सौर ऊर्जा क्या है? सौर ऊर्जा रूपांतरण का सिद्धांत, इसका अनुप्रयोग और संभावनाएँ

सौर ऊर्जा - प्राप्त करना सौर ऊर्जाइसे विशेष संस्थापनों की सहायता से संचित करके। आज रूस में सौर ऊर्जा सक्रिय रूप से विकसित हो रही है। देश के वैज्ञानिक कई वर्षों से ऊर्जा वाहक प्राप्त करने की संभावनाओं का अध्ययन कर रहे हैं। लेकिन 2000 के बाद से इस मुद्दे पर विशेष ध्यान देकर काम किया गया है।

फिलहाल, विभिन्न प्रणालियों और प्रतिष्ठानों का आविष्कार किया गया है और उनका सफलतापूर्वक उपयोग किया जा रहा है, जो सौर ऊर्जा को जमा करने और इसे ऊर्जा वाहक में परिवर्तित करने की अनुमति देते हैं। फोटोवोल्टिक प्रणालियाँ बिखरे हुए से संचालित होती हैं सूरज की रोशनी. इसके अलावा, इंस्टॉलेशन की शक्ति को उपयोगकर्ता की आवश्यकताओं के आधार पर समायोजित किया जा सकता है। एक फोटो कनवर्टर अनुभाग का सरल जोड़ कार्रवाई के प्रभावी गुणांक को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा सकता है, जिससे प्रदान किया जा सकता है आवश्यक राशिऊर्जा।

सौर ऊर्जा के लिए आज की संभावनाएँ

उपयोग के तंत्र में सुधार के मुद्दे प्राकृतिक ऊर्जाबहुत ध्यान दिया गया आधुनिक आदमी. इसीलिए भविष्य में सौर ऊर्जा की संभावनाएँ बहुत अधिक हैं। विशेषज्ञों के अनुसार, आने वाले वर्षों में, दुनिया प्राकृतिक संसाधनों का पूरी तरह से उपयोग करेगी, जिससे खुद को ऊर्जा संसाधनों की अटूट आपूर्ति मिलेगी।

विश्व समुदाय के लिए इस औद्योगिक क्षेत्र का विकास प्राथमिकता है। इसके अनेक कारण हैं। अर्थात्:

• ऊर्जा के लिए प्रकृति का उपयोग करने की संभावना;
• परिणामी उत्पाद की पारिस्थितिक शुद्धता;
• सापेक्ष सस्तापन;
• के लिए पूर्ण सुरक्षा पर्यावरण;
• न्यूनतम उपकरण लागत (प्राप्त परिणाम की तुलना में)।

दूसरे शब्दों में, सूर्य की किरणों से प्राप्त ऊर्जा का समग्र रूप से मानवता के लिए केवल सकारात्मक पहलू हैं। तकनीकी क्षमताओं का आधुनिक विकास उत्कृष्ट संभावनाएं देता है - विकसित किए जा रहे उपकरण न्यूनतम परिचालन लागत के साथ सौर ऊर्जा को परिवर्तित करने में सक्षम हैं।

यह भी महत्वपूर्ण है कि सौर प्रतिष्ठानों को संचालित करना बहुत आसान है। उन्हें स्थापित करना आसान है, मरम्मत करना और संशोधित करना आसान है, आपकी अपनी आवश्यकताओं के अनुसार समायोजित करना आसान है। फोटो कन्वर्टर कम जगह लेते हैं, इन्हें इमारतों की छतों पर लगाया जाता है। इसके अलावा, वे खराब मौसम में भी ऊर्जा जमा करने में सक्षम हैं।

वैज्ञानिक इस निष्कर्ष पर पहुंचे हैं कि केवल एक सप्ताह में पृथ्वी की सतह पर पड़ने वाली सूर्य की रोशनी की मात्रा सभी ज्ञात स्थलीय ऊर्जा वाहकों (गैस, कोयला, लकड़ी) से प्राप्त होने वाली ऊर्जा से सैकड़ों गुना अधिक है। इसका मतलब यह है कि केवल 7 दिनों में एक व्यक्ति उतनी ऊर्जा प्राप्त कर सकता है, उदाहरण के लिए, कई टन कोयला दे सकता है।

