सौर ऊर्जा का उपयोग. रूस में सौर ऊर्जा: लाभ, परिवर्तन के तरीके, संभावनाएं

सूर्य ऊर्जा का एक बहुत बड़ा प्राकृतिक स्रोत है। इस गैस के गोले के अंदर हर मिनट सैकड़ों अलग-अलग प्रक्रियाएँ होती रहती हैं। सूर्य के बिना, पृथ्वी पर जीवन असंभव है, क्योंकि यह सभी जीवित जीवों के लिए ऊर्जा का स्रोत है। सभी सांसारिक प्राकृतिक प्रक्रियाओं को धन्यवाद दिया जाता है सौर ऊर्जा. वायुमंडलीय परिसंचरण, जल चक्र, प्रकाश संश्लेषण, ग्रह पर ताप विनियमन - यह सब सूर्य के बिना असंभव होगा। पृथ्वी पर सौर ऊर्जा का उपयोग मनुष्य के लिए साँस लेना और छोड़ना जितना ही सामान्य है। लेकिन यह मानवता को और भी अधिक दे सकता है। इसका उपयोग औद्योगिक ऊर्जा, तापीय या विद्युत उत्पादन के लिए सफलतापूर्वक किया जा सकता है।

सौर ऊर्जा की संभावना

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

सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा का उपयोग करना

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

उपलब्धियाँ जो विद्यमान हैं इस पल, जिससे सौर ऊर्जा के उपयोग के लिए सिस्टम बनाना संभव हो गया, जिसे दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है:

सक्रिय (फोटोवोल्टिक प्रणाली, सौर ऊर्जा संयंत्र और संग्राहक)।
निष्क्रिय (सूरज की रोशनी की ऊर्जा के अधिकतम उपयोग के लिए निर्माण सामग्री का चयन और 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 निष्क्रिय उपयोग के कई प्रकार हैं। उनमें से अधिकांश का उपयोग करना अविश्वसनीय रूप से आसान है, फिर भी काफी प्रभावी है। ऐसे और भी जटिल विकल्प हैं जो आपको अधिक लाभ प्राप्त करने में मदद करते हैं। उदाहरण के लिए:

पहली चीज़ जो दिमाग में आती है वह वह कंटेनर है जिसमें पानी जमा होता है। यदि आप इसे पेंट करते हैं अंधेरा छाया, तो इतने सरल तरीके से सौर ऊर्जा तापीय ऊर्जा में परिवर्तित हो जाएगी और पानी गर्म हो जाएगा।
अगला विकल्प किसी सामान्य व्यक्ति की शक्ति से परे है, क्योंकि इसके लिए किसी विशेषज्ञ के कठोर विश्लेषण की आवश्यकता होती है। यह तकनीकघर के डिजाइन और निर्माण के चरण में इसे ध्यान में रखा जाना चाहिए। जलवायु परिस्थितियों के आधार पर, इमारत को इस तरह से डिजाइन किया गया है कि यह स्वयं सौर कलेक्टर के रूप में काम करती है। उसके बाद, आवश्यक सामग्रियों का चयन किया जाता है जो सौर ऊर्जा के अधिकतम संचय में योगदान करते हैं।

ऐसी विधियों के लिए धन्यवाद, हीटिंग और प्रकाश व्यवस्था के लिए सौर ऊर्जा का उपयोग करना संभव हो जाता है। साथ ही, ऐसे विकास ऊर्जा बचत में योगदान करते हैं। चूंकि ऐसा डिज़ाइन न केवल सौर ऊर्जा को परिवर्तित कर सकता है, बल्कि इमारत 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 का 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 क्षेत्र और निजी क्षेत्रों और कृषि दोनों में उपयोग किया जाता है।

संग्राहकों के अलावा, फोटोकल्स वाले पैनलों को सक्रिय प्रणाली का एक अन्य उपकरण कहा जा सकता है। यह उपकरण आपको रोजमर्रा की जिंदगी में और औद्योगिक पैमाने पर सौर ऊर्जा का उपयोग करने की अनुमति देता है। ऐसे पैनल बहुत 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 बड़े पैमाने पर विकिरण को तापीय या विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए उपयुक्त हैं। हाल के वर्षों में, उन्होंने दुनिया में काफी लोकप्रियता हासिल की है और इस क्षेत्र में विकास से ऐसे स्टेशनों की क्षमताओं और संख्या का विस्तार करना संभव हो गया है।

इस तथ्य के बारे में बोलते हुए कि सौर ऊर्जा पारंपरिक संसाधनों के उपयोग पर बचत करने में मदद करती है, यह ध्यान देने योग्य है कि ऐसा लाभ वास्तव में बन जाएगा उपयोगी लोगअपने निजी भूखंडों के साथ। अपने खुद के घर का मालिक होने से आपको ऊर्जा रूपांतरण उपकरण स्थापित करने का अवसर मिलता है जो पूरी तरह से नहीं तो भी कम से कम आपकी ऊर्जा जरूरतों का कुछ हिस्सा पूरा कर सकता है। इससे केंद्रीकृत बिजली आपूर्ति की खपत को काफी कम करने और लागत कम करने में मदद मिलेगी।

ऐसी प्रक्रियाओं के लिए सौर ऊर्जा एक उत्कृष्ट स्रोत है:

घर का निष्क्रिय तापन और शीतलन।

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

सौर ऊर्जा से पानी गर्म करना।

पानी गर्म करने के लिए सौर ऊर्जा का उपयोग सबसे सरल और सबसे उपयोगी है सस्ता तरीका, मनुष्य के लिए सुलभ. ऐसे उपकरण उचित मूल्य पर खरीदे जा सकते हैं। साथ ही, वे अपने लिए जल्दी से भुगतान करने में सक्षम होंगे, जिससे केंद्रीकृत ऊर्जा आपूर्ति की लागत काफी कम हो जाएगी।

सड़क प्रकाश।

यह सौर ऊर्जा का उपयोग करने का 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।

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

इसे 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 उनमें उच्च दक्षता और लंबी सेवा जीवन है।
पैनल स्वयं प्लाईवुड शीट से बना है। इसमें से एक तल काट दिया जाता है, जिसका आकार आप फोटोकल्स की संख्या के आधार पर निर्धारित करते हैं। इसके बाद, पैनल को सलाखों के एक फ्रेम में रखा जाता है।
उसके बाद, एक सब्सट्रेट बनाना आवश्यक है जिस पर फोटोकल्स सुपरइम्पोज़ किए जाएंगे। यह फ़ाइबरबोर्ड से किया जा सकता है.
आगे आपको छेद बनाने की जरूरत है। सुनिश्चित करें कि वे सममित हैं.
इसके बाद, धुंधला करने और सुखाने की प्रक्रिया की जाती है, जिसे दो बार दोहराया जाता है।
सब्सट्रेट सूखने के बाद, तत्वों को उस पर बिछाया जाता है, और डीसोल्डरिंग की जाती है। महत्वपूर्ण बिंदु- इन्हें उल्टा लिटा दें.
अंतिम चरण में, फोटोकल्स को पंक्तियों में बिछाया जाता है, और फिर सब कुछ कॉम्प्लेक्स में जुड़ा होता है। यह सब अंततः सिलिकॉन से तय हो गया है।

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

रूस में सौर ऊर्जा का उपयोग

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

हालाँकि, 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।

सौर ऊर्जा और इसके विकास की संभावनाओं को लेकर कई वर्षों से विवाद और चर्चाएँ होती रही हैं। अधिकांश लोग सौर ऊर्जा को भविष्य की ऊर्जा, समस्त मानव जाति की आशा मानते हैं। बड़ी संख्या में कंपनियां सौर ऊर्जा संयंत्रों के निर्माण में भारी निवेश कर रही हैं। दुनिया के कई देशों में सौर ऊर्जा को पारंपरिक ऊर्जा वाहकों का मुख्य विकल्प मानते हुए विकसित किया जा रहा है। जर्मनी, एक धूप वाले देश से दूर होने के बावजूद, इस क्षेत्र में विश्व नेता बन गया है। जर्मनी में एसईएस की कुल क्षमता साल दर साल बढ़ रही है। चीन में सौर ऊर्जा के क्षेत्र में विकास में गंभीरता से लगे हुए हैं। अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी के आशावादी पूर्वानुमान के अनुसार, 2050 तक सौर ऊर्जा संयंत्र दुनिया की 20-25% बिजली का उत्पादन करने में सक्षम होंगे।
सौर ऊर्जा संयंत्रों की संभावनाओं का एक वैकल्पिक दृष्टिकोण इस तथ्य पर आधारित है कि सौर पैनलों और बैटरी प्रणालियों के निर्माण के लिए आवश्यक लागत सौर ऊर्जा संयंत्रों द्वारा उत्पादित बिजली से होने वाले लाभ से कई गुना अधिक है। इस स्थिति के विरोधियों का दावा है कि विपरीत सत्य है। आधुनिक सौर बैटरियां नए निवेश के बिना दसियों और यहां तक कि सैकड़ों वर्षों तक काम करने में सक्षम हैं, उनके द्वारा उत्पादित कुल ऊर्जा अनंत के बराबर है। इसीलिए, दीर्घावधि में, सौर ऊर्जा से उत्पन्न बिजली न केवल लाभदायक, बल्कि अति-लाभकारी बन जाएगी।
सत्य कहाँ है? आइए, प्रिय पाठकों, आपके साथ मिलकर इसका पता लगाने का प्रयास करें। हम सौर ऊर्जा के क्षेत्र में आधुनिक दृष्टिकोण और कुछ सबसे शानदार विचारों को देखेंगे जिन्हें आज तक पहले ही लागू किया जा चुका है। हम वर्तमान में काम कर रहे सौर पैनलों की दक्षता स्थापित करने का प्रयास करेंगे, यह समझने के लिए कि आज यह दक्षता कम क्यों है।

रूस में सौर पैनलों की दक्षता
आधुनिक शोध के अनुसार सौर ऊर्जा लगभग 1367 वाट प्रति वर्ग मीटर (सौर स्थिरांक) है। भूमध्य रेखा पर केवल 1020 वॉट ही वायुमंडल के माध्यम से पृथ्वी तक पहुँचता है। रूस के क्षेत्र में, सौर ऊर्जा संयंत्रों की मदद से (यह मानते हुए कि सौर कोशिकाओं की दक्षता आज 16% है), औसतन 163.2 वाट प्रति वर्ग मीटर प्राप्त किया जा सकता है।
मौसम की स्थिति, दिन और रात की अवधि, साथ ही सौर पैनलों की स्थापना के प्रकार (सौर बैटरी की दक्षता को ध्यान में नहीं रखा जाता है) को ध्यान में रखा जाता है।
यदि मॉस्को में 40 डिग्री (जो मॉस्को के लिए इष्टतम है) के कोण पर एक वर्ग किलोमीटर सौर पैनल स्थापित किया जाता है, तो उत्पन्न बिजली की वार्षिक मात्रा 1173 * 0.16 = 187.6 गीगावॉट * घंटा होगी। 3 रूबल प्रति किलोवाट बिजली की कीमत के साथ, उत्पन्न बिजली का अनुमानित मूल्य 561 मिलियन रूबल है।

सूर्य का उपयोग करके बिजली उत्पन्न करने के सबसे सामान्य तरीके:

सौर तापीय विद्युत स्टेशन
ऐसे सौर ऊर्जा संयंत्रों के विशाल दर्पण, घूमते हुए, सूर्य को पकड़ते हैं और इसे कलेक्टर पर प्रतिबिंबित करते हैं। ऐसे बिजली उत्पादन स्टेशनों के संचालन का सिद्धांत सूर्य की तापीय ऊर्जा को थर्मोडायनामिक मशीन की यांत्रिक विद्युत ऊर्जा में गैस-पिस्टन स्टर्लिंग इंजन की मदद से, या पानी गर्म करके, आदि में परिवर्तित करने पर आधारित है।

