सौर ऊर्जा का उपयोग, सौर ऊर्जा - विकास का इतिहास, लाभ और हानि

वैकल्पिक ऊर्जा का फैशन जोर पकड़ रहा है। इसके अलावा, अक्षय ऊर्जा स्रोतों - ज्वार, पवन, सौर पर जोर दिया गया है। सौर ऊर्जा (या फोटोवोल्टिक्स) को सबसे तेजी से बढ़ते औद्योगिक क्षेत्रों में से एक माना जाता है। प्राय: बहुत ही आशावादी कथन जैसे कि आने वाले समय की सारी ऊर्जा, कम नहीं, सौर ऊर्जा पर आधारित होगी।

कड़ाई से बोलते हुए, सूर्य नामक तारे की ऊर्जा सभी प्रकार के जीवाश्म ईंधन - कोयला, तेल, गैस में "संरक्षित" रूप में मौजूद है। यह ऊर्जा पौधों के विकास के चरण में जमा होने लगती है, जो सूर्य के प्रकाश और गर्मी का उपभोग करते हैं, जो जटिल जैविक प्रक्रियाओं के कारण कार्बन जीवाश्मों में बदल जाते हैं। पानी की ऊर्जा, इसका संचलन भी सूर्य द्वारा समर्थित है।

वायुमंडल की ऊपरी सीमा पर सौर ऊर्जा का घनत्व 1350 W/m2 है, इसे "सौर स्थिरांक" कहा जाता है। जब सूर्य की किरणें पृथ्वी के वायुमंडल से होकर गुजरती हैं तो कुछ विकिरण बिखर जाता है।लेकिन पृथ्वी की सतह पर भी, इसका घनत्व संभावित उपयोग के लिए पर्याप्त है, यहां तक ​​कि बादलों के मौसम में भी।

विकास का इतिहास

फोटोवोल्टिक प्रभाव (अर्थात् सजातीय फोटोएक्सिटेशन के साथ एक सजातीय सामग्री में एक स्थिर प्रवाह की उपस्थिति) की खोज 1839 में फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी एलेक्जेंडर-एडमंड बेकरेल द्वारा की गई थी। थोड़ी देर बाद, अंग्रेज विलोबी स्मिथ और जर्मन हेनरिक-रूडोल्फ हर्ट्ज ने स्वतंत्र रूप से सेलेनियम और पराबैंगनी फोटोकंडक्टिविटी की फोटोकंडक्टिविटी की खोज की।

1888 में, अमेरिका में पहले "सोलर रेडिएशन रिकवरी डिवाइस" का पेटेंट कराया गया था। फोटोकंडक्टिविटी के क्षेत्र में रूसी वैज्ञानिकों की पहली उपलब्धियां 1938 की हैं। फिर, शिक्षाविद अब्राम जोफ की प्रयोगशाला में, पहली बार एक सौर ऊर्जा रूपांतरण तत्व बनाया गया था, जिसे सौर ऊर्जा में उपयोग करने की योजना बनाई गई थी।

अंतरिक्ष उद्देश्यों के लिए सौर बैटरी के क्षेत्र में वैज्ञानिकों (लेनिनग्राद-पीटर्सबर्ग साइंटिफिक स्कूल भौतिकविदों बोरिस कोलोमीएट्स और यूरी मसलाकोवट्स सहित) द्वारा स्थलीय सौर ऊर्जा के विकास से पहले बहुत काम किया गया था। उन्होंने थैलियम सल्फर से लेनिनग्राद इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स एंड टेक्नोलॉजी फोटोकल्स में बनाया, जिसकी दक्षता 1% के बराबर थी - उस समय के लिए एक वास्तविक रिकॉर्ड।

अब्राम जोफ अब लोकप्रिय स्थापना समाधान के लेखक भी बने photocells छतों पर (हालांकि यह विचार व्यापक रूप से पहली बार में इस कारण से नहीं पकड़ा गया था कि उस समय किसी को भी जीवाश्म ईंधन की कमी का सामना नहीं करना पड़ रहा था)। आज, जर्मनी, अमेरिका, जापान, इज़राइल जैसे देश तेजी से इमारतों की छतों पर सौर पैनल स्थापित कर रहे हैं, इस प्रकार "ऊर्जा कुशल घर" बना रहे हैं।

20वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में सौर ऊर्जा ने अधिक रुचि को आकर्षित करना शुरू किया।इस क्षेत्र में व्यावहारिक विकास के लिए धन्यवाद, थर्मल पावर प्लांट बनाए गए, जहां शीतलक को सीधे सौर विकिरण से गर्म किया जाता है, और एक टर्बो-इलेक्ट्रिक जनरेटर बॉयलर में उत्पन्न भाप को चलाता है।