भविष्य सौर ऊर्जा का है

यह बयान अंतरराष्ट्रीय विशेषज्ञों ने दिया है. विसरित सूर्य के प्रकाश द्वारा प्रदान किए गए अवसरों को ध्यान में रखते हुए, इस राय की सत्यता के बारे में कोई संदेह नहीं है। इसे एक सरल उदाहरण से सत्यापित करना आसान है।

एक टन कोयला प्राप्त करने के लिए भारी लागत की आवश्यकता होती है, जिसमें समय, मानव श्रम और विशेष उपकरणों का उपयोग शामिल है। यह गणना करना आसान है कि देश में प्रत्येक टन ठोस ईंधन सामग्री की लागत कितनी है।

सौर ऊर्जा के मामले में क्या होता है? स्टोरेज डिवाइस (बैटरी, कॉम्प्लेक्स, सिस्टम) स्थापित करने के लिए केवल एक बार इसकी आवश्यकता होती है, और प्रत्यक्ष मानव भागीदारी के बिना, ऊर्जा लगातार प्राप्त होती है। अर्थात्, रहने की जगह को गर्म करने या निर्बाध बिजली आपूर्ति प्राप्त करने के लिए, उपयोगकर्ता को लगातार समय, प्रयास और वित्तीय संसाधन खर्च करने की आवश्यकता नहीं होती है।

विश्व में सौर ऊर्जा का भविष्य काफी उज्ज्वल नजर आ रहा है। और उसके कारण हैं. हाल के वर्षों में, विशेषज्ञ सौर ऊर्जा "रिसीवर" की गुणवत्ता में उल्लेखनीय सुधार करने और उनके रूपांतरण को बढ़ाने में कामयाब रहे हैं। परिणामस्वरूप, मनुष्यों के लिए सुपर-शक्तिशाली सौर पैनल उपलब्ध हैं, जो अत्यधिक विश्वसनीय और आकार में छोटे हैं।

ऊर्जा का एक वैकल्पिक स्रोत मानवता को पर्यावरण के संरक्षण के साथ समस्याओं को हल करने की अनुमति देगा। अन्य सामग्रियों की समाप्त जमा राशि के बारे में मत भूलना: कोयला, गैस, लकड़ी। सूर्य की किरणें मनुष्य की सच्ची मित्र हैं।

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 तापमानसतह (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 देखे जा सकते हैं - सनस्पॉट. 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 में बदला जा सकता है, प्रेरक शक्तिऔर बिजली.

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 यह मिल सका सही समाधान. 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 संश्लेषण की ऐसी प्रतिक्रिया केवल बहुत उच्च दबाव और 10 मिलियन डिग्री से ऊपर के तापमान पर ही हो सकती है। 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। चूंकि पूरी प्रक्रिया का पालन करना असंभव है, इसलिए यह निश्चित रूप से कहना संभव नहीं है कि लोग कितनी गैर-व्यावसायिक ऊर्जा का उपभोग करते हैं (उदाहरण के लिए, कितनी लकड़ी और उर्वरक एकत्र और जलाए जाते हैं, कितना पानी यांत्रिक उत्पादन के लिए उपयोग किया जाता है या विद्युतीय ऊर्जा). 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 सूचकयह पूरे दिन प्रतिदिन सौ से अधिक 100W तापदीप्त बल्बों को चलाने के बराबर है। 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। निष्क्रिय प्रणालियाँ भवन डिज़ाइन और चयन के माध्यम से प्राप्त की जाती हैं निर्माण सामग्रीताकि सौर ऊर्जा का अधिकतम उपयोग हो सके। 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 विद्युत ऊर्जा प्राप्त की जा सकती है। इस प्रकार, हवा, पानी और बायोमास की ऊर्जा सौर ऊर्जा का व्युत्पन्न है।

ऊर्जा किसी भी उत्पादन की प्रेरक शक्ति है। तथ्य यह है कि मनुष्य के पास 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।

