की ऊर्जा को अवशोषित करके वे इसे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। कैलिफोर्निया में, उदाहरण के लिए, किसी भी नई घरेलू परियोजना के लिए सौर पैनलों के उपयोग की आवश्यकता होती है। और हॉलैंड में, हर्हुगोवार्ड शहर को "सूर्य का शहर" कहा जाता है, क्योंकि यहाँ सभी घर सौर पैनलों से सुसज्जित हैं।

. यातायात.

पहले से ही, स्वायत्त उड़ान के दौरान सभी अंतरिक्ष यान स्वयं को सूर्य की ऊर्जा से बिजली प्रदान करते हैं।

सौर ऊर्जा से चलने वाले वाहन। ऐसी कार का पहला मॉडल 1955 में पेश किया गया था। और पहले से ही 2006 में, फ्रांसीसी कंपनी वेंचुरी ने "सौर" कारों का धारावाहिक उत्पादन शुरू किया। इसकी विशेषताएं अभी भी मामूली हैं: केवल 110 किलोमीटर की स्वायत्त यात्रा और 120 किमी / घंटा से अधिक की गति नहीं। लेकिन ऑटोमोटिव उद्योग में लगभग सभी विश्व नेता पर्यावरण के अनुकूल कारों के अपने संस्करण विकसित कर रहे हैं।

. सौर ऊर्जा संयंत्र.

. गैजेट. पहले से ही कई उपकरणों के लिए चार्जर हैं जो सूरज पर चलते हैं।

सौर ऊर्जा के प्रकार (सौर ऊर्जा संयंत्र)

वर्तमान में, कई प्रकार के सौर ऊर्जा संयंत्र (एसपीपी) विकसित किए गए हैं:

. मीनार. ऑपरेशन का सिद्धांत सरल है। एक विशाल दर्पण (हेलीओस्टेट) सूर्य के पीछे मुड़ता है और सूर्य की किरणों को पानी से भरे हीट सिंक की ओर निर्देशित करता है। इसके अलावा, सब कुछ एक पारंपरिक थर्मल पावर प्लांट की तरह होता है: पानी उबलता है, भाप में बदल जाता है। भाप एक टरबाइन को बदल देती है जो एक जनरेटर को चलाती है। बाद वाला बिजली पैदा करता है।

. कठपुतली. ऑपरेशन का सिद्धांत टॉवर के समान है। अंतर डिजाइन में ही है। सबसे पहले, एक दर्पण का उपयोग नहीं किया जाता है, लेकिन कई गोल, विशाल प्लेटों के समान। रिसीवर के चारों ओर रेडियल रूप से दर्पण लगाए जाते हैं।

प्रत्येक प्लेट सौर ऊर्जा संयंत्र में एक साथ कई समान मॉड्यूल हो सकते हैं।

. फोटोवोल्टिक(फोटो बैटरी का उपयोग करके)।

. एक परवलयिक गर्त सांद्रक के साथ एसईएस. एक सिलेंडर के आकार में एक विशाल दर्पण, जहां परवलय के फोकस पर एक शीतलक के साथ एक ट्यूब स्थापित की जाती है (तेल का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है)। तेल को वांछित तापमान पर गरम किया जाता है और पानी को गर्मी देता है।

. सौर निर्वात. जमीन का प्लॉट कांच की छत से ढका हुआ है। इसके नीचे की हवा और मिट्टी अधिक गर्म होती है। एक विशेष टरबाइन गर्म हवा को रिसीविंग टॉवर तक ले जाती है, जिसके पास एक इलेक्ट्रिक जनरेटर स्थापित होता है। तापमान के अंतर से बिजली उत्पन्न होती है।

पवन ऊर्जा का उपयोग

एक अन्य प्रकार का वैकल्पिक और नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत पवन है। हवा जितनी तेज़ होती है, उतनी ही अधिक गतिज ऊर्जा उत्पन्न करती है। और गतिज ऊर्जा को हमेशा यांत्रिक या विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है।

पवन से प्राप्त यांत्रिक ऊर्जा का उपयोग लंबे समय से किया जा रहा है। उदाहरण के लिए, अनाज पीसते समय (प्रसिद्ध पवनचक्की) या पानी पंप करते समय।

पवन ऊर्जा का भी उपयोग किया जाता है:

पवन टरबाइन जो बिजली उत्पन्न करते हैं। ब्लेड बैटरी को चार्ज करते हैं, जिससे कन्वर्टर्स को करंट की आपूर्ति की जाती है। यहां दिष्ट धारा को प्रत्यावर्ती धारा में परिवर्तित किया जाता है।

यातायात। पहले से ही एक कार है जो पवन ऊर्जा से चलती है। एक विशेष पवन स्थापना (पतंग) पानी के जहाजों को स्थानांतरित करने की अनुमति देती है।

पवन ऊर्जा के प्रकार (पवन फार्म)

. मैदान- सबसे आम प्रकार। ऐसे पवन फार्म पहाड़ियों या पहाड़ियों पर स्थापित होते हैं।

. अपतटीय. वे तट से काफी दूरी पर उथले पानी में बने हैं। पानी के भीतर केबल के माध्यम से बिजली को जमीन पर लाया जाता है।

. तटीय- समुद्र या समुद्र से कुछ दूरी पर स्थापित। तटीय पवन फार्म हवा की शक्ति का उपयोग करते हैं।

. चल. पहली तैरती पवन टरबाइन 2008 में इटली के तट पर स्थापित की गई थी। विशेष प्लेटफॉर्म पर जेनरेटर लगाए गए हैं।

. उड़ती हवा के खेतगैर ज्वलनशील पदार्थों से बने और हीलियम से भरे विशेष तकियों पर ऊंचाई पर रखा जाता है। जमीन पर रस्सियों से बिजली पहुंचाई जाती है।

संभावनाएं और विकास

सौर ऊर्जा के उपयोग के लिए सबसे गंभीर दीर्घकालिक योजनाएं चीन द्वारा निर्धारित की जाती हैं, जो 2020 तक इस क्षेत्र में विश्व नेता बनने की योजना बना रही है। ईईसी देश एक ऐसी अवधारणा विकसित कर रहे हैं जो वैकल्पिक स्रोतों से 20% तक बिजली प्राप्त करना संभव बनाएगी। अमेरिकी ऊर्जा विभाग 2035 से 14% तक एक छोटा आंकड़ा कहता है। रूस में एसईएस हैं। सबसे शक्तिशाली में से एक किस्लोवोडस्क में स्थापित है।

पवन ऊर्जा के उपयोग के संबंध में, यहां कुछ आंकड़े दिए गए हैं। यूरोपीय पवन ऊर्जा संघ ने डेटा प्रकाशित किया है जिसमें दिखाया गया है कि पवन टरबाइन दुनिया भर के कई देशों को बिजली प्रदान करते हैं। तो, डेनमार्क में, खपत बिजली का 20% ऐसे प्रतिष्ठानों से प्राप्त होता है, पुर्तगाल और स्पेन में - 11%, आयरलैंड में - 9%, जर्मनी में - 7%।

वर्तमान में, दुनिया के 50 से अधिक देशों में पवन फार्म स्थापित हैं, और उनकी क्षमता साल-दर-साल बढ़ रही है।

होम > सार

नगरपालिका शैक्षणिक संस्थान "लिसेयुम नंबर 43"

प्रयोग
सौर ऊर्जा

पूरा हुआ:ग्रेड 8 ए के छात्र निकुलिन एलेक्सी चेक किया गया:व्लास्किना मारिया निकोलायेवना

सरांस्क, 2008

परिचय

सूर्य की ऊर्जा हमारे ग्रह पर जीवन का स्रोत है। सूर्य वायुमंडल और पृथ्वी की सतह को गर्म करता है। सौर ऊर्जा के लिए धन्यवाद, हवाएं चलती हैं, प्रकृति में जल चक्र होता है, समुद्र और महासागर गर्म होते हैं, पौधे विकसित होते हैं, जानवरों का भोजन होता है। यह सौर विकिरण के लिए धन्यवाद है कि पृथ्वी पर जीवाश्म ईंधन मौजूद हैं। सौर ऊर्जा को गर्मी या ठंड, प्रेरक शक्ति और बिजली में परिवर्तित किया जा सकता है।

पृथ्वी को कितनी सौर ऊर्जा मिलती है?

