सौर ऊर्जा निर्माण करणारी प्रक्रिया. सौर ऊर्जा रूपांतरणाचे सिद्धांत, त्याचा उपयोग आणि संभावना

कोळसा, तेल, वायू, म्हणजेच आज आपल्याला उर्जेचा स्रोत म्हणून काम करणाऱ्या प्रत्येक गोष्टीच्या जागतिक साठ्याचे प्रमाण दररोज कमी होत आहे. आणि नजीकच्या भविष्यात, मानवता अशा टप्प्यावर येईल जिथे जीवाश्म इंधन शिल्लक राहणार नाही. म्हणून, सर्व देश वेगाने आपल्या जवळ येत असलेल्या आपत्तीपासून मुक्ती मिळविण्यासाठी सक्रियपणे प्रयत्न करीत आहेत. आणि मोक्षाचे पहिले साधन जे मनात येते ते अर्थातच सूर्याची उर्जा आहे, ज्याचा वापर अनादी काळापासून लोक कपडे सुकविण्यासाठी, घरांना प्रकाश देण्यासाठी आणि स्वयंपाक करण्यासाठी करत आहेत. यामुळे पर्यायी उर्जेच्या क्षेत्रांपैकी एक - सौर ऊर्जा उदयास आली.

सौर ऊर्जेसाठी ऊर्जा स्त्रोत म्हणजे सूर्यप्रकाशाची ऊर्जा, जी विशेष संरचना वापरून उष्णता किंवा विजेमध्ये रूपांतरित केली जाते. तज्ञांच्या मते, केवळ एका आठवड्यात, पृथ्वीच्या पृष्ठभागाला सूर्यापासून ऊर्जा प्राप्त होते जी जगातील सर्व प्रकारच्या इंधनाच्या साठ्यांपेक्षा जास्त आहे. आणि जरी वैकल्पिक उर्जेच्या या क्षेत्राच्या विकासाची गती सतत वाढत असली तरी सौर उर्जेचे केवळ फायदेच नाहीत तर तोटे देखील आहेत.

जर मुख्य फायद्यांमध्ये प्रवेशयोग्यता आणि सर्वात महत्वाचे म्हणजे उर्जा स्त्रोताची अक्षमता समाविष्ट असेल तर तोट्यांमध्ये हे समाविष्ट आहे:

• सूर्यापासून प्राप्त ऊर्जा जमा करण्याची गरज,
• वापरलेल्या उपकरणांची महत्त्वपूर्ण किंमत,
• हवामान परिस्थिती आणि दिवसाच्या वेळेवर अवलंबून राहणे,
• पॉवर प्लांट्सच्या वरच्या वातावरणातील तापमानात वाढ इ.

सौर किरणोत्सर्गाची संख्यात्मक वैशिष्ट्ये

सौर स्थिरांक म्हणून एक सूचक आहे. त्याचे मूल्य 1367 डब्ल्यू आहे. हे प्रति 1 चौ.मी. उर्जेचे प्रमाण आहे. पृथ्वी ग्रह. परंतु वातावरणामुळे, पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर सुमारे 20-25% कमी ऊर्जा पोहोचते. म्हणून, प्रति चौरस मीटर सौर ऊर्जेचे मूल्य, उदाहरणार्थ, विषुववृत्तावर 1020 W आहे. आणि दिवस आणि रात्रीचा बदल, क्षितिजाच्या वरच्या सूर्याच्या कोनात होणारा बदल लक्षात घेता, ही आकृती सुमारे 3 पट कमी होते.

पण ही ऊर्जा येते कुठून? शास्त्रज्ञांनी प्रथम 19 व्या शतकात या समस्येचा अभ्यास करण्यास सुरुवात केली आणि आवृत्त्या पूर्णपणे भिन्न होत्या. आज, मोठ्या संख्येने अभ्यासाच्या परिणामी, हे विश्वसनीयरित्या ज्ञात आहे की सौर ऊर्जेचा स्त्रोत 4 हायड्रोजन अणूंना हेलियम न्यूक्लियसमध्ये रूपांतरित करण्याची प्रतिक्रिया आहे. या प्रक्रियेच्या परिणामी, मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा सोडली जाते. उदाहरणार्थ, 1 ग्रॅमच्या परिवर्तनादरम्यान सोडलेली ऊर्जा. हायड्रोजन 15 टन गॅसोलीनच्या ज्वलनाच्या वेळी सोडलेल्या उर्जेशी तुलना करता येते.

सौर ऊर्जा रूपांतरण

आपल्याला आधीच माहित आहे की सूर्यापासून प्राप्त होणारी उर्जा दुसर्या रूपात बदलली पाहिजे. याची गरज या वस्तुस्थितीमुळे उद्भवली आहे की मानवतेकडे अद्याप अशी उपकरणे नाहीत जी त्याच्या शुद्ध स्वरूपात सौर उर्जेचा वापर करू शकतील. म्हणून, सौर संग्राहक आणि सौर पॅनेलसारखे ऊर्जा स्त्रोत विकसित केले गेले. जर पहिली औष्णिक ऊर्जा निर्माण करण्यासाठी वापरली गेली तर दुसरी थेट वीज निर्माण करते.

सौर ऊर्जेचे रूपांतर करण्याचे अनेक मार्ग आहेत:

• फोटोव्होल्टाइक्स;
• थर्मल वायु ऊर्जा;
• सौर औष्णिक ऊर्जा;
• सौर बलून ऊर्जा संयंत्रे वापरणे.

सर्वात सामान्य पद्धत म्हणजे फोटोव्होल्टाइक्स. या रूपांतरणाचे तत्त्व म्हणजे फोटोव्होल्टेइक सौर पॅनेल किंवा सौर पॅनेलचा वापर करणे, ज्यांना ते म्हणतात, ज्याद्वारे सौर उर्जेचे विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतर होते. नियमानुसार, असे पॅनेल सिलिकॉनचे बनलेले असतात आणि त्यांच्या कार्यरत पृष्ठभागाची जाडी मिलिमीटरच्या काही दशांश असते. ते कुठेही ठेवता येतात, फक्त एक अट आहे - मोठ्या प्रमाणात सूर्यप्रकाशाची उपस्थिती. निवासी इमारती आणि सार्वजनिक इमारतींच्या छतावर फोटोग्राफिक प्लेट्स स्थापित करण्यासाठी एक उत्कृष्ट पर्याय.

वर चर्चा केलेल्या फोटोग्राफिक प्लेट्सच्या व्यतिरिक्त, पातळ-फिल्म पॅनेलचा वापर सौर किरणोत्सर्गाची ऊर्जा रूपांतरित करण्यासाठी केला जातो. ते त्यांच्या अगदी लहान जाडीने ओळखले जातात, जे त्यांना कुठेही स्थापित करण्याची परवानगी देते, परंतु अशा पॅनल्सची एक महत्त्वपूर्ण कमतरता म्हणजे त्यांची कमी कार्यक्षमता. या कारणास्तव त्यांची स्थापना केवळ मोठ्या क्षेत्रासाठी न्याय्य असेल. फक्त मनोरंजनासाठी, पातळ-फिल्म पॅनेल अगदी लॅपटॉप केसवर किंवा हँडबॅगवर ठेवता येते.

थर्मल एअर एनर्जीमध्ये, सौर ऊर्जा वायु प्रवाहाच्या उर्जेमध्ये रूपांतरित होते, जी नंतर टर्बोजनरेटरकडे पाठविली जाते. पण सौर बलून पॉवर प्लांट वापरण्याच्या बाबतीत, फुग्याच्या आत पाण्याची वाफ तयार होते. हा परिणाम फुग्याच्या पृष्ठभागाला गरम करून प्राप्त होतो, ज्यावर सूर्यप्रकाशाद्वारे निवडक-शोषक कोटिंग लावले जाते. या पद्धतीचा मुख्य फायदा म्हणजे वाफेचा पुरेसा पुरवठा, जे खराब हवामानात आणि रात्रीच्या वेळी पॉवर प्लांटचे कार्य चालू ठेवण्यासाठी पुरेसे आहे.

सूर्यकिरण शोषून घेणारी पृष्ठभाग गरम करणे आणि परिणामी उष्णतेच्या पुढील वापरासाठी त्यांना केंद्रित करणे हे सौर ऊर्जेचे तत्त्व आहे. सर्वात सोपा उदाहरण म्हणजे पाणी गरम करणे, जे नंतर घरगुती गरजांसाठी वापरले जाऊ शकते, उदाहरणार्थ, गॅस किंवा इतर इंधनाची बचत करताना गटार किंवा बॅटरीला पुरवले जाऊ शकते. औद्योगिक स्तरावर, या पद्धतीद्वारे प्राप्त केलेली सौर विकिरण ऊर्जा हीट इंजिन वापरून विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतरित केली जाते. अशा एकत्रित ऊर्जा प्रकल्पांचे बांधकाम 20 वर्षांहून अधिक काळ टिकू शकते, परंतु सौर उर्जेच्या विकासाची गती कमी होत नाही, उलट, सतत वाढत आहे.

सौर ऊर्जेचा वापर कुठे करता येईल?

सौर ऊर्जेचा वापर पूर्णपणे भिन्न क्षेत्रांमध्ये केला जाऊ शकतो - रासायनिक उद्योगापासून ऑटोमोटिव्ह उद्योगापर्यंत, स्वयंपाक करण्यापासून ते स्पेस हीटिंगपर्यंत. उदाहरणार्थ, ऑटोमोटिव्ह उद्योगात सौर पॅनेलचा वापर 1955 पासून सुरू झाला. हे वर्ष सौर बॅटरीवर चालणारी पहिली कार रिलीज करून चिन्हांकित केले गेले. आज बीएमडब्ल्यू, टोयोटा आणि इतर मोठ्या कंपन्या अशा कार तयार करतात.

दैनंदिन जीवनात, सौर ऊर्जेचा वापर खोल्या गरम करण्यासाठी, प्रकाशासाठी आणि अगदी स्वयंपाकासाठी केला जातो. उदाहरणार्थ, यूएनच्या पुढाकाराने फॉइल आणि कार्डबोर्डपासून बनविलेले सौर ओव्हन, कठीण राजकीय परिस्थितीमुळे घरे सोडण्यास भाग पाडलेल्या निर्वासितांद्वारे सक्रियपणे वापरली जातात. अधिक जटिल सौर भट्टी उष्णता उपचार आणि धातू वितळण्यासाठी वापरली जातात. अशा प्रकारची सर्वात मोठी भट्टी उझबेकिस्तानमध्ये आहे.

सौर ऊर्जेच्या वापरावरील सर्वात मनोरंजक शोधांमध्ये हे समाविष्ट आहे:

• फोटोसेल असलेल्या फोनसाठी संरक्षणात्मक केस, जो चार्जर देखील आहे.
• एक बॅकपॅक ज्याला सौर पॅनेल जोडलेले आहे. हे तुम्हाला फक्त तुमचा फोनच नाही तर तुमचा टॅबलेट आणि अगदी तुमचा कॅमेरा देखील चार्ज करण्यास अनुमती देईल, सर्वसाधारणपणे, USB इनपुट असलेले कोणतेही इलेक्ट्रॉनिक्स.
• सोलर ब्लूटूथ हेडफोन.

आणि सर्वात सर्जनशील कल्पना म्हणजे विशेष फॅब्रिकपासून बनविलेले कपडे. एक जाकीट, टाय आणि अगदी स्विमसूट - हे सर्व केवळ आपल्या वॉर्डरोबमधील एक वस्तूच नाही तर चार्जर देखील बनू शकते.

सीआयएस देशांमध्ये पर्यायी ऊर्जेचा विकास

सौर ऊर्जेसह पर्यायी ऊर्जा केवळ यूएसए, युरोप किंवा भारतातच नव्हे तर रशिया, कझाकस्तान आणि विशेषतः युक्रेनसह सीआयएस देशांमध्येही उच्च दराने विकसित होत आहे. उदाहरणार्थ, पूर्वीच्या सोव्हिएत युनियनमधील सर्वात मोठा सौर ऊर्जा प्रकल्प, पेरोव्हो, क्रिमियामध्ये बांधला गेला. त्याचे बांधकाम 2011 मध्ये पूर्ण झाले. हा पॉवर प्लांट ऑस्ट्रियन कंपनी ऍक्टिव्ह सोलरचा 3रा नाविन्यपूर्ण प्रकल्प बनला आहे. पेरोवोची सर्वोच्च शक्ती सुमारे 100 मेगावॅट आहे.

आणि त्याच वर्षी ऑक्टोबरमध्ये, ऍक्टिव्ह सोलारने क्राइमियामध्ये ओखोत्निकोवो नावाचा दुसरा सौर ऊर्जा प्रकल्प सुरू केला. त्याची शक्ती 80 मेगावॅट होती. ओखोत्निकोव्होला सर्वात मोठा दर्जा देखील मिळाला, परंतु मध्य आणि पूर्व युरोपमध्ये. आम्ही असे म्हणू शकतो की युक्रेनमध्ये पर्यायी उर्जेने सुरक्षित आणि अक्षय ऊर्जेच्या दिशेने एक मोठे पाऊल उचलले आहे.

कझाकस्तानमध्ये परिस्थिती थोडी वेगळी दिसते. मुळात, या देशात पर्यायी ऊर्जेचा विकास केवळ सिद्धांतात होतो. प्रजासत्ताकामध्ये प्रचंड क्षमता आहे, परंतु ती अद्याप पूर्णतः साकार झालेली नाही. अर्थात, सरकार या समस्येचा सामना करत आहे आणि कझाकस्तानमध्ये पर्यायी उर्जेच्या विकासासाठी एक योजना देखील विकसित केली गेली आहे, परंतु अक्षय स्त्रोतांकडून, विशेषतः सूर्यापासून मिळविलेल्या ऊर्जेचा वाटा 1% पेक्षा जास्त नसेल. देशाच्या एकूण ऊर्जा संतुलनात. 2020 पर्यंत, फक्त 4 सौर ऊर्जा प्रकल्प सुरू करण्याची योजना आहे, ज्याची एकूण क्षमता 77 मेगावॅट असेल.

रशियामध्ये पर्यायी ऊर्जा देखील मोठ्या वेगाने विकसित होत आहे. परंतु, ऊर्जा उपमंत्र्यांनी म्हटल्याप्रमाणे, या क्षेत्रातील लक्ष प्रामुख्याने सुदूर पूर्वेकडील प्रदेशांवर आहे. उदाहरणार्थ, याकुतियामध्ये, सर्वात दुर्गम उत्तरेकडील गावांमध्ये कार्यरत 4 सौर उर्जा प्रकल्पांचे एकूण उत्पादन 50 हजार kWh पेक्षा जास्त होते. यामुळे 14 टनांहून अधिक महाग डिझेल इंधनाची बचत झाली. सौर ऊर्जेच्या वापराचे आणखी एक उदाहरण म्हणजे लिपेटस्क प्रदेशात निर्माणाधीन बहु-कार्यात्मक विमानचालन कॉम्प्लेक्स. लिपेटस्क प्रदेशात बांधलेल्या पहिल्या सौर ऊर्जा प्रकल्पाद्वारे त्याच्या ऑपरेशनसाठी वीज तयार केली जाईल.

हे सर्व आपल्याला खालील निष्कर्ष काढण्यास अनुमती देते: आज सर्व देश, अगदी विकसित देशही नाही, शक्य तितक्या जवळ पोहोचण्याचा प्रयत्न करतात: वैकल्पिक ऊर्जा स्त्रोतांचा वापर. शेवटी, विजेचा वापर दररोज वाढत आहे आणि वातावरणात हानिकारक उत्सर्जनाचे प्रमाण दररोज वाढत आहे. आणि अनेकांना आधीच समजले आहे की आपले भविष्य आणि आपल्या ग्रहाचे भविष्य केवळ आपल्यावर अवलंबून आहे.

आर. अब्दुलीना

युक्रेन सौरऊर्जेवर अवलंबून आहे

लोक यापुढे विजेशिवाय जीवनाची कल्पना करू शकत नाहीत आणि दरवर्षी ऊर्जेची गरज अधिकाधिक वाढत आहे, तर तेल, वायू आणि कोळसा यासारख्या ऊर्जा संसाधनांचे साठे झपाट्याने कमी होत आहेत. पर्यायी ऊर्जास्रोतांचा वापर करण्याशिवाय मानवतेकडे दुसरा पर्याय नाही. वीज निर्माण करण्याचा एक मार्ग म्हणजे फोटोसेल वापरून सौरऊर्जेचे रूपांतर करणे. लोकांना हे समजले की सौर उर्जेचा वापर तुलनेने फार पूर्वीपासून शक्य आहे, परंतु गेल्या 20 वर्षांत सक्रियपणे विकसित करण्यास सुरुवात केली. अलिकडच्या वर्षांत, चालू असलेल्या संशोधनामुळे, नवीन सामग्रीचा वापर आणि सर्जनशील डिझाइन सोल्यूशन्समुळे, सौर पॅनेलच्या कार्यक्षमतेत लक्षणीय वाढ करणे शक्य झाले आहे. पुष्कळांचा असा विश्वास आहे की भविष्यात मानवता सौर उर्जेच्या बाजूने वीज निर्माण करण्याच्या पारंपारिक पद्धतींचा त्याग करू शकेल आणि सौर ऊर्जा संयंत्रांचा वापर करून ती मिळवू शकेल.