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

एकीकृत 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 गर्म किया जाता है वांछित तापमानपारंपरिक प्रतिष्ठानों में, उदाहरण के लिए, गीज़र में। 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 उपलब्ध सर्वोत्तम थर्मल इन्सुलेशन - गर्मी के नुकसान को कम करता है और अवशोषक और गर्मी पाइप को प्रतिकूल परिस्थितियों से बचाता है। बाहरी प्रभाव. 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 फ्लैट-प्लेट कलेक्टरों की तुलना में बहुत अधिक तापमान तक पहुंचते हैं, लेकिन वे केवल प्रत्यक्ष सौर विकिरण को केंद्रित कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप कोहरे या बादल वाले मौसम में खराब प्रदर्शन होता है। दर्पण की सतह बड़ी सतह से परावर्तित सूर्य के प्रकाश को अवशोषक की छोटी सतह पर केंद्रित करती है, जिससे उच्च तापमान प्राप्त होता है। कुछ मॉडलों में, सौर विकिरण एक केंद्र बिंदु पर केंद्रित होता है, जबकि अन्य में, सूर्य की किरणें एक पतली फोकल रेखा 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। ब्लैक पॉट एक अवशोषक के रूप में कार्य करता है, जो नियमित एल्यूमीनियम की तुलना में तेजी से गर्म होता है स्टेनलेस स्टील का. 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 अधिक संग्राहक होते हैं जिनमें तरल को सूर्य द्वारा गर्म किया जाता है, साथ ही एक भंडारण टैंक भी होता है। गर्म पानीऊष्मा स्थानांतरण द्रव द्वारा गर्म किया जाता 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 से जलने वाले स्टोव के संयोजन से, गर्म पानी की घरेलू आवश्यकता लगभग पूरी हो सकती है साल भरजीवाश्म ईंधन के उपयोग के बिना.

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 भंडारण टैंक के नीचे से कलेक्टर में प्रवेश होता है ठंडा पानी. 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। इनडोर पूल को सुनिश्चित करने के लिए मानक मैनिफोल्ड्स की स्थापना की आवश्यकता होती है गर्म पानीऔर सर्दियों में.

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 हीटिंग स्थापना वार्षिक गर्मी की मांग का लगभग 5% कवर कर सकती है, क्योंकि स्थापना को खपत की गई न्यूनतम मात्रा से अधिक गर्मी उत्पन्न नहीं करनी चाहिए, जिसमें जिला हीटिंग सिस्टम में नुकसान (ट्रांसमिशन के दौरान 20% तक) भी शामिल है। 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 नहीं होता है सर्वोतम उपायचूँकि 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 - एक बिंदु या रैखिक फोकस के साथ - सूर्य की किरणों को इस हद तक केंद्रित करते हैं कि पानी भाप में बदल जाता है, जबकि टरबाइन को चालू करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा जारी करता है। 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।

सौर सांद्रक निम्नलिखित प्रकार के होते हैं:

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। मध्यम परतसौर तालाब थर्मल इन्सुलेशन के रूप में कार्य करता है, नीचे से सतह तक संवहन और गर्मी के नुकसान को रोकता 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 के लिए किया जाता है आधुनिक उपकरणऔर इलेक्ट्रॉनिक उपकरण। 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। में दिन के घंटेफोटोवोल्टिक 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। पर आधुनिक पद्धतिऊर्जा की लागत की गणना करते हुए, सौर ऊर्जा अभी भी पारंपरिक बिजली उत्पादन की तुलना में काफी 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; अधिक धूप आने देने के लिए दक्षिण की ओर (उत्तरी गोलार्ध में) बड़ी संख्या में खिड़कियाँ हैं सर्दी का समय(और इसके विपरीत, अवांछित सूर्य के प्रकाश के प्रवेश को सीमित करने के लिए पूर्व या पश्चिम की ओर थोड़ी संख्या में खिड़कियाँ होती 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 तापमानइन्सुलेशन के साथ रखा जाना चाहिए बाहरइमारत। 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 और उत्तरी अमेरिका में सौर संग्राहकों को क्षैतिज से 50° से अधिक के 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 का गुणांक अपेक्षाकृत कम है उपयोगी क्रियाऔर 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, जनरल विशिष्ट गुरुत्वसौर ऊर्जा काफी मामूली रही है और रहेगी, कम से कम निकट भविष्य में।

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, नए की खोज और विकास शामिल है। वैकल्पिक प्रौद्योगिकियाँगर्मी और बिजली आदि उत्पन्न करने के लिए

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।

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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. सूर्य के बारे में सामान्य जानकारी

