सूर्य ऊर्जा का एक विशाल प्राकृतिक स्रोत है। इस गैस बॉल के अंदर हर मिनट सैकड़ों अलग-अलग प्रक्रियाएं होती हैं। सूर्य के बिना पृथ्वी पर जीवन असंभव है, क्योंकि यह सभी जीवों के लिए ऊर्जा का स्रोत है। सभी सांसारिक प्राकृतिक प्रक्रियाओं को सौर ऊर्जा के लिए धन्यवाद दिया जाता है। वायुमंडलीय परिसंचरण, जल चक्र, प्रकाश संश्लेषण, ग्रह पर गर्मी विनियमन - यह सब सूर्य के बिना असंभव होगा। पृथ्वी पर सौर ऊर्जा का उपयोग उतना ही सामान्य है जितना किसी व्यक्ति के लिए साँस लेना और छोड़ना। लेकिन यह मानवता को और भी अधिक दे सकता है। इसका उपयोग औद्योगिक ऊर्जा, थर्मल या इलेक्ट्रिकल के उत्पादन के लिए सफलतापूर्वक किया जा सकता है।

सौर ऊर्जा की संभावना

सौर ऊर्जा के उपयोग पर विकास 20वीं शताब्दी में शुरू हुआ। तब से, दुनिया भर के वैज्ञानिकों द्वारा सैकड़ों अध्ययन किए गए हैं। उन्होंने साबित कर दिया कि सौर ऊर्जा का उपयोग करने की दक्षता बहुत अधिक हो सकती है। यह स्रोत पूरे ग्रह के लिए ऊर्जा प्रदान कर सकता है जो आज कुल मिलाकर मौजूद सभी संसाधनों की तुलना में काफी बेहतर है। साथ ही, इस प्रकार की ऊर्जा सार्वजनिक रूप से उपलब्ध और निःशुल्क है।

सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा का उपयोग करना

पृथ्वी पर ऊर्जा आपूर्ति प्रदान करने में सक्षम प्राकृतिक संसाधनों के भंडार में हर दिन गिरावट आ रही है। इसलिए, वर्तमान में सौर ऊर्जा के उपयोग के विभिन्न तरीकों का सक्रिय विकास चल रहा है। यह संसाधन पारंपरिक स्रोतों का एक उत्कृष्ट विकल्प है। इसलिए, इस क्षेत्र में अनुसंधान समाज के लिए अविश्वसनीय रूप से महत्वपूर्ण है।

इस समय मौजूद उपलब्धियों ने सौर ऊर्जा के उपयोग के लिए सिस्टम बनाना संभव बना दिया है, जो दो प्रकारों में बने होते हैं:

• सक्रिय (फोटोवोल्टिक सिस्टम, सौर ऊर्जा संयंत्र और संग्राहक)।
• निष्क्रिय (निर्माण सामग्री का चयन और सूर्य के प्रकाश ऊर्जा के अधिकतम उपयोग के लिए परिसर का डिजाइन)।

इस तरह से सौर ऊर्जा के परिवर्तन और उपयोग ने उच्च उत्पादकता और भुगतान के साथ एक अटूट संसाधन का उपयोग करना संभव बना दिया है।

निष्क्रिय प्रणालियों के संचालन का सिद्धांत

सौर ऊर्जा के कई प्रकार के निष्क्रिय उपयोग हैं। उनमें से अधिकांश उपयोग करने में अविश्वसनीय रूप से आसान हैं, फिर भी काफी प्रभावी हैं। अधिक जटिल विकल्प भी हैं जो आपको अधिक लाभ प्राप्त करने में मदद करते हैं। उदाहरण के लिए:

• सबसे पहली बात जो दिमाग में आती है वह है कंटेनर जिसमें पानी जमा होता है। अगर आप इसे डार्क शेड में पेंट करेंगे तो इतने आसान तरीके से सोलर एनर्जी थर्मल एनर्जी में बदल जाएगी और पानी गर्म हो जाएगा।
• अगला विकल्प एक सामान्य व्यक्ति की अपने दम पर प्रदर्शन करने की शक्ति से परे है, क्योंकि इसके लिए किसी विशेषज्ञ के कठोर विश्लेषण की आवश्यकता होती है। घर के डिजाइन और निर्माण के चरण में भी इस तकनीक को ध्यान में रखा जाना चाहिए। जलवायु परिस्थितियों के आधार पर, इमारत को इस तरह से डिजाइन किया गया है कि यह सौर कलेक्टर के रूप में ही काम करता है। उसके बाद, आवश्यक सामग्रियों का चयन किया जाता है जो सौर ऊर्जा के अधिकतम संचय में योगदान करते हैं।

इस तरह के तरीकों के लिए धन्यवाद, हीटिंग और प्रकाश व्यवस्था के लिए सौर ऊर्जा का उपयोग करना संभव हो जाता है। साथ ही, इस तरह के विकास ऊर्जा की बचत में योगदान करते हैं। चूंकि ऐसा डिज़ाइन न केवल सौर ऊर्जा को परिवर्तित कर सकता है, बल्कि भवन के अंदर गर्मी भी बनाए रख सकता है, जिससे लागत भी काफी कम हो जाती है।

सौर ऊर्जा का सक्रिय रूप से उपयोग करने के तरीके

संग्राहक ऊर्जा आपूर्ति के इस सिद्धांत के आधार हैं। ऐसे उपकरण ऊर्जा को अवशोषित करते हैं और इसे गर्मी में परिवर्तित करते हैं, जिसका उपयोग घर को गर्म करने या पानी गर्म करने के लिए किया जा सकता है, और सौर ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में भी परिवर्तित किया जा सकता है। कलेक्टरों का व्यापक रूप से औद्योगिक मात्रा और निजी क्षेत्रों और कृषि दोनों में उपयोग किया जाता है।