सौर उर्जा

सौरऊर्जा हा अपारंपारिक मार्गाने वीज निर्मितीचा एक स्रोत आहे, म्हणून त्याचे पर्यायी ऊर्जा स्त्रोत म्हणून वर्गीकरण केले जाते. सौर ऊर्जा सौर किरणोत्सर्गाचा वापर करते आणि तिचे वीज किंवा इतर प्रकारच्या उर्जेमध्ये रूपांतर करते. सौरऊर्जा हा केवळ पर्यावरणपूरक ऊर्जेचा स्रोत नाही, कारण... सौर ऊर्जेचे रूपांतर करताना, कोणतेही हानिकारक उप-उत्पादने सोडली जात नाहीत, परंतु सौर ऊर्जा ही पर्यायी ऊर्जेचा स्वयं-नूतनीकरण करणारा स्त्रोत देखील आहे.

सौर ऊर्जा कशी कार्य करते

सैद्धांतिकदृष्ट्या, सौर उर्जेच्या प्रवाहातून किती ऊर्जा मिळू शकते हे मोजणे कठीण नाही; हे फार पूर्वीपासून ज्ञात आहे की सूर्यापासून पृथ्वीपर्यंतचे अंतर प्रवास करून 1 m² क्षेत्रफळ असलेल्या पृष्ठभागावर पडणे. 90° च्या कोनात, वातावरणाच्या प्रवेशद्वारावरील सौर प्रवाह 1367 W/ m² इतका ऊर्जा चार्ज करतो, याला तथाकथित सौर स्थिरांक आहे. आदर्श परिस्थितीत हा एक आदर्श पर्याय आहे, जो आपल्याला माहित आहे की साध्य करणे व्यावहारिकदृष्ट्या अशक्य आहे. अशा प्रकारे, वातावरणातून गेल्यानंतर, मिळवता येणारा जास्तीत जास्त प्रवाह विषुववृत्तावर असेल आणि तो 1020 W/m² असेल, परंतु दिवस आणि रात्र बदलल्यामुळे आपल्याला मिळणारे सरासरी दैनिक मूल्य 3 पट कमी असेल. आणि सौर प्रवाहाच्या घटनांच्या कोनात बदल. आणि समशीतोष्ण अक्षांशांमध्ये, दिवस आणि रात्रीचा बदल देखील ऋतूंच्या बदलासह असतो आणि त्यासह दिवसाच्या प्रकाशाच्या तासांच्या लांबीमध्ये बदल होतो, म्हणून समशीतोष्ण अक्षांशांमध्ये प्राप्त झालेल्या उर्जेचे प्रमाण आणखी 2 पट कमी होईल.

सौर ऊर्जेचा विकास आणि वितरण

आपल्या सर्वांना माहीत आहे की, गेल्या काही वर्षांत, सौरऊर्जेच्या विकासाला दरवर्षी गती मिळत आहे, परंतु विकासाच्या गतीशीलतेचा शोध घेण्याचा प्रयत्न करूया. 1985 मध्ये, जागतिक सौर क्षमता फक्त 0.021 GW होती. 2005 मध्ये, ते आधीच 1.656 GW इतके होते. 2005 हे वर्ष सौरऊर्जेच्या विकासासाठी एक टर्निंग पॉईंट मानले जाते; या वर्षापासून लोकांनी सौर ऊर्जेवर चालणाऱ्या विद्युत प्रणालींच्या संशोधन आणि विकासामध्ये सक्रिय रस घेण्यास सुरुवात केली. पुढील गतिशीलता यात शंका नाही (2008-15.5 GW, 2009-22.8 GW, 2010-40 GW, 2011-70 GW, 2012-108 GW, 2013-150 GW, 2014-203 GW). युरोपियन युनियन आणि युनायटेड स्टेट्सचे देश सौर ऊर्जेचा वापर करतात; एकट्या युनायटेड स्टेट्स आणि जर्मनीमध्ये प्रत्येकी 100 हजाराहून अधिक लोक उत्पादन आणि ऑपरेशनल क्षेत्रात कार्यरत आहेत. तसेच, इटली, स्पेन आणि अर्थातच, चीन सौर ऊर्जेच्या विकासातील त्यांच्या यशाबद्दल बढाई मारू शकतात, जे सौर पेशींच्या ऑपरेशनमध्ये अग्रेसर नसले तरी, सौर पेशींचा निर्माता कसा उत्पादनाचा वेग वाढवत आहे. वर्षानुवर्षे.

सौर ऊर्जा वापरण्याचे फायदे आणि तोटे

फायदे: 1) पर्यावरण मित्रत्व - पर्यावरण प्रदूषित करत नाही; 2) उपलब्धता - फोटोसेल केवळ औद्योगिक वापरासाठीच नव्हे तर खाजगी लघु सौर ऊर्जा प्रकल्प तयार करण्यासाठी देखील विक्रीसाठी उपलब्ध आहेत; 3) उर्जा स्त्रोताची अक्षयता आणि स्वयं-नूतनीकरणक्षमता; 4) वीज उत्पादनाची किंमत सतत कमी होत आहे.
दोष: 1) उत्पादकतेवर हवामान परिस्थिती आणि दिवसाच्या वेळेचा प्रभाव; 2) ऊर्जा वाचवण्यासाठी, ऊर्जा जमा करणे आवश्यक आहे; 3) बदलत्या ऋतूंमुळे समशीतोष्ण अक्षांशांमध्ये कमी उत्पादकता; 4) सौर ऊर्जा संयंत्राच्या वरच्या हवेचे लक्षणीय गरम करणे; 5) फोटोसेल्सची पृष्ठभाग वेळोवेळी दूषित होण्यापासून स्वच्छ करण्याची गरज आणि फोटोसेल्सच्या स्थापनेने व्यापलेल्या प्रचंड क्षेत्रांमुळे हे समस्याप्रधान आहे; 6) आपण उपकरणांच्या तुलनेने जास्त किंमतीबद्दल देखील बोलू शकतो, जरी दरवर्षी किंमत कमी होत आहे, आतापर्यंत स्वस्त सौर उर्जेबद्दल बोलण्याची गरज नाही.

सौरऊर्जेच्या विकासाची शक्यता

आज, सौर ऊर्जेच्या विकासासाठी एक उत्तम भविष्य वर्तवले जात आहे; दरवर्षी अधिकाधिक नवीन सौर ऊर्जा प्रकल्प बांधले जात आहेत, जे त्यांच्या स्केल आणि तांत्रिक उपायांनी आश्चर्यचकित करतात. तसेच, फोटोसेल्सची कार्यक्षमता वाढवण्याच्या उद्देशाने वैज्ञानिक संशोधन थांबत नाही. शास्त्रज्ञांनी असे मोजले आहे की जर आपण पृथ्वी ग्रहाचा भूभाग 0.07% ने कव्हर केला, 10% फोटोसेलच्या कार्यक्षमतेसह, तर 100% पेक्षा जास्त मानवतेच्या सर्व गरजा पूर्ण करण्यासाठी पुरेशी ऊर्जा असेल. आज, 30% च्या कार्यक्षमतेसह फोटोसेल आधीपासूनच वापरले जातात. संशोधनाच्या आकडेवारीनुसार, हे ज्ञात आहे की शास्त्रज्ञांच्या महत्वाकांक्षा ते 85% पर्यंत आणण्याचे वचन देतात.

सौर ऊर्जा संयंत्रे

सौर ऊर्जा संयंत्रे ही अशी रचना आहेत ज्यांचे कार्य सौर उर्जेच्या प्रवाहाचे विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतर करणे आहे. सौरऊर्जा प्रकल्पांचे आकार बदलू शकतात, ज्यामध्ये अनेक सौर पॅनेल असलेल्या खाजगी मिनी पॉवर प्लांट्सपासून ते 10 किमी² पेक्षा जास्त क्षेत्र व्यापलेले आहे.

कोणत्या प्रकारचे सौर ऊर्जा प्रकल्प आहेत?

पहिल्या सौर ऊर्जा प्रकल्पांच्या निर्मितीपासून बराच वेळ निघून गेला आहे, ज्या दरम्यान अनेक प्रकल्प लागू केले गेले आहेत आणि अनेक मनोरंजक डिझाइन सोल्यूशन्स लागू केले गेले आहेत. सर्व सौर ऊर्जा प्रकल्पांना अनेक प्रकारांमध्ये विभागण्याची प्रथा आहे:
1. टॉवर-प्रकारचे सौर ऊर्जा संयंत्रे.
2. सौर ऊर्जा संयंत्रे, जेथे सौर पॅनेल फोटोव्होल्टेइक पेशी असतात.
3. डिश सौर ऊर्जा संयंत्रे.
4. पॅराबॉलिक सौर ऊर्जा संयंत्रे.
5. सौर-व्हॅक्यूम प्रकारचे सौर ऊर्जा संयंत्रे.
6. मिश्र प्रकारचे सौर ऊर्जा प्रकल्प.

टॉवर प्रकारातील सौर ऊर्जा प्रकल्प

पॉवर प्लांट डिझाइनचा एक अतिशय सामान्य प्रकार. परावर्तित सूर्यप्रकाश अधिक चांगल्या प्रकारे आकर्षित करण्यासाठी काळ्या रंगात रंगवलेला पाण्याचा साठा असलेली ही उंच टॉवर रचना आहे. टॉवरच्या आजूबाजूला वर्तुळात 2 m² पेक्षा जास्त क्षेत्रफळ असलेले मोठे आरसे आहेत, ते सर्व एकाच नियंत्रण प्रणालीशी जोडलेले आहेत जे आरशांच्या कोनात होणाऱ्या बदलावर लक्ष ठेवतात जेणेकरून ते नेहमी सूर्यप्रकाश प्रतिबिंबित करतात आणि ते थेट निर्देशित करतात. टॉवरच्या शीर्षस्थानी असलेल्या पाण्याच्या टाकीकडे. अशाप्रकारे, परावर्तित सूर्यप्रकाश पाणी गरम करतो, ज्यामुळे वाफ तयार होते आणि नंतर ही वाफ पंप वापरून टर्बोजनरेटरला पुरवली जाते, जिथे वीज निर्माण होते. टाकीचे गरम तापमान 700 डिग्री सेल्सियसपर्यंत पोहोचू शकते. टॉवरची उंची सौरऊर्जा प्रकल्पाच्या आकारमानावर आणि शक्तीवर अवलंबून असते आणि नियमानुसार, 15 मीटरपासून सुरू होते आणि आज सर्वात मोठी उंची 140 मीटर आहे. या प्रकारच्या सौर ऊर्जा प्रकल्प अतिशय सामान्य आहे आणि त्याला प्राधान्य दिले जाते. 20% च्या उच्च कार्यक्षमतेसाठी अनेक देशांद्वारे.

फोटोसेल प्रकारचे सौर ऊर्जा संयंत्र

सौर प्रवाहाचे विजेमध्ये रूपांतर करण्यासाठी फोटोसेल्स (सौर बॅटरी) वापरतात. लहान ब्लॉक्समध्ये सौर पॅनेल वापरण्याच्या शक्यतेमुळे या प्रकारचे पॉवर प्लांट खूप लोकप्रिय झाले आहे, जे खाजगी घरे आणि मोठ्या औद्योगिक सुविधा दोन्हीसाठी वीज पुरवण्यासाठी सौर पॅनेलचा वापर करण्यास परवानगी देते. शिवाय, कार्यक्षमता दरवर्षी वाढत आहे आणि आज 30% च्या कार्यक्षमतेसह फोटोसेल आधीच आहेत.

पॅराबॉलिक सौर ऊर्जा संयंत्रे

या प्रकारचा सौर ऊर्जा प्रकल्प विशाल उपग्रह डिशेससारखा दिसतो, ज्याच्या आतील बाजू मिरर प्लेट्सने झाकलेली असते. ज्या तत्त्वाद्वारे ऊर्जा रूपांतरण होते ते टॉवर स्टेशन्ससारखेच आहे ज्यामध्ये थोडा फरक आहे: आरशांचा पॅराबॉलिक आकार निर्धारित करतो की आरशाच्या संपूर्ण पृष्ठभागावरुन परावर्तित होणारी सूर्यकिरण मध्यभागी केंद्रित असतात, जिथे रिसीव्हर स्थित असतो. एक द्रव जो तापतो, वाफ तयार करतो, ज्यामुळे रांग ही लहान जनरेटरसाठी प्रेरक शक्ती असते.

प्लेट सौर ऊर्जा संयंत्रे

ऑपरेटिंग तत्त्व आणि वीज निर्मितीची पद्धत टॉवर आणि पॅराबॉलिक सौर ऊर्जा संयंत्रांसारखीच आहे. फरक फक्त डिझाइन वैशिष्ट्ये आहे. स्थिर रचना, थोडीशी एका विशाल धातूच्या झाडासारखी, गोलाकार सपाट आरसे धारण करते जे सूर्याची ऊर्जा रिसीव्हरवर केंद्रित करते.

सौर-व्हॅक्यूम प्रकारचे सौर ऊर्जा संयंत्र

सौर ऊर्जा आणि तापमानातील फरक वापरण्याचा हा एक अतिशय असामान्य मार्ग आहे. पॉवर प्लांटच्या संरचनेत काचेचे छप्पर असलेला, मध्यभागी टॉवर असलेल्या जमिनीचा गोलाकार भूखंड असतो. टॉवर आत पोकळ आहे; त्याच्या पायथ्याशी अनेक टर्बाइन आहेत जे तापमानातील फरकामुळे उद्भवलेल्या हवेच्या प्रवाहामुळे फिरतात. काचेच्या छताद्वारे, सूर्य खोलीच्या आतील जमीन आणि हवा गरम करतो, आणि इमारत पाईपद्वारे बाहेरील वातावरणाशी संवाद साधते आणि खोलीच्या बाहेरील हवेचे तापमान खूपच कमी असल्याने, हवेचा मसुदा तयार होतो, जो वाढत्या तापमानासह वाढतो. फरक अशा प्रकारे, रात्री टर्बाइन दिवसाच्या तुलनेत जास्त वीज निर्माण करतात.

मिश्रित सौर ऊर्जा संयंत्रे

जेव्हा विशिष्ट प्रकारचे सौर ऊर्जा संयंत्रे वापरतात, उदाहरणार्थ, गरम पाणी आणि उष्णता असलेल्या वस्तू देण्यासाठी सहाय्यक घटक म्हणून सौर संग्राहक किंवा टॉवर-प्रकारच्या पॉवर प्लांटमध्ये फोटोसेलचे विभाग एकाच वेळी वापरणे शक्य आहे.

सौरऊर्जा वेगाने विकसित होत आहे, अपरिहार्यपणे जवळ येणारे ऊर्जा संकट आणि पर्यावरणीय आपत्ती टाळण्यासाठी लोक पर्यायी उर्जा स्त्रोतांचा गंभीरपणे विचार करत आहेत. जरी सौर ऊर्जेतील नेते अजूनही युनायटेड स्टेट्स आणि युरोपियन युनियन आहेत, तरीही इतर सर्व जागतिक शक्ती हळूहळू सौर उर्जा संयंत्रांच्या उत्पादन आणि वापराचा अनुभव आणि तंत्रज्ञान स्वीकारण्यास आणि वापरण्यास सुरवात करत आहेत. लवकरच किंवा नंतर सौरऊर्जा पृथ्वीवरील ऊर्जेचा मुख्य स्त्रोत बनेल यात शंका नाही.

सूर्य हा अक्षय, पर्यावरणास अनुकूल आणि स्वस्त ऊर्जेचा स्रोत आहे. तज्ज्ञांच्या म्हणण्याप्रमाणे, आठवड्यातून पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर पोहोचणारी सौरऊर्जेची मात्रा जगातील सर्व तेल, वायू, कोळसा आणि युरेनियम 1 च्या साठ्याच्या ऊर्जेपेक्षा जास्त आहे. शिक्षणतज्ज्ञ Zh.I मते. अल्फेरोवा, "मानवतेकडे एक विश्वासार्ह नैसर्गिक थर्मोन्यूक्लियर अणुभट्टी आहे - सूर्य. हा “F-2” वर्गाचा तारा आहे, अगदी सरासरी, ज्यापैकी आकाशगंगामध्ये 150 अब्ज पर्यंत आहेत. परंतु हा आपला तारा आहे आणि तो पृथ्वीवर प्रचंड शक्ती पाठवतो, ज्याच्या परिवर्तनामुळे शेकडो वर्षांपासून मानवतेच्या जवळजवळ कोणत्याही ऊर्जा गरजा पूर्ण करणे शक्य होते.” शिवाय, सौर ऊर्जा "स्वच्छ" आहे आणि ग्रह 2 च्या पर्यावरणावर नकारात्मक प्रभाव पडत नाही.

एक महत्त्वाचा मुद्दा म्हणजे सौर पेशींच्या निर्मितीसाठी कच्चा माल सर्वात सामान्य घटकांपैकी एक आहे - सिलिकॉन. पृथ्वीच्या कवचामध्ये, सिलिकॉन हा ऑक्सिजन नंतरचा दुसरा घटक आहे (वस्तुमानानुसार 29.5%) 3. बऱ्याच शास्त्रज्ञांच्या मते, सिलिकॉन हे "एकविसाव्या शतकातील तेल" आहे: 30 वर्षांहून अधिक काळ, फोटोव्होल्टेइक प्लांटमधील एक किलोग्राम सिलिकॉन थर्मल पॉवर प्लांटमध्ये 75 टन तेलाएवढी वीज तयार करते.

