शब्द "ऊर्जा" का अर्थ है कार्य करने की क्षमता। प्राकृतिक विकास और नई तकनीक के उपयोग के कारण दुनिया में ऊर्जा की आवश्यकता बहुत अधिक आयाम तक बढ़ जाती है। ज्वलनशील ईंधनों के स्रोत जिन पर हम निर्भर हैं, जैसे कोयला, गैस और तेल, परिमित हैं। ईंधन के जलने से ग्लोबल वार्मिंग और वायु प्रदूषण पर चिंता बढ़ जाती है। ऊर्जा के लिए जीवाश्म ईंधन की अत्यधिक निर्भरता के कारण, वे समाप्त हो रहे हैं, वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों को खोजना आवश्यक है, और एक वैकल्पिक स्रोत सूर्य है ।
सौर ऊर्जा सूर्य से निकलने वाली उज्ज्वल रोशनी और गर्मी है जो सौर ताप, सौर तापीय ऊर्जा, सौर वास्तुकला और कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण जैसी निरंतर विकसित होने वाली तकनीकों का उपयोग करके उपयोग की जाती है।
यह नवीकरणीय ऊर्जा का एक आवश्यक स्रोत भी है, और इसकी तकनीकों को मोटे तौर पर या तो निष्क्रिय सौर या सक्रिय सौर के रूप में चित्रित किया जाता है, जो इस बात पर निर्भर करता है कि वे सौर ऊर्जा को कैसे ग्रहण और वितरित करते हैं या इसे सौर ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं।
सीखने के मकसद
इस पाठ के अंत तक, आपको सक्षम होना चाहिए:
सूर्य एक अत्यंत शक्तिशाली ऊर्जा स्रोत है, और सूर्य का प्रकाश पृथ्वी द्वारा प्राप्त ऊर्जा का अब तक का सबसे बड़ा स्रोत है। जमीन पर पहुंचने वाले सौर विकिरण या सूर्य के प्रकाश में लगभग 50 प्रतिशत दृश्य प्रकाश, 45 प्रतिशत अवरक्त विकिरण, और कम मात्रा में पराबैंगनी और विद्युत चुम्बकीय विकिरण के अन्य रूप होते हैं। सौर ऊर्जा केवल प्रकाश और सूर्य से आने वाली गर्मी है। सौर ऊर्जा सबसे स्वच्छ और प्रचुर मात्रा में उपलब्ध नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत है।
सौर ऊर्जा के रूप
जैसा कि ऊपर दिखाया गया है, सौर पैनल सूरज की रोशनी या सौर विकिरण को इकट्ठा करने और विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए जिम्मेदार है। सोलर चार्ज कंट्रोलर सोलर पैनल से बैटरी तक करंट के प्रवाह को नियंत्रित करता है। नियंत्रक बैटरी के वोल्टेज की निगरानी करता है और बैटरी के पूरी तरह चार्ज होने पर करंट को कम करता है। बैटरी बाद में उपयोग के लिए ऊर्जा संग्रहीत करती है। एक इन्वर्टर डायरेक्ट करंट (जो सौर ऊर्जा उत्पन्न करता है) को प्रत्यावर्ती धारा (जो विद्युत ग्रिड में उपयोग किया जाता है) में परिवर्तित करता है। मीटर घरेलू उपकरणों जैसे फ्रिज, बल्ब और टेलीविजन द्वारा उपयोग की जाने वाली ऊर्जा की मात्रा को मापता है।
सौर ऊर्जा निम्नलिखित में से किसी भी रूप में हो सकती है;
सौर विकिरण को तापीय ऊर्जा या विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है।
थर्मल ऊर्जा
सौर ऊर्जा पर कब्जा करने और इसे तापीय ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले सबसे आम उपकरण फ्लैट-प्लेट संग्राहक हैं, जिनका उपयोग सौर ताप अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है। पृथ्वी की सतह पर सौर विकिरण की तीव्रता कम होने के कारण, इन संग्राहकों का क्षेत्रफल बड़ा होना चाहिए। उदाहरण के लिए, एक संग्राहक के पास एक व्यक्ति के लिए आवश्यक पर्याप्त ऊर्जा एकत्र करने के लिए लगभग 40 वर्ग मीटर (430 वर्ग फुट) का सतह क्षेत्र होना चाहिए।
सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किए जाने वाले फ्लैट-प्लेट संग्राहकों में एक काली धातु की प्लेट होती है, जो कांच की एक या दो चादरों से ढकी होती है, जो उस पर पड़ने वाली धूप से गर्म होती है। सूरज की रोशनी की गर्मी को तब हवा या पानी में स्थानांतरित किया जाता है, जिसे वाहक तरल पदार्थ कहा जाता है, जो प्लेट के पिछले हिस्से में बहता है। इस ऊष्मा का सीधे उपयोग किया जा सकता है या भंडारण के दूसरे माध्यम में स्थानांतरित किया जा सकता है। रात में या बादलों के दिनों में उपयोग के लिए गर्मी का भंडारण धूप की अवधि के दौरान गर्म पानी को स्टोर करने के लिए इंसुलेटेड टैंकों का उपयोग करके पूरा किया जाता है। फ्लैट-प्लेट संग्राहक आमतौर पर वाहक द्रव को 66 से 93 डिग्री सेल्सियस के तापमान तक गर्म करते हैं। कलेक्टर के डिजाइन के आधार पर ऐसे संग्राहकों की दक्षता 20 से 80 प्रतिशत तक होती है।