उदाहरण के तौर पर, इवानपाह बिजली संयंत्र (क्षमता 392 मेगावाट) पर विचार करें, जिसमें सर्वशक्तिमान Google ने निवेश किया है। कैलिफोर्निया के मोजावे रेगिस्तान में स्थित सौर ऊर्जा संयंत्र के निर्माण में दो अरब अमेरिकी डॉलर से अधिक का निवेश किया गया है। सौर ऊर्जा संयंत्र की 1 किलोवाट स्थापित क्षमता के लिए 5612 डॉलर खर्च किए गए। कई लोगों का मानना है कि ये लागत, हालांकि कोयले से चलने वाले बिजली संयंत्रों की तुलना में अधिक है, परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की तुलना में बहुत कम है। लेकिन क्या ऐसा है? सबसे पहले, एक परमाणु ऊर्जा संयंत्र की लागत प्रति किलोवाट स्थापित क्षमता पर $2,000 और $4,000 के बीच होती है, जो कि इवानपाह के निर्माण की लागत से सस्ता है। दूसरे, सौर ऊर्जा संयंत्र का वार्षिक बिजली उत्पादन 1079 GWh है, इसलिए, इसकी औसत वार्षिक क्षमता 123.1 मेगावाट है। इसके अलावा, सौर ऊर्जा स्टेशन केवल दिन के समय ही सौर ऊर्जा उत्पन्न करने में सक्षम है। इस प्रकार, सौर ऊर्जा संयंत्र के निर्माण की "औसत" लागत 17,870 डॉलर प्रति 1 किलोवाट आती है, और यह काफी महत्वपूर्ण कीमत है। शायद बाहरी अंतरिक्ष में बिजली पैदा करना अधिक महंगा होगा। उदाहरण के लिए, गैस पर चलने वाले पारंपरिक बिजली संयंत्रों की निर्माण लागत 20-40 गुना कम है। साथ ही, सौर ऊर्जा संयंत्रों के विपरीत, ये बिजली संयंत्र लगातार काम कर सकते हैं, जरूरत पड़ने पर बिजली का उत्पादन करते हैं, न कि केवल उन घंटों के दौरान जब सूरज चमक रहा होता है।
लेकिन हम जानते हैं कि आधुनिक सौर तापीय ऊर्जा संयंत्र चौबीसों घंटे बिजली पैदा करने में सक्षम हैं, इसके लिए दिन के उजाले में बड़ी मात्रा में गर्म किए गए शीतलक का उपयोग किया जाता है। केवल इन स्टेशनों के निर्माण की लागत का बहुत अधिक प्रचार न करने का प्रयास किया जा रहा है, शायद इसलिए कि यह महत्वपूर्ण है। और यदि सौर ऊर्जा संयंत्रों के डिजाइन और निर्माण की लागत, विशेष रूप से पंप भंडारण बिजली संयंत्रों के निर्माण की लागत में बैटरियों को शामिल किया जाए, तो यह राशि शानदार अनुपात में बढ़ जाएगी।

सिलिकॉन सौर सेल
आज सौर ऊर्जा संयंत्रों के संचालन के लिए सेमीकंडक्टर फोटोसेल का उपयोग किया जाता है, जो एक बड़े क्षेत्र के सेमीकंडक्टर डायोड होते हैं। पीएन जंक्शन में उड़ान भरने वाला एक प्रकाश क्वांटम एक इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़ी उत्पन्न करता है, जबकि फोटोडायोड के आउटपुट पर एक वोल्टेज ड्रॉप (0.5V के क्रम का) बनाया जाता है।
सिलिकॉन सौर बैटरी की दक्षता लगभग 16% है। दक्षता इतनी कम क्यों है? इलेक्ट्रॉन-छिद्र युग्म बनाने के लिए एक निश्चित ऊर्जा की आवश्यकता होती है। यदि आने वाले प्रकाश क्वांटम में कम ऊर्जा है, तो युग्म की उत्पत्ति नहीं होगी। इस मामले में, प्रकाश की एक मात्रा सामान्य कांच की तरह ही सिलिकॉन से होकर गुजरेगी। यही कारण है कि सिलिकॉन 1.2 µm से अधिक अवरक्त प्रकाश के लिए पारदर्शी है। यदि एक प्रकाश क्वांटम उत्पादन (हरी रोशनी) के लिए आवश्यक ऊर्जा से अधिक ऊर्जा के साथ आता है, तो एक जोड़ी बनती है, लेकिन अतिरिक्त ऊर्जा कहीं नहीं जाएगी। नीले और पराबैंगनी प्रकाश (जिनकी ऊर्जा बहुत अधिक है) के साथ, क्वांटम को बहुत तक पहुंचने का समय नहीं मिल सकता है गहराई पी-एनसंक्रमण।

सौर बैटरी की सतह से सूरज की रोशनी प्रतिबिंबित न हो, इसके लिए उस पर एक विशेष एंटी-रिफ्लेक्टिव कोटिंग लगाई जाती है (ऐसी कोटिंग फोटोग्राफिक लेंस के लेंस पर भी लगाई जाती है)। सतह की बनावट को असमान (कंघी के रूप में) बनाया गया है। इस मामले में, सतह से एक बार परावर्तित प्रकाश प्रवाह फिर से लौट आता है।
विभिन्न अर्धचालकों पर आधारित और इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़ी उत्पन्न करने के लिए आवश्यक विभिन्न ऊर्जाओं के साथ फोटोकल्स के संयोजन से फोटोकल्स की दक्षता बढ़ जाती है। तीन चरण वाले सिलिकॉन फोटोकल्स के लिए, 44% और उससे भी अधिक की दक्षता हासिल की जाती है। तीन चरण वाले फोटोकेल के संचालन का सिद्धांत इस तथ्य पर आधारित है कि एक फोटोकेल को पहले रखा जाता है, जो प्रभावी रूप से नीली रोशनी को अवशोषित करता है, और लाल और हरे रंग को प्रसारित करता है। दूसरा फोटोकेल हरे रंग को अवशोषित करता है, तीसरा आईआर को अवशोषित करता है। हालाँकि, आज तीन-चरण फोटोवोल्टिक सेल बहुत महंगे हैं, इसलिए, सस्ते सिंगल-स्टेज फोटोकल्स का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जो कीमत के कारण, वाट/$ में तीन-चरण वाले से आगे हैं।
चीन सिलिकॉन सौर कोशिकाओं का उत्पादन भारी गति से विकसित कर रहा है, जिसके कारण एक वाट की लागत कम हो गई है। चीन में यह लगभग 0.5 डॉलर प्रति वॉट है।
सिलिकॉन सौर सेल के मुख्य प्रकार हैं:
monocrystalline
polycrystalline
मोनोक्रिस्टलाइन सौर कोशिकाओं की दक्षता, जो अधिक महंगी हैं, पॉलीक्रिस्टलाइन की दक्षता से थोड़ी अधिक (केवल 1%) है। पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन सौर सेल आज उत्पादित बिजली की प्रति वाट सबसे सस्ती लागत प्रदान करते हैं।
सिलिकॉन सौर सेल हमेशा के लिए नहीं चल सकते। आक्रामक वातावरण में 20 वर्षों से अधिक के संचालन के बाद, उनमें से सबसे उन्नत अपनी मूल शक्ति का 15 प्रतिशत तक खो देते हैं। यह मानने का कारण है कि सौर पैनलों का और अधिक क्षरण धीमा हो जाता है।

सिलिकॉन फोटोसेल और परवलयिक दर्पण
दुनिया भर के आविष्कारक सौर ऊर्जा संयंत्रों की आर्थिक व्यवहार्यता बढ़ाने के लिए हर तरह के प्रयास कर रहे हैं। यदि, उदाहरण के लिए, हम एक छोटा कुशल सिलिकॉन फोटोकेल और एक परवलयिक दर्पण (केंद्रित फोटोवोल्टिक) लेते हैं, तो हम 16 के बजाय 40% की दक्षता प्राप्त कर सकते हैं, जबकि दर्पण सौर बैटरी की तुलना में बहुत सस्ता है। लेकिन सूर्य का अनुसरण करने के लिए विश्वसनीय यांत्रिकी की आवश्यकता होती है। एक विशाल दर्पण कुंडा डिश को सुरक्षित रूप से बांधा जाना चाहिए और शक्तिशाली हवा के झोंकों और आक्रामक कारकों से संरक्षित किया जाना चाहिए। पर्यावरण. दूसरी समस्या यह है कि परवलयिक दर्पण बिखरी हुई रोशनी पर ध्यान केंद्रित नहीं कर पाते हैं। यदि सूर्य पतले बादलों के पीछे भी डूब गया है, तो परवलयिक प्रणाली से बिजली उत्पादन शून्य हो जाएगा। इन परिस्थितियों में पारंपरिक सौर पैनलों में, तापीय ऊर्जा का उत्पादन भी गंभीर रूप से कम हो जाता है, लेकिन शून्य तक नहीं। परवलयिक दर्पण वाले सौर पैनल स्थापना लागत और रखरखाव के मामले में बहुत महंगे हैं।

छतों पर गोल सौर सेल
अमेरिकी कंपनी सोलिंड्रा ने सरकार के सहयोग से गोल आकार वाले सौर सेल डिजाइन किए। इन्हें रंग-रोगन वाली छतों पर लगाया गया था सफेद रंग. कांच की ट्यूबों पर एक प्रवाहकीय परत (सोलिंड्रा के मामले में, कॉपर इंडियम गैलियम (डी) सेलेनाइड का उपयोग किया गया था) को छिड़क कर गोलाकार सौर सारणी बनाई गई थी। गोल बैटरियों की वास्तविक दक्षता लगभग 8.5% थी, जो सस्ती सिलिकॉन बैटरियों की तुलना में कम है। सोलिंड्रा, जिसे भारी ऋण पर राज्य की गारंटी मिली, दिवालिया हो गई। प्रौद्योगिकी में, जिसकी लागत-प्रभावशीलता शुरू से ही बहुत संदिग्ध थी, अमेरिकी अर्थव्यवस्था ने काफी निवेश किया है नकद. अकुशल प्रौद्योगिकियों की "सफल" पैरवी केवल रूसी जानकारी नहीं है।

बड़ी समस्यासौर ऊर्जा!
ज्ञातव्य है कि सौर ऊर्जा संयंत्र दिन के समय बिजली पैदा करते हैं, जबकि शाम के समय भी बिजली की भारी जरूरत पैदा होती है। इसका मतलब यह है कि बैटरी के बिना सौर ऊर्जा संयंत्र प्रभावी नहीं होंगे। शाम को बिजली की खपत के चरम के दौरान, बिजली के वैकल्पिक (शास्त्रीय) स्रोतों का उपयोग करना होगा। दिन के समय, कुछ पारंपरिक बिजली संयंत्रों को बंद करना होगा, और कुछ को हॉट स्टैंडबाय में रखना होगा खराब मौसम. यदि सौर ऊर्जा संयंत्र पर बादल मंडराते हैं, तो गायब बिजली बैकअप द्वारा प्रदान की जानी चाहिए। परिणामस्वरूप, क्लासिकल उत्पादन क्षमताएं रिजर्व में रह जाती हैं और लाभ कम हो जाता है।

एक और तरीका है. यह डेजर्टेक परियोजना में परिलक्षित होता है - अफ्रीका से यूरोप तक बिजली का संचरण। शाम को बिजली की खपत के चरम पर बिजली लाइनों की मदद से सौर ऊर्जा संयंत्रों से बिजली संचारित करना संभव है, जो दुनिया के उन क्षेत्रों में स्थित हैं जहां उस समय सूर्य अपनी ऊंचाई पर होता है। लेकिन सुपरकंडक्टर्स में संक्रमण से पहले इस विधि के लिए भारी वित्तीय लागत के साथ-साथ सभी प्रकार के समझौतों की आवश्यकता होती है विभिन्न राज्य.