सूर्य भारी मात्रा में ऊर्जा विकीर्ण करता है - लगभग 1.1x1020 kWh प्रति सेकंड। एक किलोवाट घंटा 100 वाट के तापदीप्त प्रकाश बल्ब को 10 घंटे तक चलाने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा है। पृथ्वी का बाहरी वातावरण सूर्य द्वारा उत्सर्जित ऊर्जा का लगभग दस लाखवाँ भाग या लगभग 1500 क्वाड्रिलियन (1.5 x 1018) kWh प्रतिवर्ष ग्रहण करता है। हालांकि, वायुमंडलीय गैसों और एरोसोल द्वारा परावर्तन, प्रकीर्णन और अवशोषण के कारण, सभी ऊर्जा का केवल 47%, या लगभग 700 क्वाड्रिलियन (7 x 1017) kWh, पृथ्वी की सतह तक पहुंचता है।

सौर ऊर्जा का उपयोग

दुनिया के अधिकांश हिस्सों में, सौर ऊर्जा की मात्रा जो इमारतों की छतों और दीवारों से टकराती है, इन इमारतों के निवासियों की वार्षिक ऊर्जा खपत से कहीं अधिक है। सूर्य के प्रकाश और गर्मी का उपयोग करना हमारे लिए आवश्यक सभी प्रकार की ऊर्जा प्राप्त करने का एक स्वच्छ, सरल और प्राकृतिक तरीका है। सौर संग्राहक घरों और व्यावसायिक भवनों को गर्म कर सकते हैं और/या उन्हें गर्म पानी प्रदान कर सकते हैं। परवलयिक दर्पण (परावर्तक) द्वारा केंद्रित सूर्य के प्रकाश का उपयोग गर्मी उत्पन्न करने के लिए किया जाता है (कई हजार डिग्री सेल्सियस तक के तापमान के साथ)। इसका उपयोग हीटिंग या बिजली पैदा करने के लिए किया जा सकता है। इसके अलावा, सूर्य की मदद से ऊर्जा पैदा करने का एक और तरीका है - फोटोवोल्टिक तकनीक। फोटोवोल्टिक सेल ऐसे उपकरण हैं जो सौर विकिरण को सीधे बिजली में परिवर्तित करते हैं। तथाकथित सक्रिय और निष्क्रिय सौर प्रणालियों का उपयोग करके सौर विकिरण को प्रयोग करने योग्य ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है। सक्रिय सौर प्रणालियों में सौर संग्राहक और फोटोवोल्टिक सेल शामिल हैं। सौर ऊर्जा के उपयोग को अधिकतम करने के लिए इमारतों को डिजाइन करने और निर्माण सामग्री का चयन करके निष्क्रिय प्रणाली प्राप्त की जाती है। सौर ऊर्जा को उपयोगी ऊर्जा में और अप्रत्यक्ष रूप से ऊर्जा के अन्य रूपों में परिवर्तित किया जाता है, जैसे बायोमास, पवन या जल ऊर्जा। सूर्य की ऊर्जा पृथ्वी पर मौसम को "नियंत्रित" करती है। सौर विकिरण का एक बड़ा हिस्सा महासागरों और समुद्रों द्वारा अवशोषित किया जाता है, जिसमें पानी गर्म होता है, वाष्पित हो जाता है और बारिश के रूप में जमीन पर गिर जाता है, पनबिजली संयंत्रों को "खिला" देता है। पवन टर्बाइनों के लिए आवश्यक हवा हवा के असमान तापन के कारण बनती है। सौर ऊर्जा से उत्पन्न होने वाले नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों की एक अन्य श्रेणी बायोमास है। हरे पौधे सूर्य के प्रकाश को अवशोषित करते हैं, प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप उनमें कार्बनिक पदार्थ बनते हैं, जिससे बाद में गर्मी और विद्युत ऊर्जा प्राप्त की जा सकती है। इस प्रकार, हवा, पानी और बायोमास की ऊर्जा सौर ऊर्जा का व्युत्पन्न है।

निष्क्रिय सौर ऊर्जा

निष्क्रिय सौर भवन वे हैं जिन्हें यथासंभव स्थानीय जलवायु परिस्थितियों को ध्यान में रखने के लिए डिज़ाइन किया गया है, और जहां सौर ऊर्जा का उपयोग करके भवन को गर्म करने, ठंडा करने और प्रकाश देने के लिए उपयुक्त तकनीकों और सामग्रियों का उपयोग किया जाता है। इनमें पारंपरिक निर्माण तकनीक और सामग्री जैसे इन्सुलेशन, ठोस फर्श और दक्षिण की ओर वाली खिड़कियां शामिल हैं। ऐसे रहने वाले क्वार्टर कुछ मामलों में बिना किसी अतिरिक्त लागत के बनाए जा सकते हैं। अन्य मामलों में, निर्माण के दौरान होने वाली अतिरिक्त लागत को कम ऊर्जा लागत से ऑफसेट किया जा सकता है। निष्क्रिय सौर भवन पर्यावरण के अनुकूल हैं, वे ऊर्जा स्वतंत्रता और ऊर्जा संतुलित भविष्य के निर्माण में योगदान करते हैं। एक निष्क्रिय सौर प्रणाली में, भवन संरचना स्वयं सौर विकिरण के संग्राहक के रूप में कार्य करती है। यह परिभाषा सबसे सरल प्रणालियों से मेल खाती है जहां एक इमारत में इसकी दीवारों, छत या फर्श के माध्यम से गर्मी जमा की जाती है। ऐसी प्रणालियाँ भी हैं जहाँ गर्मी संचय के लिए विशेष तत्व भवन की संरचना में निर्मित होते हैं (उदाहरण के लिए, पत्थरों या टैंकों वाले बक्से या पानी से भरी बोतलें)। ऐसी प्रणालियों को निष्क्रिय सौर के रूप में भी वर्गीकृत किया जाता है। निष्क्रिय सौर भवन रहने के लिए आदर्श स्थान हैं। यहां आप प्रकृति के साथ संबंध को और अधिक पूर्ण रूप से महसूस करते हैं, ऐसे घर में प्राकृतिक प्रकाश की भरमार होती है, इससे बिजली की बचत होती है।

कहानी

ऐतिहासिक रूप से, भवन का डिज़ाइन स्थानीय जलवायु परिस्थितियों और निर्माण सामग्री की उपलब्धता से प्रभावित रहा है। बाद में, मानवता ने उस पर प्रभुत्व और नियंत्रण के मार्ग का अनुसरण करते हुए खुद को प्रकृति से अलग कर लिया। यह पथ लगभग किसी भी क्षेत्र के लिए एक ही प्रकार की इमारतों की ओर ले जाता है। 100 ई. में इ। इतिहासकार प्लिनी द यंगर ने उत्तरी इटली में एक ग्रीष्मकालीन घर बनाया, जिसके एक कमरे में पतली अभ्रक से बनी खिड़कियां थीं। कमरा दूसरों की तुलना में गर्म था और इसे गर्म करने के लिए कम लकड़ी की आवश्यकता थी। I-IV कला में प्रसिद्ध रोमन स्नानागार में। एन। इ। इमारत में अधिक सौर ताप की अनुमति देने के लिए विशेष रूप से दक्षिण की ओर बड़ी खिड़कियां स्थापित की गई थीं। VI कला द्वारा। घरों और सार्वजनिक भवनों में सौर कमरे इतने आम हो गए कि जस्टिनियन कोड ने सूर्य तक व्यक्तिगत पहुंच की गारंटी के लिए "सूर्य का अधिकार" पेश किया। 19वीं शताब्दी में, ग्रीनहाउस बहुत लोकप्रिय थे, जिसमें हरे-भरे वनस्पतियों की छाया में टहलना फैशनेबल था। द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान बिजली की कमी के कारण, संयुक्त राज्य अमेरिका में 1947 के अंत तक, निष्क्रिय सौर ऊर्जा का उपयोग करने वाली इमारतें अंदर थीं इतनी बड़ी मांग कि द लिब्बी-ओवेन्स-फोर्ड ग्लास कंपनी ने "योर सोलर होम" नामक एक पुस्तक प्रकाशित की, जिसमें 49 सर्वश्रेष्ठ सौर भवन डिजाइन शामिल थे। 1950 के दशक के मध्य में, वास्तुकार फ्रैंक ब्रिजर्स ने दुनिया का पहला निष्क्रिय सौर कार्यालय भवन तैयार किया। इसमें स्थापित गर्म पानी के लिए सौर प्रणाली उस समय से सुचारू रूप से चल रही है। ब्रिजर्स-पैक्सटन बिल्डिंग देश के राष्ट्रीय ऐतिहासिक रजिस्टर में दुनिया की पहली सौर-गर्म कार्यालय भवन के रूप में सूचीबद्ध है। द्वितीय विश्व युद्ध के बाद कम तेल की कीमतों ने सौर भवनों और ऊर्जा दक्षता के मुद्दों से जनता का ध्यान हटा दिया। 1990 के दशक के मध्य से, बाजार पारिस्थितिकी और अक्षय ऊर्जा के उपयोग के प्रति अपना दृष्टिकोण बदल रहा है, और निर्माण में रुझान दिखाई दिए हैं, जो कि प्राकृतिक पर्यावरण के साथ भविष्य के भवन डिजाइन के संयोजन की विशेषता है।

निष्क्रिय सौर प्रणाली

वास्तुकला में सौर ऊर्जा का निष्क्रिय रूप से उपयोग करने के कई मुख्य तरीके हैं। उनका उपयोग करके, आप कई अलग-अलग योजनाएं बना सकते हैं, जिससे विभिन्न प्रकार के भवन डिजाइन प्राप्त हो सकते हैं। सौर ऊर्जा के निष्क्रिय उपयोग वाले भवन के निर्माण में प्राथमिकताएं हैं: घर का अच्छा स्थान; सर्दियों में अधिक धूप में जाने के लिए दक्षिण की ओर (उत्तरी गोलार्ध में) खिड़कियों की एक बड़ी संख्या (और इसके विपरीत, गर्मियों में अवांछित धूप को सीमित करने के लिए पूर्व या पश्चिम की ओर खिड़कियों की एक छोटी संख्या); अवांछित तापमान में उतार-चढ़ाव से बचने और रात में गर्म रखने के लिए इंटीरियर पर गर्मी भार की सही गणना, अच्छी तरह से इन्सुलेटेड भवन संरचना। स्थान, इन्सुलेशन, खिड़कियों का अभिविन्यास और कमरों पर गर्मी का भार एक ही प्रणाली होना चाहिए। आंतरिक तापमान में उतार-चढ़ाव को कम करने के लिए, इमारत के बाहर इन्सुलेशन रखा जाना चाहिए। हालांकि, तेजी से आंतरिक हीटिंग वाले स्थानों में, जहां कम इन्सुलेशन की आवश्यकता होती है, या जहां गर्मी क्षमता कम होती है, वहां इन्सुलेशन अंदर होना चाहिए। तब भवन का डिज़ाइन किसी भी माइक्रॉक्लाइमेट के लिए इष्टतम होगा। यह इस तथ्य पर ध्यान देने योग्य है कि परिसर और इन्सुलेशन पर गर्मी भार के बीच सही संतुलन न केवल ऊर्जा बचत की ओर जाता है, बल्कि निर्माण सामग्री को भी बचाता है।