संग्राहकों के अलावा, फोटोकल्स वाले पैनल को सक्रिय प्रणाली का एक अन्य उपकरण कहा जा सकता है। यह उपकरण आपको दैनिक जीवन में और औद्योगिक पैमाने पर सौर ऊर्जा का उपयोग करने की अनुमति देता है। ऐसे पैनल बहुत ही सरल, रखरखाव में सरल और टिकाऊ होते हैं।

सूर्य की ऊर्जा का सक्रिय रूप से उपयोग करने का दूसरा तरीका सौर ऊर्जा संयंत्र हैं। वे केवल विकिरण के थर्मल या विद्युत ऊर्जा में बड़े पैमाने पर रूपांतरण के लिए उपयुक्त हैं। हाल के वर्षों में, उन्होंने दुनिया में महत्वपूर्ण रूप से लोकप्रियता हासिल की है और इस क्षेत्र में विकास ऐसे स्टेशनों की क्षमताओं और संख्या का विस्तार करने की अनुमति देता है।

इस तथ्य के बारे में बोलते हुए कि सौर ऊर्जा पारंपरिक संसाधनों के उपयोग को बचाने में मदद करती है, यह ध्यान देने योग्य है कि ऐसा लाभ वास्तव में उन लोगों के लिए उपयोगी होगा जिनके पास अपने निजी भूखंड हैं। अपना खुद का घर होने से आपको ऊर्जा रूपांतरण उपकरण स्थापित करने का अवसर मिलता है जो आपकी ऊर्जा जरूरतों के कम से कम हिस्से को पूरी तरह से पूरा नहीं कर सकता है। यह केंद्रीकृत बिजली आपूर्ति की खपत को काफी कम करने और लागत को कम करने में मदद करेगा।

ऐसी प्रक्रियाओं के लिए सौर ऊर्जा एक उत्कृष्ट स्रोत है:

• घर का निष्क्रिय ताप और शीतलन।

हमें यह नहीं भूलना चाहिए कि सूर्य पहले से ही पृथ्वी पर मौजूद हर चीज को गर्म करता है, और आपका घर कोई अपवाद नहीं है। इसलिए, निर्माण स्तर पर कुछ संशोधन करके और विशेष तकनीकों का उपयोग करके लाभकारी प्रभाव को बढ़ाना संभव है। इस प्रकार, आपको अधिक निवेश के बिना अधिक आरामदायक ताप नियंत्रण वाला घर मिलेगा।

• सौर ऊर्जा से पानी गर्म करना।

पानी को गर्म करने के लिए सौर ऊर्जा का उपयोग मनुष्य के लिए उपलब्ध सबसे आसान और सस्ता तरीका है। ऐसे उपकरण उचित मूल्य पर खरीदे जा सकते हैं। साथ ही, वे अपने लिए पर्याप्त तेज़ी से भुगतान करने में सक्षम होंगे, जिससे केंद्रीकृत ऊर्जा आपूर्ति की लागत में उल्लेखनीय कमी आएगी।

• सड़क प्रकाश।

सौर ऊर्जा का उपयोग करने का यह सबसे आसान और सस्ता तरीका है। विशेष उपकरण जो दिन के दौरान सौर विकिरण को अवशोषित करते हैं और रात में क्षेत्रों को रोशन करते हैं, अब भी निजी घरों के मालिकों के बीच बहुत लोकप्रिय हैं।

दुर्भाग्य से, सौर पैनल व्यापक रूप से उपलब्ध नहीं है। इसकी लागत काफी अधिक है, लेकिन साथ ही, यह एक सुविधाजनक और लाभदायक ऊर्जा संसाधन है जिसे रूसी अक्षांशों में सफलतापूर्वक उपयोग किया जा सकता है। लेकिन अगर आपकी वित्तीय स्थिति आपको इतनी महंगी खरीदारी करने की अनुमति नहीं देती है, तो आप खुद ऐसे पैनल बना सकते हैं।

यह कैसे करना है?

• सबसे पहले, आपको सौर फोटोवोल्टिक कोशिकाओं की आवश्यकता होगी। औसतन, एक पैनल के लिए उन्हें लगभग 36 टुकड़ों की आवश्यकता होगी। एकल क्रिस्टल पर तत्वों को चुनना बेहतर है, क्योंकि उनके पास उच्च दक्षता और लंबी सेवा जीवन है।
• पैनल खुद प्लाईवुड शीट से बनाया गया है। इसमें से एक नीचे काटा जाता है, जिसका आकार आप निर्धारित करते हैं, यह फोटोकल्स की संख्या पर निर्भर करता है। इसके बाद, पैनल को सलाखों के फ्रेम में रखा गया है।
• उसके बाद, एक सब्सट्रेट बनाने की आवश्यकता होती है जिस पर फोटोकल्स को आरोपित किया जाएगा। यह फाइबरबोर्ड से किया जा सकता है।
• आगे आपको छेद बनाने की जरूरत है। सुनिश्चित करें कि वे सममित हैं।
• अगला, धुंधला और सुखाने की प्रक्रिया की जाती है, जिसे दो बार दोहराया जाता है।
• सब्सट्रेट के सूखने के बाद, उस पर तत्वों को बिछाया जाता है, और डीसोल्डरिंग की जाती है। महत्वपूर्ण बिंदु उन्हें उल्टा रखना है।
• अंतिम चरण में, फोटोकल्स को पंक्तियों में बिछाया जाता है, और फिर सब कुछ परिसरों में जोड़ा जाता है। यह सब अंत में सिलिकॉन के साथ तय किया गया है।