बैटरी का उपयोग
हमने पाया कि सौर पैनल द्वारा उत्पादित प्रति वाट की औसत लागत $0.50 है। दिन के दौरान (8 घंटे), बैटरी 8 Wh के भीतर उत्पन्न करने में सक्षम है। इस ऊर्जा को शाम तक बिजली की खपत के चरम तक संरक्षित किया जाना चाहिए।
चीन में विकसित लिथियम बैटरियों की लागत लगभग $0.4 प्रति Wh है, इसलिए $0.5 सौर सेल के लिए, $3.2 बैटरी प्रति वाट की आवश्यकता होगी, जो बैटरी की लागत से छह गुना अधिक है। यह ध्यान में रखते हुए कि लिथियम बैटरी अधिकतम 2000 चार्ज-डिस्चार्ज चक्रों के लिए डिज़ाइन की गई है, जो तीन से छह साल है, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि लिथियम बैटरी एक बेहद महंगा समाधान है।
सबसे सस्ती बैटरियां लेड-एसिड होती हैं। सबसे अधिक पर्यावरण के अनुकूल प्रणालियों से दूर इन प्रणालियों का थोक मूल्य लगभग $ 0.08 प्रति Wh है। लीड-एसिड बैटरियां, साथ ही लिथियम बैटरियां, 3-6 साल के संचालन के लिए डिज़ाइन की गई हैं। लीड बैटरी की दक्षता 75% है। यह बैटरी चार्ज-डिस्चार्ज चक्र में अपनी एक चौथाई ऊर्जा खो देती है। एक दिन का सौर ऊर्जा उत्पादन बचाने के लिए, आपको $0.64 में लेड-एसिड बैटरियाँ खरीदनी होंगी। हम देखते हैं कि यह बैटरियों की लागत से भी अधिक है।
आधुनिक सौर ऊर्जा संयंत्रों के लिए पंप भंडारण बिजली संयंत्र विकसित किए गए हैं। दिन के उजाले के दौरान, उनमें पानी पंप किया जाता है, और रात में वे सामान्य जलविद्युत ऊर्जा संयंत्रों की तरह काम करते हैं। लेकिन इन बिजली संयंत्रों (90% दक्षता) का निर्माण हमेशा संभव नहीं होता और बेहद महंगा होता है।
हम एक निराशाजनक निष्कर्ष निकाल सकते हैं. आज, बैटरियां सौर ऊर्जा संयंत्रों से भी अधिक महंगी हैं। बड़े सौर ऊर्जा संयंत्रों के लिए, उन्हें उपलब्ध नहीं कराया जाता है। जैसे ही बिजली उत्पन्न होती है, बड़े सौर ऊर्जा संयंत्र इसे वितरण नेटवर्क को बेचते हैं। शाम और रात में, पारंपरिक बिजली संयंत्रों द्वारा बिजली उत्पन्न की जाती है।

सौर ऊर्जा - आज इसकी कीमत क्या है?
उदाहरण के लिए, जर्मनी को लीजिए - सौर ऊर्जा के उपयोग में विश्व में अग्रणी। एक किलोवाट सौर ऊर्जा जो उत्पन्न होती है (दिन के समय भी, और ऐसी बिजली सस्ती होती है) इस देश में 12 से 17.45 यूरो सेंट प्रति किलोवाट की कीमत पर खरीदी जाती है। चूँकि जर्मनी में गैस से चलने वाले बिजली संयंत्र अभी भी निर्माणाधीन, संचालित या हॉट स्टैंडबाय पर हैं, इस देश में सौर ऊर्जा संयंत्र वास्तव में रूसी गैस को बचाने में मदद कर रहे हैं।
आज रूसी गैस की कीमत 450 डॉलर प्रति हजार घन मीटर है। गैस की इस मात्रा (उत्पादन दक्षता 40%) से लगभग 4.32 गीगावॉट बिजली उत्पन्न की जा सकती है। नतीजतन, सूर्य से उत्पन्न 1 kWh बिजली के लिए, रूसी गैस की 0.104 डॉलर या 7.87 यूरो सेंट की बचत होती है। यहां सौर अनियमित उत्पादन का उचित मूल्य दिया गया है। इस प्रकार, वर्तमान में जर्मनी में, सौर ऊर्जा पर राज्य द्वारा 50% सब्सिडी दी जाती है। हालाँकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि जर्मनी सूर्य से बिजली पैदा करने की लागत तेजी से कम कर रहा है।

निष्कर्ष निकालना
सबसे किफायती सौर बिजली (0.5 डॉलर प्रति 1 वाट) आज सौर पॉलीक्रिस्टलाइन बैटरियों की मदद से उत्पादित की जाती है। सौर ऊर्जा का उपयोग करके बिजली पैदा करने की अन्य सभी विधियाँ बहुत अधिक महंगी हैं।
सौर ऊर्जा के लिए जो समस्या महत्वपूर्ण है वह सौर पैनलों की दक्षता नहीं है, कीमत नहीं है, और ईआरओईआई नहीं है, जो सैद्धांतिक रूप से अनंत है। मुखय परेशानीदिन के दौरान प्राप्त सौर ऊर्जा उत्पन्न करने के तरीकों की लागत को कम करना और शाम की चरम खपत के लिए इस ऊर्जा को बचाना है। दरअसल, वर्तमान में, बैटरी सिस्टम, जिनकी सेवा जीवन तीन से छह साल तक है, सौर पैनलों की तुलना में कई गुना अधिक महंगे हैं।
बड़े पैमाने पर सौर ऊर्जा उत्पादन को आज केवल पारंपरिक जीवाश्म ईंधन के एक छोटे से हिस्से को बचाने का एक तरीका माना जाता है दिन. सौर ऊर्जा अभी भी ऊर्जा खपत के शाम के चरम घंटों के दौरान पूरी तरह से भार उठाने में सक्षम नहीं है और परमाणु ऊर्जा संयंत्रों, कोयला, गैस और जलविद्युत संयंत्रों की संख्या को कम कर देती है, जिन्हें दिन के दौरान आरक्षित रहना चाहिए, और शाम को एक महत्वपूर्ण ऊर्जा भार लेना चाहिए।
यदि, टैरिफ को कड़ा करने के परिणामस्वरूप (उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन और एल्युमीनियम के उत्पादकों के लिए दिन के दौरान इलेक्ट्रोलिसिस उत्पादन शुरू करना लाभदायक होगा), बिजली की खपत का चरम दिन के घंटों में बदल जाता है, तो सौर ऊर्जा के विकास की अधिक गंभीर संभावनाएं होंगी।
सौर ऊर्जा उत्पादन की लागत, जो "अनियमित" है, पारंपरिक बिजली संयंत्रों में बिजली पैदा करने की लागत से तुलनीय नहीं है, जो जरूरत पड़ने पर किसी भी समय इसे उत्पन्न करने के लिए स्वतंत्र हैं।
सौर ऊर्जा की लागत इसकी मदद से बचाए गए जीवाश्म ईंधन की लागत से अधिक नहीं होनी चाहिए। उदाहरण के लिए, यदि जर्मनी में गैस की कीमत $450 है, तो इस देश में सौर ऊर्जा उत्पादन की कीमत $0.1 प्रति किलोवाट घंटा से अधिक नहीं होनी चाहिए, अन्यथा इस देश में सौर ऊर्जा लाभहीन है। जब तक जीवाश्म ईंधन सस्ता और आसानी से उपलब्ध रहेगा, तब तक सौर ऊर्जा उत्पादन आर्थिक रूप से व्यवहार्य नहीं है।
वर्तमान में, सौर ऊर्जा और महंगी सौर बैटरी प्रणालियों का उपयोग आर्थिक रूप से केवल उन क्षेत्रों और वस्तुओं के लिए उचित है जहां पावर ग्रिड से जुड़ने के लिए कोई अन्य विकल्प नहीं हैं। उदाहरण के लिए, एक अकेले खड़े, सुदूर सेल्यूलर स्टेशन पर।
हालाँकि, निम्नलिखित को न भूलें महत्वपूर्ण कारक, जो सौर ऊर्जा पर विचार करते समय आशावाद को प्रेरित करता है:
1. आपूर्ति कम होने के कारण जीवाश्म ईंधन की लागत लगातार बढ़ रही है।
2. उचित सार्वजनिक नीतिसौर ऊर्जा संयंत्रों के उपयोग को अधिक लाभदायक बनाता है।
3. प्रगति स्थिर नहीं रहती! सौर ऊर्जा संयंत्रों की दक्षता बढ़ रही है, बिजली उत्पादन और संचय में नई तकनीकों का विकास हो रहा है।

इसलिए, मैं विश्वास करना चाहूंगा कि 3-5 वर्षों में इस ऊर्जा क्षेत्र की अधिक सकारात्मक समीक्षा लिखना संभव होगा!

आज, ऊर्जा खपत की समस्या काफी विकट है - ग्रह के संसाधन अनंत नहीं हैं, और अपने अस्तित्व के दौरान, मानवता ने प्रकृति द्वारा दी गई चीज़ों को काफी हद तक नष्ट कर दिया है। फिलहाल, कोयले और तेल का सक्रिय रूप से खनन किया जा रहा है, जिसके भंडार दिन-ब-दिन छोटे होते जा रहे हैं। मानवता को भविष्य में एक अविश्वसनीय कदम उठाने और परमाणु ऊर्जा का उपयोग करने की अनुमति दी, जिससे यह वरदान पूरे पर्यावरण के लिए एक बड़ा खतरा लेकर आया।

पर्यावरणीय मुद्दा भी कम विकट नहीं है - संसाधनों का सक्रिय निष्कर्षण और उनका आगे का उपयोग ग्रह की स्थिति पर प्रतिकूल प्रभाव डालता है, जिससे न केवल मिट्टी की प्रकृति, बल्कि जलवायु परिस्थितियाँ भी बदल जाती हैं।

इसीलिए ऊर्जा के प्राकृतिक स्रोतों, जैसे, पानी या हवा, पर हमेशा विशेष ध्यान दिया गया है। अंततः, इतने वर्षों के सक्रिय अनुसंधान और विकास के बाद, मानवता पृथ्वी पर सौर ऊर्जा के उपयोग के लिए "बड़ी" हो गई है। यह उसके बारे में है जिस पर आगे चर्चा की जाएगी।

इसमें इतना आकर्षक क्या है

आगे बढ़ने से पहले ठोस उदाहरणआइए जानें कि दुनिया भर के शोधकर्ता इस प्रकार के ऊर्जा उत्पादन में इतनी रुचि क्यों रखते हैं। इसकी मुख्य संपत्ति अक्षयता कही जा सकती है। अनेक परिकल्पनाओं के बावजूद, निकट भविष्य में सूर्य जैसे तारे के बुझ जाने की संभावना बेहद कम है। इसका मतलब यह है कि मानवता के पास पूरी तरह से प्राकृतिक तरीके से स्वच्छ ऊर्जा प्राप्त करने का अवसर है।

पृथ्वी पर सौर ऊर्जा के उपयोग का दूसरा निस्संदेह लाभ इस विकल्प की पर्यावरण मित्रता है। ऐसी परिस्थितियों में पर्यावरण पर प्रभाव शून्य होगा, जो बदले में पूरी दुनिया को सीमित भूमिगत संसाधनों के निरंतर दोहन के साथ खुलने वाले भविष्य की तुलना में कहीं अधिक उज्जवल भविष्य प्रदान करता है।

अंत में, इस तथ्य पर विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए कि सूर्य स्वयं मनुष्य के लिए सबसे कम खतरे का प्रतिनिधित्व करता है।

सच में कैसे

अब मुद्दे पर आते हैं. कुछ हद तक काव्यात्मक नाम "सौर ऊर्जा" वास्तव में विशेष रूप से विकसित प्रौद्योगिकियों का उपयोग करके विकिरण को बिजली में परिवर्तित करने को छुपाता है। यह प्रक्रिया फोटोवोल्टिक कोशिकाओं द्वारा प्रदान की जाती है, जिसे मानवता अपने उद्देश्यों के लिए बेहद सक्रिय रूप से और काफी सफलतापूर्वक उपयोग कर रही है।

सौर विकिरण

ऐतिहासिक रूप से ऐसा हुआ है कि संज्ञा "विकिरण" किसी व्यक्ति में उन मानव निर्मित आपदाओं के संबंध में सकारात्मक लोगों की तुलना में अधिक नकारात्मक संघों को जन्म देती है जिनसे दुनिया अपने जीवनकाल में जीवित रहने में कामयाब रही। फिर भी, पृथ्वी पर सूर्य की ऊर्जा का उपयोग करने की तकनीक इसके साथ काम करने का अवसर प्रदान करती है।