2. सूर्य ऊर्जा का स्रोत है

2.1 सौर ऊर्जा अनुसंधान

2.2 सौर ऊर्जा की क्षमता

3. सौर ऊर्जा का उपयोग

3.1 सौर ऊर्जा का निष्क्रिय उपयोग

3.2 सौर ऊर्जा का सक्रिय उपयोग

3.2.1 सौर संग्राहक और उनके प्रकार

3.2.2 सौर प्रणाली

3.2.3 सौर तापीय विद्युत संयंत्र

3.3 फोटोवोल्टिक 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 छिपे हुए संगीत वाद्ययंत्र को गति प्रदान करती थी। प्राचीन ग्रीस में वे हेलिओस की पूजा करते थे। 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 गिरते हुए, यह गर्मी में बदल जाता है, इसे गर्म करता है, मिट्टी की जलवायु बनाता है, जिससे मिट्टी में मौजूद पौधों के बीजों, सूक्ष्मजीवों और जीवित प्राणियों को जीवन शक्ति मिलती है, जो इस गर्मी के बिना एनाबियोसिस (हाइबरनेशन) की स्थिति में होते।

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 संश्लेषण की ऐसी प्रतिक्रिया केवल बहुत उच्च दबाव और 10 मिलियन डिग्री से ऊपर के तापमान पर ही हो सकती है। 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 पूरे दिन प्रतिदिन 100 से अधिक 100W तापदीप्त बल्बों को चलाने के बराबर है। 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।

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। बिजली पैदा करने का यह अपेक्षाकृत नया तरीका 2000 के दशक के मध्य में तेजी से विकसित हुआ, जब यूरोपीय संघ ने बिजली उत्पादन के क्षेत्र में हाइड्रोकार्बन पर निर्भरता कम करने की नीति शुरू की। 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। कुछ .. के भीतर हाल के वर्षचीन में सौर ऊर्जा विशेष रूप से तेजी से बढ़ रही है, जहां देश की कुल फोटोवोल्टिक 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।

सौर ऊर्जा- यह हमारे ग्रह पर प्रकाश, गर्मी और जीवन है, और सौर ऊर्जा भी मुख्य वैकल्पिक स्रोत है, जो परिमाण के कई आदेशों से पृथ्वी की संपूर्ण मौजूदा ऊर्जा क्षमता से अधिक है, और यह अपनी सभी ऊर्जा जरूरतों को पूरी तरह से पूरा करने में सक्षम है।

चूंकि सूर्य गर्मी और प्रकाश (सशर्त) का एक अंतहीन स्रोत है, इसलिए सौर विकिरण की ऊर्जा ने दस लाख से अधिक वर्षों से पृथ्वी पर जीवन का समर्थन किया है। सूर्य अपनी संरचना के कारण सभी महत्वपूर्ण प्रक्रियाएं प्रदान करने की क्षमता रखता है। प्रतिशत के संदर्भ में, इसमें मुख्य रूप से दो तत्व शामिल हैं: हाइड्रोजन (73%) और हीलियम (25%)। उदाहरण के लिए, आप सूर्य के निर्माण और जीवन चक्र के बारे में विकिपीडिया पर अधिक पढ़ सकते हैं।

सूर्य में होने वाली संलयन अभिक्रियाएँ हाइड्रोजन को जलाकर हीलियम में बदल देती हैं। ऐसी प्रक्रियाओं के दौरान निकलने वाली सूर्य की किरणों की विशाल ऊर्जा अंतरिक्ष में विकीर्ण हो जाती है। वैसे, वैज्ञानिक पृथ्वी पर इन प्रतिक्रियाओं को दोहराने की कोशिश कर रहे हैं (नियंत्रित थर्मोन्यूक्लियर संलयन प्रतिक्रिया, अंतर्राष्ट्रीय टोकामक परियोजना).