इतने सरल तरीके से आप अपने हाथों से उपकरण बना सकते हैं जो आपको दैनिक जीवन में सौर ऊर्जा का उपयोग करने की अनुमति देता है। थोड़ा सा प्रयास और धैर्य, और आप सफल होंगे।

रूस में सौर ऊर्जा का उपयोग

रूस में अब वैकल्पिक ऊर्जा विकास के किस चरण में है? दुर्भाग्य से, वर्तमान समय में यह बहुत ही निम्न स्तर पर हो रहा है। अब तक, देश सभी मौजूदा संभावनाओं को जीवंत नहीं करता है। यह पारंपरिक ऊर्जा आपूर्ति के लिए उपयोग किए जाने वाले खनिजों के बड़े भंडार की उपस्थिति जैसे पहलू से काफी प्रभावित है।

हालांकि, रूस में सौर ऊर्जा का सफल उपयोग संभव है। विशाल क्षेत्र के कारण, जिसमें विभिन्न जलवायु क्षेत्र और राहत शामिल हैं, देश के पास वैकल्पिक ऊर्जा के उत्पादन को सक्रिय रूप से विकसित करने का अवसर है। एक सक्षम और व्यापक दृष्टिकोण के साथ, सौर ऊर्जा की मदद से कुल ऊर्जा आपूर्ति का एक महत्वपूर्ण प्रतिशत प्रदान करना संभव है।

व्यावसायिक गतिविधियों में सौर ऊर्जा के उपयोग के विकल्प

सूर्य की ऊर्जा फोटॉन की एक धारा है और हमारे ग्रह पर सभी जीवन के लिए बहुत महत्व रखती है। सूर्य पृथ्वी पर जीवन के अस्तित्व को सुनिश्चित करता है, जीवमंडल में मूलभूत प्रक्रियाओं को प्रभावित करता है। सूरज के लिए धन्यवाद, समुद्र, नदियाँ, ग्रह की सतह गर्म होती है, हवा चलती है, और इसी तरह। मनुष्य लंबे समय से अपनी आर्थिक गतिविधियों में सूर्य से प्रकाश का उपयोग कर रहा है। लेकिन बहुत पहले वैकल्पिक ऊर्जा ने एक स्वतंत्र उद्योग के रूप में आकार लिया। इस बीच, सौर ऊर्जा आर्थिक गतिविधियों में तेजी से महत्वपूर्ण भूमिका निभा रही है। सूर्य का उपयोग लंबे समय से गर्मी के स्रोत के रूप में किया जाता रहा है, और हाल ही में इसके लिए बड़ी संख्या में उपकरण और प्रणालियाँ सामने आई हैं। आज हम बात करेंगे कि व्यक्ति सौर ऊर्जा का उपयोग कैसे करता है।

सौर ऊर्जा का उपयोग हर साल बढ़ रहा है। बहुत समय पहले की बात नहीं है, सूर्य की ऊर्जा का उपयोग देश के घरों में गर्मी की बौछार में पानी गर्म करने के लिए किया जाता था। और आज, कूलिंग टावरों में निजी घरों को गर्म करने के लिए पहले से ही विभिन्न प्रतिष्ठानों का उपयोग किया जाता है। सौर पैनल छोटे गांवों को बिजली देने के लिए आवश्यक बिजली उत्पन्न करते हैं।

फिलहाल, सौर ऊर्जा के उपयोग के निम्नलिखित क्षेत्रों को नाम दिया जा सकता है:

• विमानन और अंतरिक्ष उद्योग;
• कृषि। ग्रीनहाउस, हैंगर और अन्य बाहरी इमारतों को गर्म करना और बिजली प्रदान करना;
• घरेलू उपयोग (आवासीय भवनों का ताप और विद्युतीकरण);
• चिकित्सा और खेल सुविधाओं की बिजली आपूर्ति;
• शहरी सुविधाओं को रोशन करने के लिए सौर ऊर्जा का उपयोग;
• छोटी बस्तियों का विद्युतीकरण।

सौर मॉड्यूल के पहले नमूनों के उपयोग ने पुष्टि की कि पारंपरिक स्रोतों की तुलना में सौर ऊर्जा के महत्वपूर्ण फायदे हैं। सौर प्रणालियों के मुख्य लाभ लगभग असीमित आपूर्ति, पर्यावरण को कोई नुकसान नहीं, और मुफ्त उपयोग हैं।

लाभों की इस सूची का विस्तार किया जाना चाहिए:

• स्थिर बिजली की आपूर्ति, चूंकि सौर कोशिकाओं से करंट में वोल्टेज सर्ज नहीं होता है;
• सौर प्रणालियों का स्वायत्त संचालन। उन्हें बाहरी बुनियादी ढांचे की आवश्यकता नहीं है;
• सेवा जीवन 20 वर्ष से अधिक;
• सौर प्रणाली व्यावहारिक और उपयोग में आसान हैं। मुख्य निवेश स्थापना के दौरान किया जाता है।

नुकसान में सूर्य की किरणों की तीव्रता और रात में बिजली उत्पादन की कमी पर कार्य कुशलता की मजबूत निर्भरता शामिल है। इस समस्या को हल करने के लिए, ऐसे सिस्टम बैटरी के साथ मिलकर काम करते हैं।

सौर ऊर्जा के उपयोग की विशेषताएं

सूर्य के विकिरण से प्रकाश ऊर्जा फोटोवोल्टिक कोशिकाओं में परिवर्तित हो जाती है। यह एक दो-परत संरचना है जिसमें विभिन्न प्रकार के 2 अर्धचालक होते हैं। नीचे का सेमीकंडक्टर पी-टाइप है और ऊपर वाला एन-टाइप है। पहले में इलेक्ट्रॉनों की कमी होती है, और दूसरे में अधिकता होती है।