तथापि, काही तज्ञांचा असा विश्वास आहे की फोटो बॅटरीसाठी शुद्ध सिलिकॉनचे उत्पादन खूप "गलिच्छ" आणि खूप ऊर्जा-केंद्रित उत्पादन आहे या वस्तुस्थितीमुळे सौर उर्जेला पर्यावरणास अनुकूल म्हटले जाऊ शकत नाही. यासह, सौर ऊर्जा प्रकल्पांच्या उभारणीसाठी जलविद्युत केंद्रांच्या जलाशयांच्या क्षेत्रफळाच्या तुलनेत विस्तीर्ण जमिनीचे वाटप आवश्यक आहे. तज्ज्ञांच्या मते सौर ऊर्जेचा आणखी एक तोटा म्हणजे उच्च अस्थिरता. ऊर्जा प्रणालीचे कार्यक्षम कार्य सुनिश्चित करणे, ज्याचे घटक सौर ऊर्जा संयंत्रे आहेत, शक्य आहे की:
- पारंपारिक ऊर्जा स्त्रोतांचा वापर करून लक्षणीय राखीव क्षमतांची उपस्थिती, जी रात्री किंवा ढगाळ दिवसांमध्ये जोडली जाऊ शकते;
- इलेक्ट्रिकल नेटवर्कचे मोठ्या प्रमाणात आणि महागडे आधुनिकीकरण करणे 4.

ही कमतरता असूनही, सौर ऊर्जा जगभरात विकसित होत आहे. सर्व प्रथम, तेजस्वी ऊर्जा स्वस्त होईल आणि काही वर्षांत तेल आणि वायूचे महत्त्वपूर्ण प्रतिस्पर्धी बनतील या वस्तुस्थितीमुळे.

सध्या जगात आहेत फोटोव्होल्टेइक स्थापना, थेट रूपांतरण पद्धतीवर आधारित सौर ऊर्जेचे विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतर करणे, आणि थर्मोडायनामिक स्थापना, ज्यामध्ये सौर ऊर्जेचे प्रथम उष्णतेमध्ये रूपांतर होते, नंतर उष्णता इंजिनच्या थर्मोडायनामिक चक्रामध्ये यांत्रिक उर्जेमध्ये रूपांतरित होते आणि जनरेटरमध्ये विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतरित होते.

उर्जा स्त्रोत म्हणून सौर पेशी वापरल्या जाऊ शकतात:
- उद्योगात (विमान उद्योग, ऑटोमोटिव्ह उद्योग इ.),
- शेतीमध्ये,
- घरगुती क्षेत्रात,
- बांधकाम उद्योगात (उदाहरणार्थ, इको-हाउस),
- सौर ऊर्जा प्रकल्पात,
- स्वायत्त व्हिडिओ पाळत ठेवणे प्रणालींमध्ये,
- स्वायत्त प्रकाश प्रणालीमध्ये,
- अंतराळ उद्योगात.

इन्स्टिट्यूट ऑफ एनर्जी स्ट्रॅटेजीनुसार, रशियामध्ये सौर ऊर्जेची सैद्धांतिक क्षमता 2,300 अब्ज टन मानक इंधनापेक्षा जास्त आहे, आर्थिक क्षमता 12.5 दशलक्ष टन समतुल्य इंधन आहे. तीन दिवसांच्या आत रशियाच्या प्रदेशात प्रवेश करणारी सौर उर्जेची क्षमता आपल्या देशातील संपूर्ण वार्षिक वीज उत्पादनाच्या उर्जेपेक्षा जास्त आहे.
रशियाच्या स्थानामुळे (41 आणि 82 अंश उत्तर अक्षांश दरम्यान), सौर किरणोत्सर्गाची पातळी लक्षणीयरीत्या बदलते: दुर्गम उत्तरेकडील प्रदेशात प्रति वर्ष 810 kWh/m2 पासून दक्षिणेकडील प्रदेशात प्रति वर्ष 1400 kWh/m2 पर्यंत. सौर किरणोत्सर्गाची पातळी मोठ्या हंगामी चढउतारांद्वारे देखील प्रभावित होते: 55 अंशांच्या रुंदीवर, जानेवारीमध्ये सौर विकिरण 1.69 kWh/m2 आहे आणि जुलैमध्ये - 11.41 kWh/m2 प्रतिदिन.

सौर ऊर्जेची क्षमता नैऋत्य (उत्तर काकेशस, काळा आणि कॅस्पियन समुद्र) आणि दक्षिण सायबेरिया आणि सुदूर पूर्वमध्ये सर्वात जास्त आहे.

सौर ऊर्जेच्या वापराच्या दृष्टीने सर्वात आशादायक प्रदेश: काल्मिकिया, स्टॅव्ह्रोपोल प्रदेश, रोस्तोव प्रदेश, क्रास्नोडार प्रदेश, व्होल्गोग्राड प्रदेश, आस्ट्रखान प्रदेश आणि नैऋत्येकडील इतर प्रदेश, अल्ताई, प्रिमोरी, चिता प्रदेश, बुरियाटिया आणि दक्षिणपूर्व इतर प्रदेश . शिवाय, पश्चिम आणि पूर्व सायबेरिया आणि सुदूर पूर्वचे काही भाग दक्षिणेकडील प्रदेशांमध्ये सौर किरणोत्सर्गाच्या पातळीपेक्षा जास्त आहेत. उदाहरणार्थ, इर्कुट्स्क (52 अंश उत्तर अक्षांश) मध्ये सौर किरणोत्सर्गाची पातळी 1340 kWh/m2 पर्यंत पोहोचते, तर Yakutia-Sakha प्रजासत्ताक (62 अंश उत्तर अक्षांश) मध्ये ही संख्या 1290 kWh/m2 आहे. ५

सध्या, रशियाकडे सौर ऊर्जेचे विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतर करण्यासाठी प्रगत तंत्रज्ञान आहे. असे अनेक उपक्रम आणि संस्था आहेत ज्यांनी फोटोइलेक्ट्रिक कन्व्हर्टरचे तंत्रज्ञान विकसित केले आहे आणि त्यात सुधारणा केली आहे: सिलिकॉन आणि मल्टीजंक्शन स्ट्रक्चर्स दोन्ही. सोलर पॉवर प्लांट्ससाठी कॉन्सन्ट्रेटिंग सिस्टीमच्या वापरामध्ये अनेक विकास होत आहेत.

रशियामध्ये सौर उर्जेच्या विकासास समर्थन देणारी कायदेशीर चौकट त्याच्या बाल्यावस्थेत आहे. तथापि, पहिली पावले आधीच उचलली गेली आहेत:
- 3 जुलै, 2008: सरकारी डिक्री क्र. 426 "नूतनीकरणक्षम ऊर्जा स्त्रोतांच्या वापराच्या आधारावर कार्यरत असलेल्या जनरेटिंग सुविधेच्या पात्रतेवर";
- 8 जानेवारी, 2009: रशियन फेडरेशनच्या सरकारचा आदेश क्रमांक 1-r “कालावधीसाठी अक्षय ऊर्जा स्त्रोतांच्या वापरावर आधारित विद्युत उर्जा उद्योगाची ऊर्जा कार्यक्षमता सुधारण्याच्या क्षेत्रात राज्य धोरणाच्या मुख्य दिशानिर्देशांवर 2020 पर्यंत"

2015 आणि 2020 6 पर्यंत रशियन ऊर्जा शिल्लकच्या एकूण स्तरामध्ये अक्षय ऊर्जा स्त्रोतांचा वाटा अनुक्रमे 2.5% आणि 4.5% पर्यंत वाढवण्याचे लक्ष्य मंजूर करण्यात आले.

विविध अंदाजांनुसार, रशियामध्ये सध्या स्थापित सौर निर्मिती क्षमतेची एकूण मात्रा 5 मेगावॅटपेक्षा जास्त नाही, ज्यापैकी बहुतेक घरांवर पडतात. रशियन सौर ऊर्जेतील सर्वात मोठी औद्योगिक सुविधा बेल्गोरोड प्रदेशातील 100 किलोवॅट क्षमतेचा सौर ऊर्जा प्रकल्प आहे, जो 2010 मध्ये सुरू झाला (तुलनेसाठी, जगातील सर्वात मोठा सौर ऊर्जा प्रकल्प 80,000 किलोवॅट क्षमतेसह कॅनडामध्ये आहे) .

सध्या, रशियामध्ये दोन प्रकल्प राबविण्यात येत आहेत: स्टॅव्ह्रोपोल प्रदेशात सौर उद्यानांचे बांधकाम (क्षमता - 12 मेगावॅट), आणि दागेस्तान प्रजासत्ताक (10 मेगावॅट) 7 . नवीकरणीय ऊर्जेसाठी समर्थन नसतानाही, अनेक कंपन्या लहान-सौर ऊर्जा प्रकल्प राबवत आहेत. उदाहरणार्थ, सखानेर्गोने याकुतियामध्ये 10 किलोवॅट क्षमतेचे एक लहान स्टेशन स्थापित केले.

मॉस्कोमध्ये लहान प्रतिष्ठापने आहेत: लिओनतेव्स्की लेन आणि मिचुरिन्स्की प्रॉस्पेक्टवर, अनेक घरांचे प्रवेशद्वार आणि अंगण सौर मॉड्यूल्स वापरून प्रकाशित केले आहेत, ज्यामुळे प्रकाश खर्च 25% कमी झाला आहे. तिमिर्याझेव्हस्काया रस्त्यावर, एका बस स्टॉपच्या छतावर सौर पॅनेल स्थापित केले आहेत, जे संदर्भ आणि माहिती वाहतूक प्रणाली आणि वाय-फायचे ऑपरेशन सुनिश्चित करतात.

रशियामध्ये सौर ऊर्जेचा विकास अनेक घटकांमुळे होतो:

1) हवामान परिस्थिती:हा घटक केवळ ज्या वर्षात ग्रिड समता प्राप्त केली जाते त्या वर्षावरच प्रभाव टाकत नाही तर एखाद्या विशिष्ट प्रदेशासाठी सर्वात योग्य असलेल्या सौर प्रतिष्ठापन तंत्रज्ञानाच्या निवडीवर देखील प्रभाव टाकतो;

2)सरकारी समर्थन:सौर ऊर्जेसाठी कायदेशीररित्या स्थापित आर्थिक प्रोत्साहनांची उपस्थिती महत्त्वपूर्ण आहे
त्याचा विकास. युरोप आणि यूएसए मधील अनेक देशांमध्ये यशस्वीरित्या वापरल्या जाणाऱ्या सरकारी समर्थनाच्या प्रकारांपैकी, आम्ही हायलाइट करू शकतो: सौर उर्जा प्रकल्पांसाठी प्राधान्य शुल्क, सौर ऊर्जा प्रकल्पांच्या बांधकामासाठी अनुदान, कर सूटसाठी विविध पर्याय, काही भागासाठी भरपाई. सोलर इंस्टॉलेशन्सच्या खरेदीसाठी सर्व्हिसिंग लोनची किंमत;

3)PVEU ची किंमत (सौर फोटोव्होल्टेइक स्थापना):आज, सौर ऊर्जा संयंत्रे वापरात असलेल्या सर्वात महाग वीज निर्मिती तंत्रज्ञानांपैकी एक आहेत. तथापि, 1 kWh व्युत्पन्न विजेची किंमत कमी झाल्यामुळे, सौर ऊर्जा स्पर्धात्मक बनते. सौर उर्जा संयंत्रांची मागणी सौर उर्जा संयंत्रांच्या स्थापित उर्जेच्या 1W च्या किंमतीतील कपातीवर अवलंबून असते (2010 मध्ये $3000). कार्यक्षमता वाढवून, तांत्रिक खर्च कमी करून आणि उत्पादन नफा (स्पर्धेचा प्रभाव) कमी करून खर्चात कपात केली जाते. 1 किलोवॅट पॉवरची किंमत कमी करण्याची क्षमता तंत्रज्ञानावर अवलंबून असते आणि प्रति वर्ष 5% ते 15% पर्यंत असते;

4) पर्यावरणीय मानके:क्योटो प्रोटोकॉलच्या संभाव्य पुनरावृत्तीमुळे पर्यावरणीय मानके (निर्बंध आणि दंड) कडक केल्याने सौर ऊर्जा बाजारावर सकारात्मक परिणाम होऊ शकतो. उत्सर्जन कोटा विकण्याच्या यंत्रणेत सुधारणा केल्याने PVEM बाजारपेठेसाठी नवीन आर्थिक प्रोत्साहन मिळू शकते;

5) विजेची मागणी आणि पुरवठा यांचा समतोलजनरेटिंग आणि पॉवर ग्रीडचे बांधकाम आणि पुनर्बांधणीसाठी विद्यमान महत्त्वाकांक्षी योजनांची अंमलबजावणी
उद्योग सुधारणांदरम्यान रशियाच्या RAO UES मधून कातलेल्या कंपन्यांची क्षमता विजेच्या पुरवठ्यात लक्षणीय वाढ करेल आणि किंमतींवर दबाव वाढेल
घाऊक बाजारात. तथापि, जुन्या क्षमतेची निवृत्ती आणि एकाच वेळी मागणी वाढल्याने किमतींमध्ये वाढ होईल;

6)तांत्रिक कनेक्शनसह समस्यांची उपस्थिती:केंद्रीकृत वीज पुरवठा प्रणालीशी तांत्रिक कनेक्शनसाठी अर्जांच्या अंमलबजावणीमध्ये होणारा विलंब हे PVEU सह पर्यायी ऊर्जा स्त्रोतांकडे संक्रमणासाठी प्रोत्साहन आहे. असा विलंब क्षमतेचा वस्तुनिष्ठ अभाव आणि ग्रिड कंपन्यांद्वारे तांत्रिक कनेक्शन आयोजित करण्याची अकार्यक्षमता किंवा टॅरिफमधून तांत्रिक कनेक्शनसाठी वित्तपुरवठा नसणे या दोन्हींद्वारे निर्धारित केले जाते;

7) स्थानिक प्राधिकरणांचे पुढाकार:प्रादेशिक आणि नगरपालिका सरकारे सौरऊर्जा विकसित करण्यासाठी किंवा अधिक व्यापकपणे, नूतनीकरणयोग्य/अपारंपारिक ऊर्जा स्रोत विकसित करण्यासाठी त्यांचे स्वतःचे कार्यक्रम राबवू शकतात. आज, असे कार्यक्रम आधीच क्रॅस्नोयार्स्क आणि क्रास्नोडार प्रदेश, बुरियाटिया प्रजासत्ताक इत्यादींमध्ये लागू केले जात आहेत;

8) स्वतःच्या उत्पादनाचा विकास:सौर उर्जा संयंत्रांच्या रशियन उत्पादनाचा रशियन सौर ऊर्जा वापराच्या विकासावर सकारात्मक प्रभाव पडू शकतो. सर्वप्रथम, आपल्या स्वतःच्या उत्पादनाबद्दल धन्यवाद, सौर तंत्रज्ञानाची उपलब्धता आणि त्यांची लोकप्रियता याबद्दल लोकसंख्येची सामान्य जागरूकता वाढते. दुसरे म्हणजे, वितरण साखळीतील मध्यवर्ती दुवे कमी करून आणि वाहतूक घटक 8 कमी करून अंतिम ग्राहकांसाठी SFEU ची किंमत कमी केली जाते.

सौर उर्जा

सौर विकिरण मापदंड

सर्वप्रथम, सौर किरणोत्सर्गाच्या संभाव्य ऊर्जा क्षमतेचे मूल्यांकन करणे आवश्यक आहे. येथे, पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील त्याची एकूण विशिष्ट शक्ती आणि या शक्तीचे विविध किरणोत्सर्ग श्रेणींमध्ये वितरण याला सर्वात जास्त महत्त्व आहे.

सौर विकिरण शक्ती

पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर सर्वोच्च शिखरावर असलेल्या सूर्याची किरणोत्सर्ग शक्ती अंदाजे 1350 W/m2 आहे. एक साधी गणना दर्शवते की 10 किलोवॅटची शक्ती मिळविण्यासाठी केवळ 7.5 मीटर 2 क्षेत्रातून सौर विकिरण गोळा करणे आवश्यक आहे. परंतु हे पर्वतांमधील उंच उष्णकटिबंधीय झोनमध्ये स्पष्ट दुपारी आहे, जेथे वातावरण दुर्मिळ आणि स्फटिकासारखे स्वच्छ आहे. जसजसा सूर्य क्षितिजाकडे झुकू लागतो तसतसे त्याच्या किरणांचा वातावरणातून मार्ग वाढत जातो आणि त्यानुसार या मार्गावरील तोटा वाढत जातो. वातावरणातील धूळ किंवा पाण्याची वाफ, विशेष उपकरणांशिवाय अगोदर नसलेल्या प्रमाणात देखील, उर्जेचा प्रवाह कमी करते. तथापि, उन्हाळ्याच्या दुपारच्या मध्यभागी देखील, सूर्याच्या किरणांना लंबवत असलेल्या प्रत्येक चौरस मीटरसाठी, अंदाजे 1 किलोवॅट क्षमतेसह सौर उर्जेचा प्रवाह असतो.

अर्थात, हलक्या ढगांच्या आवरणामुळेही पृष्ठभागावर पोहोचणारी ऊर्जा लक्षणीयरीत्या कमी होते, विशेषत: इन्फ्रारेड (थर्मल) श्रेणीत. तथापि, काही ऊर्जा अजूनही ढगांमध्ये प्रवेश करते. मध्यभागी, दुपारच्या वेळी जड ढगांसह, पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर पोहोचणारी सौर किरणोत्सर्गाची शक्ती अंदाजे 100 W/m2 आहे आणि केवळ क्वचित प्रसंगी, विशेषतः दाट ढगांसह, ते या मूल्याच्या खाली येऊ शकते. अर्थात, अशा परिस्थितीत, 10 किलोवॅट मिळविण्यासाठी, संपूर्णपणे, तोटा आणि प्रतिबिंबाशिवाय, पृथ्वीच्या पृष्ठभागाच्या 7.5 मीटर 2 पासून नाही तर संपूर्ण शंभर चौरस मीटर (100 मीटर 2) पासून सौर विकिरण गोळा करणे आवश्यक आहे.