सभी जीव जो सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा का उपयोग करते हैं, वे इसकी सहायता से अपनी जीवन प्रक्रियाएँ प्रदान करते हैं - सूर्य का प्रकाश आवश्यक है आरंभिक चरणप्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया. इसकी भागीदारी से ऑक्सीजन और हाइड्रोकार्बन जैसे पदार्थों का संश्लेषण होता है।

सूर्य में हाइड्रोजन की मात्रा धीरे-धीरे और देर-सबेर कम हो रही है समय आएगाजब सूर्य में इसकी आपूर्ति समाप्त हो जाती है। हालाँकि, के कारण एक लंबी संख्याहाइड्रोजन ऐसा नहीं होगा, कम से कम अगले 5 अरब वर्षों में।

सूर्य के केंद्र में हर सेकंड, लगभग 4 मिलियन टन पदार्थ उज्ज्वल ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप सौर विकिरण और सौर न्यूट्रिनो की एक धारा उत्पन्न होती है।

पृथ्वी के वायुमंडल तक पहुँचने वाली सौर ऊर्जा का मुख्य प्रवाह वर्णक्रमीय सीमा 0.1-4 µm में है। 0.3 1.5-2 माइक्रोन की सीमा में, पृथ्वी का वायुमंडल सौर विकिरण के लिए लगभग पारदर्शी है। पराबैंगनी तरंगें (0.3 माइक्रोन से छोटी तरंग दैर्ध्य) ओजोन परत द्वारा अवशोषित होती हैं, जो 20-60 किमी की ऊंचाई पर स्थित होती है। एक्स-रे और गामा विकिरण लगभग पृथ्वी की सतह तक नहीं पहुंचते हैं।

सौर ऊर्जा की सांद्रता को 1367 W/m 2 के मान से दर्शाया जाता है, जिसे सौर स्थिरांक कहा जाता है। यह वह प्रवाह है जो 1 मीटर 2 आकार के लंबवत क्षेत्र से होकर गुजरता है, यदि इसे पृथ्वी के वायुमंडल की ऊपरी परत के प्रवेश द्वार पर रखा जाए। जब यह धारा समुद्र तल तक पहुँचती है, तो भूमध्य रेखा पर ऊर्जा हानि इसे घटाकर 1000 W/m2 कर देती है। लेकिन दिन और रात के बदलाव से यह 3 गुना कम हो जाता है। समशीतोष्ण अक्षांशों के लिए, सर्दियों की अवधि को ध्यान में रखते हुए, यह भूमध्य रेखा पर अधिकतम प्रवाह के मात्रात्मक संकेतक का आधा है।

समय के साथ और पृथ्वी की सतह पर औसत, यह प्रवाह 341 W/m 2 है। पूर्ण सतह के आधार पर, या 1.74x10 17 W की गणना पृथ्वी की पूर्ण सतह पर की जाती है। इस प्रकार, प्रति दिन, सतह पर पृथ्वी को 4.176x10 15 kWh ऊर्जा प्राप्त होगी, जिसमें से अधिकांश विकिरण के रूप में अंतरिक्ष में लौट आती है।

2015 के लिए IEA के अनुसार, वैश्विक ऊर्जा उत्पादन 19,099 Mtoe (एक मेगाटन तेल के बराबर) था। सामान्य किलोवाट घंटे के संदर्भ में, यह आंकड़ा 6.07x10 11 kWh प्रति दिन होगा।

सूर्य पृथ्वी को समस्त मानव जाति के लिए आवश्यक ऊर्जा से 8,000 गुना अधिक ऊर्जा देता है। जाहिर है, इस प्रकार की ऊर्जा के उपयोग की संभावनाएं बहुत व्यापक हैं। इसकी भागीदारी से, पवन ऊर्जा का विकास किया जा रहा है (तापमान के अंतर के कारण हवा उत्पन्न होती है), फोटोइलेक्ट्रिक कन्वर्टर्स का उपयोग किया जा रहा है और पंप-स्टोरेज स्टेशन बनाए जा रहे हैं। सौर पैनलों का व्यापक उपयोग हो रहा है।

सौर ऊर्जा के उपयोग की संभावना बहुत अधिक है।

सौर ऊर्जा के उपयोग के फायदे और नुकसान

सौर ऊर्जा के उपयोग के लाभइसका परिणाम यह हुआ कि आज हम इसका उपयोग सबसे अधिक देखते हैं अलग - अलग प्रकारमानवीय गतिविधि।

मुख्य लाभ ये हैं:

