क्षेत्र में सौर ऊर्जा की मात्रा की गणना कैसे करें। सोलर पैनल कितनी ऊर्जा देता है

पृथ्वी पर पहुँचने वाले सूर्य के प्रकाश की तीव्रता दिन, वर्ष, स्थान और मौसम की स्थिति के अनुसार बदलती रहती है। प्रति दिन या प्रति वर्ष गणना की गई ऊर्जा की कुल मात्रा को विकिरण (या दूसरे तरीके से "सौर विकिरण का आगमन") कहा जाता है और यह दर्शाता है कि सौर विकिरण कितना शक्तिशाली था। विकिरण को W*h/m² प्रति दिन या अन्य अवधि में मापा जाता है।

पृथ्वी और सूर्य के बीच की औसत दूरी के बराबर दूरी पर मुक्त अंतरिक्ष में सौर विकिरण की तीव्रता को सौर स्थिरांक कहा जाता है। इसका मान 1353 W/m² है। वायुमंडल से गुजरते समय, सूर्य का प्रकाश मुख्य रूप से जल वाष्प द्वारा अवरक्त विकिरण के अवशोषण, ओजोन द्वारा पराबैंगनी विकिरण और वायुमंडलीय धूल कणों और एरोसोल द्वारा विकिरण के बिखरने के कारण क्षीण होता है। पृथ्वी की सतह तक पहुँचने वाले सौर विकिरण की तीव्रता पर वायुमंडलीय प्रभाव के संकेतक को "वायु द्रव्यमान" (AM) कहा जाता है। AM को सूर्य और आंचल के बीच के कोण के छेदक के रूप में परिभाषित किया गया है।

चित्र 1 विभिन्न परिस्थितियों में सौर विकिरण की तीव्रता के वर्णक्रमीय वितरण को दर्शाता है। ऊपरी वक्र (AM0) पृथ्वी के वायुमंडल के बाहर सौर स्पेक्ट्रम से मेल खाता है (उदाहरण के लिए, एक अंतरिक्ष यान बोर्ड पर), यानी। शून्य वायु द्रव्यमान पर। यह 5800 K के तापमान पर काले शरीर के विकिरण के तीव्रता वितरण द्वारा अनुमानित है। वक्र AM1 और AM2 पृथ्वी की सतह पर सौर विकिरण के वर्णक्रमीय वितरण को दर्शाते हैं जब सूर्य आंचल में होता है और सूर्य और आंचल के बीच एक कोण पर होता है। क्रमशः 60° का। इस मामले में, कुल विकिरण शक्ति क्रमशः 925 और 691 W / m² है। पृथ्वी पर औसत विकिरण तीव्रता लगभग AM=1.5 पर विकिरण की तीव्रता के साथ मेल खाती है (सूर्य क्षितिज से 45° के कोण पर है)।

पृथ्वी की सतह के पास, सौर विकिरण की तीव्रता का औसत मान 635 W/m² के रूप में लिया जा सकता है। बहुत स्पष्ट धूप वाले दिन, यह मान 950 W/m² से 1220 W/m² तक होता है। औसत मूल्य लगभग 1000 डब्ल्यू / एम² है। उदाहरण: ज्यूरिख में कुल विकिरण तीव्रता (47°30′ N, समुद्र तल से 400 मीटर ऊपर) विकिरण के लंबवत सतह पर: 1 मई 12:00 1080 W/m²; 21 दिसंबर 12:00 930 W/m²।

सौर ऊर्जा की गणना को सरल बनाने के लिए, इसे आमतौर पर धूप के घंटों में 1000 W/m² की तीव्रता के साथ व्यक्त किया जाता है। वे। 1 घंटा 1000 W*h/m² के सौर विकिरण के आगमन से मेल खाता है। यह मोटे तौर पर उस अवधि से मेल खाता है जब सूरज गर्मियों में धूप वाले बादल रहित दिन के बीच में सूरज की किरणों के लंबवत सतह पर चमकता है।

उदाहरण
सूर्य की किरणों के लंबवत सतह पर चमकीला सूरज 1000 W / m² की तीव्रता से चमकता है। 1 घंटे के लिए, 1 kWh ऊर्जा 1 m² पर गिरती है (ऊर्जा शक्ति और समय के गुणनफल के बराबर होती है)। इसी तरह, प्रति दिन 5 kWh/m² का औसत सौर इनपुट प्रति दिन धूप के 5 चरम घंटों के अनुरूप होता है। वास्तविक दिन के उजाले के घंटों के साथ पीक आवर्स को भ्रमित न करें। दिन के उजाले के घंटों के दौरान, सूरज अलग-अलग तीव्रता से चमकता है, लेकिन कुल मिलाकर यह उतनी ही ऊर्जा देता है जैसे कि यह अधिकतम तीव्रता से 5 घंटे तक चमकता है। यह धूप के चरम घंटे हैं जिनका उपयोग सौर ऊर्जा संयंत्रों की गणना में किया जाता है।

सौर विकिरण का आगमन दिन के दौरान और जगह-जगह बदलता रहता है, खासकर पहाड़ी इलाकों में। उत्तरी यूरोपीय देशों के लिए विकिरण औसतन 1000 kWh/m² प्रति वर्ष, रेगिस्तान के लिए 2000-2500 kWh/m² प्रति वर्ष तक भिन्न होता है। मौसम की स्थिति और सूर्य की गिरावट (जो क्षेत्र के अक्षांश पर निर्भर करती है) से भी सौर विकिरण के आगमन में अंतर होता है।

रूस में, आम धारणा के विपरीत, ऐसे कई स्थान हैं जहां सौर ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करना लाभदायक है। नीचे रूस में सौर ऊर्जा संसाधनों का एक नक्शा है। जैसा कि आप देख सकते हैं, अधिकांश रूस में इसे मौसमी मोड में सफलतापूर्वक उपयोग किया जा सकता है, और प्रति वर्ष 2000 घंटे से अधिक धूप वाले क्षेत्रों में - पूरे वर्ष। स्वाभाविक रूप से, सर्दियों में, सौर पैनलों द्वारा ऊर्जा उत्पादन काफी कम हो जाता है, लेकिन फिर भी सौर ऊर्जा संयंत्र से बिजली की लागत डीजल या गैसोलीन जनरेटर की तुलना में काफी कम रहती है।

यह उपयोग करने के लिए विशेष रूप से फायदेमंद है जहां कोई केंद्रीकृत विद्युत नेटवर्क नहीं है और डीजल जनरेटर द्वारा ऊर्जा आपूर्ति प्रदान की जाती है। और रूस में ऐसे बहुत से क्षेत्र हैं।

इसके अलावा, जहां ग्रिड हैं, वहां भी ग्रिड के समानांतर काम करने वाले सौर पैनलों के उपयोग से ऊर्जा लागत में काफी कमी आ सकती है। रूस के प्राकृतिक ऊर्जा एकाधिकार से टैरिफ बढ़ाने की मौजूदा प्रवृत्ति के साथ, सौर पैनल स्थापित करना एक स्मार्ट निवेश बन रहा है।

4.1.1. सौर ऊर्जा के सकल ऊर्जा संसाधन (संभावित) का आकलन

सौर ऊर्जा के सकल ऊर्जा संसाधन के मूल्य को प्रभावित करने वाले कारकों का विश्लेषण।पृथ्वी पर पड़ने वाले सौर विकिरण की ऊर्जा मानव द्वारा उत्पादित ऊर्जा की मात्रा से 10,000 गुना अधिक है। विश्व वाणिज्यिक बाजार प्रति वर्ष लगभग 85-103 बिलियन kWh ऊर्जा खरीदता और बेचता है। यह अनुमान लगाना अत्यंत कठिन है कि मानवता कितनी गैर-व्यावसायिक ऊर्जा की खपत करती है। कुछ विशेषज्ञों का मानना ​​​​है कि गैर-व्यावसायिक घटक उपयोग की जाने वाली सभी ऊर्जा का लगभग 20% है।

2015 में पूरे रूस में बिजली की खपत 1.036∙103 बिलियन kWh थी। रूसी संघ के पास बहुत बड़ा है सकल संसाधनसौर ऊर्जा का उपयोग। हमारे देश के क्षेत्र की क्षैतिज सतह पर पड़ने वाले कुल वार्षिक सौर विकिरण की ऊर्जा लगभग 20.743∙10 6 बिलियन kWh/वर्ष है, जो ऊर्जा की मांग से लगभग 20,000 गुना अधिक है।

सौर विकिरण के साथ पृथ्वी की सतह का विकिरण, जिसका प्रकाश, तापीय और जीवाणुनाशक प्रभाव होता है, कहलाता है आतपन.