वास्तव में, यह प्रजातिविकिरण विद्युत चुम्बकीय विकिरण है, जिसकी सीमा 2.8 से 3.0 माइक्रोन तक होती है।

मानव जाति द्वारा सफलतापूर्वक उपयोग किए जाने वाले सौर स्पेक्ट्रम में वास्तव में तीन प्रकार की तरंगें होती हैं: पराबैंगनी (लगभग 2%), लगभग 49% प्रकाश तरंगें होती हैं, और अंत में, उतनी ही मात्रा सौर ऊर्जा पर पड़ती है, इसमें अन्य घटकों की एक छोटी संख्या होती है, लेकिन उनकी भूमिका इतनी महत्वहीन होती है कि उनका पृथ्वी के जीवन पर विशेष प्रभाव नहीं पड़ता है।

पृथ्वी पर पड़ने वाली सौर ऊर्जा की मात्रा

अब जब मानव जाति के लाभ के लिए उपयोग किए जाने वाले स्पेक्ट्रम की संरचना निर्धारित की गई है, तो इस संसाधन की एक और महत्वपूर्ण विशेषता पर ध्यान दिया जाना चाहिए। पृथ्वी पर सौर ऊर्जा का उपयोग इसलिए भी बहुत आशाजनक लगता है क्योंकि यह लगभग न्यूनतम प्रसंस्करण लागत पर काफी बड़ी मात्रा में उपलब्ध है। किसी तारे द्वारा उत्सर्जित ऊर्जा की कुल मात्रा बहुत अधिक होती है, लेकिन लगभग 47% पृथ्वी की सतह तक पहुँचती है, जो सात सौ क्वाड्रिलियन किलोवाट-घंटे के बराबर है। तुलना के लिए, हम ध्यान दें कि केवल एक किलोवाट-घंटा एक सौ वाट की शक्ति वाले प्रकाश बल्ब का दस साल का संचालन प्रदान कर सकता है।

सूर्य के विकिरण की शक्ति और पृथ्वी पर ऊर्जा का उपयोग, निश्चित रूप से, कई कारकों पर निर्भर करता है: जलवायु परिस्थितियाँ, सतह पर किरणों के आपतन का कोण, मौसम और भौगोलिक स्थिति।

कब और कितना

यह अनुमान लगाना आसान है कि पृथ्वी की सतह पर पड़ने वाली सौर ऊर्जा की दैनिक मात्रा लगातार बदल रही है, क्योंकि यह सीधे सूर्य के संबंध में ग्रह की स्थिति और तारे की गति पर निर्भर करती है। यह लंबे समय से ज्ञात है कि दोपहर के समय विकिरण अधिकतम होता है, जबकि सुबह और शाम को सतह तक पहुंचने वाली किरणों की संख्या बहुत कम होती है।

हम विश्वास के साथ कह सकते हैं कि सौर ऊर्जा का उपयोग भूमध्यरेखीय पट्टी के जितना करीब हो सके क्षेत्रों में सबसे अधिक उत्पादक होगा, क्योंकि यहीं पर उच्चतम और के बीच का अंतर है। सबसे कम अंकन्यूनतम, जो ग्रह की सतह तक पहुंचने वाले विकिरण की अधिकतम मात्रा को इंगित करता है। उदाहरण के लिए, रेगिस्तानी अफ़्रीकी क्षेत्रों में, विकिरण की वार्षिक मात्रा औसतन 2200 किलोवाट-घंटे तक पहुँच जाती है, जबकि कनाडा या, उदाहरण के लिए, मध्य यूरोप में, यह आंकड़ा 1000 किलोवाट-घंटे से अधिक नहीं होता है।

इतिहास में सौर ऊर्जा

यदि आप यथासंभव व्यापक रूप से सोचते हैं, तो हमारे ग्रह को गर्म करने वाले महान प्रकाशमान को "वश में" करने का प्रयास प्राचीन काल में बुतपरस्ती के दौरान शुरू हुआ था, जब प्रत्येक तत्व को एक अलग देवता द्वारा अवतरित किया गया था। हालाँकि, निश्चित रूप से, तब सौर ऊर्जा के उपयोग का कोई सवाल ही नहीं था - दुनिया में जादू का राज था।

पृथ्वी पर सूर्य की ऊर्जा के उपयोग का विषय 14वीं सदी के अंत - 20वीं सदी की शुरुआत में ही सक्रिय रूप से उठाया जाने लगा। विज्ञान में वास्तविक सफलता 1839 में अलेक्जेंडर एडमंड बेकरेल द्वारा की गई, जो फोटोवोल्टिक प्रभाव के खोजकर्ता बनने में कामयाब रहे। इस विषय का अध्ययन काफी बढ़ गया है, और 44 वर्षों के बाद, चार्ल्स फ्रिट्स इतिहास में पहला मॉड्यूल डिजाइन करने में सक्षम थे, जो सोना चढ़ाया हुआ सेलेनियम पर आधारित था। पृथ्वी पर सूर्य की ऊर्जा के इस तरह के उपयोग से जारी बिजली की थोड़ी मात्रा प्राप्त हुई - तब उत्पादन की कुल मात्रा 1% से अधिक नहीं थी। फिर भी, समस्त मानव जाति के लिए, यह एक वास्तविक सफलता थी, जिसने विज्ञान के नए क्षितिज खोले, जिसके बारे में पहले सपने में भी नहीं सोचा गया था।

अल्बर्ट आइंस्टीन ने स्वयं सौर ऊर्जा के विकास में महत्वपूर्ण योगदान दिया। आधुनिक दुनिया में, एक वैज्ञानिक का नाम अक्सर सापेक्षता के उनके प्रसिद्ध सिद्धांत से जुड़ा होता है, लेकिन वास्तव में, उन्हें अध्ययन के लिए नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।

आज तक, पृथ्वी पर सौर ऊर्जा का उपयोग करने की तकनीक या तो तेजी से बढ़ रही है या कम तेजी से गिरावट का अनुभव नहीं कर रही है, लेकिन ज्ञान की यह शाखा लगातार नए तथ्यों के साथ अद्यतन की जाती है, और हम उम्मीद कर सकते हैं कि निकट भविष्य में हमारे सामने एक पूरी तरह से नई दुनिया का दरवाजा खुलेगा।

प्रकृति हमारे ख़िलाफ़ है

हम पहले ही पृथ्वी पर सूर्य की ऊर्जा के उपयोग के लाभों के बारे में बात कर चुके हैं। अब नजर डालते हैं नुकसान पर. यह विधि, जो दुर्भाग्य से, कम नहीं है।

भौगोलिक स्थिति, जलवायु परिस्थितियों और सूर्य की गति पर प्रत्यक्ष निर्भरता के कारण, पर्याप्त मात्रा में सौर ऊर्जा के उत्पादन के लिए भारी क्षेत्रीय लागत की आवश्यकता होती है। लब्बोलुआब यह है कि सौर विकिरण की खपत और प्रसंस्करण का क्षेत्र जितना बड़ा होगा, आउटपुट पर हमें पर्यावरण के अनुकूल ऊर्जा की मात्रा उतनी ही अधिक प्राप्त होगी। इतनी बड़ी प्रणालियों की स्थापना के लिए बड़ी मात्रा में खाली जगह की आवश्यकता होती है, जिससे कुछ कठिनाइयाँ होती हैं।

पृथ्वी पर सूर्य की ऊर्जा के उपयोग के संबंध में एक और समस्या दिन के समय पर प्रत्यक्ष निर्भरता है, क्योंकि रात में उत्पादन शून्य होगा, और सुबह और शाम में यह बेहद नगण्य होगा।

एक अतिरिक्त जोखिम कारक मौसम ही है - अचानक बदलावइस प्रकार की प्रणाली के संचालन पर स्थितियाँ बेहद नकारात्मक प्रभाव डाल सकती हैं, क्योंकि वे आवश्यक शक्ति को डीबग करने में कठिनाइयों का कारण बनती हैं। एक तरह से, खपत और उत्पादन की मात्रा में तेज बदलाव वाली स्थितियाँ खतरनाक हो सकती हैं।

साफ़ लेकिन महँगा

इसकी उच्च लागत के कारण पृथ्वी पर सौर ऊर्जा का उपयोग फिलहाल कठिन है। मुख्य प्रक्रियाओं के कार्यान्वयन के लिए आवश्यक फोटोकल्स की लागत काफी अधिक है। बेशक, इस प्रकार के संसाधन के उपयोग के सकारात्मक पहलू इसका भुगतान करते हैं, लेकिन आर्थिक दृष्टिकोण से, फिलहाल नकद लागत के पूर्ण भुगतान के बारे में बात करने की कोई आवश्यकता नहीं है।

हालाँकि, जैसा कि रुझान से पता चलता है, सौर कोशिकाओं की कीमत धीरे-धीरे गिर रही है, इसलिए समय के साथ इस समस्यापूर्णतः हल किया जा सकता है।

प्रक्रिया की असुविधा

ऊर्जा स्रोत के रूप में सूर्य का उपयोग इसलिए भी कठिन है क्योंकि संसाधनों के प्रसंस्करण की यह विधि काफी श्रमसाध्य और असुविधाजनक है। विकिरण की खपत और प्रसंस्करण सीधे प्लेटों की सफाई पर निर्भर करती है, जिसे सुनिश्चित करना काफी समस्याग्रस्त है। इसके अलावा, तत्वों के गर्म होने से भी प्रक्रिया पर बेहद नकारात्मक प्रभाव पड़ता है, जिसे केवल सबसे शक्तिशाली शीतलन प्रणालियों का उपयोग करके रोका जा सकता है, जिसके लिए अतिरिक्त सामग्री लागत और काफी लागत की आवश्यकता होती है।

इसके अलावा, सौर संग्राहकों में उपयोग की जाने वाली प्लेटें, 30 वर्षों के सक्रिय कार्य के बाद, धीरे-धीरे अनुपयोगी हो जाती हैं, और फोटोकल्स की लागत का उल्लेख पहले किया गया था।

पर्यावरणीय मुद्दे

पहले यह कहा जाता था कि इस प्रकार के संसाधन के उपयोग से मानवता को काफी हद तक बचाया जा सकता है गंभीर समस्याएंभविष्य में पर्यावरण के साथ। संसाधनों का स्रोत और अंतिम उत्पाद यथासंभव यथासंभव पर्यावरण के अनुकूल हैं।

फिर भी, सौर ऊर्जा का उपयोग, सौर संग्राहकों के संचालन का सिद्धांत फोटोकल्स के साथ विशेष प्लेटों का उपयोग करना है, जिसके निर्माण के लिए बहुत सारे विषाक्त पदार्थों की आवश्यकता होती है: सीसा, आर्सेनिक या पोटेशियम। इनका उपयोग स्वयं पर्यावरण को नुकसान नहीं पहुंचाता है, हालांकि, उनके संचालन की सीमित अवधि को देखते हुए, समय के साथ प्लेटों का निपटान एक गंभीर समस्या बन सकता है।

पर्यावरण पर नकारात्मक प्रभाव को सीमित करने के लिए, निर्माता धीरे-धीरे पतली-फिल्म प्लेटों की ओर बढ़ रहे हैं, जिनकी लागत कम होती है और पर्यावरण पर कम हानिकारक प्रभाव पड़ता है।

विकिरण को ऊर्जा में बदलने के तरीके

मानव जाति के भविष्य के बारे में फिल्में और किताबें हमें लगभग हमेशा इस प्रक्रिया की लगभग एक ही तस्वीर देती हैं, जो वास्तव में वास्तविकता से काफी भिन्न हो सकती है। परिवर्तित करने के कई तरीके हैं.