क्षैतिज पृष्ठभागाच्या प्रति युनिट हवामानाची परिस्थिती (फ्रिक्वेंसी आणि ढगाळपणाची तीव्रता) लक्षात घेऊन, सारणी काही रशियन शहरांसाठी सौर किरणोत्सर्ग उर्जेवरील थोडक्यात सरासरी डेटा दर्शवते. या डेटाचे तपशील, क्षैतिज व्यतिरिक्त पॅनेल अभिमुखतेसाठी अतिरिक्त डेटा, तसेच रशियाच्या इतर प्रदेशांसाठी आणि पूर्वीच्या यूएसएसआरच्या देशांसाठीचा डेटा वेगळ्या पृष्ठावर प्रदान केला आहे.

इष्टतम झुकाव कोनात ठेवलेले स्थिर फलक क्षैतिजच्या तुलनेत 1.2 .. 1.4 पट जास्त ऊर्जा शोषण्यास सक्षम आहे आणि जर ते सूर्याभोवती फिरले तर वाढ 1.4 .. 1.8 पट असेल. हे पाहिले जाऊ शकते, महिन्यानुसार खंडित केलेले, वेगवेगळ्या झुकाव कोनात दक्षिणेकडे असलेल्या स्थिर पॅनेलसाठी आणि सूर्याच्या हालचालीचा मागोवा घेणाऱ्या प्रणालींसाठी. सौर पॅनेलच्या प्लेसमेंटची वैशिष्ट्ये खाली अधिक तपशीलवार चर्चा केली आहेत.

थेट आणि प्रसारित सौर विकिरण

विखुरलेले आणि थेट सौर विकिरण आहेत. थेट सौर विकिरण प्रभावीपणे जाणण्यासाठी, पॅनेल सूर्यप्रकाशाच्या प्रवाहासाठी लंबवत असणे आवश्यक आहे. विखुरलेल्या किरणोत्सर्गाच्या आकलनासाठी, अभिमुखता तितकी गंभीर नाही, कारण ती जवळजवळ संपूर्ण आकाशातून अगदी समान रीतीने येते - अशा प्रकारे ढगाळ दिवसांमध्ये पृथ्वीची पृष्ठभाग प्रकाशित होते (या कारणास्तव, ढगाळ हवामानात, वस्तू स्पष्टपणे प्रकाशित होत नाहीत. परिभाषित सावली आणि उभ्या पृष्ठभाग, जसे की खांब आणि घरांच्या भिंती व्यावहारिकपणे दृश्यमान सावली टाकत नाहीत).

थेट आणि प्रसारित किरणोत्सर्गाचे प्रमाण वेगवेगळ्या ऋतूंमध्ये हवामानाच्या परिस्थितीवर अवलंबून असते. उदाहरणार्थ, मॉस्कोमध्ये हिवाळा ढगाळ असतो आणि जानेवारीमध्ये विखुरलेल्या रेडिएशनचा वाटा एकूण पृथक्करणाच्या 90% पेक्षा जास्त असतो. परंतु मॉस्कोच्या उन्हाळ्यातही, विखुरलेल्या किरणोत्सर्गामुळे पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर पोहोचणाऱ्या सर्व सौरऊर्जेपैकी निम्मी ऊर्जा असते. त्याच वेळी, सनी बाकूमध्ये हिवाळ्यात आणि उन्हाळ्यात, विखुरलेल्या किरणोत्सर्गाचा वाटा एकूण पृथक्करणाच्या 19 ते 23% पर्यंत असतो आणि अनुक्रमे सुमारे 4/5 सौर विकिरण थेट असतो. काही शहरांसाठी डिफ्यूज आणि एकूण इन्सोलेशनचे गुणोत्तर एका वेगळ्या पृष्ठावर अधिक तपशीलवार दिले आहे.

सौर स्पेक्ट्रम मध्ये ऊर्जा वितरण

सोलर स्पेक्ट्रम अत्यंत विस्तृत फ्रिक्वेन्सींवर व्यावहारिकरित्या सतत असतो - कमी-फ्रिक्वेंसी रेडिओ लहरींपासून ते अति-उच्च-फ्रिक्वेंसी क्ष-किरण आणि गॅमा रेडिएशनपर्यंत. अर्थात, अशा विविध प्रकारचे रेडिएशन तितक्याच प्रभावीपणे कॅप्चर करणे कठीण आहे (कदाचित हे केवळ "आदर्श ब्लॅक बॉडी" च्या मदतीने सैद्धांतिकदृष्ट्या साध्य केले जाऊ शकते). परंतु हे आवश्यक नाही - पहिले म्हणजे, सूर्य स्वतःच वेगवेगळ्या फ्रिक्वेन्सी श्रेणींमध्ये वेगवेगळ्या शक्तींसह उत्सर्जित करतो आणि दुसरे म्हणजे, सूर्य जे काही उत्सर्जित करतो ते पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर पोहोचत नाही - स्पेक्ट्रमचे काही भाग मोठ्या प्रमाणात वातावरणातील विविध घटकांद्वारे शोषले जातात - प्रामुख्याने ओझोन थर, पाण्याची वाफ आणि कार्बन डायऑक्साइड.

म्हणूनच, पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर सौर ऊर्जेचा सर्वात मोठा प्रवाह पाहिल्या जाणाऱ्या वारंवारता श्रेणी निश्चित करणे आणि त्यांचा वापर करणे आपल्यासाठी पुरेसे आहे. पारंपारिकपणे, सौर आणि वैश्विक किरणोत्सर्ग फ्रिक्वेन्सीद्वारे नाही तर तरंगलांबीद्वारे वेगळे केले जातात (या रेडिएशनच्या फ्रिक्वेन्सीसाठी घातांक खूप मोठे असल्यामुळे हे खूप गैरसोयीचे आहे - हर्ट्झमधील दृश्यमान प्रकाश 14 व्या क्रमाशी संबंधित आहे). सौर किरणोत्सर्गासाठी तरंगलांबीवरील ऊर्जा वितरणाचे अवलंबित्व पाहू.

दृश्यमान प्रकाश श्रेणी 380 एनएम (डीप व्हायोलेट) ते 760 एनएम (खोल लाल) तरंगलांबीची श्रेणी मानली जाते. लहान तरंगलांबी असलेल्या कोणत्याही गोष्टीमध्ये जास्त फोटॉन ऊर्जा असते आणि ती अल्ट्राव्हायोलेट, क्ष-किरण आणि गॅमा रेडिएशन श्रेणींमध्ये विभागली जाते. फोटॉनची उच्च उर्जा असूनही, या श्रेणींमध्ये स्वतः इतके फोटॉन नाहीत, म्हणून स्पेक्ट्रमच्या या भागाचे एकूण ऊर्जा योगदान फारच कमी आहे. लांब तरंगलांबी असलेल्या प्रत्येक गोष्टीमध्ये दृश्यमान प्रकाशाच्या तुलनेत कमी फोटॉन ऊर्जा असते आणि ती इन्फ्रारेड श्रेणी (थर्मल रेडिएशन) आणि रेडिओ श्रेणीच्या विविध भागांमध्ये विभागली जाते. आलेख दर्शवितो की अवरक्त श्रेणीमध्ये सूर्य दृश्यमान प्रमाणेच उर्जा उत्सर्जित करतो (पातळी लहान आहेत, परंतु श्रेणी विस्तृत आहे), परंतु रेडिओ फ्रिक्वेन्सी श्रेणीमध्ये किरणोत्सर्ग ऊर्जा फारच कमी आहे.

अशाप्रकारे, उर्जेच्या दृष्टिकोनातून, दृश्यमान आणि अवरक्त वारंवारता श्रेणी, तसेच अल्ट्राव्हायोलेटच्या जवळ (कुठेतरी 300 एनएम पर्यंत, लहान तरंगलांबीचा कठोर अल्ट्राव्हायोलेट जवळजवळ पूर्णपणे तथाकथित मध्ये शोषला जातो) यासाठी स्वतःला मर्यादित करणे पुरेसे आहे. ओझोन थर, वातावरणातील ऑक्सिजनपासून या ओझोनचे संश्लेषण सुनिश्चित करते). आणि पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर पोहोचणाऱ्या सौर ऊर्जेचा सिंहाचा वाटा 300 ते 1800 एनएम या तरंगलांबीच्या श्रेणीत केंद्रित आहे.

सौरऊर्जा वापरताना मर्यादा

सौर ऊर्जेच्या वापराशी संबंधित मुख्य मर्यादा त्याच्या विसंगतीमुळे उद्भवतात - सौर प्रतिष्ठापन रात्री काम करत नाहीत आणि ढगाळ हवामानात कुचकामी असतात. हे जवळजवळ प्रत्येकासाठी स्पष्ट आहे.

तथापि, आणखी एक परिस्थिती आहे जी विशेषतः आपल्या ऐवजी उत्तरी अक्षांशांसाठी संबंधित आहे - दिवसाच्या लांबीमध्ये हंगामी फरक. जर उष्णकटिबंधीय आणि विषुववृत्तीय झोनसाठी दिवस आणि रात्रीचा कालावधी वर्षाच्या वेळेवर थोडासा अवलंबून असेल, तर आधीच मॉस्कोच्या अक्षांशावर सर्वात लहान दिवस सर्वात लांब दिवसापेक्षा जवळजवळ 2.5 पट लहान आहे! मी गोलाकार प्रदेशांबद्दल देखील बोलत नाही... परिणामी, उन्हाळ्याच्या स्पष्ट दिवशी, मॉस्कोजवळ सौर स्थापना विषुववृत्तापेक्षा कमी ऊर्जा निर्माण करू शकत नाही (सूर्य कमी आहे, परंतु दिवस मोठा आहे). तथापि, हिवाळ्यात, जेव्हा ऊर्जेची गरज विशेषतः जास्त असते, तेव्हा त्याचे उत्पादन, उलटपक्षी, अनेक वेळा कमी होईल. खरंच, कमी दिवसाच्या प्रकाशाच्या तासांव्यतिरिक्त, कमी हिवाळ्यातील सूर्याची किरणे, अगदी दुपारच्या वेळीही, वातावरणाच्या खूप जाड थरातून जाणे आवश्यक आहे आणि म्हणून उन्हाळ्याच्या तुलनेत या मार्गावर जास्त ऊर्जा गमावली पाहिजे, जेव्हा सूर्य जास्त असतो. आणि किरण जवळजवळ अनुलंब वातावरणातून जातात ("थंड हिवाळ्यातील सूर्य" या अभिव्यक्तीचा थेट भौतिक अर्थ आहे). तथापि, याचा अर्थ असा नाही की मध्यभागी आणि अगदी उत्तरेकडील भागातही सौर प्रतिष्ठापने पूर्णपणे निरुपयोगी आहेत - जरी हिवाळ्यात त्यांचा फारसा उपयोग होत नसला तरी, दीर्घ दिवसांच्या कालावधीत, वसंत ऋतु आणि शरद ऋतूतील विषुववृत्ती दरम्यान किमान सहा महिने. , ते खूप प्रभावी आहेत .

विशेषतः मनोरंजक आहे सौर प्रतिष्ठापनांचा वापर वाढत्या व्यापक, परंतु अतिशय "खादाड" एअर कंडिशनर्सला उर्जा देण्यासाठी. शेवटी, सूर्य जितका मजबूत होईल तितका गरम होईल आणि अधिक वातानुकूलन आवश्यक आहे. परंतु अशा परिस्थितीत, सौर प्रतिष्ठापन देखील अधिक ऊर्जा निर्माण करण्यास सक्षम आहेत आणि ही उर्जा "येथे आणि आता" एअर कंडिशनरद्वारे वापरली जाईल; ती जमा आणि संग्रहित करण्याची आवश्यकता नाही! याव्यतिरिक्त, उर्जेचे विद्युत स्वरूपात रूपांतर करणे अजिबात आवश्यक नाही - शोषण उष्णता इंजिन थेट उष्णता वापरतात, याचा अर्थ फोटोव्होल्टेइक बॅटरीऐवजी, आपण सौर संग्राहक वापरू शकता, जे स्पष्ट, गरम हवामानात सर्वात प्रभावी आहेत. खरे आहे, माझा विश्वास आहे की एअर कंडिशनर्स केवळ उष्ण, निर्जल प्रदेशात आणि दमट उष्णकटिबंधीय हवामानात तसेच आधुनिक शहरांमध्ये त्यांचे स्थान काहीही असले तरीही अपरिहार्य आहेत. केवळ मध्यभागीच नव्हे तर रशियाच्या दक्षिणेकडील भागांमध्ये देखील सक्षमपणे डिझाइन केलेले आणि बांधलेले देश घर, अशा ऊर्जा-भुकेलेल्या, अवजड, गोंगाटयुक्त आणि लहरी उपकरणाची आवश्यकता नाही.

दुर्दैवाने, शहरी भागात, कोणत्याही लक्षणीय व्यावहारिक फायद्यांसह अधिक किंवा कमी शक्तिशाली सौर प्रतिष्ठापनांचा वैयक्तिक वापर केवळ विशेषतः भाग्यवान परिस्थितीच्या दुर्मिळ प्रकरणांमध्येच शक्य आहे. तथापि, मी शहराच्या अपार्टमेंटला पूर्ण गृहनिर्माण मानत नाही, कारण त्याचे सामान्य कार्य बर्याच घटकांवर अवलंबून असते जे पूर्णपणे तांत्रिक कारणांमुळे रहिवाशांच्या थेट नियंत्रणासाठी उपलब्ध नसतात आणि त्यामुळे कमीतकमी अपयशी झाल्यास लाइफ सपोर्ट सिस्टमपैकी एक कमी-अधिक काळासाठी आधुनिक अपार्टमेंट इमारतीमध्ये, राहण्यासाठी तेथील परिस्थिती स्वीकार्य नसतील (त्याऐवजी, उंच इमारतीतील अपार्टमेंट एक प्रकारची हॉटेल रूम मानली पाहिजे, जी रहिवाशांनी अनिश्चित काळासाठी विकत घेतले किंवा नगरपालिकेकडून भाड्याने घेतले). परंतु शहराबाहेर, 6 एकरच्या छोट्या भूखंडावरही सौरऊर्जेकडे विशेष लक्ष देणे योग्य ठरू शकते.

सौर पॅनेलच्या प्लेसमेंटची वैशिष्ट्ये

सौर पॅनेलचे इष्टतम अभिमुखता निवडणे ही कोणत्याही प्रकारच्या सौर प्रतिष्ठापनांच्या व्यावहारिक वापरातील सर्वात महत्वाची समस्या आहे. दुर्दैवाने, सौर ऊर्जेसाठी समर्पित विविध साइट्सवर या पैलूची फारच कमी चर्चा केली जाते, जरी त्याकडे दुर्लक्ष केल्याने पॅनेलची कार्यक्षमता अस्वीकार्य पातळीवर कमी होऊ शकते.

वस्तुस्थिती अशी आहे की पृष्ठभागावरील किरणांच्या घटनांचा कोन परावर्तन गुणांकावर आणि त्यामुळे अग्राह्य सौर ऊर्जेचे प्रमाण प्रभावित करते. उदाहरणार्थ, काचेसाठी, जेव्हा घटनांचा कोन त्याच्या पृष्ठभागावर लंबापासून 30° पर्यंत विचलित होतो, तेव्हा परावर्तन गुणांक व्यावहारिकरित्या बदलत नाही आणि 5% पेक्षा किंचित कमी असतो, म्हणजे. घटनांपैकी 95% पेक्षा जास्त किरणोत्सर्ग आतील बाजूस जातो. पुढे, परावर्तनातील वाढ लक्षणीय होते आणि 60° ने परावर्तित रेडिएशनचा वाटा दुप्पट होतो - जवळजवळ 10%. 70° च्या घटना कोनात, सुमारे 20% रेडिएशन परावर्तित होते आणि 80° - 40% वर. इतर बहुतेक पदार्थांसाठी, घटनांच्या कोनावर प्रतिबिंबित होण्याच्या डिग्रीचे अवलंबन अंदाजे समान असते.

त्याहूनही महत्त्वाचे म्हणजे तथाकथित प्रभावी पॅनेल क्षेत्र, म्हणजे. रेडिएशन फ्लक्सचा क्रॉस सेक्शन तो कव्हर करतो. हे पॅनेलच्या वास्तविक क्षेत्रफळाच्या बरोबरीने त्याच्या समतल आणि प्रवाहाची दिशा यांच्यातील कोनाच्या साइनने गुणाकार केले जाते (किंवा, जे समान आहे, पॅनेलच्या लंब आणि दिशा दरम्यानच्या कोनाच्या कोसाइनने. प्रवाहाचा). म्हणून, जर फलक प्रवाहाला लंब असेल, तर त्याचे प्रभावी क्षेत्रफळ त्याच्या वास्तविक क्षेत्राच्या बरोबरीचे असेल, जर प्रवाह लंबातून 60° ने विचलित झाला असेल, तर ते वास्तविक क्षेत्रफळाच्या निम्मे आहे, आणि प्रवाह पॅनेलला समांतर असल्यास, त्याचे प्रभावी क्षेत्र शून्य आहे. अशाप्रकारे, लंबापासून पॅनेलपर्यंतच्या प्रवाहाचे महत्त्वपूर्ण विचलन केवळ प्रतिबिंब वाढवत नाही तर त्याचे प्रभावी क्षेत्र कमी करते, ज्यामुळे उत्पादनात लक्षणीय घट होते.

अर्थात, आमच्या हेतूंसाठी, सर्वात प्रभावी म्हणजे सौर किरणांच्या प्रवाहासाठी लंब असलेल्या पॅनेलचे स्थिर अभिमुखता. परंतु यासाठी दोन विमानांमध्ये पॅनेलची स्थिती बदलणे आवश्यक आहे, कारण आकाशातील सूर्याची स्थिती केवळ दिवसाच्या वेळेवरच नव्हे तर वर्षाच्या वेळेवर देखील अवलंबून असते. जरी अशी प्रणाली तांत्रिकदृष्ट्या निश्चितपणे शक्य असली तरी ती खूप गुंतागुंतीची आहे, आणि म्हणून महाग आहे आणि फारशी विश्वासार्ह नाही.