सूर्यातप को समय की प्रति इकाई क्षैतिज सतह की एक इकाई पर पड़ने वाली सौर विकिरण ऊर्जा की मात्रा से मापा जाता है।

स्थित 1 मीटर 2 के क्षेत्र से गुजरने वाले सौर विकिरण का प्रवाह प्रवाह के लंबवतसूर्य के केंद्र (अर्थात, पृथ्वी के वायुमंडल के बाहर) से एक खगोलीय इकाई की दूरी पर विकिरण, 1367 W / m 2 - सौर स्थिरांक के बराबर है।

पृथ्वी के वायुमंडल द्वारा अवशोषण के कारण समुद्र तल पर अधिकतम सौर विकिरण प्रवाह 1020 W/m2 है। हालांकि, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि एक साइट के माध्यम से सौर विकिरण प्रवाह का औसत दैनिक मूल्य कम से कम तीन गुना कम है (दिन और रात के परिवर्तन और क्षितिज के ऊपर सूर्य के कोण में परिवर्तन के कारण) . सर्दियों में, समशीतोष्ण अक्षांशों में, यह मान दो गुना कम होता है। प्रति इकाई क्षेत्र ऊर्जा की यह मात्रा सौर ऊर्जा की संभावनाओं को निर्धारित करती है। सौर ऊर्जा उत्पादन की संभावनाएं भी ग्लोबल डिमिंग के कारण कम हो रही हैं, पृथ्वी की सतह तक पहुंचने वाले सौर विकिरण में मानव निर्मित कमी।

पृथ्वी के वायुमंडल में कुल सौर विकिरण में शामिल हैं प्रत्यक्ष और बिखरा हुआ विकिरण . प्रति इकाई क्षेत्र प्रति इकाई समय में गिरने वाली ऊर्जा की मात्रा इस पर निर्भर करती है:

- क्षेत्र का भौगोलिक अक्षांश,

- स्थानीय जलवायु और वर्ष का समय,

- वायुमंडलीय वायु के घनत्व, आर्द्रता और प्रदूषण की डिग्री,

- पृथ्वी की वार्षिक और दैनिक गति,

- पृथ्वी की सतह की प्रकृति,

- उस सतह के झुकाव के कोण से जिस पर सूर्य के संबंध में विकिरण पड़ता है।

वातावरण सूर्य की कुछ ऊर्जा को अवशोषित करता है। वायुमंडल में सूर्य के प्रकाश का मार्ग जितना लंबा होता है, उतनी ही कम प्रत्यक्ष सौर ऊर्जा पृथ्वी की सतह तक पहुँचती है। जब सूर्य अपने चरम पर होता है (किरणों का आपतन कोण 90° होता है), तो इसकी किरणें पृथ्वी पर सबसे कम समय में टकराती हैं और तीव्रता से अपनी ऊर्जा एक छोटे से क्षेत्र में छोड़ देती हैं। पृथ्वी पर, यह उष्णकटिबंधीय में भूमध्य रेखा के आसपास होता है। जैसे-जैसे आप इस क्षेत्र से दक्षिण या उत्तर की ओर बढ़ते हैं, सूर्य की किरणों के पथ की लंबाई बढ़ती जाती है और पृथ्वी की सतह पर उनके आपतन कोण कम होते जाते हैं। नतीजतन:

हवा में ऊर्जा हानि में वृद्धि,

सौर विकिरण एक बड़े क्षेत्र में वितरित किया जाता है,

एक इकाई क्षेत्र पर पड़ने वाली प्रत्यक्ष ऊर्जा की मात्रा को कम करना, और

बिखरे हुए विकिरण के अनुपात में वृद्धि।

इसके अलावा, वर्ष के अलग-अलग समय पर दिन की लंबाई क्षेत्र के अक्षांश पर भी निर्भर करती है, जो पृथ्वी की सतह में प्रवेश करने वाले सौर विकिरण की मात्रा को भी निर्धारित करती है। सौर ऊर्जा की क्षमता का निर्धारण करने वाला एक महत्वपूर्ण कारक वर्ष के दौरान सौर विकिरण की अवधि है (चित्र 4.1)।

चावल। 4.1. रूस में धूप की अवधि, घंटा/वर्ष

उच्च अक्षांश क्षेत्रों के लिए, जहां सर्दियों के समय का एक महत्वपूर्ण हिस्सा ध्रुवीय रात में पड़ता है, गर्मी और सर्दियों में विकिरण प्रवाह में अंतर काफी बड़ा हो सकता है। तो आर्कटिक सर्कल से परे, धूप की अवधि दिसंबर में 0 घंटे से लेकर जून और जुलाई में 200-300 घंटे तक होती है, जिसकी वार्षिक अवधि लगभग 1200-1600 घंटे होती है। देश के उत्तर में, सर्दियों में पृथ्वी की सतह तक पहुंचने वाली सौर ऊर्जा की मात्रा औसत वार्षिक मूल्य से 0.8 kWh / (m 2 × दिन) से कम होती है, गर्मियों में - 4 kWh / m 2 से अधिक होती है। यदि सर्दियों के महीनों में रूस के उत्तरी और दक्षिणी क्षेत्रों में सौर विकिरण का स्तर बहुत भिन्न होता है, तो उत्तरी अक्षांशों में दिन के उजाले घंटों के कारण इन क्षेत्रों में सूर्यातप के ग्रीष्मकालीन संकेतक काफी अनुरूप होते हैं। हालांकि, धूप की कम वार्षिक अवधि के कारण, सर्कंपोलर क्षेत्र कुल सौर विकिरण में मध्य क्षेत्र और दक्षिण के क्षेत्रों में क्रमशः 1.3 और 1.7 गुना कम हैं।

किसी विशेष क्षेत्र की जलवायु परिस्थितियाँ उस क्षेत्र में बादलों की अवधि और स्तर, आर्द्रता और वायु घनत्व को निर्धारित करती हैं। बादल मुख्य वायुमंडलीय घटना है जो पृथ्वी की सतह तक पहुंचने वाली सौर ऊर्जा की मात्रा को कम कर देती है। उनका गठन स्थानीय राहत की ऐसी विशेषताओं से प्रभावित होता है जैसे पहाड़, समुद्र और महासागर, साथ ही साथ बड़ी झीलें। इसलिए, इन क्षेत्रों और उनके आस-पास के क्षेत्रों में प्राप्त सौर विकिरण की मात्रा भिन्न हो सकती है।

पृथ्वी की सतह और भूभाग की प्रकृति भी इसकी परावर्तनशीलता को प्रभावित करती है। किसी सतह की विकिरण को परावर्तित करने की क्षमता कहलाती है albedo (लैटिन से - सफेदी)। यह स्थापित किया गया है कि पृथ्वी की सतह का एल्बीडो बहुत विस्तृत श्रृंखला में भिन्न होता है। तो, शुद्ध बर्फ का एल्बिडो 85-90%, रेत - 30-35%, चेरनोज़म - 5-14%, हरी पत्तियां - 20-25%, पीली पत्तियां - 33-39%, सूर्य की ऊंचाई पर पानी की सतह होती है। 90 0 - 2%, 20 0 - 78% की सूर्य ऊंचाई पर पानी की सतह। परावर्तित विकिरण बिखरे हुए विकिरण घटक को बढ़ाता है।

मानवजनित और प्राकृतिक वायुमंडलीय प्रदूषण भी सौर विकिरण की मात्रा को सीमित कर सकता है जो पृथ्वी की सतह तक पहुंच सकता है। शहरी स्मॉग, जंगल की आग से निकलने वाला धुआं और हवाई ज्वालामुखी की राख सौर विकिरण के फैलाव और अवशोषण को बढ़ाकर सौर ऊर्जा के उपयोग को कम करती है। इन कारकों का कुल सौर विकिरण की तुलना में प्रत्यक्ष सौर विकिरण पर अधिक प्रभाव पड़ता है। गंभीर वायु प्रदूषण के साथ, उदाहरण के लिए, स्मॉग के साथ, प्रत्यक्ष विकिरण 40% तक कम हो जाता है, और कुल - केवल 15-25%। एक मजबूत ज्वालामुखी विस्फोट कम कर सकता है, और पृथ्वी की सतह के एक बड़े क्षेत्र में, प्रत्यक्ष सौर विकिरण 20% तक, और कुल - 10% तक 6 महीने से 2 साल की अवधि के लिए। वायुमंडल में ज्वालामुखीय राख की मात्रा में कमी के साथ, प्रभाव कमजोर हो जाता है, लेकिन पूरी तरह से ठीक होने की प्रक्रिया में कई साल लग सकते हैं।

वर्ष के विभिन्न महीनों में दिन के दौरान सूर्य की स्थिति बदलने पर प्राप्त करने वाली सतह पर सौर ऊर्जा की घटना की मात्रा भी बदल जाती है। आमतौर पर दोपहर के समय या देर शाम की तुलना में अधिक सौर विकिरण पृथ्वी से टकराते हैं। दोपहर के समय, सूर्य क्षितिज से ऊपर होता है, और पृथ्वी के वायुमंडल के माध्यम से सूर्य के प्रकाश के मार्ग की लंबाई कम हो जाती है। नतीजतन, कम सौर विकिरण बिखरा हुआ और अवशोषित होता है, जिसका अर्थ है कि अधिक सतह तक पहुंचता है। इसके अलावा, 90 ° से प्राप्त सतह पर सूर्य के प्रकाश की घटना के कोण के विचलन से प्रति इकाई क्षेत्र में ऊर्जा की मात्रा में कमी आती है - प्रक्षेपण प्रभाव। सूर्यातप के स्तर पर इस प्रभाव का प्रभाव चित्र 4.2 में देखा जा सकता है।

चावल। 4.2. मान पर सूर्य की किरणों के आपतन कोण में परिवर्तन का प्रभाव

सूर्यातप - प्रक्षेपण प्रभाव

1 किमी चौड़ी सौर ऊर्जा की एक धारा 90 ° के कोण पर पृथ्वी पर गिरती है, और दूसरी समान चौड़ाई की 30 ° के कोण पर। दोनों धाराओं में समान मात्रा में ऊर्जा होती है। इस मामले में, एक तिरछी सौर किरण अपनी ऊर्जा को प्राप्त करने वाली सतह के लंबवत बीम के दोगुने बड़े क्षेत्र में फैलाती है, और इसके परिणामस्वरूप, प्रति यूनिट क्षेत्र प्रति यूनिट समय में आधी ऊर्जा प्रवाहित होगी।

सौर विकिरण को अवशोषित करने वाली पृथ्वी की सतह (अवशोषित विकिरण),गर्म करता है और वातावरण में गर्मी विकीर्ण करता है (प्रतिबिंबित विकिरण)।वायुमंडल की निचली परतें स्थलीय विकिरण में काफी हद तक देरी करती हैं। पृथ्वी की सतह द्वारा अवशोषित विकिरण को मिट्टी, हवा और पानी को गर्म करने पर खर्च किया जाता है।

कुल विकिरण का वह भाग जो पृथ्वी की सतह के परावर्तन और ऊष्मीय विकिरण के बाद रहता है, कहलाता है विकिरण संतुलन।पृथ्वी की सतह का विकिरण संतुलन दिन और ऋतुओं के दौरान बदलता रहता है।

