सौर ऊर्जेचा वापर, सौर ऊर्जा - विकासाचा इतिहास, साधक आणि बाधक

पर्यायी ऊर्जेची फॅशन जोर धरू लागली आहे. शिवाय, भरती, वारा, सौर ऊर्जा - अक्षय ऊर्जा स्त्रोतांवर भर दिला जातो. सौरऊर्जा (किंवा फोटोव्होल्टेइक) हे सर्वात वेगाने वाढणाऱ्या औद्योगिक क्षेत्रांपैकी एक मानले जाते. बर्‍याचदा खूप आशावादी विधाने आहेत जसे की आगामी काळातील सर्व ऊर्जा, कमी नाही, सौर उर्जेवर आधारित असेल.

काटेकोरपणे सांगायचे तर, सूर्य नावाच्या ताऱ्याची ऊर्जा सर्व प्रकारच्या जीवाश्म इंधनांमध्ये - कोळसा, तेल, वायूमध्ये "संरक्षित" स्वरूपात असते. ही ऊर्जा वनस्पतींच्या वाढीच्या टप्प्यावर जमा होण्यास सुरुवात होते, जी सूर्यप्रकाश आणि उष्णता वापरते, जी जटिल जैविक प्रक्रियेमुळे कार्बन जीवाश्मांमध्ये बदलते. पाण्याची उर्जा, त्याचे अभिसरण देखील सूर्याद्वारे समर्थित आहे.

वातावरणाच्या वरच्या मर्यादेवर सौर ऊर्जेची घनता 1350 W/m2 आहे, त्याला "सौर स्थिरांक" म्हणतात. जेव्हा सूर्याची किरणे पृथ्वीच्या वातावरणातून जातात तेव्हा काही किरणे विखुरली जातात.परंतु पृथ्वीच्या अगदी पृष्ठभागावरही, ढगाळ हवामानातही, त्याची घनता संभाव्य वापरासाठी पुरेशी आहे.

विकासाचा इतिहास

फोटोव्होल्टेइक इफेक्ट (म्हणजे एकसमान पदार्थामध्ये स्थिर विद्युत् प्रवाह त्याच्या एकसंध प्रकाश उत्सर्जनासह) 1839 मध्ये फ्रेंच भौतिकशास्त्रज्ञ अलेक्झांड्रे-एडमंड बेकरेल यांनी शोधला. थोड्या वेळाने, इंग्रज विलोबी स्मिथ आणि जर्मन हेनरिक-रुडॉल्फ हर्ट्झ यांनी स्वतंत्रपणे सेलेनियम आणि अल्ट्राव्हायोलेट फोटोकंडक्टिव्हिटीचा शोध लावला.

1888 मध्ये, अमेरिकेत पहिले "सोलर रेडिएशन रिकव्हरी डिव्हाइस" पेटंट झाले. फोटोकंडक्टिव्हिटीच्या क्षेत्रातील रशियन शास्त्रज्ञांची पहिली उपलब्धी 1938 पर्यंतची आहे. त्यानंतर, शिक्षणतज्ञ अब्राम जोफे यांच्या प्रयोगशाळेत, प्रथमच सौर ऊर्जा रूपांतरण घटक तयार करण्यात आला, जो सौरऊर्जेमध्ये वापरण्याची योजना होती.

पार्थिव सौर ऊर्जेच्या विकासापूर्वी शास्त्रज्ञांनी (लेनिनग्राड-पीटर्सबर्ग सायंटिफिक स्कूलचे भौतिकशास्त्रज्ञ बोरिस कोलोमीट्स आणि युरी मास्लाकोव्ह्ट्स) अवकाशाच्या उद्देशाने सौर बॅटरीच्या क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणात काम केले होते. त्यांनी लेनिनग्राड इन्स्टिट्यूट ऑफ फिजिक्स अँड टेक्नॉलॉजीमध्ये थॅलियम सल्फरपासून फोटोसेल तयार केले, ज्याची कार्यक्षमता 1% इतकी होती - त्या काळातील एक वास्तविक रेकॉर्ड.

अब्राम जोफ हे आताच्या लोकप्रिय इंस्टॉलेशन सोल्यूशनचे लेखक देखील बनले आहेत फोटोसेल छतावर (जरी त्या वेळी जीवाश्म इंधनाचा तुटवडा कुणालाही जाणवत नव्हता या कारणास्तव ही कल्पना सुरुवातीला फारशी पटली नाही). आज, जर्मनी, यूएसए, जपान, इस्रायल सारखे देश इमारतींच्या छतावर सौर पॅनेल वाढवत आहेत, त्यामुळे "ऊर्जा कार्यक्षम घरे" तयार होत आहेत.