एन-टाइप सेमीकंडक्टर में इलेक्ट्रॉन सौर विकिरण को अवशोषित करते हैं, जिससे इसमें इलेक्ट्रॉनों को कक्षा से हटा दिया जाता है। पल्स स्ट्रेंथ पी-टाइप सेमीकंडक्टर में बदलने के लिए पर्याप्त है। नतीजतन, एक निर्देशित इलेक्ट्रॉन प्रवाह होता है और बिजली उत्पन्न होती है। सिलिकॉन का उपयोग सौर कोशिकाओं के उत्पादन में किया जाता है।

आज तक, कई प्रकार के फोटोकल्स का उत्पादन किया जाता है:

• मोनोक्रिस्टलाइन। वे सिलिकॉन सिंगल क्रिस्टल से निर्मित होते हैं और एक समान क्रिस्टल संरचना होती है। अन्य प्रकारों में, वे उच्चतम दक्षता (लगभग 20 प्रतिशत) और बढ़ी हुई लागत के साथ बाहर खड़े हैं;
• पॉलीक्रिस्टलाइन। संरचना पॉलीक्रिस्टलाइन है, कम समान है। वे सस्ते हैं और 15 से 18 प्रतिशत की दक्षता रखते हैं;
• पतली फिल्म। ये सौर सेल एक लचीले सब्सट्रेट पर अनाकार सिलिकॉन को स्पटरिंग करके बनाए जाते हैं। ऐसे फोटोकल्स सबसे सस्ते होते हैं, लेकिन उनकी दक्षता वांछित होने के लिए बहुत कुछ छोड़ देती है। इनका उपयोग उत्पादन में किया जाता है।

थर्मल कलेक्टर

ये उपकरण सूर्य के विकिरण का उपयोग इसे गर्मी में बदलने के लिए करते हैं। निम्नलिखित मुख्य प्रकार के संग्राहकों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है:

समतल। वे सबसे आम हैं। उनका उपयोग हीटिंग और गर्म पानी की आपूर्ति दोनों के लिए किया जाता है। आमतौर पर, ऐसे कलेक्टरों का उपयोग केवल गर्मियों में किया जाता है, क्योंकि सर्दियों में उनकी दक्षता तेजी से गिरती है। आप इनके निर्माण के बारे में लिंक पर पढ़ सकते हैं;

• खालीपन। उनके उपयोग का दायरा, जैसा कि फ्लैट में है। लेकिन उनका उपयोग तब किया जाता है जब उच्च तापमान के गर्म पानी की आवश्यकता होती है। उनमें हीट एक्सचेंजर ट्यूब ग्लास ट्यूब के अंदर एक वैक्यूम में होते हैं। शीतलक अंदर घूमता है। एक नियम के रूप में, ऐसे इंस्टॉलेशन उत्पादन में किए जाते हैं, न कि घर पर। वे पूरे वर्ष कार्य करते हैं, यहां तक ​​कि रूसी जलवायु में भी;
• हवा। ऐसे उपकरणों के उपयोग का दायरा वायु तापन और निरार्द्रीकरण प्रतिष्ठान है। 5-10 डिग्री सेल्सियस से कम नहीं बाहरी तापमान पर इस्तेमाल किया जा सकता है;
• एकीकृत संग्राहक। सबसे सरल डिजाइन। ये थर्मल इन्सुलेशन वाले विशेष टैंक हैं, जहां पानी गरम किया जाता है। भविष्य में, इसका उपयोग आर्थिक जरूरतों के लिए किया जाता है।

ज्यादातर मामलों में, ये सभी इकाइयाँ इमारतों की छतों या अग्रभागों पर स्थापित की जाती हैं। कभी-कभी उनके लिए एक मंच आवंटित किया जाता है, जहां सबसे अधिक धूप होती है।

सौर ऊर्जा रूपांतरण का सिद्धांत, इसका अनुप्रयोग और संभावनाएं

दुनिया में ऊर्जा के पारंपरिक स्रोत कम हैं। तेल, गैस, कोयले का भंडार समाप्त हो गया है और सब कुछ इस तथ्य पर चला जाता है कि देर-सबेर वे समाप्त हो जाएंगे। यदि इस समय तक कोई वैकल्पिक ऊर्जा स्रोत नहीं मिलते हैं, तो एक तबाही मानवता की प्रतीक्षा कर रही है। इसलिए, सभी विकसित देशों में, नए ऊर्जा स्रोतों की खोज और विकास के लिए अनुसंधान चल रहा है। पहली सौर ऊर्जा है। प्राचीन काल से, इस ऊर्जा का उपयोग लोग अपने घरों, सूखे भोजन, कपड़े आदि को रोशन करने के लिए करते रहे हैं। आज, सौर ऊर्जा वैकल्पिक ऊर्जा के सबसे आशाजनक स्रोतों में से एक है। वर्तमान में, पहले से ही बहुत सारे डिज़ाइन हैं जो आपको सूर्य की ऊर्जा को विद्युत या तापीय ऊर्जा में परिवर्तित करने की अनुमति देते हैं। उद्योग धीरे-धीरे बढ़ रहा है और विकसित हो रहा है, लेकिन हर जगह की तरह, समस्याएं हैं। यह सब इस लेख में चर्चा की जाएगी।