ज्ञान के संचय और सिद्धांत से अभ्यास की प्रगति के साथ, सौर ऊर्जा उत्पादन की लाभप्रदता का सवाल उठता है। प्रारंभ में, सौर ऊर्जा के कार्य स्थानीय वस्तुओं की आपूर्ति से आगे नहीं बढ़े, उदाहरण के लिए, केंद्रीय विद्युत प्रणाली से पहुंचना या दूर होना मुश्किल था। पहले से ही 1975 में, ग्रह पर सभी सौर प्रतिष्ठानों की कुल शक्ति केवल 300 किलोवाट थी, और बिजली के शिखर किलोवाट की कीमत 20 हजार डॉलर तक पहुंच गई।

सौर ऊर्जा संयंत्रों के संचालन का सिद्धांत:

सौर ऊर्जा को बिजली में कैसे बदला जाता है

सामान्य प्रकार के सौर पैनल

लेकिन निश्चित रूप से, आर्थिक घटक पर विचार किए बिना जमीन से सौर प्राप्त करने के लिए काफी अधिक दक्षता की आवश्यकता होती है। और वे इसे कुछ हद तक हासिल करने में कामयाब रहे। आधुनिक सिलिकॉन अर्धचालक जनरेटर की दक्षता पहले से ही 15-24% है (देखें - सौर कोशिकाओं और मॉड्यूल की क्षमता), यही कारण है कि (साथ ही साथ उनकी कीमत में गिरावट) आज भी निरंतर मांग है।

सीमेंस, क्योसेरा, सोलारेक्स, बीपी सोलर, शेल और अन्य जैसी प्रमुख वैश्विक कंपनियों द्वारा सौर पैनलों के उत्पादन में महारत हासिल की गई है। अर्धचालक सौर सेल की स्थापित विद्युत शक्ति की एक वाट की लागत गिरकर $2 हो गई।

सोवियत काल में भी, यह अनुमान लगाया गया था कि 4 हजार किमी2 सौर मॉड्यूल पूरी दुनिया की वार्षिक बिजली जरूरतों को पूरा करने में सक्षम थे। और उस समय बैटरी की दक्षता 6% से अधिक नहीं थी।

पिछली शताब्दी में, संयुक्त राज्य अमेरिका, फ्रांस, स्पेन, इटली और अन्य "सौर" देशों में 10 मेगावाट सौर ऊर्जा संयंत्र (एसपीपी) स्थापित किए गए थे। यूएसएसआर में, 5 मेगावाट की क्षमता वाला पहला प्रायोगिक सौर संयंत्र केर्च प्रायद्वीप पर बनाया गया था, जहां प्रति वर्ष धूप के दिनों की संख्या इस क्षेत्र में सबसे अधिक है।

इनमें से कुछ स्टेशन अभी भी संचालन में हैं, कई ने कार्य करना बंद कर दिया है, लेकिन यह कहना सुरक्षित है कि वे सैद्धांतिक रूप से आधुनिक सौर फोटोवोल्टिक प्रणालियों के साथ प्रतिस्पर्धा नहीं कर सकते।

सौर ऊर्जा संयंत्र:

सौर ऊर्जा संयंत्रों के प्रकार

फ्लोटिंग सौर ऊर्जा संयंत्र

सौर संकेंद्रक

पेशेवरों

सौर ऊर्जा की ताकत सभी के लिए स्पष्ट है और इसके लिए किसी विस्तृत विवरण की आवश्यकता नहीं है।

सबसे पहले, सूर्य के संसाधन लंबे समय तक रहेंगे - एक तारे का जीवनकाल वैज्ञानिकों द्वारा लगभग 5 अरब वर्ष होने का अनुमान लगाया गया है।

दूसरा, सौर ऊर्जा के उपयोग से ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन, ग्लोबल वार्मिंग और सामान्य पर्यावरण प्रदूषण का खतरा नहीं है, अर्थात ग्रह के पारिस्थितिक संतुलन को प्रभावित नहीं करता है।

1 MW की क्षमता वाला एक फोटोवोल्टिक प्लांट सालाना लगभग 2 मिलियन kW का उत्पादन करता है। यह निम्न मात्रा में दहन बिजली संयंत्र की तुलना में कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन को रोकता है: गैस पर लगभग 11 हजार टन, तेल उत्पादों पर 1.1-1.5 हजार टन, कोयले पर 1 ,7-2,3 हजार टन...