• अगले 4 अरब वर्षों में सौर ऊर्जा की अक्षयता;
• इस प्रकार की ऊर्जा की उपलब्धता - इसकी मदद से किसान, निजी घरों के मालिक और विशाल संयंत्र आज सुरक्षित और कुशलता से काम करते हैं;
• मुफ़्त और पर्यावरण के अनुकूल उत्पन्न ऊर्जा;
• ऊर्जा के इस स्रोत को विकसित करने की संभावना, जो अन्य प्रकार की ऊर्जा की बढ़ती कीमतों के कारण तेजी से प्रासंगिक होती जा रही है;
• क्योंकि प्रतिवर्ष परिचालन में आने वाले उपकरणों की संख्या और इसकी विश्वसनीयता बढ़ रही है, उत्पन्न किलोवाट-घंटा सौर ऊर्जा की लागत कम हो रही है।

सौर ऊर्जा के सशर्त नुकसानों में शामिल हैं:

• सौर ऊर्जा का मुख्य नुकसान मौसम, वर्ष के समय या दिन जैसे कारकों के प्रभाव पर प्राप्त प्रकाश और गर्मी की मात्रा की प्रत्यक्ष निर्भरता है। इस मामले में तार्किक परिणाम ऊर्जा भंडारण की आवश्यकता है, जिससे सिस्टम की लागत बढ़ जाती है;
• इस उद्देश्य के लिए उपकरण तत्वों के उत्पादन के लिए, दुर्लभ और इसलिए, महंगे तत्वों का उपयोग किया जाता है।

सौर ऊर्जा के विकास की संभावनाएँ

आज, सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा का उपयोग करने वाली प्रौद्योगिकियों का तेजी से उपयोग किया जा रहा है। सबसे आम सौर पैनल हैं। इलेक्ट्रिक वाहनों से लेकर हवाई जहाज तक - विभिन्न प्रकार के परिवहन पर फोटोवोल्टिक सेल सफलतापूर्वक स्थापित किए गए हैं। जापानी इन्हें ट्रेनों में स्थापित करने का अभ्यास करते हैं।

सफलतापूर्वक कार्य करते हुए, यूरोपीय सौर ऊर्जा संयंत्रों में से एक वेटिकन की सभी ज़रूरतें प्रदान करता है। कैलिफोर्निया में सबसे बड़ा संयंत्र, जिसका स्रोत सौर ऊर्जा है (तस्वीरें पैमाने का अंदाजा देती हैं), पहले से ही अब राज्य को चौबीसों घंटे काम प्रदान करती है।

ऐसी प्रौद्योगिकियों की शुरूआत को हाइड्रोकार्बन उद्योग के नेताओं के प्रतिरोध का सामना करना पड़ रहा है - आखिरकार, ऊर्जा क्षेत्र में वैकल्पिक स्रोत जल्द ही अपने प्रतिनिधियों को अग्रणी पदों से विस्थापित कर सकते हैं।

अगर के बारे में बात करें प्रत्यक्ष रूपांतरण, तो सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले सौर ऊर्जा रूपांतरण उपकरण ताप पाइप (सौर संग्राहक) और सौर फोटोवोल्टिक सेल हैं।

सौर स्थापना का अर्थशास्त्र

सौर ऊर्जा संयंत्र स्थापित करने की संभावना पर विचार करते समय, आर्थिक पहलुओं के बजाय पर्यावरण पर ध्यान केंद्रित किया जाता है। वे इस प्रकार ध्वनि करते हैं:

1. सोलर इंस्टालेशन की लागत क्या है?
2. इसकी पेबैक अवधि क्या है?
3. क्या स्थापना से पर्याप्त बिजली उत्पन्न होगी?

50 किलोवाट तक की क्षमता वाले छोटे बिजली संयंत्रों पर विचार करने की सलाह दी जाती है। उच्च शक्ति के प्रतिष्ठानों का उपयोग मुख्य रूप से औद्योगिक सुविधाओं में किया जाता है।

क्या घरेलू सौर ऊर्जा संयंत्र पर्याप्त बिजली पैदा करेगा?