सौर ऊर्जा पृथ्वी पर सबसे किफायती नवीकरणीय स्रोतों में से एक है। राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था में सौर ऊर्जा के उपयोग का पर्यावरण की स्थिति पर सकारात्मक प्रभाव पड़ता है, क्योंकि इसे प्राप्त करने के लिए ड्रिलिंग कुओं या विकासशील खानों की आवश्यकता नहीं होती है। इसके अलावा, इस प्रकार की ऊर्जा मुफ्त है और इसमें कुछ भी खर्च नहीं होता है। स्वाभाविक रूप से, उपकरणों की खरीद और स्थापना के लिए लागतों की आवश्यकता होती है।

समस्या यह है कि सूर्य ऊर्जा का एक आंतरायिक स्रोत है। तो, जो आवश्यक है वह है ऊर्जा का संचय और अन्य ऊर्जा स्रोतों के संयोजन में इसका उपयोग। आज की मुख्य समस्या यह है कि आधुनिक उपकरणों में सौर ऊर्जा को विद्युत और तापीय ऊर्जा में परिवर्तित करने की दक्षता कम है। इसलिए, सभी विकासों का उद्देश्य ऐसी प्रणालियों की दक्षता में वृद्धि करना और उनकी लागत को कम करना है।

वैसे, ग्रह पर बहुत सारे संसाधन सौर ऊर्जा से प्राप्त होते हैं।उदाहरण के लिए, हवा, जो एक अन्य नवीकरणीय स्रोत है, सूर्य के बिना नहीं चलेगी। जल का वाष्पीकरण और नदियों में उसका संचय भी सूर्य के प्रभाव में ही होता है। और पानी, जैसा कि आप जानते हैं, जलविद्युत द्वारा उपयोग किया जाता है। जैव ईंधन भी सूर्य के बिना मौजूद नहीं होगा। इसलिए, ऊर्जा के प्रत्यक्ष स्रोत के अलावा, सूर्य ऊर्जा के अन्य क्षेत्रों को प्रभावित करता है।

सूर्य हमारे ग्रह की सतह पर विकिरण भेजता है। पृथ्वी की सतह से विकिरण के विस्तृत स्पेक्ट्रम में से 3 प्रकार की तरंगें पहुँचती हैं:

• रोशनी। उत्सर्जन स्पेक्ट्रम में, वे लगभग 49 प्रतिशत हैं;
• अवरक्त। इनकी हिस्सेदारी भी 49 फीसदी है। इन तरंगों के लिए धन्यवाद, हमारा ग्रह गर्म हो रहा है;
• पराबैंगनी। सौर विकिरण के स्पेक्ट्रम में, वे लगभग 2 प्रतिशत हैं। वे हमारी आंखों के लिए अदृश्य हैं।

इतिहास में भ्रमण

सौर ऊर्जा आज तक कैसे विकसित हुई है? मनुष्य ने प्राचीन काल से ही अपने कार्यों में सूर्य के उपयोग के बारे में सोचा है। हर कोई उस किंवदंती को जानता है जिसके अनुसार आर्किमिडीज़ ने अपने शहर सिरैक्यूज़ के पास दुश्मन के बेड़े को जला दिया था। इसके लिए उन्होंने आग लगाने वाले शीशों का इस्तेमाल किया। कई हजार साल पहले, मध्य पूर्व में, शासकों के महलों को पानी से गर्म किया जाता था, जिसे सूर्य द्वारा गर्म किया जाता था। कुछ देशों में, हम नमक प्राप्त करने के लिए समुद्र के पानी को धूप में सुखाते हैं। वैज्ञानिकों ने अक्सर सौर ऊर्जा से चलने वाले ताप उपकरणों के साथ प्रयोग किए।

ऐसे हीटरों के पहले मॉडल XVII-XVII सदियों में तैयार किए गए थे। विशेष रूप से, शोधकर्ता एन. सौसुरे ने वॉटर हीटर का अपना संस्करण प्रस्तुत किया। यह कांच के ढक्कन के साथ एक लकड़ी का डिब्बा है। इस उपकरण में पानी को 88 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया गया था। 1774 में, ए. लैवोसियर ने सूर्य से गर्मी को केंद्रित करने के लिए लेंस का इस्तेमाल किया। और लेंस भी दिखाई दिए हैं जो स्थानीय रूप से कुछ सेकंड में कच्चा लोहा पिघलाने की अनुमति देते हैं।

सूर्य की ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में बदलने वाली बैटरियां फ्रांसीसी वैज्ञानिकों द्वारा बनाई गई थीं। 19वीं सदी के अंत में, शोधकर्ता ओ. मुशो ने एक इंसोलेटर विकसित किया जो एक लेंस का उपयोग करके स्टीम बॉयलर पर बीम को केंद्रित करता है। इस बॉयलर का उपयोग प्रिंटिंग प्रेस को संचालित करने के लिए किया जाता था। उस समय संयुक्त राज्य अमेरिका में, 15 "घोड़ों" की क्षमता के साथ सूर्य द्वारा संचालित एक इकाई बनाना संभव था।

लंबे समय तक, एक योजना के अनुसार इंसोलेटर का उत्पादन किया गया था जो पानी को भाप में बदलने के लिए सूर्य की ऊर्जा का उपयोग करता है। और परिवर्तित ऊर्जा का उपयोग कुछ काम करने के लिए किया जाता था। सौर ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में बदलने वाला पहला उपकरण 1953 में संयुक्त राज्य अमेरिका में बनाया गया था। यह आधुनिक सौर पैनलों का प्रोटोटाइप बन गया। फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव जिस पर उनका काम आधारित है, की खोज उन्नीसवीं शताब्दी के 70 के दशक में हुई थी।