तथापि, आपण हे लक्षात ठेवूया की 30° पर्यंतच्या घटनांच्या कोनात, एअर-ग्लास इंटरफेसमधील परावर्तन गुणांक कमीतकमी आणि व्यावहारिकदृष्ट्या अपरिवर्तित असतो आणि वर्षभरात, क्षितिजाच्या वरच्या सूर्याच्या कमाल उदयाचा कोन विचलित होतो. सरासरी स्थितीपासून ±23° पेक्षा जास्त नाही. लंबातून 23° ने विचलित झाल्यावर पॅनेलचे प्रभावी क्षेत्र देखील बरेच मोठे राहते - त्याच्या वास्तविक क्षेत्राच्या किमान 92%. म्हणून, आपण सूर्याच्या कमाल वाढीच्या सरासरी वार्षिक उंचीवर लक्ष केंद्रित करू शकता आणि कार्यक्षमतेत कोणतीही हानी न करता, स्वतःला फक्त एका विमानात फिरण्यापुरते मर्यादित करू शकता - पृथ्वीच्या ध्रुवीय अक्षाभोवती दररोज 1 क्रांतीच्या वेगाने. . आडव्याच्या सापेक्ष अशा रोटेशनच्या अक्षाच्या कलतेचा कोन त्या ठिकाणाच्या भौगोलिक अक्षांशाइतका असतो. उदाहरणार्थ, 56° अक्षांशावर स्थित मॉस्कोसाठी, अशा रोटेशनचा अक्ष पृष्ठभागाच्या सापेक्ष 56° ने उत्तरेकडे झुकलेला असावा (किंवा, जी समान गोष्ट आहे, उभ्यापासून 34° ने विचलित झाली आहे). असे रोटेशन व्यवस्थापित करणे खूप सोपे आहे, तथापि, मोठ्या पॅनेलला सहजतेने फिरण्यासाठी भरपूर जागा आवश्यक आहे. याव्यतिरिक्त, एकतर एक स्लाइडिंग कनेक्शन आयोजित करणे आवश्यक आहे जे आपल्याला सतत फिरत असलेल्या पॅनेलमधून प्राप्त होणारी सर्व ऊर्जा काढून टाकण्याची परवानगी देते किंवा निश्चित कनेक्शनसह लवचिक संप्रेषणांपुरते मर्यादित ठेवण्यासाठी, परंतु रात्रीच्या वेळी पॅनेलचे स्वयंचलित परत येणे सुनिश्चित करणे आवश्यक आहे. - अन्यथा, उर्जा काढून टाकणारे संप्रेषण वळवणे आणि तुटणे टाळले जाऊ शकत नाही. दोन्ही उपाय नाटकीयरित्या जटिलता वाढवतात आणि सिस्टमची विश्वासार्हता कमी करतात. पॅनेलची शक्ती (आणि म्हणून त्यांचा आकार आणि वजन) वाढत असताना, तांत्रिक समस्या वेगाने अधिक जटिल बनतात.

वरील सर्वांच्या संबंधात, जवळजवळ नेहमीच वैयक्तिक सौर प्रतिष्ठापनांचे पॅनेल गतिहीनपणे माउंट केले जातात, जे सापेक्ष स्वस्तपणा आणि स्थापनेची सर्वोच्च विश्वसनीयता सुनिश्चित करते. तथापि, येथे पॅनेल प्लेसमेंट कोन निवडणे विशेषतः महत्वाचे आहे. मॉस्कोचे उदाहरण वापरून या समस्येचा विचार करूया.

चला विविध पॅनेल इंस्टॉलेशन कोनांसाठी इन्सोलेशन आकृत्या पाहू. अर्थात, सूर्यानंतर वळणारा पॅनेल स्पर्धेबाहेर आहे (ऑरेंज लाईन). तथापि, उन्हाळ्याच्या दीर्घ दिवसांतही, त्याची कार्यक्षमता स्थिर क्षैतिज (निळ्या) आणि इष्टतम कोनात (लाल) पॅनेलच्या कार्यक्षमतेपेक्षा फक्त 30% ने ओलांडते. पण या दिवसात पुरेशी उबदारता आणि प्रकाश आहे! परंतु ऑक्टोबर ते फेब्रुवारी या सर्वात जास्त ऊर्जेच्या कमतरतेच्या काळात, एका निश्चित पॅनेलवर फिरत असलेल्या पॅनेलचा फायदा कमीत कमी आणि जवळजवळ अगोचर असतो. खरे आहे, यावेळी झुकलेल्या पॅनेलची कंपनी क्षैतिज नाही, परंतु अनुलंब पॅनेल (हिरवी रेषा) आहे. आणि हे आश्चर्यकारक नाही - हिवाळ्यातील सूर्याची कमी किरणे क्षैतिज पॅनेलवर सरकतात, परंतु उभ्या पॅनेलद्वारे चांगले समजले जातात, जे त्यांच्यासाठी जवळजवळ लंब असतात. म्हणून, फेब्रुवारी, नोव्हेंबर आणि डिसेंबरमध्ये, अनुलंब पॅनेल अगदी झुकलेल्यापेक्षा अधिक प्रभावी आहे आणि रोटरीपेक्षा जवळजवळ भिन्न नाही. मार्च आणि ऑक्टोबरमध्ये, दिवस मोठे असतात आणि फिरणारे पॅनेल आधीच आत्मविश्वासाने (जरी फारसे नाही) कोणत्याही निश्चित पर्यायांपेक्षा जास्त कामगिरी करू लागले आहे, परंतु कलते आणि उभ्या पॅनेलची परिणामकारकता जवळजवळ सारखीच आहे. आणि केवळ एप्रिल ते ऑगस्ट या दीर्घ दिवसांच्या कालावधीत, क्षैतिज पॅनेल प्राप्त झालेल्या उर्जेच्या बाबतीत उभ्या पॅनेलच्या पुढे असतो आणि कलतेच्या जवळ जातो आणि जूनमध्ये ते अगदी थोडेसे ओलांडते. उभ्या पॅनेलचे उन्हाळ्याचे नुकसान नैसर्गिक आहे - तथापि, म्हणा, मॉस्कोमध्ये उन्हाळ्याच्या विषुववृत्ताचा दिवस 17 तासांपेक्षा जास्त काळ टिकतो आणि उभ्या पॅनेलच्या समोरील (कार्यरत) गोलार्धात सूर्य त्यापेक्षा जास्त काळ राहू शकत नाही. 12 तास, उर्वरित 5-अधिक तास (दिवसाच्या प्रकाशाच्या जवळजवळ एक तृतीयांश तास!) तिच्या मागे आहेत. जर आपण हे लक्षात घेतले की ६०° पेक्षा जास्त घटनांच्या कोनात, पटलाच्या पृष्ठभागावरून परावर्तित होणाऱ्या प्रकाशाचे प्रमाण झपाट्याने वाढू लागते आणि त्याचे प्रभावी क्षेत्र अर्धे किंवा त्याहून अधिक कमी होते, तर परिणामकारक समज होण्याची वेळ अशा पॅनेलसाठी सौर विकिरण 8 तासांपेक्षा जास्त नाही - म्हणजे दिवसाच्या एकूण कालावधीच्या 50% पेक्षा कमी. हे तंतोतंत हे स्पष्ट करते की उभ्या पॅनेलची कार्यक्षमता संपूर्ण दीर्घ कालावधीत - मार्च ते सप्टेंबर या कालावधीत स्थिर होते. आणि शेवटी, जानेवारी काहीसे वेगळे आहे - या महिन्यात सर्व अभिमुखतेच्या पॅनेलची कामगिरी जवळजवळ सारखीच आहे. वस्तुस्थिती अशी आहे की मॉस्कोमध्ये हा महिना खूप ढगाळ आहे आणि सर्व सौर उर्जेपैकी 90% पेक्षा जास्त विखुरलेल्या किरणोत्सर्गातून येते आणि अशा रेडिएशनसाठी पॅनेलचे अभिमुखता फार महत्वाचे नाही (मुख्य गोष्ट म्हणजे त्यास निर्देशित करणे नाही. जमीन). तथापि, काही सनी दिवस, जे अजूनही जानेवारीमध्ये येतात, बाकीच्या तुलनेत क्षैतिज पॅनेलचे उत्पादन 20% कमी करतात.

आपण कोणता झुकाव कोन निवडला पाहिजे? आपल्याला सौरऊर्जेची नेमकी कधी गरज आहे यावर हे सर्व अवलंबून आहे. जर तुम्हाला ते फक्त उबदार हंगामात वापरायचे असेल (म्हणजे, देशात), तर तुम्ही तथाकथित "इष्टतम" झुकाव कोन निवडावा, जो वसंत ऋतु आणि शरद ऋतूतील विषुववृत्ती दरम्यानच्या काळात सूर्याच्या सरासरी स्थितीला लंब असेल. . हे भौगोलिक अक्षांशापेक्षा अंदाजे 10° .. 15° कमी आहे आणि मॉस्कोसाठी ते 40° .. 45° आहे. जर तुम्हाला वर्षभर ऊर्जेची गरज असेल, तर तुम्ही उर्जेची कमतरता असलेल्या हिवाळ्याच्या महिन्यांमध्ये जास्तीत जास्त "पिळून काढा" पाहिजे, याचा अर्थ तुम्हाला शरद ऋतूतील आणि वसंत ऋतू विषुववृत्ती दरम्यान सूर्याच्या सरासरी स्थितीवर लक्ष केंद्रित करणे आवश्यक आहे आणि पॅनेल जवळ ठेवाव्यात. अनुलंब - 5° .. भौगोलिक अक्षांशापेक्षा 15° अधिक (मॉस्कोसाठी ते 60° .. 70° असेल). जर, वास्तुशास्त्रीय किंवा डिझाइनच्या कारणास्तव, असा कोन राखणे अशक्य असेल आणि तुम्ही 40° किंवा त्यापेक्षा कमी झुकाव असलेला कोन किंवा उभ्या स्थापनेपैकी एक निवडणे आवश्यक असेल, तर तुम्ही उभ्या स्थितीला प्राधान्य द्यावे. त्याच वेळी, उन्हाळ्याच्या लांब दिवसांमध्ये ऊर्जेची "टंचाई" इतकी गंभीर नसते - या कालावधीत भरपूर नैसर्गिक उष्णता आणि प्रकाश असतो आणि उर्जा उत्पादनाची गरज सहसा हिवाळ्यात आणि बंद असताना तितकी जास्त नसते. - हंगाम. साहजिकच, पॅनेलचा झुकाव दक्षिणेकडे असावा, जरी या दिशेपासून 10° .. 15° पूर्वेकडे किंवा पश्चिमेकडे विचलन थोडेसे बदलते आणि त्यामुळे ते स्वीकार्य आहे.

संपूर्ण रशियामध्ये सौर पॅनेलचे क्षैतिज प्लेसमेंट अप्रभावी आणि पूर्णपणे अन्यायकारक आहे. शरद ऋतूतील-हिवाळ्याच्या कालावधीत उर्जा उत्पादनात मोठ्या प्रमाणात घट होण्याव्यतिरिक्त, क्षैतिज पटलांवर धूळ तीव्रतेने साचते आणि हिवाळ्यात हिमवर्षाव देखील होतो आणि ते केवळ विशेष आयोजित केलेल्या साफसफाईच्या मदतीने (सामान्यतः हाताने) काढले जाऊ शकतात. जर पॅनेलचा उतार 60° पेक्षा जास्त असेल, तर त्याच्या पृष्ठभागावरील बर्फ फारसा रेंगाळत नाही आणि सहसा तो पटकन स्वतःच कोसळतो आणि पावसाने धुळीचा पातळ थर सहजपणे धुऊन टाकला जातो.

सौर उपकरणांच्या किमती अलीकडेच घसरत असल्याने, दक्षिणेकडे असलेल्या सौर पॅनेलच्या एकाच क्षेत्राऐवजी, समीप (आग्नेय आणि नैऋत्य) आणि अगदी विरुद्ध दिशेने (पूर्वेकडे) जास्त एकूण शक्ती असलेल्या दोन वापरणे फायदेशीर ठरू शकते. आणि पश्चिम) मुख्य दिशानिर्देश. हे सूर्यप्रकाशाच्या दिवसात अधिक एकसमान उत्पादन आणि ढगाळ दिवसांमध्ये उत्पादन वाढवण्याची खात्री करेल, तर उर्वरित उपकरणे समान, तुलनेने कमी उर्जेसाठी डिझाइन केलेली राहतील आणि त्यामुळे ते अधिक कॉम्पॅक्ट आणि स्वस्त असतील.

आणि एक शेवटची गोष्ट. काच, ज्याची पृष्ठभाग गुळगुळीत नाही, परंतु विशेष आराम आहे, बाजूचा प्रकाश अधिक कार्यक्षमतेने जाणण्यास आणि सौर पॅनेलच्या कार्यरत घटकांमध्ये प्रसारित करण्यास सक्षम आहे. उत्तरेकडून दक्षिणेकडे (उभ्या पॅनेलसाठी - वरपासून खालपर्यंत) प्रोट्र्यूशन आणि डिप्रेशनच्या अभिमुखतेसह एक लहरी आराम सर्वात इष्टतम आहे - एक प्रकारचा रेखीय लेन्स. पन्हळी काच निश्चित पॅनेलचे उत्पादन 5% किंवा त्याहून अधिक वाढवू शकते.

पारंपारिक प्रकारचे सौर ऊर्जा प्रतिष्ठापन

वेळोवेळी आणखी एक सोलर पॉवर प्लांट (SPP) किंवा डिसॅलिनेशन प्लांट बांधल्याच्या बातम्या येतात. थर्मल सोलर कलेक्टर्स आणि फोटोव्होल्टेइक सोलर पॅनेल आफ्रिकेपासून स्कॅन्डिनेव्हियापर्यंत जगभरात वापरले जातात. सौर ऊर्जा वापरण्याच्या या पद्धती अनेक दशकांपासून विकसित होत आहेत; इंटरनेटवरील अनेक साइट्स त्यांना समर्पित आहेत. म्हणून, येथे मी त्यांचा अगदी सामान्य शब्दात विचार करेन. तथापि, एक महत्त्वाचा मुद्दा इंटरनेटवर व्यावहारिकपणे समाविष्ट केलेला नाही - वैयक्तिक सौर ऊर्जा पुरवठा प्रणाली तयार करताना ही विशिष्ट पॅरामीटर्सची निवड आहे. दरम्यान, हा प्रश्न पहिल्या दृष्टीक्षेपात दिसतो तितका सोपा नाही. सौरऊर्जेवर चालणाऱ्या प्रणालीसाठी पॅरामीटर्स निवडण्याचे उदाहरण वेगळ्या पृष्ठावर दिले आहे.

सौरपत्रे

सर्वसाधारणपणे, "सौर बॅटरी" हे सौर किरणोत्सर्गाचा अनुभव घेणाऱ्या आणि पूर्णपणे थर्मलसह एकाच उपकरणात एकत्रित केलेल्या समान मॉड्यूल्सचा कोणताही संच समजला जाऊ शकतो, परंतु पारंपारिकपणे ही संज्ञा फोटोइलेक्ट्रिक कन्व्हर्टर पॅनेलसाठी विशेषत: नियुक्त केली गेली आहे. म्हणून, "सौर बॅटरी" हा शब्द जवळजवळ नेहमीच फोटोव्होल्टेइक उपकरणास संदर्भित करतो जे थेट सौर किरणोत्सर्गाचे विद्युत प्रवाहात रूपांतरित करते. 20 व्या शतकाच्या मध्यापासून हे तंत्रज्ञान सक्रियपणे विकसित होत आहे. त्याच्या विकासासाठी एक मोठे प्रोत्साहन बाह्य अवकाशाचा शोध होता, जेथे सौर बॅटरी सध्या केवळ लहान आकाराच्या अणुऊर्जा स्त्रोतांशी उत्पादित उर्जा आणि कार्यकाळाच्या बाबतीत स्पर्धा करू शकतात. या काळात, मोठ्या प्रमाणात उत्पादित, तुलनेने स्वस्त मॉडेल्समध्ये सौर बॅटरीची रूपांतरण कार्यक्षमता एक किंवा दोन टक्क्यांवरून 17% किंवा त्याहून अधिक आणि प्रोटोटाइपमध्ये 42% पेक्षा जास्त झाली. सेवा जीवन आणि ऑपरेशनल विश्वसनीयता लक्षणीय वाढली आहे.

सौर पॅनेलचे फायदे

सौर पॅनेलचा मुख्य फायदा म्हणजे त्यांची अत्यंत डिझाइन साधेपणा आणि हलत्या भागांची पूर्ण अनुपस्थिती. याचा परिणाम म्हणजे कमी विशिष्ट वजन आणि उच्च विश्वासार्हतेसह एकत्रितपणे नम्रता, तसेच ऑपरेशन दरम्यान सर्वात सोपी स्थापना आणि किमान देखभाल आवश्यकता (सामान्यतः कार्यरत पृष्ठभागावरील घाण जमा होताच ती काढून टाकणे पुरेसे असते). लहान जाडीच्या सपाट घटकांचे प्रतिनिधित्व करणारे, ते छताच्या उतारावर सूर्याकडे किंवा घराच्या भिंतीवर यशस्वीरित्या ठेवलेले आहेत, व्यावहारिकपणे कोणत्याही अतिरिक्त जागेची किंवा स्वतंत्र अवजड संरचनांची आवश्यकता न घेता. एकमात्र अट अशी आहे की त्यांना शक्य तितक्या लांब काहीही अस्पष्ट करू नये.