सौर वास्तुकला और सक्रिय सौर
प्रणाली

भवन डिजाइन के दौरान सक्रिय सौर प्रणालियों (नीचे देखें) जैसे सौर संग्राहक और फोटोवोल्टिक सरणियों के उपयोग पर भी विचार किया जाना चाहिए। यह उपकरण भवन के दक्षिण की ओर स्थापित किया गया है। सर्दियों में गर्मी की मात्रा को अधिकतम करने के लिए, यूरोप और उत्तरी अमेरिका में सौर कलेक्टरों को क्षैतिज से 50 डिग्री से अधिक के कोण पर स्थापित किया जाना चाहिए। स्थिर फोटोवोल्टिक सरणियों को वर्ष के दौरान सौर विकिरण की सबसे बड़ी मात्रा प्राप्त होती है जब क्षितिज के सापेक्ष झुकाव का कोण उस भौगोलिक अक्षांश के बराबर होता है जिस पर भवन स्थित होता है। किसी भवन को डिजाइन करते समय भवन की छत का कोण और दक्षिण की ओर उसका उन्मुखीकरण महत्वपूर्ण पहलू हैं। गर्म पानी की आपूर्ति और फोटोवोल्टिक पैनलों के लिए सौर संग्राहक ऊर्जा खपत के स्थान के करीब स्थित होना चाहिए। यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि बाथरूम और रसोई की निकटता आपको सक्रिय सौर प्रणालियों की स्थापना पर बचत करने की अनुमति देती है (इस मामले में, आप दो कमरों के लिए एक सौर कलेक्टर का उपयोग कर सकते हैं) और परिवहन के लिए ऊर्जा के नुकसान को कम कर सकते हैं। उपकरण चुनने का मुख्य मानदंड इसकी दक्षता है।

सारांश

सूर्य के प्रकाश का निष्क्रिय उपयोग एक विशिष्ट इमारत में अंतरिक्ष हीटिंग की मांग का लगभग 15% प्रदान करता है और यह ऊर्जा बचत का एक महत्वपूर्ण स्रोत है। किसी भवन को डिजाइन करते समय, सौर ऊर्जा के उपयोग को अधिकतम करने के लिए निष्क्रिय सौर निर्माण के सिद्धांतों को ध्यान में रखना आवश्यक है। इन सिद्धांतों को हर जगह और वस्तुतः बिना किसी अतिरिक्त लागत के लागू किया जा सकता है।

सौर संग्राहक

प्राचीन काल से ही मनुष्य पानी को गर्म करने के लिए सौर ऊर्जा का उपयोग करता रहा है। कई सौर ऊर्जा प्रणालियों का आधार सौर संग्राहकों का उपयोग है। संग्राहक सूर्य से प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करता है और इसे गर्मी में परिवर्तित करता है, जिसे शीतलक (तरल या वायु) में स्थानांतरित किया जाता है और फिर इमारतों को गर्म करने, पानी गर्म करने, बिजली उत्पन्न करने, सूखे कृषि उत्पादों या भोजन पकाने के लिए उपयोग किया जाता है। सौर कलेक्टरों का उपयोग लगभग सभी प्रक्रियाओं में किया जा सकता है जो गर्मी का उपयोग करते हैं।यूरोप और उत्तरी अमेरिका में एक विशिष्ट आवासीय भवन या अपार्टमेंट के लिए, हीटिंग पानी दूसरी सबसे अधिक ऊर्जा-गहन घरेलू प्रक्रिया है। कई घरों के लिए, यह सबसे अधिक ऊर्जा-गहन भी है। सौर ऊर्जा के उपयोग से घरेलू जल तापन की लागत 70% तक कम हो सकती है। संग्राहक पानी को पहले से गरम करता है, जिसे बाद में एक पारंपरिक स्तंभ या बॉयलर में डाला जाता है, जहां पानी को वांछित तापमान तक गर्म किया जाता है। इसके परिणामस्वरूप महत्वपूर्ण लागत बचत होती है। ऐसी प्रणाली स्थापित करना आसान है और लगभग रखरखाव की आवश्यकता नहीं है। आज, निजी घरों, अपार्टमेंट इमारतों, स्कूलों, कार वॉश, अस्पतालों, रेस्तरां, कृषि और उद्योग में सौर जल तापन प्रणालियों का उपयोग किया जाता है। इन सभी प्रतिष्ठानों में कुछ समान है: वे गर्म पानी का उपयोग करते हैं। गृहस्वामियों और व्यापार जगत के नेताओं ने पहले ही देखा है कि सौर जल तापन प्रणाली लागत प्रभावी है और दुनिया के किसी भी क्षेत्र में गर्म पानी की आवश्यकता को पूरा करने में सक्षम है।

कहानी

प्राचीन काल से लोग सूर्य की मदद से पानी गर्म करते रहे हैं, इससे पहले जीवाश्म ईंधन ने दुनिया की ऊर्जा का नेतृत्व किया था। सौर ताप के सिद्धांत हजारों वर्षों से ज्ञात हैं। एक काले रंग की सतह धूप में बहुत अधिक गर्म होती है, जबकि हल्के रंग की सतह कम गर्म होती है, सफेद सतह अन्य सभी की तुलना में कम गर्म होती है। इस संपत्ति का उपयोग सौर संग्राहकों में किया जाता है - सबसे प्रसिद्ध उपकरण जो सीधे सूर्य की ऊर्जा का उपयोग करते हैं। कलेक्टर लगभग दो सौ साल पहले विकसित किए गए थे। इनमें से सबसे प्रसिद्ध, फ्लैट कलेक्टर, 1767 में एक स्विस वैज्ञानिक होरेस डी सॉसर द्वारा बनाया गया था। इसे बाद में 1830 के दशक में दक्षिण अफ्रीका में अपने अभियान के दौरान सर जॉन हर्शल द्वारा खाना पकाने के लिए इस्तेमाल किया गया था। यह संग्राहक आधुनिक थर्मोसाइफन प्रणाली से काफी मिलता-जुलता था (नीचे देखें)। प्रथम विश्व युद्ध के अंत तक, बेली ने इनमें से 4,000 संग्राहकों को बेच दिया था, और फ्लोरिडा के व्यवसायी ने, जिसने उनसे पेटेंट खरीदा था, 1941 तक लगभग 60,000 संग्राहकों को बेच दिया। द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान अमेरिका में तांबे की राशनिंग की शुरुआत से सौर हीटरों के बाजार में तेज गिरावट आई। 1973 में वैश्विक तेल संकट तक, ये उपकरण गुमनामी में थे। हालांकि, संकट ने वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों में एक नई रुचि जगाई है। नतीजतन, सौर ऊर्जा की मांग भी बढ़ गई है। कई देश इस क्षेत्र के विकास में गहरी रुचि रखते हैं। 1970 के दशक से सौर ताप प्रणालियों की दक्षता में लगातार वृद्धि हुई है, कलेक्टरों को कवर करने के लिए कम लोहे की सामग्री (यह सामान्य कांच की तुलना में अधिक सौर ऊर्जा संचारित करता है) के साथ टेम्पर्ड ग्लास के उपयोग के लिए धन्यवाद, बेहतर थर्मल इन्सुलेशन और एक टिकाऊ चयनात्मक कोटिंग।

सौर कलेक्टरों के प्रकार

एक ठेठ सौर संग्राहक सौर ऊर्जा को एक इमारत की छत पर लगे ट्यूबों और धातु प्लेटों के मॉड्यूल में संग्रहीत करता है, जिसे अधिकतम विकिरण अवशोषण के लिए काले रंग में रंगा जाता है। वे कांच या प्लास्टिक में घिरे होते हैं और अधिकतम सूर्य के प्रकाश को पकड़ने के लिए दक्षिण की ओर झुके होते हैं। इस प्रकार, कलेक्टर एक लघु ग्रीनहाउस है जो एक ग्लास पैनल के नीचे गर्मी जमा करता है। चूंकि सौर विकिरण सतह पर वितरित किया जाता है, इसलिए संग्राहक के पास एक बड़ा क्षेत्र होना चाहिए।उनके आवेदन के आधार पर विभिन्न आकारों और डिजाइनों के सौर संग्राहक हैं। वे घरों को कपड़े धोने, नहाने और खाना पकाने के लिए गर्म पानी उपलब्ध करा सकते हैं, या मौजूदा वॉटर हीटर के लिए पानी को पहले से गर्म करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। वर्तमान में, बाजार संग्राहकों के कई अलग-अलग मॉडल पेश करता है। उन्हें कई श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, कई प्रकार के संग्राहक उनके द्वारा दिए गए तापमान के अनुसार प्रतिष्ठित होते हैं: निम्न-तापमान संग्राहक 50 डिग्री सेल्सियस से नीचे, निम्न-श्रेणी की गर्मी उत्पन्न करते हैं। उनका उपयोग स्विमिंग पूल में पानी गर्म करने के लिए किया जाता है और अन्य मामलों में जब बहुत गर्म पानी की आवश्यकता नहीं होती है। मध्यम तापमान संग्राहक उच्च और मध्यम संभावित गर्मी (50 C से ऊपर, आमतौर पर 60-80 C) उत्पन्न करते हैं। आमतौर पर ये चमकता हुआ फ्लैट कलेक्टर होते हैं, जिसमें एक तरल, या सांद्रक संग्राहक के माध्यम से गर्मी हस्तांतरण किया जाता है, जिसमें गर्मी केंद्रित होती है। उत्तरार्द्ध का प्रतिनिधि खाली ट्यूबलर कलेक्टर है, जिसे अक्सर आवासीय क्षेत्र में पानी गर्म करने के लिए उपयोग किया जाता है। उच्च तापमान संग्राहक परवलयिक प्लेट होते हैं और मुख्य रूप से बिजली पैदा करने वाले उद्यमों द्वारा पावर ग्रिड के लिए बिजली का उत्पादन करने के लिए उपयोग किया जाता है।