तीसरे प्रश्न का उत्तर देने के लिए, सौर स्थापना का डिज़ाइन शुरू करने से पहले, घर की ऊर्जा खपत प्रोफ़ाइल निर्धारित की जाती है। इसे वर्तमान मापदंडों को बचाने के कार्य के साथ सुविधा में बिजली मीटर स्थापित करके रिकॉर्ड किया जा सकता है: मुख्य वोल्टेज, वर्तमान खपत, वर्तमान बिजली खपत, आवृत्ति। एक महीने के बाद, आप औसत, अधिकतम और न्यूनतम पैरामीटर मानों के साथ अपनी खपत प्रोफ़ाइल का मूल्यांकन कर सकते हैं।

यदि ऐसा कोई उपकरण उपलब्ध नहीं है, तो ऊर्जा खपत प्रोफ़ाइल का अनुमान निम्नानुसार लगाया जा सकता है: आपको उन सभी उपकरणों को रिकॉर्ड करने की आवश्यकता है जिनका उपयोग घर में किया जा सकता है और अनुकरण किया जा सकता है संभावित विकल्पउनका दैनिक उपयोग. उसके बाद, एक कैलकुलेटर से लैस होकर, आप दैनिक बिजली की खपत और अधिकतम बिजली मूल्यों की गणना कर सकते हैं।

वह क्षेत्र जहां इमारत स्थित है एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। क्षेत्र के आधार पर, पृथ्वी की सतह तक पहुँचने वाली ऊर्जा 5 kWh/m2/दिन से अधिक से लेकर 1.5 kWh/m2/दिन या उससे कम तक भिन्न हो सकती है।

यदि अधिकतम खपत दिन के उजाले के दौरान होती है, तो उत्पन्न बिजली की पर्याप्तता सुनिश्चित करने के लिए, अधिकतम बिजली खपत को एक सौर सेल पैनल की शक्ति से विभाजित करना आवश्यक है। पैनलों के प्रकार और विशेषताओं को निर्माताओं के कैटलॉग से जाना जाता है। यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि सौर पैनलों की विशेषताएं उनकी अधिकतम रोशनी पर दी गई हैं - क्षेत्रीय गुणांक में संशोधन की आवश्यकता है। शीत कालजब बैटरियां बर्फ से ढकी होती हैं तो इस पर ध्यान नहीं दिया जाता है।

यह गणना ध्यान में नहीं आती अगली विशेषता: दिन के दौरान, स्थापना होगी हमेशा अत्यधिक मात्रा में ऊर्जा उत्पन्न करते हैं, और रात में, स्पष्ट कारणों से, पीढ़ी 0 होगी।

एक ओर रिचार्जेबल बैटरियां बढ़ती हैं कुल लागतदूसरी ओर, प्रणालियाँ कम बिजली खपत की अवधि के दौरान ऊर्जा का भंडारण करके सौर पैनलों की संख्या को कम करना संभव बनाती हैं।

बैटरी बैंक की गणना करने के लिए, आपको निम्नलिखित प्रश्नों के उत्तर देने होंगे:

• क्या सिस्टम को पूरी तरह से स्वायत्त माना जाना चाहिए?
• यदि सिस्टम स्वायत्त नहीं है तो अधिकतम क्या है संभावित अवधिबिजली की कटौती।

kWh में अधिकतम खपत मुख्य स्रोत के बिना घंटों की संख्या से गुणा की जाती है (ध्यान रखें कि शटडाउन के समय सूरज नहीं हो सकता है)। इन आंकड़ों के आधार पर बैटरी बैंक की क्षमता की गणना की जा सकती है। बैटरी को 0 पर डिस्चार्ज करने से उसका सेवा जीवन छोटा हो जाता है, इसलिए अधिकतम डिस्चार्ज संकेतक का गुणांक गणना में पेश किया जाता है, उदाहरण के लिए, यह 50, 40 या 30% हो सकता है। अधिकतम डिस्चार्ज दर जितनी कम होगी, उतनी अधिक बैटरियों की आवश्यकता होगी।

सौर ऊर्जा उत्पादन स्थापित करने की लागत

सिस्टम उपकरण के मुख्य घटकों को लागत के अनुसार निम्नलिखित प्रतिशत (सशर्त) में वितरित किया जाता है:

• इन्वर्टर और नियंत्रण प्रणाली - 15-40%;
• सौर पैनल और एमपीपीटी नियंत्रक - 20-40%;
• बैंक एकेबी - 30%.