20 व्या शतकाच्या उत्तरार्धात सौर ऊर्जेकडे अधिक रस येऊ लागला.या क्षेत्रातील व्यावहारिक घडामोडीबद्दल धन्यवाद, थर्मल पॉवर प्लांट तयार केले गेले, जेथे शीतलक थेट सौर किरणोत्सर्गाने गरम केले जाते आणि टर्बो-इलेक्ट्रिक जनरेटर बॉयलरमध्ये तयार होणारी वाफ चालवते.

ज्ञानाचा संचय आणि सिद्धांतापासून सरावापर्यंत प्रगती झाल्याने, सौर पिढीच्या नफ्याचा प्रश्न उद्भवतो. सुरुवातीला, सौर ऊर्जेची कार्ये स्थानिक वस्तूंच्या पुरवठ्याच्या पलीकडे गेली नाहीत, उदाहरणार्थ, केंद्रीय विद्युत प्रणालीमधून प्रवेश करणे कठीण किंवा दूरस्थ. आधीच 1975 मध्ये, ग्रहावरील सर्व सौर प्रतिष्ठापनांची एकूण उर्जा केवळ 300 किलोवॅट होती आणि एका पीक किलोवॅट पॉवरची किंमत 20 हजार डॉलर्सपर्यंत पोहोचली.

सौर ऊर्जा संयंत्रांच्या ऑपरेशनचे सिद्धांतः

सौर ऊर्जेचे विजेमध्ये रूपांतर कसे होते

सौर पॅनेलचे सामान्य प्रकार

पण अर्थातच, आर्थिक घटकाचा विचार न करताही जमिनीवरून सौरऊर्जेवर जाण्यासाठी - लक्षणीय कार्यक्षमतेची आवश्यकता आहे. आणि ते काही प्रमाणात साध्य करण्यात यशस्वी झाले. आधुनिक सिलिकॉन सेमीकंडक्टर जनरेटरची कार्यक्षमता आधीच 15-24% आहे (पहा — सौर पेशी आणि मॉड्यूल्सची कार्यक्षमता), म्हणूनच (तसेच त्यांची किंमत कमी झाली आहे) आज सतत मागणी आहे.

सीमेन्स, क्योसेरा, सोलारेक्स, बीपी सोलर, शेल आणि इतर सारख्या मोठ्या जागतिक कंपन्यांनी सौर पॅनेलच्या उत्पादनात प्रभुत्व मिळवले आहे. अर्धसंवाहक सौर पेशींच्या एका वॅटच्या स्थापित विद्युत उर्जेची किंमत $2 पर्यंत घसरली.

सोव्हिएत काळातही, असा अंदाज होता की 4 हजार किमी 2 सौर मॉड्यूल संपूर्ण जगाच्या वार्षिक विजेच्या गरजा पूर्ण करण्यास सक्षम होते. आणि त्या वेळी बॅटरीची कार्यक्षमता 6% पेक्षा जास्त नव्हती.

गेल्या शतकात, यूएसए, फ्रान्स, स्पेन, इटली आणि इतर "सौर" देशांमध्ये 10-मेगावॅट सौर ऊर्जा प्रकल्प (SPP) स्थापित केले गेले. यूएसएसआरमध्ये, 5 मेगावॅट क्षमतेचा पहिला प्रायोगिक सौर प्लांट केर्च द्वीपकल्पात बांधला गेला होता, जेथे प्रति वर्ष सनी दिवसांची संख्या या प्रदेशातील सर्वात जास्त आहे.

यापैकी काही स्टेशन अजूनही कार्यरत आहेत, अनेकांनी कार्य करणे थांबवले आहे, परंतु हे सांगणे सुरक्षित आहे की ते तत्त्वतः आधुनिक सौर फोटोव्होल्टेइक सिस्टमशी स्पर्धा करू शकत नाहीत.

सौर ऊर्जा प्रकल्प:

सौर ऊर्जा संयंत्रांचे प्रकार

तरंगते सौर ऊर्जा संयंत्रे

सौर केंद्रक

व्यावसायिक

सौर ऊर्जेची ताकद सर्वांनाच स्पष्ट आहे आणि तपशीलवार स्पष्टीकरणाची गरज नाही.

प्रथम, सूर्याची संसाधने दीर्घकाळ टिकतील - एका तार्‍याचे आयुर्मान सुमारे 5 अब्ज वर्षे शास्त्रज्ञांच्या अंदाजानुसार आहे.

दुसरे, सौर ऊर्जेचा वापर हरितगृह वायू उत्सर्जन, ग्लोबल वार्मिंग आणि सामान्य पर्यावरणीय प्रदूषणास धोका देत नाही, म्हणजे. ग्रहाच्या पर्यावरणीय संतुलनावर परिणाम होत नाही.

1 मेगावॅट क्षमतेचा फोटोव्होल्टेइक प्लांट दरवर्षी सुमारे 2 दशलक्ष किलोवॅट उत्पादन करतो. हे खालील खंडांमध्ये ज्वलन ऊर्जा प्रकल्पाच्या तुलनेत कार्बन डायऑक्साइड उत्सर्जन रोखते: गॅसवर सुमारे 11 हजार टन, तेल उत्पादनांवर 1.1-1.5 हजार टन, कोळशावर 1,7-2,3 हजार टन...