परिचालन सिद्धांत

वायु के परिचालित होने के तरीके के अनुसार वायु सौर संग्राहकों को समूहों में विभाजित किया जा सकता है। इनमें से सबसे सरल में, हवा अवशोषक के नीचे संग्राहक से होकर गुजरती है। संवहन और विकिरण के माध्यम से कलेक्टर की सतह पर उच्च गर्मी के नुकसान के कारण इस प्रकार का संग्राहक केवल 3-5 डिग्री सेल्सियस के तापमान में वृद्धि के लिए उपयुक्त है। कम अवरक्त चालकता के साथ एक पारदर्शी सामग्री के साथ अवशोषक को कवर करके इन नुकसानों को काफी कम किया जा सकता है। ऐसे संग्राहक में वायु प्रवाह या तो अवशोषक के नीचे या अवशोषक और पारदर्शी आवरण के बीच होता है। पारदर्शी आवरण के लिए धन्यवाद, अवशोषक से गर्मी विकिरण थोड़ा कम हो जाता है, लेकिन संवहनी गर्मी के नुकसान में कमी के कारण, सौर विकिरण की मात्रा और तीव्रता के आधार पर 20-50 डिग्री सेल्सियस का तापमान वृद्धि प्राप्त की जा सकती है। वायु प्रवाह। गर्मी के नुकसान में और कमी को अवशोषक के ऊपर और नीचे हवा की धारा को पारित करके प्राप्त किया जा सकता है, क्योंकि यह गर्मी हस्तांतरण सतह क्षेत्र को दोगुना कर देता है। इस प्रकार विकिरण के कारण होने वाली गर्मी का नुकसान अवशोषक के कम तापमान के कारण कम हो जाता है। हालांकि, एक ही समय में, धूल के निर्माण के कारण अवशोषक की अवशोषण क्षमता में भी कमी होती है यदि वायु प्रवाह अवशोषक के दोनों ओर से गुजरता है। कुछ सौर संग्राहक ग्लेज़िंग, एक धातु बॉक्स और थर्मल को समाप्त करके लागत को कम कर सकते हैं। इन्सुलेशन। ऐसा संग्राहक काले छिद्रित धातु की चादरों से बना होता है, जो अच्छे गर्मी हस्तांतरण को प्राप्त करने की अनुमति देता है। सूरज धातु को गर्म करता है, और पंखा गर्म हवा को धातु में छिद्रों के माध्यम से खींचता है। निजी घरों में विभिन्न आकारों के ऐसे संग्राहकों का उपयोग किया जाता है। 2.4 गुणा 0.8 मीटर मापने वाला एक विशिष्ट संग्राहक प्रति सेकंड 0.002 m3 बाहरी हवा को गर्म कर सकता है। धूप वाले सर्दियों के दिन, कलेक्टर में हवा बाहरी हवा की तुलना में 28 डिग्री सेल्सियस तक गर्म हो जाती है। इससे घर के अंदर हवा की गुणवत्ता में सुधार होता है, क्योंकि कलेक्टर बाहर से आने वाली ताजी हवा को सीधे गर्म करता है। इन संग्राहकों ने बहुत उच्च दक्षता हासिल की है - कुछ औद्योगिक अनुप्रयोगों में यह 70% से अधिक है। इसके अलावा, उन्हें ग्लेज़िंग, इन्सुलेशन की आवश्यकता नहीं होती है और निर्माण के लिए सस्ते होते हैं।

केन्द्रों

ध्यान केंद्रित करने वाले संग्राहक (सांद्रक) एक अवशोषक पर सौर ऊर्जा को केंद्रित करने के लिए दर्पण सतहों का उपयोग करते हैं, जिसे "हीट सिंक" भी कहा जाता है। वे फ्लैट-प्लेट कलेक्टरों की तुलना में बहुत अधिक तापमान तक पहुंचते हैं, लेकिन वे केवल प्रत्यक्ष सौर विकिरण को केंद्रित कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप धूमिल या बादल मौसम में खराब प्रदर्शन होता है। दर्पण की सतह बड़ी सतह से परावर्तित सूर्य के प्रकाश को अवशोषक की छोटी सतह पर केंद्रित करती है, जिससे उच्च तापमान प्राप्त होता है। कुछ मॉडलों में, सौर विकिरण एक केंद्र बिंदु पर केंद्रित होता है, जबकि अन्य में, सूर्य की किरणें एक पतली फोकल रेखा के साथ केंद्रित होती हैं। रिसीवर फोकल पॉइंट पर या फोकल लाइन के साथ स्थित होता है। गर्मी हस्तांतरण द्रव रिसीवर से होकर गुजरता है और गर्मी को अवशोषित करता है। ऐसे कलेक्टर-हब उच्च सूर्यातप वाले क्षेत्रों के लिए सबसे उपयुक्त हैं - भूमध्य रेखा के करीब और रेगिस्तानी क्षेत्रों में। जब वे सीधे सूर्य के सामने होते हैं तो संकेंद्रक सबसे अच्छा काम करते हैं। ऐसा करने के लिए, ट्रैकिंग उपकरणों का उपयोग किया जाता है, जो दिन के दौरान कलेक्टर को "चेहरा" सूर्य की ओर मोड़ते हैं। सिंगल-एक्सिस ट्रैकर्स पूर्व से पश्चिम की ओर घूमते हैं; द्विअक्षीय - पूर्व से पश्चिम और उत्तर से दक्षिण की ओर (वर्ष के दौरान आकाश में सूर्य की गति का अनुसरण करने के लिए)। हब मुख्य रूप से औद्योगिक प्रतिष्ठानों में उपयोग किए जाते हैं क्योंकि वे महंगे हैं और ट्रैकिंग उपकरणों को निरंतर रखरखाव की आवश्यकता होती है। कुछ आवासीय सौर ऊर्जा प्रणालियाँ परवलयिक सांद्रता का उपयोग करती हैं। इन इकाइयों का उपयोग गर्म पानी की आपूर्ति, हीटिंग और जल उपचार के लिए किया जाता है। घरेलू प्रणालियों में, मुख्य रूप से एकल-अक्ष ट्रैकिंग उपकरणों का उपयोग किया जाता है - वे द्विअक्षीय वाले की तुलना में सस्ते और सरल होते हैं। सांद्रणकों के बारे में अधिक जानकारी सौर तापीय विद्युत संयंत्रों के अध्याय में पाई जा सकती है।

सौर भट्टियां और डिस्टिलर

एक संकीर्ण उद्देश्य के लिए अन्य सस्ते तकनीकी रूप से सरल सौर संग्राहक हैं - सौर ओवन (खाना पकाने के लिए) और सौर डिस्टिलर, जो आपको लगभग किसी भी स्रोत से आसुत जल सस्ते में प्राप्त करने की अनुमति देते हैं। सौर ओवन सस्ते और निर्माण में आसान होते हैं। इनमें एक विशाल, अच्छी तरह से इन्सुलेटेड बॉक्स होता है जो एक प्रतिबिंबित सामग्री (जैसे फोइल) के साथ रेखांकित होता है, जो कांच से ढका होता है और बाहरी परावर्तक से सुसज्जित होता है। काला पैन एक शोषक के रूप में कार्य करता है, नियमित एल्यूमीनियम या स्टेनलेस स्टील के कुकवेयर की तुलना में तेजी से गर्म होता है। सोलर ओवन का उपयोग पानी को उबालकर कीटाणुरहित करने के लिए किया जा सकता है। सोलर स्टिल सस्ते आसुत जल प्रदान करते हैं, यहां तक ​​कि नमकीन या भारी प्रदूषित पानी को स्रोत के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। वे एक खुले कंटेनर से पानी के वाष्पीकरण के सिद्धांत पर आधारित हैं। सोलर डिस्टिलर इस प्रक्रिया को तेज करने के लिए सूर्य की ऊर्जा का उपयोग करता है। इसमें ग्लेज़िंग के साथ एक गहरे रंग का हीट-इंसुलेटेड कंटेनर होता है, जिसे झुकाया जाता है ताकि गाढ़ा ताजा पानी एक विशेष कंटेनर में बह जाए। एक छोटा सोलर डिस्टिलर - रसोई के चूल्हे के आकार का - एक धूप वाले दिन में दस लीटर तक आसुत जल का उत्पादन कर सकता है।

सौर ऊर्जा उदाहरण

सौर ऊर्जा का उपयोग निम्नलिखित मामलों में किया जाता है:

आवासीय भवनों, सार्वजनिक भवनों और औद्योगिक उद्यमों को गर्म पानी उपलब्ध कराना; पूल हीटिंग; स्पेस हीटिंग; कृषि उत्पादों का सूखना, आदि; प्रशीतन और एयर कंडीशनिंग; जल शोधन; भोजन पकाना।

अनुप्रयुक्त प्रौद्योगिकियां पूरी तरह से विकसित हैं, और पहले दो भी अनुकूल परिस्थितियों में आर्थिक रूप से व्यवहार्य हैं। नीचे संग्राहक-सांद्रक पर एक अलग लेख देखें, जो बिजली पैदा करने के लिए उपयोगी हैं, विशेष रूप से बहुत अधिक सौर विकिरण वाले क्षेत्रों में (अध्याय "सौर ताप विद्युत संयंत्र" देखें)।