सौर पैनलों और बैटरियों की लागत सभी निर्माताओं के सिस्टम के लिए समान होगी, केवल एक नियंत्रण प्रणाली और एक एमपीपीटी नियंत्रक के साथ इन्वर्टर के लिए उपकरणों की लागत में महत्वपूर्ण अंतर हैं।

निर्माता के आधार पर कीमत में अंतर 200% से अधिक तक पहुँच जाता है। यह न केवल "ब्रांड" के कारण है, बल्कि सिस्टम की क्षमताओं के कारण भी है, उदाहरण के लिए, प्रबंधन में आसानी, रिमोट एक्सेस, अधिकतम लोड और 2x-3x ओवरलोड का प्रतिरोध, आंशिक लोड शटडाउन की संभावना आदि।

प्रत्येक अंतिम तकनीकी समाधान इस तथ्य के कारण दूसरों से थोड़ा अलग होगा कि सभी लोग अलग-अलग उपयोग करते हैं घर का सामानदिन के अलग-अलग समय पर. किसी दी गई शक्ति के लिए भी उपकरणों का कोई आदर्श संयोजन नहीं है।

एक कार्यात्मक सौर स्थापना की अनुमानित लागत के रूप में छुट्टी का घरबिजली के हिस्से के आरक्षण को ध्यान में रखते हुए, आप उपकरण निर्माता के आधार पर मोटे तौर पर 700-1800 यूएसडी/किलोवाट के आंकड़ों पर ध्यान केंद्रित कर सकते हैं।

सौर ऊर्जा उत्पादन स्थापना के लिए भुगतान अवधि

यदि मालिक सशर्त रूप से केवल सप्ताहांत के लिए दचा में जाते हैं, और साथ ही घर में कोई उपभोक्ता नहीं है जो हर दिन काम करता है, तो सबसे अधिक संभावना है कि सिस्टम वर्तमान बिजली दरों पर कम से कम 10-15 वर्षों में भुगतान करेगा।

स्थायी निवास के साथ, पेबैक अवधि कम होकर 6-10 वर्ष हो जाएगी।

सिक्के का सकारात्मक पक्ष यह है कि ऐसे घर के मालिक को बिजली का एक स्थिर स्रोत मिलता है और वह बिजली लाइन टूटने या बिजली गिरने पर निर्भर नहीं रहता है। हर कोई बिना रोशनी के बैठा है, और आप रोशनी के साथ हैं, सुरक्षा प्रणालियाँ काम कर रही हैं, गैरेज को मैन्युअल रूप से खोलने की कोई आवश्यकता नहीं है, आदि।

यह माना जा सकता है कि निजी विद्युत परिवहन के विकास से घरों में सौर स्थापनाओं की भुगतान अवधि कम हो जाएगी। ऐसी कार का मालिक अपनी छत से इसे मुफ्त में "ईंधन" देगा।.

भुगतान की अवधि बिजली के उपयोग की पूर्णता पर निर्भर करती है। यदि भवन 100% उत्पादन का उपयोग करता है और केंद्रीय बिजली आपूर्ति नेटवर्क से जुड़ा है, तो सामान्य तौर पर, बैटरी बैंक स्थापित करने की कोई आवश्यकता नहीं है। ऐसी स्थापना के लिए अनुमानित पूर्ण भुगतान अवधि 3-5 वर्ष होगी, और गर्म क्षेत्रों में इससे भी कम होगी।

एक अतिरिक्त लाभ इस तथ्य के कारण बनता है कि दिन के दौरान मालिक भुगतान नहीं करतेदैनिक दर पर, और रात में भुगतानरात से।

ऐसी त्वरित भुगतान सुविधाएं खाली सपाट छत, खरीदारी और मनोरंजन और खेल केंद्र और पार्किंग स्थल, प्रशीतन परिसरों आदि के साथ कोई भी ऊर्जा-गहन उद्योग हो सकती हैं।

आश्चर्य की बात है कि ऐसे समाधान, जो परिचालन लागत को काफी कम कर सकते हैं, अभी भी संपत्ति मालिकों द्वारा उपयोग नहीं किए जाते हैं।

निकट भविष्य में, सौर ऊर्जा के विकास के साथ, भवन मालिकों की बढ़ती संख्या हाइड्रोकार्बन फीडस्टॉक के बजाय स्वच्छ ऊर्जा का उपयोग करेगी।