सौर ऊर्जा के सकल संसाधन (संभावित) के मूल्य का आकलन करने के लिए सूचना के स्रोत।सौर ऊर्जा के इस सकल संसाधन (संभावित) के मूल्य का आकलन करने के लिए सूचना का आधार देश के विभिन्न क्षेत्रों में सौर विकिरण का माप डेटा है, जो क्षेत्र के बाद के विभाजन के साथ क्षेत्रों में अपेक्षाकृत एक समान सूर्यातप स्तर के साथ होता है। इन उद्देश्यों के लिए, एक्टिनोमेट्रिक अवलोकनों के परिणामों का उपयोग करके उत्पन्न डेटा की आवश्यकता होती है, अर्थात। विकिरण संतुलन और पृथ्वी की सतह (अल्बेडो) से विकिरण के प्रतिबिंब की प्रकृति पर प्रत्यक्ष, बिखरे और कुल सौर विकिरण की तीव्रता पर डेटा।

रूस में ग्राउंड-आधारित एक्टिनोमेट्रिक अवलोकन करने वाले मौसम विज्ञान स्टेशनों की संख्या में तेज कमी को देखते हुए, 2014 में, नासा भूतल मौसम विज्ञान और सौर ऊर्जा (नासा एसएसई) डेटाबेस से सौर ऊर्जा संसाधनों के वितरण की जानकारी का उपयोग सकल क्षमता का अनुमान लगाने के लिए किया गया था। (संसाधन) सौर ऊर्जा। यह आधार पृथ्वी की सतह के विकिरण संतुलन के उपग्रह माप के आधार पर बनाया गया था, जिसे जुलाई 1983 से जून 2005 तक विश्व जलवायु अनुसंधान कार्यक्रम के अंतर्राष्ट्रीय उपग्रह और बादल जलवायु कार्यक्रम (आईएससीसीपी) के हिस्से के रूप में किया गया था। उनके परिणामों के आधार पर, पृथ्वी की सतह से विकिरण के प्रतिबिंब की प्रकृति, बादल की स्थिति, एरोसोल द्वारा वायुमंडलीय प्रदूषण और अन्य कारकों को ध्यान में रखते हुए, एक क्षैतिज सतह पर घटना की मासिक मात्रा में सौर विकिरण के मान थे रूसी संघ के क्षेत्र सहित पूरे विश्व को कवर करने वाले 1º × 1º ग्रिड के लिए गणना की गई।

किसी दिए गए अभिविन्यास कोण के साथ एक झुकी हुई सतह पर कुल विकिरण घटना की गणना।क्षमता का आकलन करते समय, हमारे लिए रुचि के कोण पर पृथ्वी की सतह के संबंध में एक झुकी हुई सतह पर एक निश्चित समय पर गिरने वाले कुल विकिरण की मात्रा निर्धारित करने में सक्षम होना आवश्यक है।

कुल विकिरण की गणना के लिए कार्यप्रणाली के विवरण के लिए आगे बढ़ने से पहले, सौर विकिरण के आकलन से संबंधित बुनियादी अवधारणाओं को पेश करना आवश्यक है।

समीक्षा में होगी क्षैतिज समन्वय प्रणाली।इस प्रणाली में, निर्देशांक की उत्पत्ति पृथ्वी की सतह पर प्रेक्षक के स्थान पर रखी जाती है। क्षैतिज तल मुख्य तल के रूप में कार्य करता है - समतल गणितीय क्षितिज. इस प्रणाली में एक निर्देशांक या तो है सूरज की ऊंचाई α, या उसका चरम दूरी z. एक और निर्देशांक है अज़ीमुथ ए.

गणितीय क्षितिज आकाशीय गोले का एक बड़ा वृत्त है, जिसका तल उस बिंदु पर साहुल रेखा के लंबवत है जहां पर्यवेक्षक स्थित है।

गणितीय क्षितिज मेल नहीं खाता दृश्य क्षितिजपृथ्वी की सतह की असमानता, अवलोकन बिंदुओं की विभिन्न ऊंचाई, साथ ही वातावरण में प्रकाश किरणों की वक्रता के कारण।

सौर चरम कोण zप्रेक्षण बिंदु A पर सूर्य की किरण और क्षैतिज तल के अभिलंब के बीच का कोण है।

सूर्य ऊंचाई कोण αक्षैतिज तल पर सूर्य की किरण और उसके प्रक्षेपण के बीच ऊर्ध्वाधर तल में कोण है। α+z का योग 90° होता है।

सूर्य का अज़ीमुथ अ- यह क्षैतिज तल में सूर्य की किरण के प्रक्षेपण और दक्षिण की दिशा के बीच का कोण है।

सतह अज़ीमुथ ए पीप्रश्न में सतह से सामान्य और दक्षिण दिशा के बीच के कोण के रूप में मापा जाता है।

सूर्य घोषणा कोण- यह पृथ्वी और सूर्य के केंद्रों को जोड़ने वाली रेखा और भूमध्यरेखीय तल पर इसके प्रक्षेपण के बीच का कोण है। 22 जून को ग्रीष्म संक्रांति के दिन सूर्य की गिरावट पूरे वर्ष में लगातार बदलती रहती है - -23 ° 27 "शीतकालीन संक्रांति के दिन 22 दिसंबर से + 23 ° 27" तक और के दिनों में शून्य होती है। वसंत और शरद ऋतु विषुव (21 मार्च और 23 सितंबर)।

स्थानीय वास्तविक सौर समय आकाशीय गोले पर सूर्य की स्पष्ट स्थिति द्वारा पर्यवेक्षक के स्थान पर निर्धारित समय है। 12 घंटे का स्थानीय सौर समय उस समय से मेल खाता है जब सूर्य अपने आंचल (आकाश में सबसे ऊंचा) पर होता है।

स्थानीय समय आमतौर पर पृथ्वी की कक्षा की विलक्षणता, समय क्षेत्रों के मानव उपयोग और ऊर्जा बचाने के लिए कृत्रिम समय ऑफसेट के कारण स्थानीय सौर समय से भिन्न होता है।

आकाशीय भूमध्य रेखा- यह आकाशीय गोले का एक बड़ा वृत्त है, जिसका तल विश्व की धुरी (पृथ्वी के घूमने की धुरी) के लंबवत है और पृथ्वी के भूमध्य रेखा के समतल से मेल खाता है।

आकाशीय भूमध्य रेखा खगोलीय क्षेत्र की सतह को दो गोलार्द्धों में विभाजित करती है: उत्तरी गोलार्ध, उत्तरी आकाशीय ध्रुव पर एक चोटी के साथ, और दक्षिणी गोलार्ध, दक्षिणी आकाशीय ध्रुव पर एक चोटी के साथ।

आकाश मध्याह्न रेखा- आकाशीय गोले का एक बड़ा वृत्त, जिसका तल एक साहुल रेखा और दुनिया की धुरी (पृथ्वी के घूमने की धुरी) से होकर गुजरता है।

घंटे का कोण- आकाशीय भूमध्य रेखा के साथ आकाशीय मेरिडियन (उसका वह हिस्सा जिसे सूर्य ऊपरी चरमोत्कर्ष के समय पार करता है) से खगोलीय क्षेत्र पर एक चुने हुए बिंदु से गुजरने वाले घंटे के वृत्त तक मापा जाता है।

घंटे का कोण स्थानीय सौर समय को सूर्य द्वारा पूरे आकाश में यात्रा करने की संख्या में परिवर्तित करने का परिणाम है। परिभाषा के अनुसार, दोपहर के समय घंटे का कोण शून्य होता है। चूँकि पृथ्वी एक घंटे (360 o/24 घंटे) में 15 0 चक्कर लगाती है, इसलिए दोपहर में प्रत्येक घंटे के लिए सूर्य 15 0 चलता है। सुबह सूर्य का कोण ऋणात्मक होता है, शाम को यह सकारात्मक होता है।

जैसा पृष्ठभूमि की जानकारी कुल विकिरण की गणना करने के लिए, अवलोकन डेटा के सांख्यिकीय प्रसंस्करण द्वारा प्राप्त निम्नलिखित संकेतकों के मूल्यों का उपयोग किया जाता है:

- दिन के दौरान क्षैतिज क्षेत्र पर पड़ने वाले कुल सौर विकिरण की औसत मासिक मात्रा;

दिन के दौरान एक क्षैतिज क्षेत्र पर गिरने वाले बिखरे (फैलाना) सौर विकिरण की औसत मासिक मात्रा है;

- पृथ्वी की सतह का एल्बिडो - पृथ्वी की सतह द्वारा परावर्तित सौर विकिरण की मात्रा का औसत मासिक अनुपात पृथ्वी की सतह पर कुल सौर विकिरण घटना की मात्रा (अर्थात, पृथ्वी की सतह द्वारा परावर्तित विकिरण का अंश), साझा करें।

आगे की सभी गणना "महीने के औसत दिन" के लिए की जाती है, अर्थात। वह दिन, जिसमें सूर्य का झुकाव कोण औसत मासिक कोण के सबसे निकट होता है।

क्षैतिज सतह पर सौर विकिरण. इस जानकारी का उपयोग करते हुए, कुल (और बिखरी हुई () सौर विकिरण घटना का मान क्षैतिज सतहप्रति टी-वें अवलोकन घंटे:

और - दैनिक से प्रति घंटा विकिरण में संक्रमण के गुणांक - निम्नानुसार निर्धारित किए जाते हैं:

- घंटे का कोण टी-दिन का अनुमानित घंटा, डिग्री;

- सूर्यास्त का घंटा कोण (सूर्यास्त), डिग्री।

सूर्य का घंटा कोणअनुपात का उपयोग करके गणना की गई

- सौर दोपहर का समय, जिसके बारे में जानकारी नासा डेटाबेस, घंटा में पाई जा सकती है।

सूर्यास्त घंटे कोणके रूप में रेटेड

- अक्षांश, डिग्री;

सूर्य की गिरावट का कोण है, डिग्री।

सूर्य घोषणा कोणनिम्नलिखित सूत्र द्वारा निर्धारित

- वर्ष का दिन (1 से 365 तक)।

मनमाने ढंग से उन्मुख झुकाव वाली सतह पर सौर विकिरण . गणना प्रति घंटा कुल सौर विकिरण, क्षितिज के कोण पर उन्मुख एक झुकी हुई सतह पर गिरना, निम्नानुसार उत्पन्न होता है