सौर गर्म जल प्रणाली

वर्तमान में, कई मिलियन घर और व्यवसाय सौर जल तापन प्रणालियों का उपयोग करते हैं। यह गर्म पानी की आपूर्ति का एक किफायती और विश्वसनीय प्रकार है। घरेलू गर्म पानी या सौर ताप ऊर्जा संरक्षण और जीवाश्म ईंधन के संरक्षण का एक प्राकृतिक और आसान तरीका है। एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किया गया और ठीक से स्थापित सौर प्रणाली अपने सौंदर्य उपस्थिति के कारण घर में मूल्य जोड़ सकती है। नई इमारतों में, ऐसी प्रणालियों को समग्र निर्माण योजना में शामिल किया जाता है, ताकि वे बाहर से लगभग अदृश्य हो जाएं, जबकि सिस्टम को पुरानी इमारत में अनुकूलित करना अक्सर मुश्किल होता है। एक सौर कलेक्टर अपने मालिक को बिना किसी के पैसे बचाने की अनुमति देता है पर्यावरण पर हानिकारक प्रभाव। एक सौर संग्राहक के उपयोग से कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन प्रति वर्ष एक से दो टन तक कम हो सकता है। सौर ऊर्जा पर स्विच करने से सल्फर डाइऑक्साइड, कार्बन मोनोऑक्साइड और नाइट्रस ऑक्साइड जैसे अन्य प्रदूषकों के उत्सर्जन को भी रोकता है। गर्म पानी सौर ऊर्जा के प्रत्यक्ष अनुप्रयोग का सबसे सामान्य रूप है। एक विशिष्ट स्थापना में एक या एक से अधिक संग्राहक होते हैं जिसमें तरल को सूर्य द्वारा गर्म किया जाता है, साथ ही गर्मी हस्तांतरण द्रव द्वारा गर्म पानी के लिए एक भंडारण टैंक भी होता है। उत्तरी यूरोप जैसे अपेक्षाकृत कम सौर विकिरण वाले क्षेत्रों में भी, एक सौर प्रणाली गर्म पानी की मांग का 50-70% प्रदान कर सकती है। मौसमी समायोजन के अलावा और अधिक प्राप्त नहीं किया जा सकता है (नीचे अध्याय देखें)। दक्षिणी यूरोप में, एक सौर संग्राहक खपत किए गए गर्म पानी का 70-90% प्रदान कर सकता है। सौर ऊर्जा का उपयोग करके पानी गर्म करना एक बहुत ही व्यावहारिक और किफायती तरीका है। जबकि फोटोवोल्टिक सिस्टम 10-15% दक्षता हासिल करते हैं, थर्मल सोलर सिस्टम 50-90% दक्षता दिखाते हैं। लकड़ी से जलने वाले स्टोव के संयोजन में, घरेलू गर्म पानी की जरूरतों को जीवाश्म ईंधन के उपयोग के बिना लगभग पूरे वर्ष पूरा किया जा सकता है।

क्या एक सौर कलेक्टर प्रतिस्पर्धा कर सकता है?
सामान्य हीटर के साथ?

एक पूर्ण गर्म पानी और हीटिंग सिस्टम की लागत देश से दूसरे देश में बहुत भिन्न होती है: यूरोप और संयुक्त राज्य अमेरिका में, यह $ 2,000 से $ 4,000 तक होती है। यह विशेष रूप से, किसी दिए गए देश में अपनाए गए गर्म पानी की आवश्यकताओं और जलवायु पर निर्भर करता है। इस तरह की प्रणाली में प्रारंभिक निवेश आम तौर पर इलेक्ट्रिक या गैस हीटर स्थापित करने के लिए आवश्यक से अधिक होता है, लेकिन जब संयुक्त होता है, तो सौर वॉटर हीटर की कुल आजीवन लागत पारंपरिक हीटिंग सिस्टम की तुलना में कम होती है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि सौर प्रणाली में निवेश किए गए धन की मुख्य वापसी अवधि जीवाश्म ऊर्जा वाहक की कीमतों पर निर्भर करती है जो इसे प्रतिस्थापित करती है। यूरोपीय संघ के देशों में, पेबैक अवधि आमतौर पर 10 वर्ष से कम होती है। सौर ताप प्रणालियों की अपेक्षित सेवा जीवन 20-30 वर्ष है। सौर स्थापना की एक महत्वपूर्ण विशेषता इसकी ऊर्जा वापसी है - इसके उत्पादन पर खर्च की जाने वाली ऊर्जा की मात्रा उत्पन्न करने के लिए सौर स्थापना के लिए आवश्यक समय। उत्तरी यूरोप में, जो दुनिया के अन्य बसे हुए हिस्सों की तुलना में कम सौर ऊर्जा प्राप्त करता है, गर्म पानी को गर्म करने के लिए एक सौर स्थापना 3-4 वर्षों में उस पर खर्च की गई ऊर्जा के लिए भुगतान करती है।

सौर ऊर्जा का उपयोग करके अंतरिक्ष को गर्म करना

ऊपर, हमने केवल सौर ऊर्जा से पानी गर्म करने के बारे में बात की। एक सक्रिय सौर ताप प्रणाली न केवल गर्म पानी प्रदान कर सकती है, बल्कि जिला हीटिंग सिस्टम के माध्यम से अतिरिक्त हीटिंग भी प्रदान कर सकती है। ऐसी प्रणाली के प्रदर्शन को सुनिश्चित करने के लिए, केंद्रीय हीटिंग का तापमान न्यूनतम होना चाहिए (अधिमानतः लगभग 50 डिग्री सेल्सियस), हीटिंग के लिए गर्मी जमा करना भी आवश्यक है। एक अच्छा समाधान अंडरफ्लोर हीटिंग के साथ सौर ताप प्रणाली का संयोजन है, जिसमें फर्श गर्मी संचयक के रूप में कार्य करता है। अंतरिक्ष हीटिंग के लिए सौर प्रणाली आर्थिक और ऊर्जा दोनों दृष्टिकोण से वॉटर हीटर की तुलना में कम लाभदायक हैं, क्योंकि हीटिंग शायद ही कभी होता है गर्मियों में जरूरत है। लेकिन अगर आपको गर्मियों में कमरे गर्म करने की ज़रूरत है (उदाहरण के लिए, पहाड़ी इलाकों में), तो हीटिंग इंस्टॉलेशन लाभदायक हो जाते हैं। मध्य यूरोप में, उदाहरण के लिए, एक पारंपरिक घर के कुल ताप भार का लगभग 20% और कम ऊर्जा वाले घर का लगभग 50% गर्मी भंडारण के साथ एक आधुनिक सक्रिय सौर प्रणाली द्वारा आपूर्ति की जा सकती है। शेष गर्मी एक अतिरिक्त बिजली संयंत्र द्वारा प्रदान की जानी चाहिए। सूर्य से प्राप्त ऊर्जा के हिस्से को बढ़ाने के लिए, गर्मी संचायक की मात्रा में वृद्धि करना आवश्यक है। स्विट्जरलैंड में, 5-30 मीटर 3 की क्षमता वाले अच्छी तरह से अछूता भंडारण टैंक वाले निजी घरों के लिए सौर प्रतिष्ठानों को डिज़ाइन किया गया है। (तथाकथित जेनी सिस्टम), लेकिन वे महंगे हैं, और गर्म पानी का भंडारण अक्सर अव्यावहारिक होता है। जेनी प्रणाली का सौर घटक 50% से अधिक है और 100% तक भी पहुंचता है। यदि उपरोक्त प्रणाली को पूरी तरह से सौर जल तापन स्थापना द्वारा संचालित किया जाना था, तो 25 मीटर 3 कलेक्टर और 100 सेमी थर्मल इन्सुलेशन के साथ 85 मीटर 3 भंडारण टैंक की आवश्यकता होगी। बैटरी ऊर्जा की गर्मी क्षमता में वृद्धि से भंडारण की व्यावहारिक संभावनाओं में महत्वपूर्ण सुधार होता है। हालांकि सौर ऊर्जा के साथ अलग-अलग घरों को गर्म करना तकनीकी रूप से संभव है, लेकिन आज थर्मल इन्सुलेशन में निवेश करना अधिक लागत प्रभावी है हीटिंग की आवश्यकता को कम करें।