सबसे आम को फोटोकल्स की पहले वर्णित भागीदारी कहा जा सकता है।

एक विकल्प के रूप में, मानवता सक्रिय रूप से विशेष सतहों के ताप के आधार पर सौर तापीय ऊर्जा का उपयोग कर रही है, जो प्राप्त तापमान की उचित दिशा के साथ, पानी को गर्म करने की अनुमति देती है। सरल करने के लिए यह प्रोसेसजहां तक संभव हो, इसकी तुलना उन टैंकों से की जा सकती है जिनका उपयोग निजी क्षेत्र के घरों में ग्रीष्मकालीन स्नान के लिए किया जाता है।

ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए विकिरण का उपयोग करने का एक अन्य तरीका "सौर पाल" है, जो केवल इस प्रकार की प्रणाली में काम कर सकता है जो विकिरण को परिवर्तित करता है

रात में उत्पादन की कमी की समस्या आंशिक रूप से सौर गुब्बारा बिजली संयंत्रों द्वारा हल की जाती है, जिसका संचालन जारी ऊर्जा के संचय और शीतलन प्रक्रिया की अवधि के कारण जारी रहता है।

हम और सौर ऊर्जा

पृथ्वी पर सूर्य और हवा के ऊर्जा संसाधनों का काफी सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है, हालाँकि हम अक्सर इस पर ध्यान नहीं देते हैं। इससे पहले, बाहरी शॉवर में पानी को गर्म करने की विधि का पहले ही उल्लेख किया जा चुका है। दरअसल, इन उद्देश्यों के लिए अक्सर सौर ऊर्जा का उपयोग किया जाता है। हालाँकि, कई अन्य उदाहरण हैं: लगभग हर लाइटिंग स्टोर में आप स्टोरेज बल्ब पा सकते हैं जो दिन के दौरान जमा हुई ऊर्जा की बदौलत रात में भी बिना बिजली के काम कर सकते हैं।

फोटोकल्स पर आधारित इंस्टॉलेशन सभी प्रकार के पंपिंग स्टेशनों और वेंटिलेशन सिस्टम में सक्रिय रूप से उपयोग किए जाते हैं।

कल आज कल

मानवता के लिए सबसे महत्वपूर्ण संसाधनों में से एक सौर ऊर्जा है, और इसके उपयोग की संभावनाएँ बहुत अधिक हैं। यह उद्योग सक्रिय रूप से वित्त पोषित, विस्तारित और बेहतर है। अब सौर ऊर्जा संयुक्त राज्य अमेरिका में सबसे अधिक विकसित है, जहां कुछ क्षेत्र इसे पूर्ण वैकल्पिक ऊर्जा स्रोत के रूप में उपयोग करते हैं। इसके अलावा, इस प्रकार के बिजली संयंत्र अन्य देशों में संचालित होते हैं, जबकि वे लंबे समय से इस प्रकार की बिजली उत्पादन की ओर अग्रसर हैं, जो जल्द ही पर्यावरण प्रदूषण की समस्या का समाधान कर सकता है।

सौर ऊर्जा का उपयोग विद्युत और तापीय ऊर्जा दोनों के स्रोत के रूप में किया जाता है। यह पर्यावरण के अनुकूल है, और इसके रूपांतरण के दौरान कोई हानिकारक उत्सर्जन उत्पन्न नहीं होता है। यह अपेक्षाकृत है नया रास्ता 2000 के दशक के मध्य में, जब यूरोपीय संघ के देशों ने बिजली उत्पादन के क्षेत्र में हाइड्रोकार्बन पर निर्भरता कम करने की नीति शुरू की, तो बिजली उत्पादन का विकास तेजी से हुआ। दूसरा लक्ष्य वातावरण में ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को कम करना था। इन वर्षों के दौरान सौर पैनलों के उत्पादन की लागत कम होने लगी और उनकी दक्षता बढ़ने लगी।

दिन के उजाले की लंबाई और पूरे वर्ष सूर्य के प्रकाश के प्रवाह के मामले में उष्णकटिबंधीय और उपोष्णकटिबंधीय जलवायु क्षेत्र सबसे अनुकूल हैं। समशीतोष्ण अक्षांशों में सबसे अनुकूल गर्मी के मौसम, और जहाँ तक विषुवतीय क्षेत्र की बात है, तो उसमें नकारात्मक कारकदिन के उजाले के बीच में बादल छाए रहते हैं।

इसे मध्यवर्ती थर्मल प्रक्रिया के माध्यम से या सीधे माध्यम से किया जा सकता है। फोटोवोल्टिक स्टेशन सीधे ग्रिड को बिजली की आपूर्ति करते हैं, या उपभोक्ता को स्वायत्त बिजली आपूर्ति के स्रोत के रूप में काम करते हैं। थर्मल सौर स्टेशनों का उपयोग मुख्य रूप से पानी और हवा जैसे विभिन्न ताप वाहकों को गर्म करके थर्मल ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए किया जाता है।

2011 तक, दुनिया के सभी सौर ऊर्जा संयंत्रों ने 61.2 बिलियन किलोवाट-घंटे बिजली का उत्पादन किया, जो कुल वैश्विक बिजली उत्पादन का 0.28% है। यह मात्रा रूस में पनबिजली संयंत्रों में बिजली उत्पादन के आधे के बराबर है। विश्व की अधिकांश फोटोवोल्टिक क्षमता कुछ ही देशों में केंद्रित है: 2012 में, 7 अग्रणी देशों के पास कुल क्षमता का 80% था। उद्योग का सबसे तीव्र विकास यूरोप में हुआ, जहाँ दुनिया की 68% स्थापित क्षमता केंद्रित थी। पहले स्थान पर जर्मनी है, जिसका विश्व क्षमताओं का लगभग 33% हिस्सा (2012) है, उसके बाद इटली, स्पेन और फ्रांस हैं।

2012 में, दुनिया भर में सौर फोटोवोल्टिक संयंत्रों की स्थापित क्षमता 100.1 गीगावॉट थी, जो वैश्विक बिजली उद्योग के कुल आंकड़े का 2% से भी कम है। 2007 से 2012 के बीच यह मात्रा 10 गुना बढ़ गई.

चीन, संयुक्त राज्य अमेरिका और जापान में, 7-10 गीगावॉट की सौर ऊर्जा क्षमता स्थित थी। पिछले कुछ वर्षों में, चीन में सौर ऊर्जा विशेष रूप से तेजी से विकसित हो रही है, जहां देश के फोटोवोल्टिक संयंत्रों की कुल क्षमता 2 वर्षों में 10 गुना बढ़ गई है - 2010 में 0.8 गीगावॉट से 2012 में 8.3 गीगावॉट तक। अब वैश्विक सौर ऊर्जा बाजार में जापान और चीन की हिस्सेदारी 50% है। चीन का इरादा 2015 में सौर प्रतिष्ठानों से 35 गीगावॉट बिजली प्राप्त करने का है। यह ऊर्जा की लगातार बढ़ती मांग के साथ-साथ पर्यावरण की स्वच्छता के लिए लड़ने की आवश्यकता के कारण है, जो जीवाश्म ईंधन के जलने से प्रभावित होता है।

जापान फोटोवोल्टिक एनर्जी एसोसिएशन के पूर्वानुमान के अनुसार, 2030 तक जापान में सौर स्टेशनों की कुल क्षमता 100 गीगावॉट तक पहुंच जाएगी।

भारत की योजना मध्यम अवधि में सौर प्रतिष्ठानों की क्षमता को 10 गुना यानी 2 गीगावॉट से 20 गीगावॉट तक बढ़ाने की है। भारत में सौर ऊर्जा की लागत पहले ही 100 डॉलर प्रति 1 मेगावाट के स्तर तक पहुंच चुकी है, जो देश में आयातित कोयले या गैस से प्राप्त ऊर्जा के बराबर है।

उप-सहारा अफ़्रीका के केवल 30 प्रतिशत हिस्से तक ही पहुँच है। वहां स्वायत्त सौर प्रतिष्ठान और माइक्रो-ग्रिड विकसित किए जा रहे हैं। अफ्रीका, एक मजबूत खनन उद्योग वाले क्षेत्र के रूप में, इस तरह से डीजल बिजली संयंत्रों का विकल्प प्राप्त करने की उम्मीद करता है, साथ ही अविश्वसनीय बिजली नेटवर्क के लिए एक विश्वसनीय बैकअप स्रोत भी प्राप्त करेगा।

रूस में अब सौर ऊर्जा के निर्माण का दौर चल रहा है। बेलगोरोड क्षेत्र में स्थित 100 किलोवाट की क्षमता वाला पहला फोटोवोल्टिक संयंत्र 2010 में लॉन्च किया गया था। इसके लिए सौर पॉलीक्रिस्टलाइन पैनल धातु-सिरेमिक उपकरणों के रियाज़ान संयंत्र में खरीदे गए थे। 2014 से, अल्ताई गणराज्य में 5 मेगावाट की क्षमता वाले सौर ऊर्जा संयंत्र का निर्माण शुरू हो गया है। इस क्षेत्र में अन्य संभावित परियोजनाओं पर भी विचार किया जा रहा है, जिसमें प्रिमोर्स्की और स्टावरोपोल प्रदेशों के साथ-साथ चेल्याबिंस्क क्षेत्र भी शामिल है।

जहां तक सौर तापीय ऊर्जा की बात है, 21वीं सदी के लिए नवीकरणीय ऊर्जा नीति नेटवर्क के अनुसार, 2012 में इसकी वैश्विक स्थापित क्षमता 255 गीगावॉट थी। इस तापीय क्षमता का अधिकांश भाग चीन में है। ऐसी क्षमताओं की संरचना में, मुख्य भूमिका सीधे पानी और हवा को गर्म करने के उद्देश्य से स्टेशनों द्वारा निभाई जाती है।

बेलारूस गणराज्य का 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 संभावनाएँ

321 समूहों के छात्र

भौतिकी संकाय

लेशकेविच स्वेतलाना वेलेरिवेना

वैज्ञानिक सलाहकार:

फेडोरकोव चेस्लाव मिखाइलोविच

मिन्स्क, 2009

परिचय

1. सामान्य जानकारीहे सूरज!

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 प्रणालियाँ

4. सौर वास्तुकला

निष्कर्ष

प्रयुक्त स्रोतों की सूची

परिचय

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

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

शायद पहली ज्ञात सौर प्रणाली को अमेनहोटेप III की मूर्ति माना जा सकता है, जो 15वीं शताब्दी ईसा पूर्व की है। प्रतिमा के अंदर हवा और पानी के कक्षों की एक प्रणाली थी, जो सूर्य की किरणों के तहत एक छुपे हुए स्थान को गति प्रदान करती थी। संगीत के उपकरण. में प्राचीन ग्रीसहेलिओस की पूजा की. इस देवता का नाम आज सौर ऊर्जा से संबंधित कई शब्दों का आधार बना।

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

1. सूर्य के बारे में सामान्य जानकारी

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

सूर्य के लक्षण

1. द्रव्यमान एम एस ~2*10 23 किग्रा

2. आर एस ~629 हजार किमी

3. वी = 1.41 * 10 27 मीटर 3, जो पृथ्वी के आयतन से लगभग 1300 हजार गुना अधिक है,

4. औसत घनत्व 1.41*10 3 किग्रा/मीटर 3,

5. चमक एल एस \u003d 3.86 * 10 23 किलोवाट,

6. प्रभावी सतह तापमान (प्रकाशमंडल) 5780 K,

7. घूर्णन अवधि (सिनोडिक) भूमध्य रेखा पर 27 दिन से लेकर 32 दिन तक होती है। ध्रुवों पर

8. मुक्त गिरावट त्वरण 274 मी/से 2 (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 इसकी ऊर्जा का एक स्रोत है, या, लाक्षणिक रूप से कहें तो, वह "स्टोव" है जो इसे गर्म करता है और ठंडा नहीं होने देता है। इस क्षेत्र को कोर कहा जाता है (चित्र 1 देखें)। नाभिक में, जहाँ तापमान 15 MK तक पहुँच जाता है, ऊर्जा निकलती है। कोर की त्रिज्या सूर्य की कुल त्रिज्या के एक चौथाई से अधिक नहीं है। हालाँकि, सौर द्रव्यमान का आधा हिस्सा इसके आयतन में केंद्रित होता है और सूर्य की चमक का समर्थन करने वाली लगभग सारी ऊर्जा निकल जाती है।

नाभिक के चारों ओर तुरंत, 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। किसी क्वांटम को घने सौर पदार्थ से बाहर तक रिसने में बहुत लंबा समय लगता है। तो अगर सूर्य के अंदर का "स्टोव" अचानक बुझ गया, तो हमें इसके बारे में लाखों साल बाद ही पता चलेगा।