क्षैतिज के कोण पर मनमाने ढंग से उन्मुख एक झुकी हुई सतह पर प्रत्यक्ष सौर विकिरण की घटना का कोण है टी- घंटे, डिग्री;

सूर्य का आंचल कोण है टी- घंटे, डिग्री;

क्षितिज के लिए सतह के झुकाव का कोण है, डिग्री;

सूर्य का चरम कोण

घटना का कोण सीधासौर विकिरणएक झुकी हुई सतह पर मनमाने ढंग से क्षितिज के कोण पर उन्मुख:

सूर्य का अज़ीमुथल कोण है टी-दिन का घंटा, डिग्री;

झुकी हुई सतह का दिगंश है, डिग्री।

क्षितिज के कोण पर मनमाने ढंग से उन्मुख एक झुकी हुई सतह पर प्रत्यक्ष सौर विकिरण की घटना के कोण की गणना निम्नलिखित संबंधों का उपयोग करके भी की जा सकती है:

ऊपर माने गए संबंधों का उपयोग दिन के घंटे (या तीन घंटे) के अंतराल में विभेदन के साथ सूर्य की ऊर्जा क्षमता का अनुमान लगाने के लिए किया जा सकता है।

सौर ऊर्जा का सकल विद्युत शक्ति संसाधन (संभावित)।हमारे देश में सौर ऊर्जा के सकल विद्युत शक्ति संसाधन का अनुमान लगाने के लिए, 1 मीटर 2 पर कुल सौर विकिरण घटना के औसत मासिक दैनिक मूल्यों का उपयोग किया गया था। क्षैतिज समक्षेत्र (किलोवाट एच / (एम 2 दिन))। इस जानकारी के आधार पर, संघ के विषयों द्वारा भेदभाव के साथ, सौर विकिरण की औसत मात्रा का अनुमान मिलियन kWh में लगाया गया था, जो वर्ष के दौरान 1 वर्ग किलोमीटर क्षेत्र में गिर रहा था (या kWh / (m 2 ∙वर्ष) में) अंजीर। 4.3.

चावल। 4.3. संघीय विषयों द्वारा विवरण के साथ रूसी संघ के क्षेत्र में वार्षिक सौर ऊर्जा संसाधनों का वितरण

मानचित्र पर, महासंघ के प्रत्येक विषय को अपना कोड सौंपा गया है।

फेडरेशन के विषयों की सूची उनके कोड के साथ रूस के संघीय जिलों द्वारा भेदभाव के साथ नीचे प्रस्तुत की गई है। आरईएस की ऊर्जा क्षमता के आकलन की बारीकियों को ध्यान में रखते हुए, मॉस्को और सेंट पीटर्सबर्ग के शहरों को क्रमशः मॉस्को और लेनिनग्राद क्षेत्रों के साथ क्षेत्र कोड के संयुक्त क्षेत्र के असाइनमेंट के साथ मिला दिया गया है। उत्तर से दक्षिण तक बड़े पैमाने पर संघ के विषयों को भागों में विभाजित किया जा सकता है: उत्तर, केंद्र, दक्षिण।

1. केंद्रीय संघीय जिला: (31) बेलगोरोड क्षेत्र, (32) ब्रांस्क क्षेत्र, (33) व्लादिमीर क्षेत्र, (36) वोरोनिश क्षेत्र, (37) इवानोवो क्षेत्र, (40) कलुगा क्षेत्र, (44) कोस्त्रोमा क्षेत्र, (46) कुर्स्क क्षेत्र, ( 48) लिपेत्स्क क्षेत्र, (50) मास्को क्षेत्र और मॉस्को, (57) ओर्योल क्षेत्र, (62) रियाज़ान क्षेत्र, (67) स्मोलेंस्क क्षेत्र, (68) तांबोव क्षेत्र, (69) तेवर क्षेत्र, (71) तुला क्षेत्र, ( 76) यारोस्लाव क्षेत्र।

2. उत्तर पश्चिमी संघीय जिला: ( 10) करेलिया गणराज्य, (11) कोमी गणराज्य, (29) आर्कान्जेस्क क्षेत्र, (35) वोलोग्दा क्षेत्र, (39) कलिनिनग्राद क्षेत्र, (47) लेनिनग्राद क्षेत्र और सेंट पीटर्सबर्ग, (51) मरमंस्क क्षेत्र, (53) नोवगोरोड क्षेत्र, (60) प्सकोव क्षेत्र, (83) नेनेट्स ऑटोनॉमस ऑक्रग।

3. दक्षिणी संघीय जिला: ( 1) अदिगिया गणराज्य, (8) कलमीकिया गणराज्य, (23) क्रास्नोडार क्षेत्र, (30) अस्त्रखान क्षेत्र, (34) वोल्गोग्राड क्षेत्र, (61) रोस्तोव क्षेत्र, (91) क्रीमिया और सेवस्तोपोल गणराज्य।

4. उत्तरी कोकेशियान संघीय जिला: ( 5) दागिस्तान गणराज्य, (6) इंगुशेटिया गणराज्य, (7) कबार्डिनो-बलकारिया गणराज्य, (9) कराची-चर्केसिया गणराज्य, (15) उत्तर ओसेशिया-अलानिया गणराज्य, (20) चेचन गणराज्य, (26) स्टावरोपोल क्षेत्र।

5. वोल्गा संघीय जिला: ( 2) बश्कोर्तोस्तान गणराज्य, (12) मारी एल गणराज्य, (13) मोर्दोविया गणराज्य, (16) तातारस्तान गणराज्य, (18) उदमुर्तिया गणराज्य, (21) चुवाशिया गणराज्य, (43) किरोव क्षेत्र, (52) ) निज़नी नोवगोरोड क्षेत्र, (56) ) ऑरेनबर्ग क्षेत्र, (58) पेन्ज़ा क्षेत्र, (59) पर्म क्षेत्र, (63) समारा क्षेत्र, (64) सारातोव क्षेत्र, (73) उल्यानोवस्क क्षेत्र।

6. यूराल संघीय जिला: ( 45) कुरगन क्षेत्र, (66) स्वेर्दलोव्स्क क्षेत्र, (72) टूमेन क्षेत्र, (74) चेल्याबिंस्क क्षेत्र, (86) खांटी-मानसीस्क औक-युग्रा, (89) यमल-नेनेट्स एओक।

7. साइबेरियाई संघीय जिला: (3) बुरातिया गणराज्य, (4) अल्ताई गणराज्य, (17) टायवा गणराज्य, (19) खाकासिया गणराज्य, (22) अल्ताई क्षेत्र, (24) क्रास्नोयार्स्क क्षेत्र (24-1। उत्तर, 24-2 . केंद्र, 24 -3. दक्षिण), (38) इरकुत्स्क क्षेत्र (38-1. उत्तर, 38-2. दक्षिण), (42) केमेरोवो क्षेत्र, (54) नोवोसिबिर्स्क क्षेत्र, (55) ओम्स्क क्षेत्र, (70) टॉम्स्क क्षेत्र, (75) ट्रांस-बाइकाल क्षेत्र।

8. सुदूर पूर्वी संघीय जिला: ( 14) सखा गणराज्य (याकूतिया) (14-1। उत्तर, 14-2। केंद्र, 14-3। दक्षिण), (25) प्रिमोर्स्की क्षेत्र, (27) खाबरोवस्क क्षेत्र, (27-1। उत्तर, 27-2 दक्षिण), (28) अमूर क्षेत्र, (41) कामचटका क्षेत्र, (49) मगदान क्षेत्र, (65) सखालिन क्षेत्र, (79) यहूदी स्वायत्त क्षेत्र, (87) चुकोटका स्वायत्त क्षेत्र।

वर्तमान राय यह है कि रूस, जो मुख्य रूप से मध्य और उच्च अक्षांशों में स्थित है, के पास अपने कुशल ऊर्जा उपयोग के लिए महत्वपूर्ण सौर ऊर्जा संसाधन नहीं हैं, यह सच नहीं है। नीचे दिया गया नक्शा (चित्र। 4.4) रूस के क्षेत्र में सौर विकिरण ऊर्जा संसाधनों के औसत वार्षिक वितरण को दर्शाता है, जो प्रति दिन औसतन प्रति 1 आता है। क्षितिज के झुकाव के इष्टतम कोण के साथ दक्षिणी अभिविन्यास के प्लेटफार्म(प्रत्येक भौगोलिक बिंदु के लिए, यह अपना स्वयं का कोण है जिस पर किसी एकल साइट पर कुल वार्षिक सौर विकिरण ऊर्जा इनपुट अधिकतम होता है)।

चित्र 4.4। वार्षिक औसत दैनिक सौर का वितरण

रूस के क्षेत्र में विकिरण, kW × घंटा / (m 2 × दिन) (इष्टतम

दक्षिण उन्मुख सतह)

प्रस्तुत मानचित्र पर विचार करने से पता चलता है कि रूस की वर्तमान सीमाओं के भीतर, सबसे "सुन्नी" उत्तरी काकेशस के क्षेत्र नहीं हैं, जैसा कि कई लोग मानते हैं, लेकिन प्राइमरी और दक्षिणी साइबेरिया के क्षेत्र (4.5-5 kWh / (m 2 *) दिन) और ऊपर)। यह दिलचस्प है कि प्रसिद्ध काला सागर रिसॉर्ट्स (सोची और अन्य), औसत वार्षिक सौर विकिरण इनपुट (प्राकृतिक क्षमता और सौर सूर्यातप संसाधन के संदर्भ में) के अनुसार उसी क्षेत्र से संबंधित हैं, जिसमें याकुटिया (4.0) सहित अधिकांश साइबेरिया शामिल हैं। -4. 5 किलोवाट × घंटा / (एम 2 × दिन))।

विकेंद्रीकृत ऊर्जा आपूर्ति वाले ऊर्जा-कम प्रदान वाले क्षेत्रों के लिए, यह महत्वपूर्ण है कि कई उत्तरी क्षेत्रों सहित देश के 60% से अधिक क्षेत्र, सौर विकिरण के औसत वार्षिक दैनिक सेवन 3.5 से 4.5 kWh / (m 2 ×) की विशेषता है। दिन), जो जर्मनी के दक्षिण से अलग नहीं है, जो सौर प्रतिष्ठानों का व्यापक उपयोग करता है।