सौर ताप का औद्योगिक उपयोग

न केवल घर, बल्कि व्यवसाय भी पानी को उबालने या वाष्पित करने के लिए अन्य तरीकों का उपयोग करने से पहले पानी को पहले से गरम करने के लिए सौर वॉटर हीटर का उपयोग करते हैं। ऊर्जा की कीमतों में उतार-चढ़ाव का कम जोखिम एक अन्य कारक है जो सौर प्रणालियों को एक आकर्षक निवेश बनाता है। आमतौर पर, सोलर वॉटर हीटर स्थापित करने से ऊर्जा की त्वरित और महत्वपूर्ण बचत होती है। गर्म पानी की आवश्यक मात्रा और स्थानीय जलवायु के आधार पर, एक कंपनी बिजली और अन्य ऊर्जा स्रोतों की लागत का 40-80% बचा सकती है। उदाहरण के लिए, दक्षिण कोरिया के सियोल में 24-मंजिला कुक जे कार्यालय भवन में गर्म पानी की दैनिक आवश्यकता 85% से अधिक सौर जल तापन प्रणाली के माध्यम से प्रदान की जाती है। सिस्टम 1984 से काम कर रहा है। यह इतना प्रभावी साबित हुआ कि यह नियोजित आंकड़ों को पार कर गया और इसके अलावा, वार्षिक ताप मांग के 10 से 20% तक प्रदान करता है। कई अलग-अलग प्रकार के सौर जल तापन प्रणालियां हैं। हालांकि, एक व्यवसाय द्वारा सामान्य रूप से आवश्यक गर्म पानी की मात्रा केवल एक सक्रिय प्रणाली द्वारा प्रदान की जा सकती है। एक सक्रिय प्रणाली में आमतौर पर दक्षिणी छत के ढलान (उत्तरी गोलार्ध में) पर लगे सौर संग्राहक होते हैं और सौर संग्राहक के पास एक भंडारण टैंक स्थापित होता है। जब पर्याप्त सौर विकिरण पैनल से टकराता है, तो एक विशेष नियामक एक पंप को सक्रिय करता है जो सौर पैनल के माध्यम से तरल - पानी या एंटीफ्ीज़ - को चलाना शुरू कर देता है। द्रव कलेक्टर से गर्मी लेता है और इसे पानी की टंकी में स्थानांतरित करता है, जहां इसे जरूरत पड़ने तक संग्रहीत किया जाता है। यदि सौर मंडल ने पानी को वांछित तापमान तक गर्म नहीं किया है, तो ऊर्जा के एक अतिरिक्त स्रोत का उपयोग किया जा सकता है। सिस्टम का प्रकार और आकार उसी तरह निर्धारित किया जाता है जैसे आवासीय भवन के लिए सौर कलेक्टर का आकार (ऊपर देखें)। औद्योगिक सौर प्रणालियों का रखरखाव प्रणाली के प्रकार और आकार पर निर्भर करता है, हालांकि, इसकी सादगी के कारण, इसे न्यूनतम रखरखाव की आवश्यकता होती है।कई प्रकार की वाणिज्यिक और औद्योगिक गतिविधियों के लिए, सौर कलेक्टर का सबसे बड़ा लाभ ईंधन और ऊर्जा की बचत है। हालांकि, हमें महत्वपूर्ण पर्यावरणीय लाभों के बारे में नहीं भूलना चाहिए। सल्फर गैस, कार्बन मोनोऑक्साइड और नाइट्रस ऑक्साइड जैसे प्रदूषकों का वायु उत्सर्जन कम हो जाता है जब कंपनी के मालिक ऊर्जा के एक स्वच्छ स्रोत - सूर्य का उपयोग करने का निर्णय लेते हैं।

सोलर कूलिंग

एयर कंडीशनिंग और रेफ्रिजरेशन के लिए ऊर्जा की वैश्विक मांग बढ़ रही है। यह न केवल विकसित देशों में आराम की बढ़ती आवश्यकता के कारण है, बल्कि गर्म जलवायु क्षेत्रों में विशेष रूप से तीसरी दुनिया के देशों में भोजन और चिकित्सा आपूर्ति को स्टोर करने की आवश्यकता के कारण भी है। सक्रिय शीतलन के तीन मुख्य तरीके हैं। सबसे पहले, इलेक्ट्रिक कम्प्रेसर का उपयोग, जो आज यूरोप में मानक शीतलन उपकरण हैं। दूसरे, थर्मल ऊर्जा द्वारा संचालित अवशोषण एयर कंडीशनर का उपयोग। दोनों प्रकार एयर कंडीशनिंग के लिए उपयोग किए जाते हैं, अर्थात। 5 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा पानी, और 0 डिग्री सेल्सियस से नीचे जमना। एयर कंडीशनिंग के लिए तीसरी संभावना है - बाष्पीकरणीय शीतलन। सभी प्रणालियों को सौर ऊर्जा द्वारा संचालित किया जा सकता है, उनका अतिरिक्त लाभ बिल्कुल सुरक्षित काम करने वाले तरल पदार्थों का उपयोग है: सादा पानी, खारा या अमोनिया। इस तकनीक के संभावित अनुप्रयोग न केवल एयर कंडीशनिंग हैं, बल्कि खाद्य भंडारण के लिए प्रशीतन आदि भी हैं।

सुखाने

एक सौर संग्राहक जो हवा को गर्म करता है, अनाज, फल या सब्जियों जैसी फसलों को सुखाने के लिए गर्मी के सस्ते स्रोत के रूप में काम कर सकता है। चूंकि सौर संग्राहक उच्च दक्षता (और जटिल उपकरण - और भी अधिक) के साथ इनडोर वायु तापमान को 5-10 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करते हैं, इसलिए उनका उपयोग गोदामों में एयर कंडीशनिंग के लिए किया जा सकता है। फसल सुखाने के दौरान हवा को गर्म करने के लिए सरल और सस्ते सौर कलेक्टरों का उपयोग विकासशील देशों में भारी फसल नुकसान को कम करने का वादा कर रहा है। पर्याप्त भंडारण की स्थिति के अभाव में महत्वपूर्ण खाद्य हानि होती है। हालांकि इन देशों में फसल के नुकसान की सीमा का सटीक अनुमान लगाना संभव नहीं है, कुछ सूत्रों ने इसे लगभग 50-60% पर रखा है। इस तरह के नुकसान से बचने के लिए, उत्पादक आमतौर पर फसल के तुरंत बाद कम कीमतों पर फसल बेचते हैं। ताजे फलों को सुखाकर नुकसान को कम करने से उत्पादकों और उपभोक्ताओं दोनों को बहुत लाभ होगा। कुछ विकासशील देशों में, भोजन को संरक्षित करने के लिए खुली हवा में सुखाने का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। ऐसा करने के लिए, उत्पाद को जमीन पर, पत्थरों पर, सड़कों के किनारे या छतों पर बिछाया जाता है। इस पद्धति का लाभ इसकी सादगी और कम लागत है। हालांकि, लंबे समय तक सुखाने के समय, संदूषण, कीट संक्रमण और अधिक गर्मी के कारण खराब होने के कारण अंतिम उत्पाद की गुणवत्ता कम है। इसके अलावा, पर्याप्त रूप से कम नमी सामग्री प्राप्त करना मुश्किल है और अक्सर भंडारण के दौरान उत्पाद खराब हो जाता है। सौर ड्रायर की शुरूआत से सूखे उत्पादों की गुणवत्ता में सुधार और नुकसान को कम करने में मदद मिलेगी।

सौर भट्टियां

सौर ओवन (कुकर) का सफल उपयोग यूरोप और भारत में 18वीं शताब्दी की शुरुआत में देखा गया था। सौर कुकर और ओवन सौर ऊर्जा को अवशोषित करते हैं, इसे गर्मी में परिवर्तित करते हैं, जिसे एक संलग्न स्थान के अंदर संग्रहीत किया जाता है। अवशोषित गर्मी का उपयोग खाना पकाने, तलने और पकाने के लिए किया जाता है। सोलर ओवन में तापमान 200 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच सकता है। सोलर ओवन कई आकार और आकार में आते हैं। यहां कुछ उदाहरण दिए गए हैं: ओवन, सांद्रक ओवन, परावर्तक, सौर स्टीमर, आदि। सभी प्रकार के मॉडलों के साथ, सभी ओवन गर्मी को पकड़ते हैं और इसे गर्मी-अछूता कक्ष में रखते हैं। अधिकांश मॉडलों में, सूर्य का प्रकाश सीधे भोजन को प्रभावित करता है।

बॉक्स सौर ओवन

बॉक्स सोलर ओवन में एक अच्छी तरह से इंसुलेटेड बॉक्स होता है, जिसे अंदर की तरफ काले रंग से रंगा जाता है, जिसमें खाने के काले बर्तन रखे जाते हैं। बॉक्स दो-परत "विंडो" से ढका हुआ है जो सौर विकिरण को बॉक्स में आने देता है और गर्मी को अंदर रखता है। इसके अलावा, अंदर एक दर्पण के साथ एक कवर जुड़ा हुआ है, जो वापस मुड़ा हुआ है, घटना विकिरण को बढ़ाता है, और जब बंद हो जाता है, तो स्टोव के गर्मी इन्सुलेशन में सुधार होता है। बॉक्स सौर स्टोव के मुख्य लाभ:

प्रत्यक्ष और विसरित सौर विकिरण दोनों का उपयोग करें। वे एक ही समय में कई पैन गर्म कर सकते हैं। वे हल्के, पोर्टेबल और संभालने में आसान हैं। उन्हें सूर्य का अनुसरण करने की आवश्यकता नहीं है। मध्यम तापमान हलचल को अनावश्यक बना देता है। खाना दिन भर गर्म रहता है। स्थानीय सामग्रियों का उपयोग करके उनका निर्माण और मरम्मत करना आसान है। वे अपेक्षाकृत सस्ते हैं (अन्य प्रकार के सौर ओवन की तुलना में)।

बेशक, उनके कुछ नुकसान भी हैं:

इनकी मदद से आप सिर्फ दिन में ही खाना बना सकते हैं। मध्यम तापमान के कारण, खाना पकाने में लंबा समय लगता है। कांच के ढक्कन से महत्वपूर्ण गर्मी का नुकसान होता है। ऐसे ओवन "पता नहीं कैसे" तलना है।

अपने फायदों के कारण, बॉक्स सोलर ओवन सबसे सामान्य प्रकार के सोलर ओवन हैं। वे विभिन्न प्रकार के होते हैं: औद्योगिक उत्पादन, हस्तशिल्प और घर का बना; आकार एक फ्लैट सूटकेस या एक विस्तृत कम बॉक्स जैसा दिख सकता है। क्षैतिज ढक्कन (उष्णकटिबंधीय और उपोष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में) या झुका हुआ (समशीतोष्ण जलवायु में) मिट्टी से बने स्थिर स्टोव भी हैं। पाँच के परिवार के लिए, लगभग 0.25 m2 के एपर्चर क्षेत्र (प्रवेश क्षेत्र) वाले मानक मॉडल की सिफारिश की जाती है। बिक्री पर भट्टियों के बड़े संस्करण भी हैं - 1 एम 2 या अधिक।