पिछली शताब्दी के तीसवें दशक में, यूएसएसआर के शिक्षाविद ए.एफ. इओफे ने सौर ऊर्जा को परिवर्तित करने के लिए सेमीकंडक्टर फोटोकल्स के उपयोग का प्रस्ताव रखा। उस समय बैटरी की दक्षता 1% से कम थी। 10-15 प्रतिशत की दक्षता के साथ सौर कोशिकाओं को विकसित करने में कई साल लग गए। तब अमेरिकियों ने आधुनिक प्रकार के सौर पैनल बनाए।

सौर प्रणालियों से अधिक शक्ति प्राप्त करने के लिए, कम दक्षता की भरपाई फोटोकल्स के बढ़े हुए क्षेत्र द्वारा की जाती है। लेकिन यह एक विकल्प नहीं है, क्योंकि फोटोवोल्टिक कोशिकाओं में सिलिकॉन अर्धचालक काफी महंगे हैं। दक्षता में वृद्धि के साथ, सामग्री की लागत बढ़ जाती है। सौर पैनलों के बड़े पैमाने पर उपयोग में यह मुख्य बाधा है। लेकिन जैसे-जैसे संसाधन समाप्त होते जाएंगे, उनका उपयोग अधिक से अधिक लाभदायक होता जाएगा। इसके अलावा, सौर कोशिकाओं की दक्षता बढ़ाने के लिए अनुसंधान बंद नहीं होता है।

यह कहने योग्य है कि सेमीकंडक्टर-आधारित बैटरी काफी टिकाऊ होती हैं और उनकी देखभाल के लिए योग्यता की आवश्यकता नहीं होती है। इसलिए, वे अक्सर रोजमर्रा की जिंदगी में उपयोग किए जाते हैं। पूरे सौर ऊर्जा संयंत्र भी हैं। एक नियम के रूप में, वे उन देशों में बनाए जाते हैं जहां प्रति वर्ष बड़ी संख्या में धूप वाले दिन होते हैं। ये इज़राइल, सऊदी अरब, संयुक्त राज्य अमेरिका के दक्षिण, भारत, स्पेन हैं। अब बिल्कुल शानदार परियोजनाएं हैं। उदाहरण के लिए, वायुमंडल के बाहर सौर ऊर्जा संयंत्र। वहां सूरज की रोशनी ने अभी तक ऊर्जा नहीं खोई है। यही है, विकिरण को कक्षा में कैद करने और फिर माइक्रोवेव में परिवर्तित करने का प्रस्ताव है। फिर इस रूप में ऊर्जा पृथ्वी पर भेजी जाएगी।

सौर ऊर्जा रूपांतरण

सबसे पहले, यह कहने योग्य है कि सौर ऊर्जा को कैसे व्यक्त और मूल्यांकन किया जा सकता है।

आप सौर ऊर्जा की मात्रा का अनुमान कैसे लगा सकते हैं?

विशेषज्ञ सौर स्थिरांक जैसे मूल्य का मूल्यांकन करने के लिए उपयोग करते हैं। यह 1367 वाट के बराबर है। यह ग्रह के प्रति वर्ग मीटर सौर ऊर्जा की मात्रा है। लगभग एक चौथाई वातावरण में खो जाता है। भूमध्य रेखा पर अधिकतम मान 1020 वाट प्रति वर्ग मीटर है। दिन और रात, किरणों के आपतन कोण में परिवर्तन को ध्यान में रखते हुए, इस मान को और तीन गुना कम किया जाना चाहिए।

सौर ऊर्जा के स्रोतों के बारे में संस्करण बहुत अलग थे। फिलहाल, विशेषज्ञों का कहना है कि चार H2 परमाणुओं के He नाभिक में परिवर्तन के परिणामस्वरूप ऊर्जा निकलती है। प्रक्रिया एक महत्वपूर्ण मात्रा में ऊर्जा की रिहाई के साथ आगे बढ़ती है। तुलना के लिए, कल्पना करें कि 1 ग्राम H2 की रूपांतरण ऊर्जा 15 टन हाइड्रोकार्बन को जलाने पर निकलने वाली ऊर्जा के बराबर है।

रूपांतरण के तरीके

चूँकि आज विज्ञान के पास ऐसे उपकरण नहीं हैं जो सूर्य की ऊर्जा पर उसके शुद्ध रूप में काम करते हैं, इसलिए इसे दूसरे प्रकार में बदलने की आवश्यकता है। इसके लिए सोलर पैनल और कलेक्टर जैसे उपकरण बनाए गए। बैटरियां सौर ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करती हैं। और संग्राहक तापीय ऊर्जा उत्पन्न करता है। ऐसे मॉडल भी हैं जो इन दो प्रकारों को जोड़ते हैं। उन्हें संकर कहा जाता है।

सौर ऊर्जा को परिवर्तित करने के मुख्य तरीके नीचे प्रस्तुत किए गए हैं:

• फोटोइलेक्ट्रिक;
• सौर तापीय;
• गरम हवा;
• सौर गुब्बारा बिजली संयंत्र।

पहला तरीका सबसे आम है। यह फोटोवोल्टिक पैनलों का उपयोग करता है जो सूर्य के प्रभाव में बिजली उत्पन्न करते हैं। ज्यादातर मामलों में, वे सिलिकॉन से बने होते हैं। ऐसे पैनलों की मोटाई मिलीमीटर का दसवां हिस्सा है। ऐसे पैनलों को फोटोवोल्टिक मॉड्यूल (बैटरी) में जोड़ा जाता है और धूप में स्थापित किया जाता है। ज्यादातर उन्हें घरों की छतों पर रखा जाता है। सिद्धांत रूप में, कुछ भी उन्हें जमीन पर रखे जाने से नहीं रोकता है। केवल यह आवश्यक है कि उनके आसपास कोई बड़ी वस्तु न हो, अन्य इमारतें और पेड़ जो छाया डाल सकें।