मानचित्र के विश्लेषण से पता चलता है कि रूसी संघ में प्रति दिन 4.5 से 5.0 kWh / m 2 या उससे अधिक की उच्चतम सूर्यातप तीव्रता साइबेरिया के दक्षिण में, तुवा गणराज्य और बुरातिया गणराज्य के दक्षिण में प्रिमोरी में देखी जाती है। , और यहां तक ​​कि सेवरनाया ज़ेमल्या के पूर्वी भाग में आर्कटिक सर्कल से परे, और देश के दक्षिणी क्षेत्रों में नहीं। सौर क्षमता से, 4.0 - 4.5 kWh / (m 2 * दिन), क्रास्नोडार क्षेत्र, रोस्तोव क्षेत्र, वोल्गा क्षेत्र का दक्षिणी भाग, अधिकांश साइबेरिया (याकूतिया सहित), नोवोसिबिर्स्क के दक्षिणी क्षेत्र, इरकुत्स्क क्षेत्र, बुरातिया, टायवा , खाकासिया , प्रिमोर्स्की और खाबरोवस्क क्षेत्र, अमूर क्षेत्र, सखालिन द्वीप, क्रास्नोयार्स्क क्षेत्र से मगदान, सेवरनाया ज़ेमल्या, यमलो-नेनेट्स स्वायत्त ऑक्रग के उत्तर-पूर्व के विशाल क्षेत्र, प्रसिद्ध रूसी काला सागर रिसॉर्ट्स के साथ उत्तरी काकेशस के समान क्षेत्र से संबंधित हैं। निज़नी नोवगोरोड, मॉस्को, सेंट पीटर्सबर्ग, सालेकहार्ड, चुकोटका और कामचटका के पूर्वी भाग में औसत सौर विकिरण 2.5 से 3 kWh / m 2 प्रति दिन की विशेषता है। देश के बाकी हिस्सों में, प्रति दिन 3 से 4 kWh/m 2 तक सूर्यातप की तीव्रता प्रबल होती है।

मई, जून और जुलाई में ऊर्जा प्रवाह की तीव्रता सबसे अधिक होती है। इस अवधि के दौरान, मध्य रूस में, प्रति 1 वर्गमीटर। सतह का मीटर प्रति दिन 5 kWh है। सबसे कम तीव्रता दिसंबर-जनवरी में होती है, जब 1 वर्गमीटर। सतह का मीटर प्रति दिन 0.7 kWh है।

वर्तमान स्थिति को देखते हुए, यूक्रेन के मानचित्र पर (चित्र। 4.3) क्रीमिया के क्षेत्र में सौर विकिरण के स्तर का विश्लेषण करना संभव है।

चावल। 4.3. द्वारा वार्षिक आने वाले सौर विकिरण का वितरण

यूक्रेन का क्षेत्र, kW × घंटा / (m 2 × वर्ष) (सर्वोत्तम रूप से उन्मुख)

दक्षिणमुखी सतह)

सौर ऊर्जा का सकल तापीय ऊर्जा संसाधन।सकल तापीय ऊर्जा संसाधन (संभावित) रूस के क्षेत्र में प्रवेश करने वाले सौर विकिरण की ऊर्जा के अनुरूप तापीय ऊर्जा की अधिकतम मात्रा निर्धारित करता है।

इस संसाधन के मूल्यांकन के लिए जानकारी प्रति यूनिट समय में विकिरण प्राप्त करने वाली सतह के प्रति यूनिट क्षेत्र में मेगा- या किलोकलरीज में सूर्यातप हो सकती है।

चित्र 4.4 रूसी संघ के क्षेत्र की क्षैतिज सतह पर कुल सौर विकिरण के वितरण का एक विचार प्रति वर्ष 1 सेमी2 प्रति किलोकलरीज में देता है।

चित्र 4.4। द्वारा वार्षिक आने वाले सौर विकिरण का वितरण

रूस का क्षेत्र, किलो कैलोरी / (सेमी 2 × वर्ष)

सौर विकिरण की क्षमता के अनुसार रूस के क्षेत्र का व्यापक ज़ोनिंग चित्र 4.6 में देखा जा सकता है। उपयोग क्षमता की प्राथमिकता के अनुसार 10 जोन आवंटित किए गए हैं। जाहिर है, यूरोपीय भाग के दक्षिणी क्षेत्रों, ट्रांसबाइकलिया के दक्षिण और सुदूर पूर्व में सौर ऊर्जा के व्यावहारिक उपयोग के लिए सबसे अनुकूल परिस्थितियां हैं।

चावल। 19. सौर क्षमता के अनुसार रूस के क्षेत्र का ज़ोनिंग

विकिरण (सर्कल में संख्या क्षमता की प्राथमिकता के अनुसार संख्या है)

रूसी संघ के संघीय जिलों द्वारा विभेदन के साथ सौर ऊर्जा की सकल ऊर्जा क्षमता के मूल्य।

सौर ऊर्जा उद्योग की तकनीकी क्षमता का आकलन करते समय, उस समय के सबसे आम (90%) संकेतकों का उपयोग 15% की दक्षता वाले सिलिकॉन-आधारित फोटोवोल्टिक कोशिकाओं के साथ किया गया था। सौर प्रतिष्ठानों का कार्य क्षेत्र, फोटोवोल्टिक मॉड्यूल में फोटोवोल्टिक कोशिकाओं के प्लेसमेंट के घनत्व को ध्यान में रखते हुए, क्षेत्र के क्षेत्र के 0.1% के बराबर लिया गया था जो कि विकिरण स्तर के मामले में सजातीय है। . तकनीकी क्षमता की गणना मानक ईंधन के टन में की गई थी, जो कि फोटोवोल्टिक कोशिकाओं के कब्जे वाले क्षेत्र और उनकी दक्षता के क्षेत्र की सकल सौर क्षमता के उत्पाद के रूप में थी।

क्षेत्र की तकनीकी गर्मी और बिजली क्षमता की परिभाषा सबसे कुशल सौर गर्म पानी की आपूर्ति प्रतिष्ठानों में सौर विकिरण की ऊर्जा को तापीय ऊर्जा में परिवर्तित करने की तकनीकी संभावनाओं पर केंद्रित है। तकनीकी क्षमता का आकलन प्रत्येक क्षेत्र में ऐसे प्रतिष्ठानों के ताप उत्पादन पर डेटा के आधार पर किया गया था, जिसमें एक समान स्तर के विद्रोह और किए गए अनुमान थे: सौर कलेक्टरों के कब्जे वाले क्षेत्र पर 1% के बराबर विचाराधीन क्षेत्र का क्षेत्र, थर्मल और विद्युत प्रतिष्ठानों के क्षेत्रों के बीच का अनुपात क्रमशः - 0.8 और 0 ,2, और ईंधन उपकरण की दक्षता 0.7 है। मानक ईंधन के टन में रूपांतरण 0.34 tce / kWh के गुणांक का उपयोग करके किया गया था।

सौर ऊर्जा संसाधनों के व्यावहारिक उपयोग की संभावना को दर्शाने वाले ज्ञात संकेतकों का सबसे बड़ा उद्देश्य इसकी आर्थिक क्षमता का सूचक माना जाता है। बिजली और थर्मल सौर प्रतिष्ठानों के उपयोग की आर्थिक व्यवहार्यता और दायरा पारंपरिक ऊर्जा स्रोतों के साथ उनकी प्रतिस्पर्धा के आधार पर निर्धारित किया जाना चाहिए। आवश्यक और विश्वसनीय जानकारी की आवश्यक मात्रा का अभाव आर्थिक क्षमता के परिमाण का आकलन करने के लिए योग्य विशेषज्ञों की राय के आधार पर सरलीकृत तरीकों का उपयोग करने का कारण था।

विशेषज्ञ अनुमानों के अनुसार, सौर ऊर्जा उद्योग की आर्थिक क्षमता को इस क्षेत्र में वार्षिक बिजली खपत के 0.05% के बराबर लिया गया था (रोसस्टैट के अनुसार) मानक ईंधन के टन में इसके रूपांतरण के साथ।

सौर विकिरण की ज्ञात तीव्रता के साथ, सौर विकिरण की कुल ऊर्जा क्षमता की गणना मानक ईंधन, किलोवाट-घंटे, गीगाकैलोरी के टन में की जा सकती है। विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए सौर ऊर्जा में फोटोवोल्टिक कोशिकाओं के उपयोग और गर्मी पैदा करने के लिए सौर संग्राहकों को ध्यान में रखते हुए, कुल तकनीकी और आर्थिक क्षमता को ऊपर चर्चा की गई पद्धति के अनुसार विद्युत शक्ति और ताप शक्ति में विभाजित किया गया है (तालिका 9)।

सूर्य ऊर्जा का एक अटूट, पर्यावरण की दृष्टि से सुरक्षित और सस्ता स्रोत है। विशेषज्ञों के अनुसार, एक सप्ताह के दौरान पृथ्वी की सतह तक पहुंचने वाली सौर ऊर्जा की मात्रा दुनिया के सभी तेल, गैस, कोयला और यूरेनियम भंडार की ऊर्जा से अधिक है। शिक्षाविद Zh.I के अनुसार। अल्फेरोव, "मानवता के पास एक विश्वसनीय प्राकृतिक थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर है - सूर्य। यह Zh-2 वर्ग का एक तारा है, जो बहुत ही औसत है, जिनमें से गैलेक्सी में 150 बिलियन तक हैं। लेकिन यह हमारा तारा है, और यह पृथ्वी पर विशाल शक्तियाँ भेजता है, जिसके परिवर्तन से हम कई सैकड़ों वर्षों तक मानव जाति की लगभग किसी भी ऊर्जा माँग को पूरा कर सकते हैं। ” इसके अलावा, सौर ऊर्जा "स्वच्छ" है और ग्रह की पारिस्थितिकी पर नकारात्मक प्रभाव नहीं डालती है।