बाधक

सौर ऊर्जेच्या अडथळ्यांमध्ये, प्रथम, अद्याप पुरेशी उच्च कार्यक्षमता नाही आणि दुसरी, प्रति किलोवॅट तासाची कमी पुरेशी किंमत नाही—अशी गोष्ट जी कोणत्याही अक्षय ऊर्जा स्त्रोताच्या व्यापक वापराबद्दल प्रश्न निर्माण करते.

पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर मोठ्या प्रमाणात सौर किरणोत्सर्ग अनियंत्रितपणे विखुरलेले आहे हे तथ्य याला जोडले आहे.

पर्यावरणाच्या सुरक्षिततेवर देखील कठोरपणे प्रश्न आहे - तरीही, वापरलेल्या घटकांच्या विल्हेवाटीचे काय करावे हे अद्याप स्पष्ट नाही.

शेवटी, सौर ऊर्जेच्या अभ्यासाची डिग्री - ते जे काही म्हणतात ते - अद्याप परिपूर्ण नाही.

सौर ऊर्जेतील सर्वात कमकुवत दुवा म्हणजे बॅटरीची कमी कार्यक्षमता; या समस्येचे निराकरण केवळ वेळेची बाब आहे.

वापर

होय, सूर्यापासून ऊर्जा मिळवणे हा सर्वात स्वस्त प्रकल्प नाही. पण, प्रथम, गेल्या तीस वर्षांत, फोटोसेल वापरून निर्माण होणारी एक वॅट दहापट स्वस्त झाली आहे. आणि दुसरे म्हणजे, पारंपारिक ऊर्जा स्त्रोतांवरील अवलंबित्व कमी करण्याची युरोपीय देशांची इच्छा सौर ऊर्जेची भूमिका बजावते. तसेच, क्योटो प्रोटोकॉलबद्दल विसरू नका. आता आपण असे म्हणू शकतो की विज्ञानाच्या दृष्टिकोनातून आणि व्यापाराच्या दृष्टिकोनातून सौरऊर्जा स्थिर गतीने विकसित होत आहे.

आज, सौरऊर्जा सर्वात सक्रियपणे तीन उद्देशांसाठी वापरली जाते:

• गरम आणि गरम पाणी आणि वातानुकूलन;

• सौर फोटोव्होल्टेइक कन्व्हर्टर वापरून विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतरण;

• थर्मल सायकलवर आधारित मोठ्या प्रमाणात वीज निर्मिती.

सौर ऊर्जेचे विजेमध्ये रूपांतर करावे लागत नाही, परंतु ती उष्णता म्हणून वापरणे शक्य आहे. उदाहरणार्थ, निवासी आणि औद्योगिक सुविधांच्या गरम आणि गरम पाण्यासाठी.

सोलर हीटिंग सिस्टमच्या डिझाइनच्या ऑपरेशनच्या तत्त्वाचा आधार म्हणजे अँटीफ्रीझ गरम करणे.उष्णता नंतर स्टोरेज टाक्यांमध्ये हस्तांतरित केली जाते, सहसा तळघरात असते आणि तेथून वापरली जाते.

फोटोव्होल्टेइक ऊर्जेच्या सर्वात मोठ्या संभाव्य ग्राहकांपैकी एक म्हणजे कृषी क्षेत्र, जे स्वतंत्रपणे शेकडो मेगावॅट पीक सौर उर्जेचा वापर करू शकते. यामध्ये नेव्हिगेशन सपोर्ट, टेलिकम्युनिकेशन सिस्टमसाठी पॉवर, रिसॉर्ट आणि आरोग्य आणि पर्यटन व्यवसायासाठी यंत्रणा तसेच व्हिला, सौर पथदिवे आणि बरेच काही जोडले जाऊ शकते.

आज, सामान्य माणसाच्या दृष्टीकोनातून, पूर्णपणे विलक्षण होण्याची शक्यता, सौर ऊर्जा वापरण्याच्या मार्गांवर गांभीर्याने विचार केला जात आहे. उदाहरणार्थ, सौर केंद्रांभोवती परिभ्रमण करण्याचे प्रकल्प किंवा आणखी विलक्षणपणे, चंद्रावरील सौर ऊर्जा प्रकल्प.

आणि खरंच असे प्रकल्प आहेत. अवकाशात, आपल्या निळ्या ग्रहाच्या तुलनेत सौर ऊर्जेचे प्रमाण खूप जास्त आहे. दिग्दर्शित प्रकाश (लेसर) किंवा अतिउच्च वारंवारता (मायक्रोवेव्ह) किरणोत्सर्गाचा वापर करून पृथ्वीवर ऊर्जेचे प्रसारण शक्य आहे.

विषय चालू ठेवणे: जगात सौरऊर्जा वाढवा