मिरर ओवन (परावर्तक के साथ)

सबसे सरल दर्पण ओवन एक परवलयिक परावर्तक और ओवन के फोकस पर स्थित एक पैन स्टैंड है। यदि चूल्हा सूर्य के संपर्क में है, तो सूर्य का प्रकाश सभी परावर्तकों से केंद्रीय बिंदु (फोकस) तक, पैन को गर्म करके परावर्तित होता है। परावर्तक एक परवलयिक हो सकता है, उदाहरण के लिए, शीट स्टील या परावर्तक पन्नी। परावर्तक सतह आमतौर पर पॉलिश किए गए एल्यूमीनियम, दर्पण धातु या प्लास्टिक से बनी होती है, लेकिन इसमें परवलयिक की आंतरिक सतह से जुड़े कई छोटे सपाट दर्पण भी हो सकते हैं। वांछित फोकल लंबाई के आधार पर, परावर्तक एक गहरे कटोरे के रूप में हो सकता है जिसमें भोजन के साथ पैन पूरी तरह से डूबा हुआ है (छोटी फोकल लंबाई, व्यंजन हवा से सुरक्षित हैं) या एक उथली प्लेट यदि पैन स्थापित है परावर्तक से एक निश्चित दूरी पर एक केंद्र बिंदु। सभी ओवन - परावर्तक केवल प्रत्यक्ष सौर विकिरण का उपयोग करते हैं, और इसलिए उन्हें लगातार सूर्य के पीछे मुड़ना चाहिए। यह उनके संचालन को जटिल बनाता है, क्योंकि यह उपयोगकर्ता को मौसम और नियंत्रण उपकरण पर निर्भर करता है दर्पण ओवन के लाभ: उच्च तापमान तक पहुंचने की क्षमता और तदनुसार, तेजी से खाना पकाने। अपेक्षाकृत सस्ते मॉडल। उनमें से कुछ का उपयोग बेकिंग के लिए भी किया जा सकता है। सूचीबद्ध फायदे कुछ नुकसान के साथ हैं: फोकल लंबाई के आधार पर, ओवन को लगभग हर 15 मिनट में सूर्य के पीछे घूमना चाहिए। केवल प्रत्यक्ष विकिरण का उपयोग किया जाता है, और बिखरी हुई धूप खो जाती है। यहां तक ​​कि थोड़े से बादल छाए रहने पर भी बड़ी गर्मी का नुकसान संभव है। ऐसी भट्टी को संभालने के लिए एक निश्चित कौशल और इसके संचालन के सिद्धांतों की समझ की आवश्यकता होती है। परावर्तक द्वारा परावर्तित विकिरण बहुत उज्ज्वल होता है, आंखों को चकाचौंध करता है, और अगर यह फोकल स्पॉट के संपर्क में आता है तो जलन पैदा कर सकता है। खाना बनाना दिन के घंटों तक सीमित है। रसोइया को तेज धूप में काम करना पड़ता है (फिक्स्ड फोकस ओवन के अपवाद के साथ)। चूल्हे की दक्षता काफी हद तक हवा की बदलती ताकत और दिशा पर निर्भर करती है। दिन में तैयार किया गया पकवान शाम तक ठंडा हो जाता है। इन ओवन को संभालने में कठिनाई, इस तथ्य के साथ कि रसोइया को धूप में खड़ा होना पड़ता है, उनकी कम लोकप्रियता का मुख्य कारण है। लेकिन चीन में, जहां पारंपरिक रूप से खाना पकाने के लिए उच्च ताप और शक्ति की आवश्यकता होती है, वे व्यापक हैं।

सौर आसवन

दुनिया भर में, कई लोग स्वच्छ पानी की कमी का सामना कर रहे हैं। विकासशील देशों में 2.4 अरब लोगों में से 500 मिलियन से भी कम लोगों के पास स्वच्छ पेयजल की पहुंच है, आसुत जल की तो बात ही छोड़ दें। सौर आसवन इस समस्या को हल करने में मदद कर सकता है। सोलर डिस्टिलर एक साधारण उपकरण है जो नमकीन या प्रदूषित पानी को शुद्ध, आसुत जल में बदल देता है। सौर आसवन का सिद्धांत लंबे समय से जाना जाता है। चौथी शताब्दी ईसा पूर्व में, अरस्तू ने पीने के पानी के उत्पादन के लिए समुद्र के पानी को वाष्पित करने की एक विधि का प्रस्ताव रखा। हालाँकि, सौर अभी भी 1874 तक नहीं बनाया गया था, जब जे। हार्डिंग और एस। विल्सन ने इसे चिली में एक खनन समुदाय को स्वच्छ पानी उपलब्ध कराने के लिए बनाया था। यह 4,700 m2 डिस्टिलर प्रतिदिन 24,000 लीटर पानी का उत्पादन करता है। वर्तमान में, ऐसे उच्च क्षमता वाले पौधे ऑस्ट्रेलिया, ग्रीस, स्पेन, ट्यूनीशिया और कैरिबियन में सेंट विंसेंट द्वीप पर उपलब्ध हैं। अन्य देशों में छोटी इकाइयाँ व्यापक रूप से उपयोग में हैं। वस्तुतः किसी भी समुद्री तट और रेगिस्तानी क्षेत्रों को पानी बढ़ाने और शुद्ध करने के लिए सौर ऊर्जा का उपयोग करके रहने योग्य बनाया जा सकता है। इस प्रक्रिया के सभी चरण - पंप का संचालन, शुद्धिकरण और डिस्टिलर को पानी की आपूर्ति - सौर ऊर्जा का उपयोग करके किया जाता है।

पानी की गुणवत्ता

ऐसे पौधे से प्राप्त पानी उच्च गुणवत्ता का होता है। पानी में घुले पदार्थों की मात्रा के लिए परीक्षण किए जाने पर यह आमतौर पर सबसे अच्छा परिणाम दिखाता है। यह हवा से भी संतृप्त होता है क्योंकि यह हवा की उपस्थिति में डिस्टिलर में संघनित होता है। पानी का स्वाद पहली बार में अजीब लग सकता है, क्योंकि इसमें उन खनिजों की कमी होती है जिनका हम में से अधिकांश लोग उपयोग करते हैं। परीक्षणों से पता चलता है कि आसवन ने सभी जीवाणुओं को समाप्त कर दिया है, और कीटनाशकों, उर्वरकों और सॉल्वैंट्स की सामग्री 75-99.5% तक कम हो गई है। यह सब उन देशों में बहुत महत्व रखता है जहां लोग हैजा और अन्य संक्रामक रोगों से मरते रहते हैं।

सौर ताप विद्युत संयंत्र

सौर विकिरण के उच्च स्तर वाले क्षेत्रों में सीधे सूर्य की गर्मी का उपयोग करने के अलावा, इसका उपयोग भाप उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है जो टरबाइन को घुमाता है और बिजली उत्पन्न करता है। बड़े पैमाने पर सौर तापीय बिजली का उत्पादन काफी प्रतिस्पर्धी है। इस तकनीक का औद्योगिक अनुप्रयोग 1980 के दशक का है; तब से, उद्योग तेजी से विकसित हुआ है। 400 मेगावाट से अधिक सौर तापीय बिजली संयंत्र पहले ही अमेरिकी उपयोगिताओं द्वारा स्थापित किए जा चुके हैं, जो 350,000 लोगों को बिजली प्रदान करते हैं और प्रति वर्ष 2.3 मिलियन बैरल तेल के बराबर विस्थापित करते हैं। Mojave डेजर्ट (अमेरिकी राज्य कैलिफोर्निया में) में स्थित नौ बिजली संयंत्रों की स्थापित क्षमता 354 मेगावाट है और उन्होंने 100 वर्षों का औद्योगिक संचालन अनुभव संचित किया है। यह तकनीक इतनी उन्नत है कि, आधिकारिक जानकारी के अनुसार, यह संयुक्त राज्य के कई हिस्सों में पारंपरिक बिजली उत्पादन प्रौद्योगिकियों के साथ प्रतिस्पर्धा कर सकती है। दुनिया के अन्य क्षेत्रों में, बिजली पैदा करने के लिए सौर ताप का उपयोग करने की परियोजनाएं भी जल्द ही शुरू की जानी चाहिए। भारत, मिस्र, मोरक्को और मैक्सिको इसी तरह के कार्यक्रम विकसित कर रहे हैं, उनके वित्तपोषण के लिए अनुदान वैश्विक पर्यावरण सुविधा (जीईएफ) द्वारा प्रदान किया जाता है। ग्रीस, स्पेन और संयुक्त राज्य अमेरिका में, स्वतंत्र बिजली उत्पादकों द्वारा नई परियोजनाएं विकसित की जा रही हैं। ताप उत्पादन की विधि के अनुसार, सौर तापीय ऊर्जा संयंत्रों को सौर सांद्रक (दर्पण) और सौर तालाबों में विभाजित किया गया है।