एक महत्वपूर्ण बिंदु यह तथ्य है कि सौर कोशिकाओं के निर्माण के लिए कच्चा माल सबसे आम तत्वों में से एक है - सिलिकॉन। पृथ्वी की पपड़ी में, सिलिकॉन ऑक्सीजन के बाद दूसरा तत्व है (द्रव्यमान से 29.5%) 3। कई वैज्ञानिकों के अनुसार, सिलिकॉन "इक्कीसवीं सदी का तेल" है: 30 वर्षों के लिए, एक फोटोवोल्टिक संयंत्र में एक किलोग्राम सिलिकॉन एक थर्मल पावर प्लांट में 75 टन तेल के बराबर बिजली उत्पन्न करता है।

हालांकि, कुछ विशेषज्ञों का मानना ​​​​है कि सौर ऊर्जा को पर्यावरण के अनुकूल नहीं कहा जा सकता है क्योंकि फोटोवोल्टिक के लिए शुद्ध सिलिकॉन का उत्पादन बहुत "गंदा" और बहुत ऊर्जा-गहन उत्पादन है। इसके साथ ही, सौर ऊर्जा संयंत्रों के निर्माण के लिए जलविद्युत जलाशयों के क्षेत्र में तुलनीय विशाल भूमि के आवंटन की आवश्यकता होती है। विशेषज्ञों के अनुसार, सौर ऊर्जा का एक और नुकसान उच्च अस्थिरता है। ऊर्जा प्रणाली के कुशल संचालन को सुनिश्चित करना, जिसके तत्व सौर ऊर्जा संयंत्र हैं, संभव है:
- पारंपरिक ऊर्जा वाहक का उपयोग करके महत्वपूर्ण आरक्षित क्षमताओं की उपस्थिति जो रात में या बादल के दिनों में जुड़ी हो सकती है;
- पावर ग्रिड 4 का बड़े पैमाने पर और महंगा आधुनिकीकरण करना।

इस कमी के बावजूद, दुनिया में सौर ऊर्जा का विकास जारी है। सबसे पहले, इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि उज्ज्वल ऊर्जा सस्ती हो जाएगी और कुछ वर्षों में तेल और गैस का एक महत्वपूर्ण प्रतियोगी होगा।

दुनिया में वर्तमान क्षण में हैं फोटोवोल्टिक संस्थापनप्रत्यक्ष रूपांतरण विधि के आधार पर सौर ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करना, और ऊष्मप्रवैगिकी संस्थापनजिसमें सौर ऊर्जा को पहले ऊष्मा में परिवर्तित किया जाता है, फिर ऊष्मा इंजन के ऊष्मागतिक चक्र में इसे यांत्रिक ऊर्जा में और जनरेटर में विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।

ऊर्जा के स्रोत के रूप में सौर कोशिकाओं का उपयोग किया जा सकता है:
- उद्योग में (विमानन उद्योग, मोटर वाहन उद्योग, आदि),
- कृषि में,
- घरेलू क्षेत्र में,
- निर्माण उद्योग में (उदाहरण के लिए, इको-हाउस),
- सौर ऊर्जा संयंत्रों में,
- स्वायत्त वीडियो निगरानी प्रणाली में,
- स्वायत्त प्रकाश व्यवस्था में,
- अंतरिक्ष उद्योग में।

एनर्जी स्ट्रैटेजी इंस्टीट्यूट के अनुसार, रूस में सौर ऊर्जा की सैद्धांतिक क्षमता 2,300 बिलियन टन से अधिक मानक ईंधन है, आर्थिक क्षमता 12.5 मिलियन टन ईंधन के बराबर है। तीन दिनों के लिए रूस के क्षेत्र में प्रवेश करने वाली सौर ऊर्जा की क्षमता हमारे देश में पूरे वार्षिक बिजली उत्पादन की ऊर्जा से अधिक है।
रूस के स्थान (41 और 82 डिग्री उत्तरी अक्षांश के बीच) के कारण, सौर विकिरण का स्तर काफी भिन्न होता है: सुदूर उत्तरी क्षेत्रों में प्रति वर्ष 810 kWh/m 2 से दक्षिणी क्षेत्रों में प्रति वर्ष 1400 kWh/m 2 तक। बड़े मौसमी उतार-चढ़ाव भी सौर विकिरण के स्तर को प्रभावित करते हैं: 55 डिग्री की चौड़ाई पर, जनवरी में सौर विकिरण 1.69 kWh / m 2 है, और जुलाई में - 11.41 kWh / m 2 प्रति दिन।

सौर ऊर्जा की क्षमता दक्षिण-पश्चिम (उत्तरी काकेशस, काले और कैस्पियन समुद्र का क्षेत्र) और दक्षिणी साइबेरिया और सुदूर पूर्व में सबसे बड़ी है।

सौर ऊर्जा के उपयोग के मामले में सबसे आशाजनक क्षेत्र: कलमीकिया, स्टावरोपोल क्षेत्र, रोस्तोव क्षेत्र, क्रास्नोडार क्षेत्र, वोल्गोग्राड क्षेत्र, अस्त्रखान क्षेत्र और दक्षिण-पश्चिम में अन्य क्षेत्र, अल्ताई, प्राइमरी, चिता क्षेत्र, बुराटिया और दक्षिण-पूर्व में अन्य क्षेत्र . इसके अलावा, पश्चिमी और पूर्वी साइबेरिया और सुदूर पूर्व के कुछ क्षेत्र दक्षिणी क्षेत्रों में सौर विकिरण के स्तर से अधिक हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, इरकुत्स्क (52 डिग्री उत्तरी अक्षांश) में सौर विकिरण का स्तर 1340 kWh/m2 तक पहुंच जाता है, जबकि याकुतिया-सखा गणराज्य (62 डिग्री उत्तरी अक्षांश) में यह आंकड़ा 1290 kWh/m2 है। 5

वर्तमान में, रूस के पास सौर ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए उन्नत प्रौद्योगिकियां हैं। ऐसे कई उद्यम और संगठन हैं जिन्होंने फोटोइलेक्ट्रिक कन्वर्टर्स की तकनीक विकसित की है और सुधार कर रहे हैं: दोनों सिलिकॉन और मल्टीजंक्शन संरचनाओं पर। सौर ऊर्जा संयंत्रों के लिए सांद्रण प्रणालियों के उपयोग में कई विकास हुए हैं।

रूस में सौर ऊर्जा के विकास का समर्थन करने के लिए विधायी ढांचा अपनी प्रारंभिक अवस्था में है। हालाँकि, पहले कदम उठाए जा चुके हैं:
- 3 जुलाई, 2008: सरकारी डिक्री संख्या 426 "नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों के उपयोग के आधार पर संचालित एक उत्पादन सुविधा की योग्यता पर";
- 8 जनवरी, 2009: रूसी संघ की सरकार की डिक्री एन 1-आर "अवधि के लिए अक्षय ऊर्जा स्रोतों के उपयोग के आधार पर बिजली उद्योग की ऊर्जा दक्षता बढ़ाने के क्षेत्र में राज्य की नीति की मुख्य दिशाओं पर" 2020 तक"

2015 और 2020 तक रूसी ऊर्जा संतुलन के समग्र स्तर में आरईएस की हिस्सेदारी को क्रमशः 2.5% और 4.5% तक बढ़ाने के लक्ष्य को मंजूरी दी गई थी।

विभिन्न अनुमानों के अनुसार, इस समय रूस में कुल सौर उत्पादन क्षमता 5 मेगावाट से अधिक नहीं है, जिसमें से अधिकांश घरों पर पड़ती है। रूसी सौर उद्योग में सबसे बड़ी औद्योगिक सुविधा 2010 में बेलगोरोड क्षेत्र में चालू 100 किलोवाट सौर ऊर्जा संयंत्र है (तुलना के लिए, दुनिया में सबसे बड़ा सौर ऊर्जा संयंत्र कनाडा में 80,000 किलोवाट की क्षमता के साथ स्थित है)।

वर्तमान में रूस में दो परियोजनाएं लागू की जा रही हैं: स्टावरोपोल क्षेत्र में सौर पार्कों का निर्माण (क्षमता - 12 मेगावाट) और दागिस्तान गणराज्य में (10 मेगावाट) 7 । अक्षय ऊर्जा के लिए समर्थन की कमी के बावजूद, कई कंपनियां सौर ऊर्जा के क्षेत्र में छोटी परियोजनाओं को लागू कर रही हैं। उदाहरण के लिए, सखानेर्गो ने याकुतिया में 10 kW की क्षमता वाला एक छोटा स्टेशन स्थापित किया।

मॉस्को में छोटे प्रतिष्ठान हैं: लेओन्टिव्स्की लेन में और मिचुरिंस्की प्रॉस्पेक्ट पर, कई घरों के प्रवेश द्वार और आंगन सौर मॉड्यूल की मदद से रोशन किए जाते हैं, जिससे प्रकाश की लागत 25% कम हो जाती है। तिमिरयाज़ेवस्काया स्ट्रीट पर, बस स्टॉप में से एक की छत पर सौर पैनल स्थापित किए गए हैं, जो एक संदर्भ और सूचना परिवहन प्रणाली और वाई-फाई प्रदान करते हैं।

रूस में सौर ऊर्जा का विकास कई कारकों के कारण है:

1) वातावरण की परिस्थितियाँ:यह कारक न केवल ग्रिड समता तक पहुंचने के वर्ष को प्रभावित करता है, बल्कि सौर स्थापना प्रौद्योगिकी की पसंद को भी प्रभावित करता है जो किसी विशेष क्षेत्र के लिए सबसे उपयुक्त है;

2)सरकारी सहायता:सौर ऊर्जा के लिए कानूनी रूप से स्थापित आर्थिक प्रोत्साहनों की उपस्थिति महत्वपूर्ण है
इसका विकास। कई यूरोपीय देशों और संयुक्त राज्य अमेरिका में सफलतापूर्वक उपयोग किए जाने वाले राज्य समर्थन के प्रकारों में से कोई भी भेद कर सकता है: सौर ऊर्जा संयंत्रों के लिए फीड-इन टैरिफ, सौर ऊर्जा संयंत्रों के निर्माण के लिए सब्सिडी, कर प्रोत्साहन के लिए विभिन्न विकल्प, सौर प्रतिष्ठानों की खरीद के लिए ऋण की सर्विसिंग की लागत के हिस्से के लिए मुआवजा;