आणखी एक महत्त्वाचा फायदा असा आहे की ऊर्जा ताबडतोब विजेच्या स्वरूपात तयार केली जाते - आजपर्यंतच्या सर्वात सार्वत्रिक आणि सोयीस्कर स्वरूपात.

दुर्दैवाने, काहीही कायमचे टिकत नाही - फोटोव्होल्टेइक कन्व्हर्टरची कार्यक्षमता त्यांच्या सेवा आयुष्यापेक्षा कमी होते. सेमीकंडक्टर वेफर्स, जे सहसा सौर पॅनेल बनवतात, कालांतराने खराब होतात आणि त्यांचे गुणधर्म गमावतात, परिणामी सौर पेशींची आधीच फार उच्च कार्यक्षमता नसलेली आणखी कमी होते. उच्च तापमानाचा दीर्घकाळ संपर्क या प्रक्रियेला गती देतो. सुरुवातीला मी हे फोटोव्होल्टेइक बॅटरीची कमतरता म्हणून नोंदवले, विशेषत: "मृत" फोटोव्होल्टेइक पेशी पुनर्संचयित केल्या जाऊ शकत नाहीत. तथापि, कोणतेही यांत्रिक विद्युत जनरेटर केवळ 10 वर्षांच्या अखंड ऑपरेशननंतर किमान 1% कार्यक्षमता प्रदर्शित करण्यास सक्षम असेल हे संभव नाही - बहुधा यांत्रिक पोशाखांमुळे, जर बीयरिंग नसतील तर ब्रशेसमुळे खूप आधी गंभीर दुरुस्तीची आवश्यकता असेल. - आणि आधुनिक फोटोकन्व्हर्टर अनेक दशकांपासून त्यांची कार्यक्षमता टिकवून ठेवण्यास सक्षम आहेत. आशावादी अंदाजानुसार, 25 वर्षांमध्ये सौर बॅटरीची कार्यक्षमता केवळ 10% कमी होते, याचा अर्थ असा की जर इतर घटकांनी हस्तक्षेप केला नाही, तर 100 वर्षांनंतरही मूळ कार्यक्षमतेच्या जवळजवळ 2/3 राहील. तथापि, पॉली- आणि मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉनवर आधारित मास व्यावसायिक फोटोव्होल्टेइक पेशींसाठी, प्रामाणिक उत्पादक आणि विक्रेते वृद्धत्वाची थोडी वेगळी आकडेवारी देतात - 20 वर्षांनंतर एखाद्याने 20% पर्यंत कार्यक्षमता कमी होण्याची अपेक्षा केली पाहिजे (नंतर सैद्धांतिकदृष्ट्या 40 वर्षांनंतर कार्यक्षमता कमी होईल. मूळ उत्पादनाच्या 2/3, 60 वर्षांमध्ये निम्मे, आणि 100 वर्षांनंतर मूळ उत्पादनाच्या 1/3 पेक्षा थोडे कमी राहील). सर्वसाधारणपणे, आधुनिक फोटोकन्व्हर्टर्सचे सामान्य सेवा आयुष्य किमान 25...30 वर्षे असते, त्यामुळे अधोगती तितकी गंभीर नसते, आणि वेळेवर त्यांच्यातील धूळ पुसून टाकणे अधिक महत्त्वाचे असते...

जर बॅटरी अशा प्रकारे स्थापित केल्या असतील की नैसर्गिक धूळ व्यावहारिकरित्या अनुपस्थित असेल किंवा नैसर्गिक पावसाने त्वरित धुऊन काढली असेल, तर त्या अनेक वर्षे कोणत्याही देखभालीशिवाय कार्य करण्यास सक्षम असतील. देखभाल-मुक्त मोडमध्ये इतका वेळ ऑपरेट करण्याची क्षमता हा आणखी एक मोठा फायदा आहे.

शेवटी, सोलर पॅनेल पहाटेपासून संध्याकाळपर्यंत ऊर्जा निर्माण करण्यास सक्षम असतात, ढगाळ हवामानात देखील जेव्हा सौर थर्मल कलेक्टर्स सभोवतालच्या तापमानापेक्षा थोडे वेगळे असतात. अर्थात, स्पष्ट सनी दिवसाच्या तुलनेत, त्यांची उत्पादकता अनेक वेळा कमी होते, परंतु काहीही न करण्यापेक्षा काहीतरी चांगले आहे! या संदर्भात, ज्या श्रेणींमध्ये ढग कमीत कमी सौर विकिरण शोषून घेतात त्या श्रेणींमध्ये जास्तीत जास्त ऊर्जा रूपांतरण असलेल्या बॅटरीचा विकास विशेष स्वारस्यपूर्ण आहे. याव्यतिरिक्त, सोलर फोटोकॉन्व्हर्टर्स निवडताना, आपण प्रदीपनवर ते तयार केलेल्या व्होल्टेजच्या अवलंबित्वाकडे लक्ष दिले पाहिजे - ते शक्य तितके लहान असावे (जेव्हा प्रदीपन कमी होते, तेव्हा विद्युत प्रवाह, व्होल्टेज नाही, तर प्रथम कमी व्हायला हवे, कारण अन्यथा, ढगाळ दिवसांमध्ये कमीत कमी काही उपयुक्त परिणाम मिळवा, तुम्हाला महागडी अतिरिक्त उपकरणे वापरावी लागतील जी बॅटरी चार्ज करण्यासाठी आणि इनव्हर्टर ऑपरेट करण्यासाठी व्होल्टेज जबरदस्तीने कमीतकमी वाढवतात).

सौर पॅनेलचे तोटे

अर्थात सौर पॅनेलचे अनेक तोटे आहेत. हवामान आणि दिवसाच्या वेळेवर अवलंबून असण्याव्यतिरिक्त, खालील गोष्टी लक्षात घेतल्या जाऊ शकतात.

कमी कार्यक्षमता. समान सौर संग्राहक, आकार आणि पृष्ठभागाच्या सामग्रीच्या योग्य निवडीसह, जवळजवळ सर्व सौर विकिरण शोषून घेण्यास सक्षम आहे जे लक्षात येण्याजोग्या उर्जा वाहून नेणाऱ्या फ्रिक्वेन्सीच्या जवळजवळ संपूर्ण स्पेक्ट्रममध्ये आदळते - दूरच्या इन्फ्रारेडपासून अल्ट्राव्हायोलेट श्रेणीपर्यंत. सौर बॅटरी निवडकपणे ऊर्जा रूपांतरित करतात - अणूंच्या कार्यरत उत्तेजनासाठी, विशिष्ट फोटॉन ऊर्जा (रेडिएशन फ्रिक्वेन्सी) आवश्यक असतात, म्हणून काही वारंवारता बँडमध्ये रूपांतरण खूप प्रभावी असते, तर इतर वारंवारता श्रेणी त्यांच्यासाठी निरुपयोगी असतात. याव्यतिरिक्त, त्यांच्याद्वारे कॅप्चर केलेल्या फोटॉनची उर्जा परिमाणानुसार वापरली जाते - त्याची "अतिरिक्त", आवश्यक पातळीपेक्षा जास्त, फोटोकन्व्हर्टर सामग्री गरम करण्यासाठी जाते, जे या प्रकरणात हानिकारक आहे. हे मुख्यत्वे त्यांच्या कमी कार्यक्षमतेचे स्पष्टीकरण देते.
तसे, आपण चुकीची संरक्षक कोटिंग सामग्री निवडल्यास, आपण बॅटरीची कार्यक्षमता लक्षणीयरीत्या कमी करू शकता. सामान्य काच श्रेणीतील उच्च-ऊर्जा अल्ट्राव्हायोलेट भाग चांगल्या प्रकारे शोषून घेतो आणि काही प्रकारच्या फोटोसेल्ससाठी ही विशिष्ट श्रेणी अतिशय संबंधित आहे - इन्फ्रारेड फोटॉनची ऊर्जा त्यांच्यासाठी खूप कमी आहे या वस्तुस्थितीमुळे ही बाब आणखी वाढली आहे.

उच्च तापमानास संवेदनशीलता. जसजसे तापमान वाढते, तसतसे इतर सर्व अर्धसंवाहक उपकरणांप्रमाणे सौर पेशींची कार्यक्षमता कमी होते. 100..125°C पेक्षा जास्त तापमानात, ते तात्पुरते त्यांची कार्यक्षमता गमावू शकतात आणि त्याहूनही जास्त गरम केल्याने त्यांचे अपरिवर्तनीय नुकसान होण्याची भीती असते. याव्यतिरिक्त, भारदस्त तापमान फोटोसेल्सच्या ऱ्हासाला गती देते. म्हणून, सूर्याच्या थेट किरणांच्या प्रभावाखाली अपरिहार्य उष्णता कमी करण्यासाठी सर्व उपाययोजना करणे आवश्यक आहे. सामान्यतः, उत्पादक फोटोसेलची नाममात्र ऑपरेटिंग तापमान श्रेणी +70°..+90°C पर्यंत मर्यादित करतात (याचा अर्थ घटक स्वतःच गरम होतात आणि सभोवतालचे तापमान, नैसर्गिकरित्या, खूपच कमी असावे).
परिस्थिती आणखी गुंतागुंतीची आहे की ऐवजी नाजूक फोटोसेल्सची संवेदनशील पृष्ठभाग अनेकदा संरक्षक काच किंवा पारदर्शक प्लास्टिकने झाकलेली असते. संरक्षणात्मक आवरण आणि फोटोसेलच्या पृष्ठभागामध्ये हवेतील अंतर राहिल्यास, एक प्रकारचा “ग्रीनहाऊस” तयार होतो, ज्यामुळे अतिउष्णता वाढते. खरे आहे, संरक्षणात्मक काच आणि फोटोसेलच्या पृष्ठभागामधील अंतर वाढवून आणि या पोकळीला वरच्या आणि खालच्या वातावरणाशी जोडून, ​​फोटोसेलला नैसर्गिकरित्या थंड करणारे संवहन वायु प्रवाह आयोजित करणे शक्य आहे. तथापि, तेजस्वी सूर्यप्रकाशात आणि बाहेरील उच्च तापमानात, हे पुरेसे असू शकत नाही; शिवाय, ही पद्धत फोटोसेल्सच्या कार्यरत पृष्ठभागाच्या द्रुतगतीने धूळ घालण्यास योगदान देते. म्हणूनच, अगदी मोठ्या नसलेल्या सौर बॅटरीला देखील विशेष शीतकरण प्रणालीची आवश्यकता असू शकते. निष्पक्षतेने, असे म्हटले पाहिजे की अशा प्रणाली सहसा सहजपणे स्वयंचलित असतात आणि फॅन किंवा पंप ड्राइव्ह व्युत्पन्न केलेल्या उर्जेचा फक्त एक छोटासा अंश वापरतो. कडक उन्हाच्या अनुपस्थितीत, जास्त गरम होत नाही आणि कूलिंगची अजिबात गरज नसते, त्यामुळे कूलिंग सिस्टम चालवताना वाचलेली ऊर्जा इतर कारणांसाठी वापरली जाऊ शकते. हे नोंद घ्यावे की आधुनिक फॅक्टरी-निर्मित पॅनेलमध्ये, संरक्षणात्मक कोटिंग सहसा फोटोसेलच्या पृष्ठभागावर घट्ट बसते आणि बाहेरील उष्णता काढून टाकते, परंतु घरगुती डिझाइनमध्ये, संरक्षणात्मक काचेच्या यांत्रिक संपर्कामुळे फोटोसेलला नुकसान होऊ शकते.

प्रदीपन असमानतेची संवेदनशीलता. नियमानुसार, वापरण्यासाठी (12, 24 किंवा अधिक व्होल्ट) कमी-अधिक सोयीस्कर असलेल्या बॅटरी आउटपुटवर व्होल्टेज मिळविण्यासाठी, फोटोसेल्स मालिका सर्किटमध्ये जोडलेले असतात. अशा प्रत्येक साखळीतील विद्युत् प्रवाह, आणि म्हणून त्याची शक्ती, सर्वात कमकुवत दुव्याद्वारे निर्धारित केली जाते - सर्वात वाईट वैशिष्ट्यांसह किंवा सर्वात कमी प्रदीपनसह फोटोसेल. म्हणून, जर साखळीचा किमान एक घटक सावलीत असेल तर, यामुळे संपूर्ण साखळीचे उत्पादन लक्षणीयरीत्या कमी होते - नुकसान शेडिंगच्या प्रमाणात असमान आहे (शिवाय, संरक्षक डायोडच्या अनुपस्थितीत, असा घटक विरघळण्यास सुरवात करेल. उर्वरित घटकांद्वारे व्युत्पन्न केलेली उर्जा!). सर्व फोटोसेल समांतर जोडूनच आउटपुटमध्ये असमान्य घट टाळता येऊ शकते, परंतु नंतर बॅटरी आउटपुटमध्ये खूप कमी व्होल्टेजमध्ये खूप जास्त विद्युत प्रवाह असेल - सामान्यतः वैयक्तिक फोटोसेलसाठी ते त्यांच्या प्रकारानुसार केवळ 0.5 .. 0.7 V असते. आणि लोड आकार.

प्रदूषणास संवेदनशीलता. सौर पेशी किंवा संरक्षणात्मक काचेच्या पृष्ठभागावरील घाणीचा अगदी सहज लक्षात येण्याजोगा थर देखील सूर्यप्रकाशाचा महत्त्वपूर्ण भाग शोषून घेतो आणि ऊर्जा उत्पादनात लक्षणीय घट करू शकतो. धुळीने भरलेल्या शहरात, यासाठी सौर पॅनेलच्या पृष्ठभागाची वारंवार साफसफाई करावी लागेल, विशेषत: क्षैतिज किंवा थोड्या कोनात स्थापित केलेले. अर्थात, प्रत्येक बर्फवृष्टीनंतर आणि धुळीच्या वादळानंतर हीच प्रक्रिया आवश्यक आहे... तथापि, शहरे, औद्योगिक क्षेत्रे, व्यस्त रस्ते आणि 45° किंवा त्याहून अधिक कोनात असलेल्या धुळीच्या इतर मजबूत स्त्रोतांपासून दूर, पाऊस खूप सक्षम आहे पॅनेलच्या पृष्ठभागावरील नैसर्गिक धूळ धुवून, "स्वयंचलितपणे" त्यांना बऱ्यापैकी स्वच्छ स्थितीत ठेवते. आणि अशा उतारावरील बर्फ, ज्याचे तोंड दक्षिणेकडे आहे, सामान्यत: अगदी हिमवर्षाव असलेल्या दिवसांमध्येही जास्त काळ टिकत नाही. त्यामुळे, वातावरणातील प्रदूषणाच्या स्त्रोतांपासून दूर, सौर पॅनेल वर्षानुवर्षे कोणत्याही देखभालीशिवाय यशस्वीपणे कार्य करू शकतात, जर आकाशात सूर्य असेल तर!

शेवटी, फोटोव्होल्टेइक सोलर पॅनेलचा व्यापक अवलंब करण्यात शेवटचा पण सर्वात महत्त्वाचा अडथळा म्हणजे त्यांची उच्च किंमत. सौर बॅटरी घटकांची किंमत सध्या किमान 1 $/W (1 kW - $1000) आहे आणि हे असेंब्ली आणि पॅनेलच्या स्थापनेचा खर्च विचारात न घेता तसेच कमी-कार्यक्षमतेच्या सुधारणांसाठी आहे. बॅटरी, चार्जिंग कंट्रोलर आणि इन्व्हर्टरची किंमत (व्युत्पन्न केलेल्या लो-व्होल्टेज डायरेक्ट करंटचे कन्व्हर्टर). घरगुती किंवा औद्योगिक मानकांसाठी चालू). बहुतेक प्रकरणांमध्ये, वास्तविक खर्चाच्या किमान अंदाजासाठी, वैयक्तिक सौर पेशींमधून स्वयं-एकत्रित करताना हे आकडे 3-5 पटीने आणि तयार उपकरणे संच खरेदी करताना (अधिक स्थापना खर्च) 6-10 पटीने गुणाकार केले पाहिजेत.

फोटोव्होल्टेइक बॅटरी वापरून वीज पुरवठा प्रणालीच्या सर्व घटकांपैकी, बॅटरीची सेवा जीवन सर्वात कमी असते, परंतु आधुनिक देखभाल-मुक्त बॅटरीचे उत्पादक दावा करतात की तथाकथित बफर मोडमध्ये ते सुमारे 10 वर्षे कार्य करतील (किंवा ते कार्य करतील. मजबूत चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंगचे पारंपारिक 1000 चक्र - जर आपण दररोज एक चक्र मोजले तर या मोडमध्ये ते 3 वर्षे टिकतील). मी लक्षात घेतो की बॅटरीची किंमत सामान्यत: संपूर्ण सिस्टमच्या एकूण खर्चाच्या केवळ 10-20% असते आणि इन्व्हर्टर आणि चार्ज कंट्रोलरची किंमत (दोन्ही जटिल इलेक्ट्रॉनिक उत्पादने आहेत, आणि म्हणून त्यांच्या अपयशाची काही शक्यता आहे) सम आहे. कमी. अशा प्रकारे, दीर्घ सेवा आयुष्य आणि कोणत्याही देखभालीशिवाय दीर्घकाळ काम करण्याची क्षमता लक्षात घेऊन, फोटोकन्व्हर्टर त्यांच्या आयुष्यात एकापेक्षा जास्त वेळा स्वत: साठी पैसे देऊ शकतात आणि केवळ दुर्गम भागातच नाही तर लोकसंख्या असलेल्या भागातही - वीज असल्यास टॅरिफ सध्याच्या वेगाने वाढत राहतील!