सौर सांद्रक

ऐसे बिजली संयंत्र लेंस और परावर्तकों का उपयोग करके सौर ऊर्जा को केंद्रित करते हैं। चूंकि इस गर्मी को संग्रहीत किया जा सकता है, ऐसे स्टेशन किसी भी मौसम में, दिन हो या रात, आवश्यकतानुसार बिजली उत्पन्न कर सकते हैं। बड़े दर्पण - एक बिंदु या रैखिक फोकस के साथ - सूर्य की किरणों को इस हद तक केंद्रित करते हैं कि पानी भाप में बदल जाता है, पर्याप्त ऊर्जा का उत्सर्जन करता है टरबाइन को चालू करने के लिए। लूज कार्पोरेशन कैलिफ़ोर्निया के रेगिस्तान में ऐसे दर्पणों के विशाल क्षेत्र स्थापित किए। वे 354 मेगावाट बिजली का उत्पादन करते हैं। ये प्रणालियां लगभग 15% की दक्षता के साथ सौर ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित कर सकती हैं। सूर्य के प्रकाश की एकाग्रता के आधार पर सौर तापीय बिजली पैदा करने की तकनीकें विकास के विभिन्न चरणों में हैं। परवलयिक सांद्रक आज पहले से ही औद्योगिक पैमाने पर उपयोग किए जा रहे हैं: मोजावे रेगिस्तान (कैलिफोर्निया) में, स्थापना क्षमता 354 मेगावाट है। सौर ऊर्जा टावर प्रदर्शन परियोजनाओं के चरण में हैं। बारस्टो (यूएसए) में 10 मेगावाट की क्षमता वाली "सोलर टू" नामक एक पायलट परियोजना का परीक्षण किया जा रहा है। डिस्क-टाइप सिस्टम प्रदर्शन परियोजनाओं के चरण से गुजर रहे हैं। कई परियोजनाएं डिजाइन विकास में हैं। गोल्डन (यूएसए) में 25 किलोवाट का प्रोटोटाइप स्टेशन काम कर रहा है। सौर तापीय विद्युत संयंत्रों में कई विशेषताएं हैं जो उन्हें विस्तारित वैश्विक नवीकरणीय ऊर्जा बाजार में एक अत्यधिक आकर्षक तकनीक बनाती हैं। पिछले कुछ दशकों में सौर तापीय ऊर्जा संयंत्रों ने एक लंबा सफर तय किया है। निरंतर विकास कार्य इन प्रणालियों को जीवाश्म ईंधन के साथ अधिक प्रतिस्पर्धी बनाना चाहिए, उनकी विश्वसनीयता को बढ़ाना चाहिए और बिजली की लगातार बढ़ती मांग के सामने एक गंभीर विकल्प प्रदान करना चाहिए। सौर तालाब न तो फोकस करने वाले दर्पण और न ही सौर फोटोवोल्टिक (नीचे देखें) रात के समय में ऊर्जा उत्पन्न कर सकते हैं . इस प्रयोजन के लिए, दिन के दौरान संचित सौर ऊर्जा को ताप भंडारण टैंकों में संग्रहित किया जाना चाहिए। यह प्रक्रिया तथाकथित सौर तालाबों में स्वाभाविक रूप से होती है। सौर तालाबों में पानी के तल पर नमक की मात्रा अधिक होती है, पानी की एक गैर-संवहनी मध्य परत जिसमें नमक की सघनता गहराई के साथ बढ़ती है, और कम नमक के साथ एक संवहनी परत होती है। सतह पर एकाग्रता। सूरज की रोशनी तालाब की सतह पर पड़ती है, और नमक की उच्च सांद्रता के कारण पानी की निचली परतों में गर्मी बरकरार रहती है। तालाब के तल द्वारा अवशोषित सौर ऊर्जा द्वारा गर्म किया गया उच्च लवणता वाला पानी, इसके उच्च घनत्व के कारण ऊपर नहीं जा सकता है। यह तालाब के तल पर रहता है, धीरे-धीरे तब तक गर्म होता है जब तक कि यह लगभग उबल न जाए (जबकि पानी की ऊपरी परत अपेक्षाकृत ठंडी रहती है)। गर्म तल "नमकीन" का उपयोग दिन या रात गर्मी स्रोत के रूप में किया जाता है, जिसके लिए एक विशेष कार्बनिक शीतलक टरबाइन बिजली उत्पन्न कर सकता है। सौर तालाब की मध्य परत नीचे से सतह तक संवहन और गर्मी के नुकसान को रोकने के लिए थर्मल इन्सुलेशन के रूप में कार्य करती है। तालाब के पानी के तल और सतह के बीच तापमान का अंतर जनरेटर को चलाने के लिए पर्याप्त है। पानी की निचली परत के माध्यम से पाइप के माध्यम से पारित शीतलक को बंद रैंकिन प्रणाली में आगे खिलाया जाता है, जिसमें टरबाइन बिजली पैदा करने के लिए घूमता है।1। नमक की उच्च सांद्रता 2. मध्य परत.3. कम नमक सांद्रता4. ठंडा पानी "अंदर" और गर्म पानी "बाहर"

फोटोइलेक्ट्रिक सेल

बिजली में प्रकाश या सौर ऊर्जा के प्रत्यक्ष रूपांतरण के लिए उपकरणों को फोटोकल्स कहा जाता है (अंग्रेजी फोटोवोल्टिक्स में, ग्रीक फोटो से - प्रकाश और इलेक्ट्रोमोटिव बल की इकाई का नाम - वोल्ट)। सूर्य के प्रकाश का विद्युत में रूपांतरण सिलिकॉन जैसे अर्धचालक पदार्थ से बने सौर सेल में होता है, जो सूर्य के प्रकाश के संपर्क में आने पर विद्युत प्रवाह उत्पन्न करता है। फोटोवोल्टिक कोशिकाओं को मॉड्यूल में जोड़कर, और बदले में, एक दूसरे के साथ, बड़े फोटोवोल्टिक स्टेशनों का निर्माण करना संभव है। अब तक का सबसे बड़ा ऐसा स्टेशन अमेरिकी राज्य कैलिफोर्निया में 5-मेगावाट कैरिस प्लेन इंस्टालेशन है। फोटोवोल्टिक प्रतिष्ठानों की दक्षता वर्तमान में लगभग 10% है, हालांकि, व्यक्तिगत फोटोवोल्टिक कोशिकाएं 20% या अधिक की दक्षता प्राप्त कर सकती हैं।

सौर मॉड्यूल

एक सौर मॉड्यूल एक कांच के आवरण के नीचे संलग्न सौर कोशिकाओं की एक बैटरी है। फोटोकल्स पर जितना अधिक प्रकाश पड़ता है और उनका क्षेत्र जितना बड़ा होता है, उतनी ही अधिक बिजली उत्पन्न होती है और वर्तमान ताकत उतनी ही अधिक होती है। मॉड्यूल को वाट (डब्ल्यूपी) में पीक पावर द्वारा वर्गीकृत किया जाता है। वाट शक्ति के माप की एक इकाई है। एक चोटी वाट एक तकनीकी विशेषता है जो कुछ शर्तों के तहत स्थापना की शक्ति के मूल्य को इंगित करती है, अर्थात। जब 1 kW/m2 का सौर विकिरण 25 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर तत्व पर पड़ता है। यह तीव्रता अच्छे मौसम की स्थिति में और सूर्य अपने चरम पर होता है। एक चोटी वाट का उत्पादन करने के लिए एक 10 x 10 सेमी सेल की आवश्यकता होती है। बड़े मॉड्यूल, 1 मीटर x 40 सेमी, लगभग 40-50 डब्लूपी का उत्पादन करते हैं। हालांकि, सौर रोशनी शायद ही कभी 1 kW/m2 तक पहुंचती है। इसके अलावा, धूप में मॉड्यूल नाममात्र तापमान की तुलना में बहुत अधिक गर्म होता है। ये दोनों कारक मॉड्यूल के प्रदर्शन को कम करते हैं। सामान्य परिस्थितियों में, औसत प्रदर्शन लगभग 6 Wh प्रति दिन और 2000 Wh प्रति वर्ष प्रति Wp है। 5 Wh एक 50 W प्रकाश बल्ब द्वारा 6 मिनट (50 W x 0.1 h = 5 W h) या एक पोर्टेबल रेडियो द्वारा एक घंटे (5 W x 1 h = 5 W h) में खपत की गई ऊर्जा की मात्रा है।

औद्योगिक फोटोइलेक्ट्रिक प्रतिष्ठान

कई वर्षों से, सार्वजनिक बिजली, गैस और पानी की आपूर्ति में छोटे फोटोवोल्टिक सिस्टम का उपयोग किया गया है, जो उनकी लागत-प्रभावशीलता को साबित करता है। उनमें से अधिकांश में 1 kW तक की शक्ति होती है और इसमें ऊर्जा भंडारण के लिए बैटरी शामिल होती है। वे बिजली के तोरणों पर सिग्नल लाइटों को चालू करने से लेकर वायु गुणवत्ता की निगरानी के लिए विमान को सचेत करने तक कई तरह के कार्य करते हैं। उन्होंने उपयोगिता उद्योग में विश्वसनीयता और स्थायित्व का प्रदर्शन किया है और भविष्य में अधिक शक्तिशाली प्रणालियों के परिचय के लिए मंच तैयार कर रहे हैं।

निष्कर्ष

मध्य लेन में, सौर मंडल आपको आंशिक रूप से हीटिंग की जरूरतों को पूरा करने की अनुमति देता है। परिचालन अनुभव से पता चलता है कि सौर ऊर्जा के उपयोग के कारण मौसमी ईंधन की बचत 60% तक पहुँच जाती है वे अनिश्चित काल तक काम कर सकते हैं। सौर वाट की लागत में लगातार कमी सौर संयंत्रों को अन्य स्वायत्त ऊर्जा स्रोतों, जैसे डीजल बिजली संयंत्रों के साथ प्रतिस्पर्धा करने की अनुमति देगी।

प्रयुक्त साहित्य की सूची

1. लवरस वी.एस. ऊर्जा स्रोत / श्रृंखला "सूचना संस्करण", अंक 3 "विज्ञान और प्रौद्योगिकी", 1997