3)SFEU की लागत (सौर फोटोवोल्टिक संस्थापन):आज, सौर ऊर्जा संयंत्र उपयोग में आने वाली सबसे महंगी बिजली उत्पादन तकनीकों में से एक हैं। हालाँकि, जैसे-जैसे 1 kWh उत्पन्न बिजली की लागत घटती है, सौर ऊर्जा प्रतिस्पर्धी हो जाती है। एसपीपीएम की मांग एसपीपीएम की स्थापित क्षमता के 1 वाट की लागत में कमी (2010 में लगभग 3,000 डॉलर) पर निर्भर करती है। लागत में कमी दक्षता में वृद्धि, तकनीकी लागत को कम करने और उत्पादन की लाभप्रदता (प्रतिस्पर्धा के प्रभाव) को कम करके प्राप्त की जाती है। 1 किलोवाट बिजली की लागत को कम करने की क्षमता प्रौद्योगिकी पर निर्भर करती है और प्रति वर्ष 5% से 15% तक होती है;

4) पर्यावरण मानक:क्योटो प्रोटोकॉल के संभावित संशोधन के कारण पर्यावरणीय नियमों (प्रतिबंधों और जुर्माना) के कड़े होने से सौर ऊर्जा बाजार सकारात्मक रूप से प्रभावित हो सकता है। उत्सर्जन भत्तों की बिक्री के तंत्र में सुधार एसएफई बाजार के लिए एक नया आर्थिक प्रोत्साहन प्रदान कर सकता है;

5) बिजली की मांग और आपूर्ति का संतुलन:उत्पादन और बिजली ग्रिड के निर्माण और पुनर्निर्माण के लिए मौजूदा महत्वाकांक्षी योजनाओं का कार्यान्वयन
उद्योग सुधार के दौरान आरएओ "रूस के यूईएस" से अलग की गई कंपनियों की क्षमता, बिजली की आपूर्ति में काफी वृद्धि करेगी और कीमत पर दबाव बढ़ा सकती है
थोक बाजार में। हालांकि, पुरानी क्षमता की सेवानिवृत्ति और मांग में एक साथ वृद्धि से कीमत में वृद्धि होगी;

6)तकनीकी कनेक्शन के साथ समस्याओं की उपस्थिति:केंद्रीकृत बिजली आपूर्ति प्रणाली के तकनीकी कनेक्शन के लिए आवेदनों को पूरा करने में देरी एसएफईयू सहित वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों पर स्विच करने के लिए एक प्रोत्साहन है। इस तरह की देरी क्षमता के उद्देश्य की कमी, और ग्रिड कंपनियों द्वारा तकनीकी कनेक्शन के आयोजन की अक्षमता या टैरिफ से तकनीकी कनेक्शन के वित्तपोषण की कमी दोनों द्वारा निर्धारित की जाती है;

7) स्थानीय सरकार की पहल:क्षेत्रीय और नगरपालिका सरकारें सौर ऊर्जा के विकास के लिए अपने स्वयं के कार्यक्रमों को लागू कर सकती हैं, या अधिक सामान्यतः, नवीकरणीय / गैर-पारंपरिक ऊर्जा स्रोतों के लिए। आज, इस तरह के कार्यक्रम पहले से ही क्रास्नोयार्स्क और क्रास्नोडार क्षेत्रों, बुराटिया गणराज्य, आदि में लागू किए जा रहे हैं;

8) खुद के उत्पादन का विकास: SFEU के रूसी उत्पादन का सौर ऊर्जा की रूसी खपत के विकास पर सकारात्मक प्रभाव पड़ सकता है। सबसे पहले, अपने स्वयं के उत्पादन के कारण, सौर प्रौद्योगिकियों की उपलब्धता और उनकी लोकप्रियता के बारे में जनसंख्या की सामान्य जागरूकता बढ़ रही है। दूसरे, वितरण श्रृंखला के मध्यवर्ती लिंक को कम करके और परिवहन घटक 8 को कम करके अंतिम उपयोगकर्ताओं के लिए एसएफईएम की लागत कम हो जाती है।

6 http://www.ng.ru/energy/2011-10-11/9_sun_energy.html
7 आयोजक हेवेल एलएलसी है, जिसके संस्थापक रेनोवा ग्रुप ऑफ कंपनीज (51%) और स्टेट कॉरपोरेशन रशियन कॉरपोरेशन ऑफ नैनोटेक्नोलॉजीज (49%) हैं।

सौर बैटरी सौर मॉड्यूल की एक श्रृंखला है जो सौर ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करती है और इलेक्ट्रोड का उपयोग करके इसे अन्य कनवर्टर उपकरणों तक पहुंचाती है। प्रत्यक्ष धारा से प्रत्यावर्ती धारा बनाने के लिए उत्तरार्द्ध की आवश्यकता होती है, जिसे घरेलू विद्युत उपकरण अनुभव कर सकते हैं। प्रत्यक्ष धारा तब प्राप्त होती है जब सौर ऊर्जा को फोटोकल्स द्वारा माना जाता है और फोटॉन ऊर्जा को विद्युत प्रवाह में परिवर्तित किया जाता है।

फोटोकेल पर कितने फोटॉन हिट करते हैं यह निर्धारित करता है कि सौर बैटरी कितनी ऊर्जा प्रदान करती है। इस कारण से, बैटरी का प्रदर्शन न केवल फोटोकेल की सामग्री से प्रभावित होता है, बल्कि प्रति वर्ष धूप के दिनों की संख्या, बैटरी पर सूर्य के प्रकाश की घटना के कोण और मानव नियंत्रण से परे अन्य कारकों से भी प्रभावित होता है।

सौर पैनल कितनी शक्ति का उत्पादन करता है इसे प्रभावित करने वाले पहलू

सबसे पहले, सौर पैनलों का प्रदर्शन निर्माण और उत्पादन तकनीक की सामग्री पर निर्भर करता है। उनमें से जो बाजार में हैं, आप 5 से 22% के प्रदर्शन के साथ बैटरी पा सकते हैं। सभी सौर कोशिकाओं को सिलिकॉन और फिल्म में विभाजित किया गया है।

सिलिकॉन मॉड्यूल प्रदर्शन:

• मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन पैनल - 22% तक।
• पॉलीक्रिस्टलाइन पैनल - 18% तक।
• अनाकार (लचीला) - 5% तक।

फिल्म मॉड्यूल प्रदर्शन:

• कैडमियम टेलुराइड पर आधारित - 12% तक।
• मेली-इंडियम-गैलियम सेलेनाइड पर आधारित - 20% तक।
• बहुलक आधार पर - 5% तक।

मिश्रित प्रकार के पैनल भी हैं, जो एक प्रकार के फायदे के साथ दूसरे के नुकसान को कवर करना संभव बनाते हैं, जिससे मॉड्यूल की दक्षता में वृद्धि होती है।

एक वर्ष में स्पष्ट दिनों की संख्या भी प्रभावित करती है कि सौर बैटरी कितनी ऊर्जा देती है। यह ज्ञात है कि यदि आपके क्षेत्र में वर्ष में 200 से कम दिनों में पूरे दिन सूर्य दिखाई देता है, तो सौर पैनलों को स्थापित करना और उनका उपयोग करना लाभदायक होने की संभावना नहीं है।

इसके अलावा, पैनल की दक्षता भी बैटरी के ताप तापमान से प्रभावित होती है। इसलिए, जब 1̊С से गर्म किया जाता है, तो प्रदर्शन क्रमशः 0.5% गिर जाता है, जब 10̊С तक गर्म किया जाता है, तो हमारे पास आधी दक्षता कम हो जाती है। ऐसी परेशानियों को रोकने के लिए, शीतलन प्रणाली स्थापित की जाती है, जिसमें ऊर्जा की खपत की भी आवश्यकता होती है।

पूरे दिन उच्च प्रदर्शन बनाए रखने के लिए, सौर पैनलों पर किरणों को एक समकोण पर रखने में मदद करने के लिए सौर ट्रैकिंग सिस्टम स्थापित किए जाते हैं। लेकिन ये सिस्टम काफी महंगे हैं, बैटरियों का उल्लेख नहीं करने के लिए, इसलिए हर कोई अपने घर को बिजली देने के लिए उन्हें स्थापित करने का जोखिम नहीं उठा सकता है।

सौर बैटरी कितनी ऊर्जा उत्पन्न करती है यह भी स्थापित मॉड्यूल के कुल क्षेत्रफल पर निर्भर करता है, क्योंकि प्रत्येक फोटोकेल सीमित मात्रा में स्वीकार कर सकता है।

कैसे गणना करें कि आपके घर के लिए सौर पैनल कितनी ऊर्जा प्रदान करता है?