फोटोकल्स के अलावा, पतली फिल्म या विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जाता है। उनका लाभ एक छोटी मोटाई है, और नुकसान कम दक्षता है। ऐसे मॉडल अक्सर विभिन्न गैजेट्स के लिए पोर्टेबल चार्जर में उपयोग किए जाते हैं।

गर्म हवा रूपांतरण विधि में वायु प्रवाह की ऊर्जा प्राप्त करना शामिल है। यह प्रवाह टर्बोजेनरेटर को निर्देशित किया जाता है। बैलून पावर प्लांट में सोलर एनर्जी के प्रभाव में बैलून बैलून में जलवाष्प उत्पन्न होता है। गुब्बारे की सतह एक विशेष लेप से ढकी होती है जो सूर्य की किरणों को अवशोषित करती है। ऐसे बिजली संयंत्र बादलों के मौसम में और रात में गुब्बारे में भाप की आपूर्ति के कारण काम करने में सक्षम हैं।

सौर ऊर्जा एक विशेष संग्राहक में ऊर्जा वाहक की सतह को गर्म करने पर आधारित है। उदाहरण के लिए, यह घरेलू हीटिंग सिस्टम के लिए पानी गर्म कर सकता है। न केवल पानी, बल्कि हवा का भी गर्मी वाहक के रूप में उपयोग किया जा सकता है। इसे कलेक्टर में गर्म किया जा सकता है और घर के वेंटिलेशन सिस्टम में डाला जा सकता है।

ये सभी प्रणालियां काफी महंगी हैं, लेकिन इनका विकास और सुधार धीरे-धीरे जारी है।

सौर ऊर्जा के फायदे और नुकसान

लाभ

• आज़ाद है। सौर ऊर्जा के मुख्य लाभों में से एक यह है कि इसके लिए कोई शुल्क नहीं है। सौर पैनल सिलिकॉन का उपयोग करके बनाए जाते हैं, जो काफी प्रचुर मात्रा में होता है;
• कोई साइड इफेक्ट नहीं है। ऊर्जा रूपांतरण की प्रक्रिया शोर, हानिकारक उत्सर्जन और अपशिष्ट, पर्यावरणीय प्रभाव के बिना होती है। यह थर्मल, हाइड्रो और परमाणु ऊर्जा के बारे में नहीं कहा जा सकता है। सभी पारंपरिक स्रोत ओएस को किसी न किसी तरह से नुकसान पहुंचाते हैं;
• सुरक्षा और विश्वसनीयता। उपकरण टिकाऊ है (30 साल तक काम करता है)। 20-25 वर्षों के उपयोग के बाद, सौर सेल अपने अंकित मूल्य का 80 प्रतिशत तक छोड़ देते हैं;
• पुनर्चक्रण। सौर पैनल पूरी तरह से पुन: प्रयोज्य हैं और उत्पादन में पुन: उपयोग किए जा सकते हैं;
• रखरखाव में आसानी। उपकरण तैनात करने और ऑफ़लाइन काम करने के लिए काफी सरल है;
• निजी घरों में उपयोग के लिए अच्छी तरह अनुकूलित;
• सौंदर्यशास्त्र। उपस्थिति से समझौता किए बिना भवन की छत या अग्रभाग पर स्थापित किया जा सकता है;
• सहायक बिजली आपूर्ति प्रणालियों के रूप में अच्छी तरह से एकीकृत।

विवरण 07/08/2015 15:28 पर पोस्ट किया गया

सौर ऊर्जा किसे कहते हैं?यह सूर्य द्वारा प्रकाश और ऊष्मा के रूप में उत्पन्न ऊर्जा है। इसके अलावा, सौर ऊर्जा के द्वितीयक रूप हैं, जैसे पवन और तरंग ऊर्जा। इन सभी प्रकार की ऊर्जा पृथ्वी की अक्षय ऊर्जा का अधिकांश हिस्सा बनाती है।

पृथ्वी को 174 पेटावाट (PW) सौर विकिरण प्राप्त होता हैवायुमंडल की ऊपरी परतों में। 30% वापस अंतरिक्ष में परावर्तित हो जाता है, जबकि शेष बादलों, महासागरों और भूमि द्वारा अवशोषित कर लिया जाता है। पृथ्वी की सतह, महासागर और वायुमंडल सौर विकिरण को अवशोषित करते हैंजिससे उनका तापमान बढ़ जाता है। महासागरों से जल युक्त गर्म वायु ऊपर उठती है, जिससे संवहन होता है। जब हवा उच्च ऊंचाई पर पहुंचती है जहां तापमान कम होता है, तो जल वाष्प बादलों में संघनित हो जाता है और बारिश का कारण बनता है। जल संघनन की गुप्त ऊष्मा संवहन को बढ़ाती है, जिससे वायु उत्पन्न होती है। सतह को लगभग 14 C के औसत तापमान पर रखते हुए, ऊर्जा महासागरों और भूमि द्वारा अवशोषित की जाती है।

हरे पौधे सौर ऊर्जा को परिवर्तित करते हैंप्रकाश संश्लेषण के माध्यम से रासायनिक ऊर्जा में। हमारे खाद्य उत्पादों का उत्पादन पूरी तरह से सौर ऊर्जा पर निर्भर है। उनके जीवन के बाद, पौधे मर जाते हैं और पृथ्वी में सड़ जाते हैं, इसलिए सौर ऊर्जा वह बायोमास प्रदान करती है जिसने जीवाश्म ईंधन का निर्माण किया जिसे हम जानते हैं।