चावल। 1 सूर्य की संरचना

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

प्रकाशमंडल सूर्य की विकिरणित सतह है, जिसमें एक दानेदार संरचना होती है जिसे ग्रेनुलेशन कहा जाता है। ऐसा प्रत्येक "अनाज" लगभग जर्मनी के आकार का है और गर्म पदार्थ की एक धारा है जो सतह पर आ गई है। प्रकाशमंडल पर अक्सर अपेक्षाकृत छोटे अंधेरे क्षेत्र - सनस्पॉट - देखे जा सकते हैं। वे अपने आसपास के प्रकाशमंडल की तुलना में 1500˚С अधिक ठंडे हैं, जिसका तापमान 5800˚С तक पहुँच जाता है। प्रकाशमंडल के साथ तापमान में अंतर के कारण दूरबीन से देखने पर ये धब्बे बिल्कुल काले दिखाई देते हैं। प्रकाशमंडल के ऊपर अगली, अधिक दुर्लभ परत है, जिसे क्रोमोस्फीयर कहा जाता है, यानी "रंगीन क्षेत्र"। क्रोमोस्फीयर को इसका नाम इसके लाल रंग के कारण मिला। और, अंत में, इसके ऊपर सौर वातावरण का एक बहुत 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 रहती 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 की बदौलत हवाएँ चलती हैं, प्रकृति में जल चक्र चलता है, समुद्र और महासागर गर्म होते हैं, पौधों का विकास होता है, जानवरों को भोजन मिलता है। सौर विकिरण के कारण ही पृथ्वी पर जीवाश्म ईंधन मौजूद है। 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 को वाष्पित करता है। यह इस नमी को पानी की बूंदों में बदल देता है, जिससे बादल और कोहरा बनता है, और फिर यह बारिश, बर्फ, ओस या ठंढ के रूप में पृथ्वी पर वापस गिरता है, जिससे वातावरण में एक विशाल नमी चक्र बनता है।

सौर ऊर्जा वायुमंडल के सामान्य परिसंचरण और महासागरों में पानी के परिसंचरण का स्रोत है। यह, जैसा कि यह था, हमारे ग्रह पर पानी और हवा को गर्म करने की एक विशाल प्रणाली बनाता है, जिससे पृथ्वी की सतह पर गर्मी का पुनर्वितरण होता है।

पौधों पर पड़ने वाली सूर्य की रोशनी, उनमें प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया का कारण बनती है, पौधों की वृद्धि और विकास को निर्धारित करती है; मिट्टी पर गिरकर, यह गर्मी में बदल जाता है, इसे गर्म करता है, मिट्टी की जलवायु बनाता है, जिससे देता है जीवर्नबलपौधों के बीज, सूक्ष्मजीव और जीवित प्राणी जो मिट्टी में हैं, जो इस गर्मी के बिना एनाबियोसिस (हाइबरनेशन) की स्थिति में होंगे।

सूर्य भारी मात्रा में ऊर्जा उत्सर्जित करता है - लगभग 1.1x10 20 kWh प्रति सेकंड। एक किलोवाट घंटा 100 वॉट के तापदीप्त प्रकाश बल्ब को 10 घंटे तक चलाने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा है। पृथ्वी का बाहरी वायुमंडल सूर्य द्वारा उत्सर्जित ऊर्जा का लगभग दस लाखवाँ भाग, या लगभग 1500 क्वाड्रिलियन (1.5 x 10 18) kWh प्रतिवर्ष ग्रहण करता है। हालाँकि, समस्त ऊर्जा का केवल 47%, या लगभग 700 क्वाड्रिलियन (7 x 10 17) 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 निर्माण से आती है।

2.1 सौर ऊर्जा अनुसंधान

सूर्य अरबों वर्षों तक चमकता क्यों है और ठंडा क्यों नहीं होता? कौन सा "ईंधन" उसे ऊर्जा देता है? वैज्ञानिक सदियों से इस सवाल का जवाब ढूंढ रहे हैं और 20वीं सदी की शुरुआत में ही इसका सही समाधान मिल सका। अब यह ज्ञात है कि, अन्य तारों की तरह, यह अपनी गहराई में होने वाली थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाओं के कारण चमकता है।

यदि हल्के तत्वों के परमाणुओं के नाभिक किसी भारी तत्व के परमाणु के नाभिक में विलीन हो जाते हैं, तो नए तत्व का द्रव्यमान उन तत्वों के कुल द्रव्यमान से कम होगा जिनसे यह बना है। शेष द्रव्यमान ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है, जिसे प्रतिक्रिया के दौरान निकलने वाले कणों द्वारा दूर ले जाया जाता है। यह ऊर्जा लगभग पूरी तरह से ऊष्मा में परिवर्तित हो जाती है। परमाणु नाभिक के संलयन की ऐसी प्रतिक्रिया केवल बहुत ही समय पर हो सकती है उच्च दबावऔर तापमान 10 मिलियन डिग्री से अधिक। इसीलिए 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। परिवर्तनों की श्रृंखला के परिणामस्वरूप, चार हाइड्रोजन परमाणुओं से, एक हीलियम परमाणु बनता है। और प्रतिक्रिया में शामिल प्रत्येक ग्राम हाइड्रोजन से 6x10 11 J ऊर्जा निकलती है! पृथ्वी पर, ऊर्जा की यह मात्रा 0ºC के तापमान से क्वथनांक तक 1000 m3 पानी को गर्म करने के लिए पर्याप्त होगी।

2.2 सौर ऊर्जा की क्षमता

सूर्य हमें वास्तव में दुनिया भर में उपयोग की जाने वाली ऊर्जा से 10,000 गुना अधिक मुफ्त ऊर्जा प्रदान करता है। वैश्विक वाणिज्यिक बाज़ार अकेले प्रति वर्ष 85 ट्रिलियन (8.5 x 10 13) kWh ऊर्जा खरीदता और बेचता है। चूँकि 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, यांत्रिक या विद्युत ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए कितना पानी का उपयोग किया जाता है)। कुछ विशेषज्ञों का अनुमान है कि ऐसी गैर-व्यावसायिक ऊर्जा उपयोग की जाने वाली कुल ऊर्जा का पांचवां हिस्सा है। लेकिन अगर यह सच भी है, तो वर्ष के दौरान मानव जाति द्वारा उपभोग की गई कुल ऊर्जा, उसी अवधि में पृथ्वी की सतह से टकराने वाली सौर ऊर्जा का केवल लगभग सात हजारवां हिस्सा है।

संयुक्त राज्य अमेरिका जैसे विकसित देशों में, ऊर्जा की खपत लगभग 25 ट्रिलियन (2.5 x 10 13) kWh प्रति वर्ष है, जो प्रति व्यक्ति प्रति दिन 260 kWh से अधिक है। यह सूचक समतुल्य है दैनिक कार्यपूरे दिन के लिए सौ से अधिक 100W तापदीप्त बल्ब। औसत अमेरिकी नागरिक एक भारतीय से 33 गुना अधिक, एक चीनी से 13 गुना अधिक, एक जापानी से ढाई गुना अधिक और एक स्वीडिश 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 सिस्टम प्राप्त किए जाते हैं। सौर संग्राहक सक्रिय सौर प्रणालियाँ हैं। वर्तमान में फोटोवोल्टिक प्रणालियाँ भी विकसित की जा रही हैं - ये ऐसी प्रणालियाँ हैं जो सौर विकिरण को सीधे बिजली में परिवर्तित करती हैं।

सौर ऊर्जा को भी अप्रत्यक्ष रूप से ऊर्जा के अन्य रूपों, जैसे बायोमास, पवन या जल ऊर्जा में परिवर्तित करके उपयोगी ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता 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 होता है और बारिश के रूप में जमीन पर गिरता है, जलविद्युत ऊर्जा संयंत्रों को "पोषित" करता है। पवन टरबाइनों 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, जिनसे बाद में ऊष्मा और ऊर्जा प्राप्त की जा सकती है। विद्युतीय ऊर्जा. 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 बड़ी मात्रा में अपेक्षाकृत सस्ती ऊर्जा 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 इमारतें वे होती हैं जिन्हें यथासंभव स्थानीय जलवायु परिस्थितियों को ध्यान में रखने के लिए डिज़ाइन किया जाता है, और जहां सौर ऊर्जा का उपयोग करके इमारत को गर्म करने, ठंडा करने और प्रकाश देने के लिए उपयुक्त प्रौद्योगिकियों और सामग्रियों का उपयोग किया जाता है। इनमें पारंपरिक निर्माण तकनीकें और इन्सुलेशन, ठोस फर्श और दक्षिण मुखी खिड़कियां जैसी सामग्रियां 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 की भरपाई कम ऊर्जा लागत से की जा सकती है। निष्क्रिय सौर भवन पर्यावरण के अनुकूल हैं, वे ऊर्जा स्वतंत्रता और ऊर्जा संतुलित भविष्य के निर्माण में योगदान करते हैं।

निष्क्रिय सौर मंडल में, भवन संरचना स्वयं सौर विकिरण के संग्रहकर्ता के रूप में कार्य करती है। यह परिभाषा अधिकांश लोगों पर फिट बैठती है सरल प्रणालियाँजहां किसी इमारत में उसकी दीवारों, छतों या फर्शों द्वारा गर्मी बरकरार रखी जाती है। ऐसी प्रणालियाँ भी हैं जहाँ इमारत की संरचना में गर्मी संचय के लिए विशेष तत्व बनाए जाते हैं (उदाहरण के लिए, पत्थरों वाले बक्से या टैंक 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 के दिल में ऊर्जा प्रणालियाँसौर संग्राहकों का उपयोग निहित है। कलेक्टर सूर्य से प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करता है और इसे गर्मी में परिवर्तित करता है, जिसे शीतलक (तरल या हवा) में स्थानांतरित किया जाता है और फिर इमारतों को गर्म करने, पानी गर्म करने, बिजली उत्पन्न करने, कृषि उत्पादों को सुखाने या भोजन पकाने के लिए उपयोग किया जाता है। सौर संग्राहकों का उपयोग गर्मी का उपयोग करने वाली लगभग सभी प्रक्रियाओं में किया जा सकता है।

सौर कलेक्टरों के निर्माण की तकनीक 1908 में लगभग आधुनिक स्तर पर पहुंच गई, जब अमेरिकी "कार्नेगी स्टील कंपनी" के विलियम बेली ने हीट-इंसुलेटेड बॉडी और तांबे की ट्यूब वाले 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 संग्राहक बेच दिए थे, और फ्लोरिडा के जिस व्यापारी ने उससे पेटेंट खरीदा था, उसने 1941 तक लगभग 60,000 संग्राहक बेच दिए थे।

एक विशिष्ट सौर संग्राहक अधिकतम विकिरण अवशोषण के लिए किसी इमारत की छत पर लगे ट्यूबों और धातु प्लेटों के मॉड्यूल में सौर ऊर्जा को काले रंग से संग्रहीत करता है। इन्हें कांच या प्लास्टिक में लपेटा जाता है और अधिकतम सूर्य की रोशनी प्राप्त करने के लिए दक्षिण की ओर झुकाया जाता है। इस प्रकार, कलेक्टर एक लघु ग्रीनहाउस है जो कांच के पैनल के नीचे गर्मी जमा करता है। चूंकि सौर विकिरण सतह पर वितरित होता है, इसलिए संग्राहक के पास एक बड़ा क्षेत्र होना चाहिए।

सौर संग्राहक हैं कई आकारऔर उनके अनुप्रयोग के आधार पर डिज़ाइन। वे एक गृहस्थी प्रदान कर सकते हैं गर्म पानीधोने, धोने और खाना पकाने के लिए, या मौजूदा वॉटर हीटर के लिए पानी को पहले से गर्म करने के लिए उपयोग किया जाता है। वर्तमान में, बाजार संग्राहकों के कई अलग-अलग मॉडल पेश करता है।