उपरोक्त बिंदुओं के आधार पर जिन पर सौर पैनल खरीदते समय विचार किया जाना चाहिए, हम एक सरल सूत्र प्राप्त कर सकते हैं जिसके द्वारा हम गणना कर सकते हैं कि एक मॉड्यूल कितनी ऊर्जा का उत्पादन करेगा।

मान लें कि आपने 2 m2 के क्षेत्र के साथ सबसे अधिक उत्पादक मॉड्यूल में से एक को चुना है। एक सामान्य धूप वाले दिन में सौर ऊर्जा की मात्रा लगभग 1000 वाट प्रति मी2 होती है। परिणामस्वरूप, हमें निम्न सूत्र प्राप्त होता है: सौर ऊर्जा (1000 W / m2) × उत्पादकता (20%) × मॉड्यूल क्षेत्र (2 m2) = शक्ति (400 W)।

यदि आप गणना करना चाहते हैं कि शाम को और बादल वाले दिन बैटरी द्वारा कितनी सौर ऊर्जा प्राप्त की जाती है, तो आप निम्न सूत्र का उपयोग कर सकते हैं: एक स्पष्ट दिन पर सौर ऊर्जा की मात्रा × सूर्य की किरणों के कोण की ज्या और पैनल की सतह × बादल वाले दिन में परिवर्तित ऊर्जा का प्रतिशत = कितनी सौर ऊर्जा अंततः बैटरी को परिवर्तित करती है। उदाहरण के लिए, मान लें कि शाम के समय किरणों का आपतन कोण 30̊ होता है। हमें निम्नलिखित गणना मिलती है: 1000 डब्ल्यू / एम 2 × पाप 30̊ × 60% = 300 डब्ल्यू / एम 2, और अंतिम संख्या का उपयोग शक्ति की गणना के लिए आधार के रूप में किया जाता 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 के वायुमंडल की बाहरी परतें सूर्य द्वारा उत्सर्जित ऊर्जा का लगभग दस लाखवां हिस्सा, या लगभग 1500 क्वाड्रिलियन (1.5 x 1018) kWh सालाना अवरोधित करती हैं। 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।

पृथ्वी के वायुमंडल में सौर विकिरण तथाकथित प्रत्यक्ष विकिरण में विभाजित है और वातावरण में निहित हवा, धूल, पानी आदि के कणों द्वारा बिखरा हुआ है। उनका योग कुल सौर विकिरण बनाता है। प्रति इकाई क्षेत्र प्रति इकाई समय में गिरने वाली ऊर्जा की मात्रा कई कारकों पर निर्भर करती है:

• अक्षांश
• वर्ष का स्थानीय जलवायु मौसम
• सूर्य के संबंध में सतह के झुकाव का कोण।

समय और भौगोलिक स्थिति

पृथ्वी की सतह पर पड़ने वाली सौर ऊर्जा की मात्रा सूर्य की गति के कारण बदल जाती है। ये परिवर्तन दिन और मौसम के समय पर निर्भर करते हैं। आमतौर पर दोपहर के समय या देर शाम की तुलना में अधिक सौर विकिरण पृथ्वी से टकराते हैं। दोपहर के समय, सूर्य क्षितिज से ऊपर होता है, और पृथ्वी के वायुमंडल के माध्यम से सूर्य की किरणों के मार्ग की लंबाई कम हो जाती है। नतीजतन, कम सौर विकिरण बिखरा हुआ और अवशोषित होता है, जिसका अर्थ है कि अधिक सतह तक पहुंचता है।

पृथ्वी की सतह तक पहुंचने वाली सौर ऊर्जा की मात्रा औसत वार्षिक मूल्य से भिन्न होती है: सर्दियों में - यूरोप के उत्तर में प्रति दिन 0.8 kWh / m2 से कम और इसी क्षेत्र में गर्मियों में प्रति दिन 4 kWh / m2 से अधिक। भूमध्य रेखा के करीब आने पर अंतर कम हो जाता है।

सौर ऊर्जा की मात्रा साइट की भौगोलिक स्थिति पर भी निर्भर करती है: भूमध्य रेखा के जितना करीब होगा, उतना ही बड़ा होगा। उदाहरण के लिए, एक क्षैतिज सतह पर औसत वार्षिक कुल सौर विकिरण घटना है: मध्य यूरोप, मध्य एशिया और कनाडा में - लगभग 1000 kWh/m2; भूमध्य सागर में - लगभग 1700 kWh / m2; अफ्रीका, मध्य पूर्व और ऑस्ट्रेलिया के अधिकांश रेगिस्तानी क्षेत्रों में, लगभग 2200 kWh/m2।

इस प्रकार, सौर विकिरण की मात्रा वर्ष के समय और भौगोलिक स्थिति के आधार पर महत्वपूर्ण रूप से भिन्न होती है (तालिका देखें)। सौर ऊर्जा का उपयोग करते समय इस कारक को ध्यान में रखा जाना चाहिए।

	दक्षिणी यूरोप	मध्य यूरोप	उत्तरी यूरोप	कैरेबियन क्षेत्र
जनवरी	2,6	1,7	0,8	5,1
फ़रवरी	3,9	3,2	1,5	5,6
मार्च	4,6	3,6	2,6	6,0
अप्रैल	5,9	4,7	3,4	6,2
मई	6,3	5,3	4,2	6,1
जून	6,9	5,9	5,0	5,9
जुलाई	7,5	6,0	4,4	6,0
अगस्त	6,6	5,3	4,0	6,1
सितंबर	5,5	4,4	3,3	5,7
अक्टूबर	4,5	3,3	2,1	5,3
नवंबर	3,0	2,1	1,2	5,1
दिसंबर	2,7	1,7	0,8	4,8
साल	5,0	3,9	2,8	5,7

सौर ऊर्जा पर बादलों का प्रभाव

पृथ्वी की सतह तक पहुंचने वाले सौर विकिरण की मात्रा विभिन्न वायुमंडलीय घटनाओं और दिन के दौरान और पूरे वर्ष में सूर्य की स्थिति पर निर्भर करती है। बादल मुख्य वायुमंडलीय घटना है जो पृथ्वी की सतह तक पहुंचने वाले सौर विकिरण की मात्रा को निर्धारित करती है। पृथ्वी पर किसी भी बिंदु पर, बढ़ते बादल के साथ पृथ्वी की सतह पर पहुंचने वाला सौर विकिरण कम हो जाता है। नतीजतन, मुख्य रूप से बादल वाले मौसम वाले देशों को रेगिस्तान की तुलना में कम सौर विकिरण प्राप्त होता है जहां मौसम ज्यादातर बादल रहित होता है।

बादलों का निर्माण स्थानीय विशेषताओं जैसे पहाड़ों, समुद्रों और महासागरों के साथ-साथ बड़ी झीलों की उपस्थिति से प्रभावित होता है। इसलिए, इन क्षेत्रों और उनके आस-पास के क्षेत्रों में प्राप्त सौर विकिरण की मात्रा भिन्न हो सकती है। उदाहरण के लिए, पहाड़ों को निकटवर्ती तलहटी और मैदानों की तुलना में कम सौर विकिरण प्राप्त हो सकता है। पहाड़ों की ओर चलने वाली हवाएँ हवा के कुछ हिस्से को ऊपर उठाती हैं और हवा में नमी को ठंडा करके बादलों का निर्माण करती हैं। तटीय क्षेत्रों में सौर विकिरण की मात्रा अंतर्देशीय स्थित क्षेत्रों में दर्ज की गई मात्रा से भिन्न हो सकती है।

दिन के दौरान प्राप्त होने वाली सौर ऊर्जा की मात्रा काफी हद तक स्थानीय वायुमंडलीय घटनाओं पर निर्भर करती है। दोपहर के समय साफ़ आसमान के साथ, कुल सौर

एक क्षैतिज सतह पर गिरने वाला विकिरण 1000 W/m2 के मान (उदाहरण के लिए, मध्य यूरोप में) तक पहुंच सकता है (बहुत अनुकूल मौसम की स्थिति में यह आंकड़ा अधिक हो सकता है), जबकि बहुत बादल मौसम में यह 100 W/m2 से भी नीचे है। दोपहर।

सौर ऊर्जा पर वायुमंडलीय प्रदूषण के प्रभाव

मानवजनित और प्राकृतिक घटनाएं पृथ्वी की सतह तक पहुंचने वाले सौर विकिरण की मात्रा को भी सीमित कर सकती हैं। शहरी स्मॉग, जंगल की आग से निकलने वाला धुआं और हवाई ज्वालामुखी की राख सौर विकिरण के फैलाव और अवशोषण को बढ़ाकर सौर ऊर्जा के उपयोग को कम करती है। यानी इन कारकों का प्रत्यक्ष सौर विकिरण पर कुल की तुलना में अधिक प्रभाव पड़ता है। गंभीर वायु प्रदूषण के साथ, उदाहरण के लिए, स्मॉग के साथ, प्रत्यक्ष विकिरण 40% तक कम हो जाता है, और कुल - केवल 15-25%। एक मजबूत ज्वालामुखी विस्फोट कम कर सकता है, और पृथ्वी की सतह के एक बड़े क्षेत्र में, प्रत्यक्ष सौर विकिरण 20% तक, और कुल - 10% तक 6 महीने से 2 साल की अवधि के लिए। वायुमंडल में ज्वालामुखीय राख की मात्रा में कमी के साथ, प्रभाव कमजोर हो जाता है, लेकिन पूरी तरह से ठीक होने की प्रक्रिया में कई साल लग सकते हैं।

सौर ऊर्जा की संभावना

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।

पृथ्वी की सतह तक पहुँचने वाली सौर ऊर्जा की मात्रा इसकी खपत से कई गुना अधिक है, यहाँ तक कि संयुक्त राज्य अमेरिका जैसे देशों में भी, जहाँ ऊर्जा की खपत बहुत अधिक है। यदि देश के केवल 1% क्षेत्र का उपयोग 10% दक्षता पर संचालित सौर उपकरण (फोटोवोल्टिक पैनल या सौर गर्म पानी प्रणाली) स्थापित करने के लिए किया जाता है, तो अमेरिका को पूरी तरह से ऊर्जा की आपूर्ति की जाएगी। अन्य सभी विकसित देशों के बारे में भी यही कहा जा सकता है। हालांकि, एक निश्चित अर्थ में, यह अवास्तविक है - पहला, फोटोवोल्टिक प्रणालियों की उच्च लागत के कारण, और दूसरी बात, पारिस्थितिकी तंत्र को नुकसान पहुंचाए बिना सौर उपकरणों के साथ इतने बड़े क्षेत्रों को कवर करना असंभव है। लेकिन सिद्धांत ही सही है।

इमारतों की छतों पर, घरों पर, सड़कों के किनारे, भूमि के पूर्व निर्धारित भूखंडों आदि पर प्रतिष्ठानों को फैलाकर उसी क्षेत्र को कवर करना संभव है। इसके अलावा, कई देशों में पहले से ही 1% से अधिक भूमि ऊर्जा के निष्कर्षण, रूपांतरण, उत्पादन और परिवहन के लिए आवंटित की गई है। और, चूंकि इस ऊर्जा का अधिकांश भाग मानव अस्तित्व के पैमाने पर गैर-नवीकरणीय है, इस प्रकार का ऊर्जा उत्पादन सौर प्रणालियों की तुलना में पर्यावरण के लिए बहुत अधिक हानिकारक है।