सौर ऊर्जा का उपयोग करने के तरीके

लोग कई अलग-अलग रूपों में सौर ऊर्जा का उपयोग करते हैं:अंतरिक्ष हीटिंग और कूलिंग, पेयजल उत्पादन, आसवन, कीटाणुशोधन, प्रकाश व्यवस्था, गर्म पानी के उत्पादन और खाना पकाने के लिए। जिन तरीकों से सौर ऊर्जा का उपयोग किया जा सकता है, वे केवल मानवीय सरलता से सीमित हैं।

सौर प्रौद्योगिकियां या तो निष्क्रिय या सक्रिय हैं,इस पर निर्भर करता है कि ऊर्जा को कैसे कैप्चर किया जाता है, जिसे बाद में परिवर्तित और फैलाया जाता है।

सक्रिय सौर प्रौद्योगिकियां

सक्रिय सौर प्रौद्योगिकियों में शामिल हैंफोटोवोल्टिक पैनल और सौर तापीय संग्राहक।

निष्क्रिय सौर प्रौद्योगिकियां

निष्क्रिय तरीकों में शामिल हैंदिन के उजाले और गर्मी को अधिकतम करने के लिए इमारत को सूरज की ओर उन्मुख करना, और सही थर्मल गुणों वाली सामग्री का चयन करना।

जीवाश्म ईंधन पर हमारी वर्तमान निर्भरता को धीरे-धीरे वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा है। कुछ ईंधन अंततः बेकार हो सकते हैं, लेकिन सौर ऊर्जा कभी अप्रचलित नहीं होगी, विदेशी शक्तियों द्वारा नियंत्रित होगी, और कभी खत्म नहीं होगी। सूर्य हाइड्रोजन की अपनी आपूर्ति का उपयोग करता है, यह तब तक उपयोगी ऊर्जा का उत्पादन करेगा जब तक कि यह फट न जाए। मनुष्य के सामने चुनौती इस ऊर्जा को पकड़ने की है, अभी के लिए इसका सबसे आसान तरीका जीवाश्म ईंधन का उपयोग करना है।

सूर्य ऊर्जा के सबसे सुरक्षित और अटूट स्रोतों में से एक है। इसका उचित उपयोग किसी भी उद्योग या देश की पर्यावरण सुरक्षा और आर्थिक दक्षता का मामला है। सूर्य जैसे ऊर्जा स्रोत के अन्य लोकप्रिय स्रोतों की तुलना में कई महत्वपूर्ण लाभ हैं। यह बाहर नहीं जाएगा और एक व्यक्ति को भारी संख्या में किलोवाट घंटे दे सकता है, यह पर्यावरण के अनुकूल और किफायती है, सूर्य पृथ्वी के किसी भी कोने के लिए उपलब्ध है और प्राकृतिक संसाधनों को बचाने में सक्षम है जो हर कटे हुए पेड़ से समाप्त हो जाते हैं और किलो कोयला निकाला।

सौर ऊर्जा अक्षय है, अर्थात यह प्रकृति में मानव हस्तक्षेप के बिना मौजूद हो सकती है, परमाणु ऊर्जा के विपरीत, सूर्य पर्यावरण को नुकसान नहीं पहुंचा सकता है और जंगलों और नदियों को अपने मूल रूप में साफ रखता है।

उपयोग करने के उदाहरण

सौर ऊर्जा से चलने वाला एक पारंपरिक चुनें - यह सौर ऊर्जा का उपयोग करने और इसे बिजली में बदलने का सबसे प्राथमिक उदाहरण है, अंधेरी सतहें किरणों को प्रभावी ढंग से अवशोषित करने और प्रकाश की ऊर्जा का उपयोग करने में सक्षम होती हैं, इसे गर्मी में परिवर्तित करती हैं। विशेष प्रौद्योगिकियां, जो विज्ञान और प्रौद्योगिकी में उन्नत उपलब्धियां हैं, लंबे समय से सौर ऊर्जा को इकट्ठा करने और संग्रहीत करने के लिए उपयोग की जाती हैं, जो कारों, गर्मी और प्रकाश घरों में गैसोलीन को सफलतापूर्वक बदलने में सक्षम है।

कुछ इमारतों के स्थान की भौगोलिक विशेषताओं का उपयोग, आधुनिक सामग्रियों के साथ, मानवता को पूरी तरह से सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा पर स्विच करने की अनुमति देता है, जबकि संचार के सभी आधुनिक साधन: टेलीविजन, इंटरनेट और अन्य सुविधाएं हमेशा की तरह काम करती रहेंगी। ऐसी इमारतें पर्यावरण के अनुकूल और अत्यधिक किफायती हैं।

सौर ऊर्जा को परिवर्तित करने वाले विशेष तत्व अंतरिक्ष प्रौद्योगिकियों में सफलतापूर्वक उपयोग किए जाते हैं, आधुनिक उपग्रह और अंतरिक्ष स्टेशन एक सामान्य तारे की किरणों द्वारा संचालित विशेष बैटरी से लैस होते हैं। सौर ऊर्जा उपयोग करने के लिए बहुत सुविधाजनक है और दुनिया के सबसे जंगली और सबसे दूरस्थ कोनों में भी उपलब्ध है, जहां संचार और बिजली लाइनों का संचालन करना बहुत मुश्किल या असंभव है।

अपने शुद्ध रूप में विद्युत ऊर्जा का उपयोग हमेशा सुविधाजनक नहीं होता है, यही वजह है कि कई प्रणालियां बिजली के मिश्रित स्रोतों का उपयोग करती हैं, जो सूर्य और ऊर्जा के पारंपरिक रूपों को जोड़ती हैं।