दोष

सौर ऊर्जा की बाधाओं में शामिल हैं, सबसे पहले, अभी भी उच्च पर्याप्त दक्षता नहीं है, और दूसरा, कम पर्याप्त लागत प्रति किलोवाट घंटा नहीं है - ऐसा कुछ जो किसी भी नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत के व्यापक उपयोग के बारे में सवाल उठाता है।

इसके अलावा यह तथ्य भी है कि पृथ्वी की सतह पर पर्याप्त मात्रा में सौर विकिरण अनियंत्रित रूप से बिखरा हुआ है।

पर्यावरण की सुरक्षा भी सवालों के घेरे में है - आखिरकार, यह अभी भी स्पष्ट नहीं है कि इस्तेमाल किए गए तत्वों के निपटान के साथ क्या किया जाए।

अंत में, सौर ऊर्जा के अध्ययन की डिग्री - वे जो कुछ भी कहते हैं - अभी भी परिपूर्ण से बहुत दूर है।

सौर ऊर्जा में सबसे कमजोर कड़ी बैटरी की कम दक्षता है; इस समस्या का समाधान केवल कुछ समय की बात है।

प्रयोग

हाँ, सूर्य से ऊर्जा प्राप्त करना सबसे सस्ता प्रोजेक्ट नहीं है। लेकिन, सबसे पहले, पिछले तीस वर्षों में, फोटोकल्स का उपयोग करके उत्पन्न एक वाट दस गुना सस्ता हो गया है। और दूसरी बात, यूरोपीय देशों की पारंपरिक ऊर्जा स्रोतों पर निर्भरता कम करने की इच्छा सौर ऊर्जा की भूमिका निभाती है। साथ ही, क्योटो प्रोटोकॉल के बारे में मत भूलना। अब हम कह सकते हैं कि विज्ञान की दृष्टि से और वाणिज्य की दृष्टि से भी सौर ऊर्जा स्थिर गति से विकसित हो रही है।

आज, सौर ऊर्जा का सबसे सक्रिय रूप से तीन उद्देश्यों के लिए उपयोग किया जाता है:

• हीटिंग और गर्म पानी और एयर कंडीशनिंग;

• सौर फोटोवोल्टिक कन्वर्टर्स का उपयोग करके विद्युत ऊर्जा में रूपांतरण;

• थर्मल चक्र पर आधारित बड़े पैमाने पर बिजली उत्पादन।

सौर ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करने की आवश्यकता नहीं है, लेकिन इसका उपयोग गर्मी के रूप में करना काफी संभव है। उदाहरण के लिए, आवासीय और औद्योगिक सुविधाओं के ताप और गर्म पानी के लिए।

सौर ताप प्रणालियों के डिजाइन के संचालन के सिद्धांत का आधार एंटीफ्ऱीज़र का ताप है।गर्मी को तब भंडारण टैंकों में स्थानांतरित किया जाता है, जो आमतौर पर तहखाने में स्थित होता है, और वहां से खपत होती है।

फोटोवोल्टिक ऊर्जा के सबसे बड़े संभावित उपभोक्ताओं में से एक कृषि क्षेत्र है, जो स्वतंत्र रूप से प्रति वर्ष सैकड़ों मेगावाट चरम सौर ऊर्जा का उपभोग कर सकता है। इसमें नेविगेशन सपोर्ट, दूरसंचार प्रणालियों के लिए शक्ति, रिसॉर्ट और स्वास्थ्य और पर्यटन व्यवसाय के लिए सिस्टम, साथ ही विला, सौर स्ट्रीट लाइट और बहुत कुछ जोड़ा जा सकता है।

आज आम आदमी की दृष्टि से बिल्कुल शानदार, सौर ऊर्जा के उपयोग के तरीकों पर गंभीरता से विचार किया जा रहा है। उदाहरण के लिए, सौर स्टेशनों के चारों ओर कक्षा के लिए परियोजनाएं या इससे भी अधिक काल्पनिक रूप से, चंद्रमा पर सौर ऊर्जा संयंत्र।

और वास्तव में ऐसी परियोजनाएं हैं। अंतरिक्ष में, हमारे नीले ग्रह की तुलना में सौर ऊर्जा की सांद्रता बहुत अधिक है। निर्देशित प्रकाश (लेजर) या अल्ट्राहाई फ्रीक्वेंसी (माइक्रोवेव) विकिरण का उपयोग करके पृथ्वी पर ऊर्जा का संचरण संभव है।

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