सौर थर्मल कलेक्टर्स

"सौर संग्राहक" हे नाव एकल आणि स्टॅक करण्यायोग्य (मॉड्युलर) दोन्ही सौर उष्णतेद्वारे थेट हीटिंग वापरणाऱ्या उपकरणांना नियुक्त केले आहे. थर्मल सोलर कलेक्टरचे सर्वात साधे उदाहरण म्हणजे वर नमूद केलेल्या कंट्री शॉवरच्या छतावरील काळ्या पाण्याची टाकी (तसे, टाकीभोवती मिनी-ग्रीनहाऊस बांधून उन्हाळ्याच्या शॉवरमध्ये पाणी गरम करण्याची कार्यक्षमता लक्षणीयरीत्या वाढवता येते. , किमान प्लास्टिकच्या फिल्ममधून; हे वांछनीय आहे की फिल्म आणि टाकीच्या वरच्या आणि बाजूंच्या भिंती यांच्यामध्ये 4-5 सेमी अंतर असावे).

तथापि, आधुनिक कलेक्टर्स अशा टाकीशी थोडेसे साम्य बाळगतात. ते सहसा जाळीच्या किंवा सापाच्या नमुन्यात मांडलेल्या पातळ काळ्या नळ्यांनी बनवलेल्या सपाट रचना असतात. नळ्या काळ्या रंगाच्या उष्मा-वाहक सब्सट्रेट शीटवर बसवता येतात, जे त्यांच्या दरम्यानच्या जागेत प्रवेश करणारी सौर उष्णता अडकवते - यामुळे कार्यक्षमतेची हानी न होता ट्यूबची एकूण लांबी कमी करता येते. उष्णतेचे नुकसान कमी करण्यासाठी आणि हीटिंग वाढवण्यासाठी, कलेक्टरच्या वरच्या भागाला काचेच्या शीटने किंवा पारदर्शक सेल्युलर पॉली कार्बोनेटने झाकले जाऊ शकते आणि उष्णता-वितरण शीटच्या उलट बाजूस, थर्मल इन्सुलेशनच्या थराने निरुपयोगी उष्णतेचे नुकसान टाळले जाते - एक प्रकारचे "हरितगृह" मिळते. गरम केलेले पाणी किंवा इतर शीतलक ट्यूबमधून फिरते, जे थर्मली इन्सुलेटेड स्टोरेज टाकीमध्ये गोळा केले जाऊ शकते. थर्मल कलेक्टरच्या आधी आणि नंतर शीतलक घनतेतील फरकामुळे शीतलक पंपाच्या क्रियेखाली किंवा गुरुत्वाकर्षणाने फिरते. नंतरच्या प्रकरणात, अधिक किंवा कमी कार्यक्षम अभिसरणासाठी उतार आणि पाईप विभागांची काळजीपूर्वक निवड करणे आणि कलेक्टरची स्वतःची नियुक्ती शक्य तितक्या कमी करणे आवश्यक आहे. परंतु सहसा कलेक्टर सौर बॅटरी सारख्याच ठिकाणी ठेवला जातो - सनी भिंतीवर किंवा सनी छताच्या उतारावर, जरी अतिरिक्त स्टोरेज टाकी कुठेतरी ठेवली पाहिजे. अशा टाकीशिवाय, तीव्र उष्णतेच्या पुनर्प्राप्ती दरम्यान (म्हणा, जर तुम्हाला आंघोळ भरायची किंवा शॉवर घेण्याची आवश्यकता असेल तर), कलेक्टरची क्षमता पुरेशी नसू शकते आणि थोड्या वेळाने किंचित गरम पाणी टॅपमधून वाहते.

संरक्षक काच, अर्थातच, किरणे लंबवत पडली तरीही, संग्राहकाची कार्यक्षमता काही प्रमाणात कमी करते, अनेक टक्के सौर ऊर्जा शोषून घेते आणि परावर्तित करते. जेव्हा किरण काचेच्या पृष्ठभागावर थोड्याशा कोनात आदळतात तेव्हा परावर्तन गुणांक 100% पर्यंत पोहोचू शकतो. म्हणून, वाऱ्याच्या अनुपस्थितीत आणि आसपासच्या हवेच्या तुलनेत (5-10 अंशांनी, म्हणा, बागेला पाणी देण्यासाठी) फक्त थोडासा गरम करण्याची आवश्यकता असल्यास, "ओपन" संरचना "चकाकीदार" पेक्षा अधिक प्रभावी असू शकतात. परंतु तापमानात अनेक दहा अंशांचा फरक आवश्यक होताच, किंवा अगदी जोरदार वारा देखील वाढला नाही तर, खुल्या संरचनांचे उष्णतेचे नुकसान झपाट्याने वाढते आणि संरक्षक काच, त्याच्या सर्व कमतरतांसाठी, एक गरज बनते.

एक महत्त्वाची नोंद - हे लक्षात घेणे आवश्यक आहे की गरम उन्हाच्या दिवशी, विश्लेषण न केल्यास, पाणी उकळत्या बिंदूपेक्षा जास्त गरम होऊ शकते, म्हणून, कलेक्टरच्या डिझाइनमध्ये योग्य खबरदारी घेणे आवश्यक आहे (सुरक्षा प्रदान करा. झडप). संरक्षक काच नसलेल्या खुल्या संग्राहकांमध्ये, अशा प्रकारचे ओव्हरहाटिंग सहसा चिंता नसते.

अलीकडे, तथाकथित उष्णता पाईप्सवर आधारित सौर संग्राहक मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाऊ लागले आहेत (संगणक कूलिंग सिस्टममध्ये उष्णता काढून टाकण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या "उष्मा पाईप्स" मध्ये गोंधळून जाऊ नका!). वर चर्चा केलेल्या डिझाइनच्या विपरीत, येथे प्रत्येक गरम धातूची नळी ज्याद्वारे शीतलक फिरते, एका काचेच्या नळीमध्ये सोल्डर केले जाते आणि त्यांच्या दरम्यानच्या जागेतून हवा बाहेर काढली जाते. हे थर्मॉसचे ॲनालॉग असल्याचे दिसून येते, जेथे व्हॅक्यूम थर्मल इन्सुलेशनमुळे उष्णतेचे नुकसान 20 पट किंवा त्याहून अधिक कमी होते. परिणामी, उत्पादकांच्या म्हणण्यानुसार, जेव्हा काचेच्या बाहेर -35°C तापमान असते, तेव्हा आतील धातूच्या नळीतील पाणी एक विशेष आवरण असलेल्या सौर किरणोत्सर्गाचे शक्य तितके विस्तृत स्पेक्ट्रम शोषून +50 पर्यंत गरम केले जाते. +70°C (100°C पेक्षा जास्त फरक) .उत्कृष्ट थर्मल इन्सुलेशनसह एकत्रित कार्यक्षम शोषणामुळे आपण ढगाळ हवामानातही शीतलक गरम करू शकता, जरी तापविण्याची शक्ती अर्थातच, चमकदार सूर्यप्रकाशापेक्षा कित्येक पट कमी असते. नळ्यांमधील अंतरामध्ये व्हॅक्यूमचे संरक्षण सुनिश्चित करणे, म्हणजे, काच आणि धातूच्या जंक्शनची व्हॅक्यूम घट्टपणा, अतिशय विस्तृत तापमान श्रेणीमध्ये, संपूर्ण सेवा आयुष्यभर 150 डिग्री सेल्सिअसपर्यंत पोहोचणे सुनिश्चित करणे हा मुख्य मुद्दा आहे. अनेक वर्षांचे. या कारणास्तव, अशा संग्राहकांच्या निर्मितीमध्ये काच आणि धातू आणि उच्च-तंत्र उत्पादन प्रक्रियेच्या थर्मल विस्ताराच्या गुणांकांच्या काळजीपूर्वक समन्वयाशिवाय करणे अशक्य आहे, याचा अर्थ असा आहे की कारागीर परिस्थितीत ते तयार करणे शक्य नाही. पूर्ण वाढ झालेला व्हॅक्यूम उष्णता पाईप. परंतु सोपी कलेक्टर डिझाईन्स कोणत्याही समस्यांशिवाय स्वतंत्रपणे बनवता येतात, जरी, अर्थातच, त्यांची कार्यक्षमता काहीशी कमी असते, विशेषत: हिवाळ्यात.

वर वर्णन केलेल्या द्रव सौर संग्राहकांव्यतिरिक्त, रचनांचे इतर मनोरंजक प्रकार आहेत: हवा (शीतलक हवा आहे, आणि ते गोठण्यास घाबरत नाही), "सौर तलाव" इ. दुर्दैवाने, सौर संग्राहकांवर बहुतेक संशोधन आणि विकास विशेषतः द्रव मॉडेल्ससाठी समर्पित आहे, म्हणून पर्यायी प्रकार व्यावहारिकरित्या मोठ्या प्रमाणात उत्पादित नाहीत आणि त्यांच्याबद्दल जास्त माहिती नाही.

सौर कलेक्टर्सचे फायदे

सोलर कलेक्टर्सचा सर्वात महत्वाचा फायदा म्हणजे साधेपणा आणि त्यांच्या प्रभावी पर्यायांच्या निर्मितीची कमी किंमत, ऑपरेशनमध्ये नम्रता सह. आपल्या स्वत: च्या हातांनी कलेक्टर बनविण्यासाठी किमान आवश्यक आहे काही मीटर पातळ पाईप (शक्यतो पातळ-भिंती असलेला तांबे - ते कमीतकमी त्रिज्यासह वाकले जाऊ शकते) आणि थोडा काळा पेंट, कमीतकमी बिटुमेन वार्निश. आम्ही ट्यूबला सापाप्रमाणे वाकवतो, काळ्या रंगाने रंगवतो, सनी ठिकाणी ठेवतो, पाण्याच्या मुख्याशी जोडतो आणि आता सर्वात सोपा सोलर कलेक्टर तयार आहे! त्याच वेळी, कॉइलला जवळजवळ कोणतीही कॉन्फिगरेशन सहजपणे दिली जाऊ शकते आणि कलेक्टरसाठी वाटप केलेल्या सर्व जागेचा जास्तीत जास्त वापर करू शकतो. सर्वात प्रभावी होम-अप्लाईड ब्लॅकनिंग जे उच्च तापमान आणि थेट सूर्यप्रकाशास देखील खूप प्रतिरोधक आहे कार्बन ब्लॅकचा पातळ थर आहे. तथापि, काजळी सहजपणे मिटविली जाते आणि धुतली जाते, म्हणून अशा काळ्या रंगासाठी निश्चितपणे संरक्षक काच आणि काजळीने झाकलेल्या पृष्ठभागावर संभाव्य संक्षेपण टाळण्यासाठी विशेष उपाय आवश्यक असतील.

संग्राहकांचा आणखी एक महत्त्वाचा फायदा असा आहे की, सौर पॅनेलच्या विपरीत, ते 90% पर्यंत सौर किरणोत्सर्ग कॅप्चर आणि रूपांतरित करण्यास सक्षम आहेत जे त्यांना उष्णतेमध्ये आदळतात आणि सर्वात यशस्वी प्रकरणांमध्ये, त्याहूनही अधिक. म्हणूनच, केवळ स्वच्छ हवामानातच नाही तर हलक्या ढगाळ वातावरणातही, संग्राहकांची कार्यक्षमता फोटोव्होल्टेइक बॅटरीच्या कार्यक्षमतेपेक्षा जास्त असते. शेवटी, फोटोव्होल्टेइक बॅटरीच्या विपरीत, पृष्ठभागाच्या असमान प्रकाशामुळे कलेक्टरच्या कार्यक्षमतेत असमान कमी होत नाही - फक्त एकूण (एकात्मिक) रेडिएशन फ्लक्स महत्वाचे आहे.

सौर कलेक्टर्सचे तोटे

परंतु सौर पॅनेलपेक्षा सौर संग्राहक हवामानासाठी अधिक संवेदनशील असतात. अगदी तेजस्वी सूर्यप्रकाशातही, ताजे वारा खुल्या हीट एक्सचेंजरची गरम कार्यक्षमता अनेक वेळा कमी करू शकतो. संरक्षक काच, अर्थातच, वाऱ्यापासून उष्णतेचे नुकसान झपाट्याने कमी करते, परंतु दाट ढगांच्या बाबतीत ते शक्तीहीन आहे. ढगाळ, वादळी हवामानात संग्राहकाचा व्यावहारिकरित्या उपयोग होत नाही, परंतु सौर बॅटरी कमीतकमी काही ऊर्जा निर्माण करते.

सौर संग्राहकांच्या इतर तोट्यांपैकी, मी सर्व प्रथम त्यांच्या हंगामीपणावर प्रकाश टाकेन. हीटरच्या पाईप्समध्ये तयार झालेल्या बर्फासाठी शॉर्ट स्प्रिंग किंवा शरद ऋतूतील रात्रीचे फ्रॉस्ट पुरेसे आहेत ज्यामुळे ते फुटण्याचा धोका निर्माण होतो. अर्थात, थंड रात्री तृतीय-पक्षाच्या उष्णता स्त्रोतासह कॉइलसह "ग्रीनहाऊस" गरम करून हे काढून टाकले जाऊ शकते, परंतु या प्रकरणात कलेक्टरची एकूण ऊर्जा कार्यक्षमता सहजपणे नकारात्मक होऊ शकते! दुसरा पर्याय - बाह्य सर्किटमध्ये अँटीफ्रीझसह दुहेरी-सर्किट मॅनिफोल्ड - गरम करण्यासाठी ऊर्जेचा वापर आवश्यक नाही, परंतु उत्पादन आणि ऑपरेशन दरम्यान, थेट वॉटर हीटिंगसह सिंगल-सर्किट पर्यायांपेक्षा ते अधिक क्लिष्ट असेल. तत्त्वानुसार, हवा संरचना गोठवू शकत नाही, परंतु आणखी एक समस्या आहे - हवेची कमी विशिष्ट उष्णता क्षमता.

आणि तरीही, कदाचित, सौर संग्राहकाचा मुख्य तोटा असा आहे की ते तंतोतंत गरम करणारे उपकरण आहे, आणि जरी औद्योगिकरित्या उत्पादित नमुने, उष्णता विश्लेषणाच्या अनुपस्थितीत, शीतलक 190..200 डिग्री सेल्सियस पर्यंत गरम करू शकतात, सामान्यतः प्राप्त तापमान. क्वचितच 60..80 °C पेक्षा जास्त. म्हणून, काढलेल्या उष्णतेचा वापर करून लक्षणीय प्रमाणात यांत्रिक कार्य किंवा विद्युत ऊर्जा मिळवणे फार कठीण आहे. शेवटी, अगदी कमी तपमानाच्या स्टीम-वॉटर टर्बाइनच्या ऑपरेशनसाठी (उदाहरणार्थ, व्ही.ए. झिसिनने एकदा वर्णन केलेले) पाणी कमीतकमी 110 डिग्री सेल्सियस पर्यंत गरम करणे आवश्यक आहे! आणि उर्जा थेट उष्णतेच्या स्वरूपात, जसे की ज्ञात आहे, बर्याच काळासाठी साठवले जात नाही आणि 100 डिग्री सेल्सिअसपेक्षा कमी तापमानात ते सामान्यतः फक्त गरम पाणीपुरवठा आणि घर गरम करण्यासाठी वापरले जाऊ शकते. तथापि, कमी किंमत आणि उत्पादनाची सुलभता लक्षात घेऊन, आपले स्वतःचे सौर कलेक्टर घेण्याचे हे पुरेसे कारण असू शकते.

खरे सांगायचे तर, हे लक्षात घेतले पाहिजे की उष्मा इंजिनचे "सामान्य" ऑपरेटिंग चक्र 100 डिग्री सेल्सियसपेक्षा कमी तापमानात आयोजित केले जाऊ शकते - एकतर तेथून वाफ बाहेर पंप करून बाष्पीभवन भागामध्ये दबाव कमी करून उकळण्याचा बिंदू कमी केला तर. , किंवा द्रव वापरून ज्याचा उकळत्या बिंदू सौर संग्राहकाचे तापमान तापविणे आणि सभोवतालचे हवेचे तापमान (इष्टतम - 50..60°C) दरम्यान असतो. खरे आहे, मला फक्त एकच गैर-विदेशी आणि तुलनेने सुरक्षित द्रव आठवतो जो कमी-अधिक प्रमाणात या अटी पूर्ण करतो - इथाइल अल्कोहोल, जे सामान्य परिस्थितीत 78 डिग्री सेल्सियसवर उकळते. अर्थात, या प्रकरणात, बर्याच संबंधित समस्यांचे निराकरण करून, बंद चक्र आयोजित करणे आवश्यक असेल. काही परिस्थितींमध्ये, बाहेरून तापलेल्या इंजिनांचा (स्टर्लिंग इंजिन) वापर आशादायक असू शकतो. या संदर्भात मनोरंजक मिश्रधातूंचा वापर मेमरी इफेक्टसह देखील असू शकतो, ज्याचे वर्णन या साइटवर I.V. Nigel च्या लेखात केले आहे - त्यांना ऑपरेट करण्यासाठी फक्त 25-30°C तापमानाचा फरक आवश्यक आहे.

सौर ऊर्जा एकाग्रता

सौर संग्राहकाची कार्यक्षमता वाढवण्यामध्ये प्रामुख्याने उकळत्या बिंदूच्या वर गरम पाण्याच्या तापमानात स्थिर वाढ समाविष्ट असते. हे सहसा मिरर वापरून कलेक्टरवर सौर ऊर्जा केंद्रित करून केले जाते. हे तत्त्व आहे जे बहुतेक सौर उर्जा प्रकल्पांना अधोरेखित करते; फरक फक्त आरसे आणि संग्राहकांची संख्या, कॉन्फिगरेशन आणि प्लेसमेंट तसेच आरसे नियंत्रित करण्याच्या पद्धतींमध्ये आहे. परिणामी, फोकसिंग पॉईंटवर शेकडो नाही, तर हजारो अंशांच्या तापमानापर्यंत पोहोचणे शक्य आहे - अशा तापमानात, हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनमध्ये पाण्याचे थेट थर्मल विघटन आधीच होऊ शकते (परिणामी हायड्रोजन जाळले जाऊ शकते. रात्री आणि ढगाळ दिवसांवर)!