एकीकृत अनेक गुना

सौर कलेक्टर का सबसे सरल प्रकार एक "कैपेसिटिव" या "थर्मोसिफॉन कलेक्टर" है, जिसे यह नाम इसलिए मिला क्योंकि कलेक्टर एक ताप भंडारण टैंक भी है जिसमें पानी का "एक बार" भाग गर्म किया जाता है और संग्रहीत किया जाता है। ऐसे संग्राहकों का उपयोग पानी को पहले से गर्म करने के लिए किया जाता है, जिसे बाद में गैस वॉटर हीटर जैसे पारंपरिक प्रतिष्ठानों में वांछित तापमान तक गर्म किया जाता है। शर्तों में परिवारपहले से गरम पानी भंडारण टैंक में प्रवेश करता है। इससे इसके बाद के तापन के लिए ऊर्जा की खपत कम हो जाती है। ऐसा संग्राहक एक सक्रिय सौर जल तापन प्रणाली का एक सस्ता विकल्प है, जिसमें बिना हिलने-डुलने वाले हिस्से (पंप) का उपयोग होता है, जिसके लिए न्यूनतम रखरखाव की आवश्यकता होती है, और परिचालन लागत भी शून्य होती है।

फ्लैट संग्राहक

फ्लैट-प्लेट कलेक्टर घरेलू जल तापन और हीटिंग सिस्टम में उपयोग किए जाने वाले सबसे सामान्य प्रकार के सौर कलेक्टर हैं। आमतौर पर, यह कलेक्टर कांच या प्लास्टिक के ढक्कन वाला एक हीट-इंसुलेटेड धातु बॉक्स होता है, जिसमें एक काले रंग की अवशोषक (अवशोषक) प्लेट रखी जाती है। ग्लेज़िंग पारदर्शी या मैट हो सकती है। फ्लैट-प्लेट संग्राहक आम तौर पर फ्रॉस्टेड, हल्के-केवल, कम-लोहे वाले ग्लास का उपयोग करते हैं (जो कलेक्टर में प्रवेश करने वाली अधिकांश सूर्य की रोशनी को गुजरने देता है)। सूरज की रोशनी गर्मी प्राप्त करने वाली प्लेट पर पड़ती है, और ग्लेज़िंग के कारण गर्मी का नुकसान कम हो जाता है। कलेक्टर की निचली और साइड की दीवारें गर्मी-इन्सुलेट सामग्री से ढकी हुई हैं, जो गर्मी के नुकसान को और कम करती है।

फ्लैट-प्लेट संग्राहकों को तरल और वायु में विभाजित किया गया है। दोनों प्रकार के संग्राहक चमकीले या बिना शीशे वाले होते हैं।

सौर ट्यूबलर वैक्यूम कलेक्टर

पारंपरिक सरल फ्लैट प्लेट सौर संग्राहकों को गर्म धूप वाले जलवायु वाले क्षेत्रों में उपयोग के लिए डिज़ाइन किया गया है। वे अपनी प्रभावशीलता काफी हद तक खो देते हैं बुरे दिन- ठंड, बादल और हवा वाले मौसम में। इसके अलावा, मौसम-प्रेरित संक्षेपण और आर्द्रता आंतरिक सामग्रियों के समय से पहले घिसाव का कारण बनेगी, जिसके परिणामस्वरूप सिस्टम में गिरावट और विफलता होगी। खाली किए गए संग्राहकों का उपयोग करके इन कमियों को दूर किया जाता है।

वैक्यूम कलेक्टर घरेलू पानी को गर्म करते हैं जहां उच्च तापमान वाले पानी की आवश्यकता होती है। सौर विकिरण बाहरी ग्लास ट्यूब से होकर गुजरता है, अवशोषक ट्यूब से टकराता है, और गर्मी में परिवर्तित हो जाता है। यह ट्यूब के माध्यम से बहने वाले तरल पदार्थ द्वारा प्रसारित 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 मौजूद पानी को गर्मी देता है।

ग्लास ट्यूब में वैक्यूम कलेक्टर के लिए सर्वोत्तम 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 बेहतर है।

संग्राहकों पर ध्यान केंद्रित करना

फोकसिंग कलेक्टर (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 जिस तापमान तक पहुंचते हैं वह फ्लैट-प्लेट कलेक्टरों की तुलना में बहुत अधिक होता है, लेकिन वे केवल प्रत्यक्ष सौर विकिरण को ही केंद्रित कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप धूमिल या धूमिल वातावरण में खराब प्रदर्शन होता है। मेघाच्छादित मौसम. 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 पर केंद्रित होती हैं। रिसीवर फोकल बिंदु पर या फोकल लाइन के साथ स्थित होता है। ऊष्मा स्थानांतरण द्रव रिसीवर से होकर गुजरता है और ऊष्मा को अवशोषित करता है। ऐसे संग्राहक-सांद्रक उच्च सूर्यातप वाले क्षेत्रों - भूमध्य रेखा के करीब और रेगिस्तानी क्षेत्रों के लिए सबसे उपयुक्त हैं।

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 इंसुलेटेड बॉक्स होता है, जो परावर्तक सामग्री (जैसे पन्नी) से सुसज्जित होता है, जो कांच से ढका होता है और एक बाहरी परावर्तक से सुसज्जित होता है। काला पैन एक अवशोषक के रूप में कार्य करता है, जो 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।

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

सौर आसवनी

सोलर स्टिल सस्ता 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। सौर डिस्टिलर इस प्रक्रिया को तेज़ करने के लिए सूर्य की ऊर्जा का उपयोग करता है। इसमें ग्लेज़िंग के साथ एक गहरे रंग का हीट-इंसुलेटेड कंटेनर होता है, जो झुका हुआ होता है ताकि गाढ़ा ताजा पानी एक विशेष कंटेनर में बह जाए। एक छोटा सौर डिस्टिलर - 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 जल प्रणालियाँ

गर्म पानी सौर ऊर्जा के प्रत्यक्ष अनुप्रयोग का सबसे सामान्य प्रकार है। एक विशिष्ट संस्थापन में एक या एक से अधिक संग्राहक होते हैं जिनमें तरल पदार्थ को सूर्य द्वारा गर्म किया जाता है, साथ ही गर्मी हस्तांतरण तरल पदार्थ द्वारा गर्म किए गए गर्म पानी के लिए एक भंडारण टैंक भी होता है। यहां तक कि 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 विनियमन की सहायता के अलावा, अधिक प्राप्त करना असंभव है। 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 एक बहुत ही व्यावहारिक और किफायती तरीका है। जबकि फोटोवोल्टिक सिस्टम 10-15% दक्षता हासिल करते हैं, थर्मल सौर सिस्टम 50-90% दक्षता दिखाते हैं। लकड़ी जलाने वाले स्टोव के संयोजन में, घरेलू गर्म पानी की मांग 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 परिस्थितियों (ठंढ की अनुपस्थिति में) में किया जाता है, थर्मोसाइफन कहलाते हैं। सामान्य तौर पर, ये सौर ऊर्जा प्रणालियों में सबसे कुशल नहीं हैं, लेकिन आवास निर्माण के संदर्भ में इनके कई फायदे हैं। शीतलक का थर्मोसाइफन परिसंचरण पानी के तापमान में परिवर्तन के साथ उसके 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 सपाट) में पानी गर्म होता है, तो यह राइजर से ऊपर उठता है और भंडारण टैंक में प्रवेश करता है; इसके स्थान पर, ठंडा पानी भंडारण टैंक के नीचे से कलेक्टर में प्रवेश करता है। इसलिए, भंडारण टैंक के नीचे कलेक्टर का पता लगाना और कनेक्टिंग पाइपों को इंसुलेट करना आवश्यक है।

ऐसे प्रतिष्ठान उपोष्णकटिबंधीय और उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में लोकप्रिय हैं।

सौर जल तापन प्रणाली

इसका उपयोग अक्सर पूल को गर्म करने के लिए किया जाता है। यद्यपि इस तरह की स्थापना की लागत पूल के आकार और अन्य विशिष्ट स्थितियों के आधार पर भिन्न होती है, यदि ईंधन या बिजली की खपत को कम करने या खत्म करने के लिए सौर प्रणाली स्थापित की जाती है, तो वे दो से चार वर्षों में ऊर्जा बचत 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।

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

मौसमी ताप भंडारण

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

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

सौर ऊर्जा को अन्य नवीकरणीय स्रोतों के साथ जोड़ा गया।

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

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

गर्मी उत्पादन के लिए सौर ताप और बायोमास दहन के संयोजन में मध्य यूरोप 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 मीटर 3 बायोमास (जैसे जलाऊ लकड़ी) एक निजी घर को गर्म करने के लिए पर्याप्त है, और एक सौर स्थापना प्रति वर्ष 3 मीटर 3 जलाऊ लकड़ी बचाने में मदद करती है।

3.2.3 सौर तापीय विद्युत संयंत्र

सौर ताप के प्रत्यक्ष उपयोग के अलावा, क्षेत्रों में उच्च स्तरसौर विकिरण, 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 से शुरू होता है; तब से, उद्योग तेजी से विकसित हुआ है। अमेरिकी उपयोगिताओं द्वारा 400 मेगावाट से अधिक सौर तापीय बिजली संयंत्र पहले ही 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। मोजावे रेगिस्तान (अमेरिकी राज्य कैलिफोर्निया में) में स्थित नौ बिजली संयंत्रों की स्थापित क्षमता 354 मेगावाट है और उनके पास औद्योगिक संचालन का 100 वर्षों का अनुभव है। आधिकारिक जानकारी के अनुसार, यह तकनीक इतनी उन्नत है कि यह संयुक्त राज्य अमेरिका के कई हिस्सों में पारंपरिक बिजली उत्पादन प्रौद्योगिकियों के साथ प्रतिस्पर्धा कर सकती है। दुनिया के अन्य क्षेत्रों में भी बिजली पैदा करने के लिए सौर ताप का उपयोग करने की परियोजनाएं जल्द ही शुरू की जानी चाहिए। भारत, मिस्र, मोरक्को और मैक्सिको संबंधित 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।

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

सौर सांद्रक

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

बड़े दर्पण - बिंदु या रेखा फोकस के साथ - ध्यान केंद्रित करते हैं सूरज की किरणेंइस हद तक कि पानी भाप में बदल जाता है, जबकि टरबाइन को चालू करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा निकलती है। लूज़ कॉर्प. कैलिफ़ोर्नियाई रेगिस्तान में ऐसे दर्पणों के विशाल क्षेत्र स्थापित किए गए। 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।

अस्तित्व निम्नलिखित प्रकारसौर सांद्रक:

1. सौर परवलयिक सांद्रक

2. डिश प्रकार की सौर स्थापना

3. एक केंद्रीय रिसीवर के साथ सौर ऊर्जा टावर।

सौर तालाब

न तो फोकस करने वाले दर्पण और न ही सौर सेल रात में 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 प्रोसेस सहज रूप मेंतथाकथित सौर तालाबों में होता है।

सौर तालाबों की निचली जल परतों में नमक की मात्रा अधिक होती है, पानी की एक गैर-संवहनी मध्य परत होती है जिसमें नमक की सांद्रता गहराई के साथ बढ़ती है, और सतह पर कम नमक सांद्रता वाली 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, अपने उच्च घनत्व के कारण ऊपर नहीं उठ सकता। यह तालाब के तल पर रहता है, धीरे-धीरे गर्म होता है जब तक कि यह लगभग उबल न जाए (जबकि पानी की ऊपरी परत अपेक्षाकृत ठंडी रहती है)। गर्म तली "नमकीन पानी" का उपयोग दिन या रात में ऊष्मा स्रोत के रूप में किया जाता है, जिसकी बदौलत एक विशेष कार्बनिक शीतलक टरबाइन बिजली उत्पन्न कर सकता है। सौर तालाब की मध्य परत थर्मल इन्सुलेशन के रूप में कार्य करती है, जो नीचे से सतह तक संवहन और गर्मी के नुकसान को रोकती है। तालाब के पानी की तली और सतह के बीच तापमान का अंतर जनरेटर चलाने के लिए पर्याप्त है। पानी की निचली परत के माध्यम से पाइपों के माध्यम से पारित शीतलक को आगे बंद रैंकिन प्रणाली में डाला जाता है, जिसमें एक टरबाइन बिजली पैदा करने के लिए घूमता है।