दुर्दैवाने, अशा स्थापनेचे प्रभावी ऑपरेशन एकाग्रता मिररसाठी जटिल नियंत्रण प्रणालीशिवाय अशक्य आहे, ज्याने आकाशातील सूर्याच्या सतत बदलत्या स्थितीचा मागोवा घेतला पाहिजे. अन्यथा, काही मिनिटांत फोकसिंग पॉईंट कलेक्टरमधून बाहेर पडेल, जे अशा प्रणालींमध्ये बहुतेकदा आकाराने खूप लहान असते आणि कार्यरत द्रव गरम करणे थांबेल. पॅराबोलॉइड मिररचा वापर देखील केवळ अंशतः समस्येचे निराकरण करतो - जर ते सूर्या नंतर वेळोवेळी फिरवले गेले नाहीत तर काही तासांनंतर ते त्यांच्या वाडग्यात पडणार नाही किंवा फक्त त्याची धार प्रकाशित करेल - याचा फारसा उपयोग होणार नाही.

घरामध्ये सौरऊर्जा केंद्रित करण्याचा सर्वात सोपा मार्ग म्हणजे कलेक्टरच्या जवळ आरसा आडवा लावणे जेणेकरुन सूर्य कलेक्टरला बहुतेक दिवस आदळू शकेल. घराजवळील खास तयार केलेल्या जलाशयाच्या पृष्ठभागाचा आरसा म्हणून वापर करणे हा एक मनोरंजक पर्याय आहे, विशेषत: जर तो सामान्य जलाशय नसेल तर "सौर तलाव" असेल (जरी हे करणे सोपे नाही, आणि प्रतिबिंब कार्यक्षमता कमी होईल. सामान्य आरशापेक्षा खूपच कमी असावे). उभ्या केंद्रित आरशांची एक प्रणाली तयार करून एक चांगला परिणाम प्राप्त केला जाऊ शकतो (हे उपक्रम सहसा जास्त त्रासदायक असते, परंतु काही प्रकरणांमध्ये कलेक्टरसह अंतर्गत कोन तयार केल्यास जवळच्या भिंतीवर फक्त मोठा आरसा बसवणे न्याय्य ठरू शकते. - हे सर्व इमारत आणि कलेक्टरच्या कॉन्फिगरेशन आणि स्थानावर अवलंबून असते).

मिरर वापरून सौर विकिरण पुनर्निर्देशित केल्याने फोटोव्होल्टेइक बॅटरीचे उत्पादन देखील वाढू शकते. परंतु त्याच वेळी, त्याचे हीटिंग वाढते आणि यामुळे बॅटरी खराब होऊ शकते. म्हणूनच, या प्रकरणात, तुम्हाला स्वतःला तुलनेने कमी नफा (काही दहा टक्क्यांनी, परंतु अनेक वेळा) मर्यादित ठेवावे लागेल आणि तुम्हाला बॅटरीच्या तापमानाचे काळजीपूर्वक निरीक्षण करणे आवश्यक आहे, विशेषत: गरम, स्पष्ट दिवसांवर! अतिउष्णतेच्या धोक्यामुळे हे तंतोतंत आहे की फोटोव्होल्टेइक बॅटरीचे काही उत्पादक अतिरिक्त परावर्तकांच्या मदतीने तयार केलेल्या वाढीव प्रदीपन अंतर्गत त्यांच्या उत्पादनांचे कार्य थेट प्रतिबंधित करतात.

सौर ऊर्जेचे यांत्रिक ऊर्जेत रूपांतर

पारंपारिक प्रकारच्या सोलर इंस्टॉलेशन्स थेट यांत्रिक काम करत नाहीत. हे करण्यासाठी, फोटोकन्व्हर्टर्सवरील सौर बॅटरीशी इलेक्ट्रिक मोटर जोडली जाणे आवश्यक आहे आणि थर्मल सोलर कलेक्टर वापरताना, वाफेच्या इनपुटला सुपरहिटेड स्टीम (आणि जास्त गरम करण्यासाठी ते एकाग्रतेशिवाय शक्य नाही) पुरवले जाणे आवश्यक आहे. टर्बाइन किंवा स्टीम इंजिनच्या सिलेंडरला. तुलनेने कमी उष्णता असलेले संग्राहक उष्णतेचे यांत्रिक गतीमध्ये रूपांतरित करू शकतात, जसे की शेप मेमरी ॲलॉय ॲक्ट्युएटर वापरणे.

तथापि, अशी स्थापना देखील आहेत ज्यात सौर उष्णतेचे यांत्रिक कार्यामध्ये रूपांतर करणे समाविष्ट आहे, जे थेट त्यांच्या डिझाइनमध्ये समाविष्ट केले आहे. शिवाय, त्यांचे आकार आणि शक्ती खूप भिन्न आहेत - शेकडो मीटर उंच असलेल्या विशाल सौर टॉवरसाठी आणि उन्हाळ्याच्या कॉटेजमध्ये असणारा एक सामान्य सौर पंप यासाठी हा प्रकल्प आहे.

आम्ही भविष्यातील जगात राहतो, जरी हे सर्व क्षेत्रांमध्ये लक्षात येत नाही. काही झाले तरी नवीन ऊर्जास्रोत विकसित होण्याची शक्यता आज पुरोगामी वर्तुळात गांभीर्याने चर्चिली जात आहे. सर्वात आशादायक क्षेत्रांपैकी एक म्हणजे सौर ऊर्जा.

याक्षणी, पृथ्वीवरील सुमारे 1% वीज सौर किरणोत्सर्गाच्या प्रक्रियेतून प्राप्त होते. तर मग आम्ही अद्याप इतर "हानिकारक" पद्धती का सोडल्या नाहीत आणि आपण अजिबात सोडू का? आम्ही तुम्हाला आमचा लेख वाचण्यासाठी आमंत्रित करतो आणि स्वतः या प्रश्नाचे उत्तर देण्याचा प्रयत्न करतो.

सौर ऊर्जेचे विजेमध्ये रूपांतर कसे होते

चला सर्वात महत्वाच्या गोष्टीपासून सुरुवात करूया - सूर्याच्या किरणांवर वीज कशी प्रक्रिया केली जाते.

प्रक्रिया स्वतः म्हणतात "सौर पिढी" . हे सुनिश्चित करण्याचे सर्वात प्रभावी मार्ग खालीलप्रमाणे आहेत:

• फोटोव्होल्टाइक्स;
• सौर औष्णिक ऊर्जा;
• सौर बलून ऊर्जा संयंत्रे.

चला त्या प्रत्येकाकडे पाहूया.

फोटोव्होल्टेरिक्स

या प्रकरणात, विद्युत प्रवाह मुळे दिसून येते फोटोव्होल्टेइक प्रभाव. तत्त्व हे आहे: सूर्यप्रकाश फोटोसेलवर आदळतो, इलेक्ट्रॉन फोटॉनची ऊर्जा (प्रकाश कण) शोषून घेतात आणि हलू लागतात. परिणामी, आम्हाला विद्युत व्होल्टेज मिळते.

हीच प्रक्रिया सौर पॅनेलमध्ये घडते, जी सौर किरणोत्सर्गाचे विजेमध्ये रूपांतर करणाऱ्या घटकांवर आधारित असते.

फोटोव्होल्टेइक पॅनेलचे डिझाइन स्वतःच बरेच लवचिक आहे आणि त्याचे आकार भिन्न असू शकतात. म्हणून, ते वापरण्यास अतिशय व्यावहारिक आहेत. याव्यतिरिक्त, पॅनेलमध्ये उच्च कार्यक्षमता गुणधर्म आहेत: ते पर्जन्य आणि तापमान बदलांना प्रतिरोधक आहेत.

आणि ते कसे कार्य करते ते येथे आहे वेगळे सौर पॅनेल मॉड्यूल:

चार्जर म्हणून सौर पॅनेलचा वापर, खाजगी घरांसाठी उर्जा स्त्रोत, शहरी सुधारणेसाठी आणि वैद्यकीय हेतूंसाठी आपण वाचू शकता.

आधुनिक सौर पॅनेल आणि ऊर्जा संयंत्रे

अलीकडील उदाहरणांमध्ये कंपनीच्या सौर पॅनेलचा समावेश आहे सिस्टिन सोलर. पारंपारिक गडद निळ्या पॅनेलच्या विपरीत, त्यांच्याकडे कोणतीही सावली आणि पोत असू शकते. याचा अर्थ असा आहे की ते आपल्या इच्छेनुसार घराच्या छताला "सजवण्यासाठी" वापरले जाऊ शकतात.

टेस्ला विकसकांनी आणखी एक उपाय सुचवला होता. त्यांनी केवळ पॅनेल्सच नव्हे तर सौर ऊर्जेवर प्रक्रिया करणारे पूर्ण छताचे साहित्य लॉन्च केले. अंगभूत सोलर मॉड्यूल्स आहेत आणि त्यात विविध प्रकारचे डिझाइन देखील असू शकतात. त्याच वेळी, सामग्री स्वतः सामान्य छतावरील टाइलपेक्षा खूप मजबूत आहे; सौर छताची देखील अंतहीन हमी आहे.

पूर्ण वाढ झालेल्या सौर ऊर्जा प्रकल्पाचे उदाहरण म्हणजे अलीकडेच युरोपमध्ये दुहेरी बाजू असलेल्या पॅनल्ससह बांधलेले स्टेशन. नंतरचे थेट सौर विकिरण आणि परावर्तित विकिरण दोन्ही गोळा करतात. हे आपल्याला सौर निर्मितीची कार्यक्षमता 30% वाढविण्यास अनुमती देते. हे स्टेशन प्रतिवर्षी सुमारे 400 MWh जनरेट करायला हवे.

व्याज देखील आहे चीनमधील सर्वात मोठा तरंगणारा सौर ऊर्जा प्रकल्प. त्याची शक्ती 40 मेगावॅट आहे. अशा सोल्यूशन्सचे 3 महत्वाचे फायदे आहेत:

• मोठ्या भूभागावर कब्जा करण्याची गरज नाही, जे चीनसाठी महत्वाचे आहे;
• जलाशयांमध्ये, पाण्याचे बाष्पीभवन कमी होते;
• फोटोसेल स्वतः कमी तापतात आणि अधिक कार्यक्षमतेने कार्य करतात.

तसे, हा फ्लोटिंग सोलर पॉवर प्लांट एका बेबंद कोळसा खाण उद्योगाच्या जागेवर बांधला गेला होता.

फोटोव्होल्टेइक इफेक्टवर आधारित तंत्रज्ञान आज सर्वात आशादायक आहे आणि तज्ञांच्या मते, सौर पॅनेल पुढील 30-40 वर्षांमध्ये जगातील सुमारे 20% विजेच्या मागणीचे उत्पादन करू शकतील.

सौर औष्णिक ऊर्जा

येथे दृष्टीकोन थोडा वेगळा आहे, कारण ... सौर विकिरण द्रव असलेले कंटेनर गरम करण्यासाठी वापरले जाते. याबद्दल धन्यवाद, ते वाफेमध्ये बदलते, जे टर्बाइन फिरवते, परिणामी वीज निर्मिती होते.

थर्मल पॉवर प्लांट्स त्याच तत्त्वावर चालतात, कोळसा जाळून फक्त द्रव गरम केला जातो.

या तंत्रज्ञानाच्या वापराचे सर्वात स्पष्ट उदाहरण आहे इव्हानपाह सोलर स्टेशनमोजावे वाळवंटात. हा जगातील सर्वात मोठा सौर थर्मल पॉवर प्लांट आहे.

हे 2014 पासून कार्यरत आहे आणि वीज निर्मितीसाठी कोणतेही इंधन वापरत नाही - केवळ पर्यावरणास अनुकूल सौर ऊर्जा.

वॉटर बॉयलर टॉवर्समध्ये स्थित आहे, जे आपण संरचनेच्या मध्यभागी पाहू शकता. आजूबाजूला आरशांचे क्षेत्र आहे जे टॉवरच्या शीर्षस्थानी सूर्याची किरणे निर्देशित करतात. त्याच वेळी, संगणक सूर्याच्या स्थानानुसार हे आरसे सतत फिरवत असतो.

एकाग्र सौर ऊर्जेच्या प्रभावाखाली, टॉवरमधील पाणी गरम होते आणि वाफेमध्ये बदलते. त्यामुळे दाब निर्माण होतो आणि वाफेने टर्बाइन फिरवायला सुरुवात होते, परिणामी वीज सोडली जाते. या स्टेशनची उर्जा 392 मेगावॅट आहे, ज्याची मॉस्कोमधील सरासरी थर्मल पॉवर प्लांटशी सहज तुलना केली जाऊ शकते.

विशेष म्हणजे अशी स्थानके रात्रीही चालू शकतात. गरम झालेल्या वाफेचा काही भाग स्टोरेजमध्ये ठेवून आणि हळूहळू टर्बाइन फिरवण्यासाठी वापरून हे शक्य आहे.

सौर बलून ऊर्जा संयंत्रे

हे मूळ समाधान, जरी मोठ्या प्रमाणावर वापरले जात नसले तरी, अजूनही एक स्थान आहे.

स्थापनेत स्वतः 4 मुख्य भाग असतात:

• एरोस्टॅट - आकाशात स्थित, सौर विकिरण गोळा करते. पाणी बॉलमध्ये प्रवेश करते आणि त्वरीत गरम होते, वाफ बनते.
• स्टीम पाइपलाइन - त्याद्वारे, दाबाखाली असलेली वाफ टर्बाइनवर उतरते, ज्यामुळे ती फिरते.
• टर्बाइन - वाफेच्या प्रवाहाच्या प्रभावाखाली, ते फिरते, विद्युत ऊर्जा निर्माण करते.
• कंडेन्सर आणि पंप - टर्बाइनमधून गेलेली वाफ पाण्यात घनरूप होते आणि पंप वापरून फुग्यात उगवते, जिथे ते पुन्हा वाष्प स्थितीत गरम केले जाते.

सौर ऊर्जेचे फायदे काय आहेत

• आणखी काही अब्ज वर्षे सूर्य आपल्याला ऊर्जा देत राहील. त्याच वेळी, लोकांना ते काढण्यासाठी पैसे आणि संसाधने खर्च करण्याची आवश्यकता नाही.
• सौरऊर्जा निर्माण करणे ही निसर्गाला कोणताही धोका नसलेली पूर्णपणे पर्यावरणपूरक प्रक्रिया आहे.
• प्रक्रियेची स्वायत्तता. सूर्यप्रकाशाची साठवण करणे आणि वीज निर्माण करणे हे कमीतकमी मानवी हस्तक्षेपाने होते. तुम्हाला फक्त कामाची पृष्ठभाग किंवा आरसे स्वच्छ ठेवणे आवश्यक आहे.
• संपलेल्या सौर पॅनेलचा पुनर्वापर केला जाऊ शकतो आणि उत्पादनात पुन्हा वापरला जाऊ शकतो.

सौर उर्जा विकासाच्या समस्या

रात्रीच्या वेळी सौरऊर्जा प्रकल्पांचे कार्य चालू ठेवण्याच्या कल्पनांची अंमलबजावणी करूनही, निसर्गाच्या अस्पष्टतेपासून कोणीही सुरक्षित नाही. अनेक दिवस ढगाळ आकाशामुळे वीज उत्पादनात लक्षणीय घट होते, परंतु लोकसंख्या आणि व्यवसायांना अखंड पुरवठा आवश्यक आहे.

सौरऊर्जा प्रकल्प उभारणे हा स्वस्त आनंद नाही. हे त्यांच्या डिझाइनमध्ये दुर्मिळ घटक वापरण्याच्या गरजेमुळे आहे. औष्णिक ऊर्जा प्रकल्प आणि अणुऊर्जा प्रकल्प कार्यरत असताना सर्वच देश कमी शक्तीशाली ऊर्जा प्रकल्पांवर बजेट वाया घालवण्यास तयार नाहीत.

अशा स्थापनेसाठी, मोठ्या क्षेत्रांची आवश्यकता आहे आणि ज्या ठिकाणी सौर किरणोत्सर्गाचा पुरेसा स्तर आहे.

रशियामध्ये सौर ऊर्जा कशी विकसित होते?

दुर्दैवाने, आपला देश अजूनही कोळसा, वायू आणि तेल पूर्ण वेगाने जळत आहे आणि रशिया नक्कीच पर्यायी उर्जेकडे पूर्णपणे स्विच करणाऱ्या शेवटच्या देशांपैकी एक असेल.

आजपर्यंत रशियन फेडरेशनच्या उर्जा शिल्लकपैकी फक्त 0.03% सौरउत्पादनाचा वाटा आहे. तुलना करण्यासाठी, जर्मनीमध्ये हा आकडा 20% पेक्षा जास्त आहे. खाजगी उद्योजकांना सौर ऊर्जेमध्ये गुंतवणूक करण्यात स्वारस्य नाही कारण दीर्घ परतावा कालावधी आणि इतका जास्त नफा नाही, कारण आपल्या देशात गॅस खूपच स्वस्त आहे.

आर्थिकदृष्ट्या विकसित मॉस्को आणि लेनिनग्राड प्रदेशांमध्ये, सौर क्रियाकलाप कमी पातळीवर आहे. तेथे, सौर ऊर्जा प्रकल्प बांधणे केवळ व्यावहारिक नाही. पण दक्षिणेकडील प्रदेश खूप आशादायक आहेत.