3.3 फोटोवोल्टिक प्रणाली

प्रकाश या सौर ऊर्जा को बिजली में सीधे रूपांतरित करने वाले उपकरणों को फोटोकेल्स कहा जाता है (अंग्रेजी फोटोवोल्टिक्स में, ग्रीक फोटो से - प्रकाश और इलेक्ट्रोमोटिव बल की इकाई का नाम - वोल्ट)। सूर्य के प्रकाश का बिजली में रूपांतरण सिलिकॉन जैसे अर्धचालक पदार्थ से बने फोटोवोल्टिक कोशिकाओं में होता है, जो सूर्य के प्रकाश के संपर्क में आने पर विद्युत प्रवाह उत्पन्न करते हैं। फोटोवोल्टिक कोशिकाओं को मॉड्यूल में जोड़कर, और उन्हें, बदले में, एक दूसरे के साथ जोड़कर, बड़े फोटोवोल्टिक स्टेशनों का निर्माण संभव है। आज तक का सबसे बड़ा ऐसा स्टेशन अमेरिकी राज्य कैलिफ़ोर्निया में 5-मेगावाट कैरिस प्लेन इंस्टॉलेशन है। फोटोवोल्टिक प्रतिष्ठानों की दक्षता वर्तमान में लगभग 10% है, हालांकि, व्यक्तिगत फोटोवोल्टिक कोशिकाएं 20% या उससे अधिक की दक्षता तक पहुंच सकती हैं।

सौर फोटोवोल्टिक प्रणालियों को संभालना आसान है और इनमें गतिमान तंत्र नहीं होते हैं, लेकिन फोटोवोल्टिक कोशिकाओं में एकीकृत सर्किट के उत्पादन के लिए उपयोग किए जाने वाले समान जटिल अर्धचालक उपकरण होते हैं। फोटोवोल्टिक सेल भौतिक सिद्धांत पर आधारित हैं कि एक दूसरे के संपर्क में रहने वाले विभिन्न विद्युत गुणों वाले दो अर्धचालकों के बीच प्रकाश की क्रिया से विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है। ऐसे तत्वों का संयोजन एक फोटोवोल्टिक पैनल या मॉड्यूल बनाता है। फोटोवोल्टिक मॉड्यूल, उनके लिए धन्यवाद विद्युत गुणप्रत्यक्ष धारा उत्पन्न करें, प्रत्यावर्ती धारा नहीं। इसका उपयोग कई साधारण बैटरी चालित उपकरणों में किया जाता है। दूसरी ओर, प्रत्यावर्ती धारा नियमित अंतराल पर अपनी दिशा बदलती रहती है। यह इस प्रकार की बिजली है जो ऊर्जा उत्पादकों द्वारा आपूर्ति की जाती 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 स्थान पर जहां एसी की आवश्यकता होती है, सिस्टम में एक इन्वर्टर जोड़ा जाना चाहिए, जो डीसी को एसी में परिवर्तित करता 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 में गिरावट आएगी और प्रौद्योगिकी में सुधार होगा, सौर कोशिकाओं के लिए संभावित रूप से कई बड़े बाजार खुलेंगे। उदाहरण के लिए, निर्माण सामग्री में निर्मित सौर सेल घरों में वेंटिलेशन और रोशनी का काम करेंगे। उपभोक्ता उत्पाद - हाथ के औजारों से लेकर ऑटोमोबाइल तक - फोटोवोल्टिक घटकों वाले घटकों के उपयोग से लाभान्वित होंगे। उपयोगिताएँ आबादी की ज़रूरतों को पूरा करने के लिए फोटोवोल्टिक कोशिकाओं का उपयोग करने के नए तरीके खोजने में भी सक्षम होंगी।

सबसे सरल फोटोवोल्टिक प्रणालियों में शामिल हैं:

· सौर पंप - फोटोवोल्टिक पंपिंग इकाइयां डीजल जनरेटर और हैंडपंप का एक स्वागत योग्य विकल्प हैं। वे ठीक उसी समय पानी पंप करते हैं जब इसकी सबसे अधिक आवश्यकता होती है - साफ़ धूप वाले दिन। सोलर पंप स्थापित करना और संचालित करना आसान है। एक छोटा पंप एक व्यक्ति द्वारा कुछ घंटों में 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 संग्रहीत करता है और इसे किसी भी समय उपलब्ध कराता है। यहां तक कि सबसे प्रतिकूल परिस्थितियों में और दूरदराज के स्थानों में भी, बैटरी में संग्रहीत फोटोवोल्टिक ऊर्जा बिजली प्रदान कर सकती है आवश्यक उपकरण. बिजली के संचय के लिए धन्यवाद, फोटोवोल्टिक सिस्टम दिन और रात, किसी भी मौसम में बिजली का एक विश्वसनीय स्रोत प्रदान करते हैं। दुनिया भर में बैटरी चालित फोटोवोल्टिक प्रणालियाँ प्रकाश व्यवस्था, सेंसर, ध्वनि रिकॉर्डिंग उपकरण, घरेलू उपकरण, टेलीफोन, टेलीविजन और बिजली उपकरण प्रदान करती हैं।

जनरेटर के साथ फोटोवोल्टिक सिस्टम - जब बिजली की लगातार आवश्यकता होती है या ऐसे समय होते हैं जब अकेले फोटोवोल्टिक सरणी से अधिक बिजली की आवश्यकता होती है, तो इसे जनरेटर द्वारा प्रभावी ढंग से पूरक किया जा सकता है। दिन के समय, फोटोवोल्टिक मॉड्यूल दैनिक ऊर्जा 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 रिचार्ज होने तक चलता रहता 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। इस प्रकार, यह मौसम की स्थिति पर निर्भर फोटोवोल्टिक मॉड्यूल के रात या तूफानी दिन के बैकअप के लिए एक उत्कृष्ट बैक-अप पावर स्रोत प्रदान करता है। दूसरी ओर, फोटोवोल्टिक मॉड्यूल चुपचाप काम करता है, किसी रखरखाव की आवश्यकता नहीं होती है और वातावरण में प्रदूषकों का उत्सर्जन नहीं करता है। फोटोवोल्टिक कोशिकाओं और जनरेटर का संयुक्त उपयोग प्रणाली की प्रारंभिक लागत को कम कर सकता है। यदि कोई बैकअप इंस्टॉलेशन नहीं है, तो पीवी मॉड्यूल और बैटरियां रात में बिजली प्रदान करने के लिए पर्याप्त बड़ी होनी चाहिए।

· ग्रिड से जुड़े फोटोवोल्टिक सिस्टम - एक केंद्रीकृत बिजली आपूर्ति वातावरण में, ग्रिड से जुड़े फोटोवोल्टिक सिस्टम आवश्यक लोड का एक हिस्सा प्रदान कर सकते हैं, जबकि दूसरा हिस्सा ग्रिड से आता है। इस स्थिति में, बैटरी का उपयोग नहीं किया जाता है. हजारों मकान मालिक विभिन्न देशदुनिया ऐसी प्रणालियों का उपयोग करती है। फोटोवोल्टिक ऊर्जा का उपयोग या तो स्थानीय स्तर पर किया जाता है या ग्रिड में डाला जाता है। जब सिस्टम के मालिक को उसके उत्पादन से अधिक बिजली की आवश्यकता होती है - उदाहरण के लिए, शाम को, तो 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 ग्रिड को भेजा (बेचा) जाता है। इस प्रकार, उपयोगिता नेटवर्क एक ऑफ-ग्रिड इंस्टॉलेशन के लिए बैटरी की तरह, एक फोटोवोल्टिक प्रणाली के लिए रिजर्व के रूप में कार्य करता है।

· 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, जिसे उनकी विशेषताओं द्वारा समझाया जा सकता है। ऊर्जा की लागत की गणना की वर्तमान पद्धति के साथ, सौर ऊर्जा अभी भी पारंपरिक बिजली संयंत्रों के उत्पादन की तुलना में काफी अधिक महंगी है। इसके अलावा, फोटोवोल्टिक सिस्टम केवल दिन के उजाले 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 योजनाएँ बना सकते हैं, जिससे विभिन्न प्रकार के भवन डिज़ाइन प्राप्त हो सकते हैं। सौर ऊर्जा के निष्क्रिय उपयोग से किसी भवन के निर्माण में प्राथमिकताएँ हैं: घर का अच्छा स्थान; सर्दियों में अधिक धूप आने देने के लिए दक्षिण की ओर (उत्तरी गोलार्ध में) बड़ी संख्या में खिड़कियाँ हैं (और इसके विपरीत, सर्दियों में अवांछित धूप को सीमित करने के लिए पूर्व या पश्चिम की ओर थोड़ी संख्या में खिड़कियाँ हैं) गर्मी का समय); अवांछित तापमान में उतार-चढ़ाव से बचने और रात में गर्म रखने के लिए, अच्छी तरह से इन्सुलेटेड इमारत संरचना, इंटीरियर पर गर्मी भार की सही गणना।

स्थान, इन्सुलेशन, खिड़कियों का अभिविन्यास और परिसर पर थर्मल लोड एक ही प्रणाली होनी चाहिए। उतार-चढ़ाव को कम करने के लिए आंतरिक तापमानइमारत के बाहर इन्सुलेशन लगाया जाना चाहिए। हालाँकि, तेज़ आंतरिक ताप वाले स्थानों में, जहाँ कम इन्सुलेशन की आवश्यकता होती है, या जहाँ ताप क्षमता कम है, इन्सुलेशन होना चाहिए अंदर. तब भवन का डिज़ाइन किसी भी माइक्रॉक्लाइमेट के लिए इष्टतम होगा। यह तथ्य ध्यान देने योग्य है कि परिसर पर थर्मल लोड और इन्सुलेशन के बीच सही संतुलन से न केवल ऊर्जा की बचत होती है, बल्कि निर्माण सामग्री की भी बचत होती है। निष्क्रिय सौर भवन - आदर्श जगहजीवन के लिए। यहां आप प्रकृति से जुड़ाव को पूरी तरह से महसूस करते हैं, ऐसे घर में प्राकृतिक रोशनी भरपूर होती है, इससे बिजली की बचत होती है।

सूर्य के प्रकाश का निष्क्रिय उपयोग एक सामान्य इमारत में अंतरिक्ष हीटिंग की मांग का लगभग 15% प्रदान करता है और ऊर्जा बचत का एक महत्वपूर्ण स्रोत है। किसी भवन को डिज़ाइन 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 बिना किसी अतिरिक्त लागत के लागू किया जा सकता है।

किसी भवन के डिजाइन के दौरान, सौर संग्राहकों 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 में सौर संग्राहक और उत्तरी अमेरिकाक्षैतिज तल से 50° से अधिक के झुकाव कोण पर स्थापित किया जाना चाहिए। स्थिर फोटोवोल्टिक सरणियाँ एक वर्ष के भीतर प्राप्त हो जाती हैं सबसे बड़ी संख्यासौर विकिरण, जब क्षितिज स्तर के सापेक्ष झुकाव का कोण उस भौगोलिक अक्षांश के बराबर होता है जिस पर इमारत स्थित है। भवन की छत का ढलान और उसका झुकाव दक्षिण की ओर है महत्वपूर्ण पहलूकिसी भवन को डिज़ाइन करते समय। गर्म पानी की आपूर्ति के लिए सौर कलेक्टर और फोटोवोल्टिक पैनल ऊर्जा खपत के स्थान के करीब स्थित होने 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 हानि को कम करते हैं। उपकरण चुनने का मुख्य मानदंड उसकी दक्षता है।

निष्कर्ष

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

वर्तमान में, सूर्य का अध्ययन करने के उद्देश्य से नई अंतरिक्ष परियोजनाएँ 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 शिखरों 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, गर्मी और बिजली व्यक्ति के जीवन और उत्पादन गतिविधियों में इतनी मजबूती से स्थापित हो गई है कि एक व्यक्ति इसके बिना अपने अस्तित्व की कल्पना भी नहीं कर सकता है और अटूट संसाधनों का उपभोग करता है। दूसरी ओर, लोग तेजी से अपना ध्यान ऊर्जा के आर्थिक पहलू पर केंद्रित कर रहे हैं और उन्हें 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 प्रौद्योगिकियों 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 अक्षय सौर ऊर्जा के उपयोग की समस्या पर काम कर रहे हैं।

प्रयुक्त स्रोतों की सूची

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