थर्मल ऊर्जा रूपांतरण का एक अन्य तरीका सौर तालाबों में पाया जाता है, जो खारे पानी के निकाय हैं जिन्हें सौर ऊर्जा को इकट्ठा करने और संग्रहीत करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इन तालाबों से निकाली गई गर्मी रसायनों, भोजन, वस्त्र, स्विमिंग पूल और पशुधन के उत्पादन को सक्षम बनाती है। सौर तालाब स्थापित करने और बनाए रखने के लिए काफी महंगे हैं और आमतौर पर गर्म ग्रामीण क्षेत्रों तक ही सीमित हैं।
विद्युत उत्पादन
सौर विकिरण को सौर सेल द्वारा सीधे बिजली में परिवर्तित किया जा सकता है। ऐसी कोशिकाओं में, एक छोटा विद्युत वोल्टेज उत्पन्न होता है जब प्रकाश धातु और अर्धचालक (जैसे सिलिकॉन) या दो अर्धचालकों के बीच जंक्शन के बीच जंक्शन पर हमला करता है। एक एकल फोटोवोल्टिक सेल द्वारा उत्पन्न शक्ति लगभग दो वाट होती है। अधिकांश वर्तमान फोटोवोल्टिक कोशिकाओं की ऊर्जा दक्षता केवल लगभग 15 से 20 प्रतिशत है, और चूंकि सौर विकिरण की तीव्रता कम है, इसलिए शुरू करने के लिए, ऐसे कोशिकाओं की बड़ी और महंगी असेंबली को मध्यम मात्रा में बिजली का उत्पादन करने की आवश्यकता होती है।
सुदूर क्षेत्रों और संचार उपग्रहों में पानी के पंपों और संचार प्रणालियों के लिए बिजली प्रदान करने के लिए फोटोवोल्टिक कोशिकाओं की बड़ी इकाइयों का उपयोग किया गया है।
क्लासिक क्रिस्टलीय सिलिकॉन पैनल और उभरती हुई तकनीकें थिन-फिल्म सोलर सेल का उपयोग करती हैं, जिसमें बिल्डिंग-इंटीग्रेटेड फोटोवोल्टिक शामिल हैं, व्यापार मालिकों और घर के मालिकों द्वारा पारंपरिक बिजली की आपूर्ति को बदलने के लिए उनकी छतों पर स्थापित किया जा सकता है।
केंद्रित सौर ऊर्जा संयंत्र एक विस्तृत क्षेत्र से प्राप्त सूर्य के प्रकाश को एक छोटे से काले रंग के रिसीवर में केंद्रित करने के लिए ध्यान केंद्रित करने या ध्यान केंद्रित करने वाले संग्राहकों को नियोजित करते हैं, जिससे उच्च तापमान का उत्पादन करने के लिए प्रकाश की तीव्रता में काफी वृद्धि होती है। सावधानी से संरेखित दर्पण या लेंस की सरणियाँ 2,000 डिग्री सेल्सियस या उससे अधिक के लक्ष्य तापमान को गर्म करने के लिए पर्याप्त सूर्य के प्रकाश पर ध्यान केंद्रित कर सकती हैं। इस गर्मी का उपयोग बॉयलर को संचालित करने के लिए किया जा सकता है, जो बदले में भाप टर्बाइन विद्युत उत्पादन बिजली संयंत्र के लिए भाप उत्पन्न करता है। सीधे भाप के उत्पादन के लिए, जंगम दर्पणों को व्यवस्थित किया जा सकता है ताकि बड़ी मात्रा में सौर विकिरण को काले पाइपों पर केंद्रित किया जा सके जिसके माध्यम से पानी प्रसारित होता है और इस तरह गर्म होता है।
अन्य अनुप्रयोगों
समुद्री जल से वाष्पीकरण द्वारा नमक का उत्पादन करने के लिए सौर ऊर्जा का उपयोग किया जाता है। अलवणीकरण प्रक्रिया को चलाने के लिए, सौर ऊर्जा से चलने वाली अलवणीकरण इकाइयाँ सूर्य की ऊर्जा को प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से ऊष्मा में परिवर्तित करके खारे पानी को पीने के पानी में बदल देती हैं।
वैकल्पिक ऊर्जा स्रोत के रूप में हाइड्रोजन के स्वच्छ और नवीकरणीय उत्पादन के लिए सौर प्रौद्योगिकी भी उभरी है।
सौर ऊर्जा प्रणाली के प्रदर्शन को प्रभावित करने वाले कारक
1. मौसम परिवर्तन
चूंकि गर्मी का जोखिम समय से पहले सौर कोशिकाओं के दैनिक उत्पादन को कम कर सकता है, उच्च तापमान से वोल्टेज में गिरावट और समग्र शक्ति में गिरावट आती है। सौर सेल गर्म जलवायु के बजाय ठंड में बेहतर प्रदर्शन करते हैं। इसलिए, 25 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान में वृद्धि से सौर पैनल आउटपुट क्षय होता है।
2. छायांकन
जब सौर पैनल के एक छोटे से हिस्से पर भी छाया पड़ती है, तो पूरे स्ट्रिंग के माध्यम से करंट कम हो जाता है। छायांकित कोशिकाएं संपूर्ण सौर ऊर्जा प्रणाली के वर्तमान प्रवाह को प्रभावित करती हैं।
3. रूफ ओरिएंटेशन
सौर पैनलों के झुकाव के कोण को मौसम, अक्षांश और देशांतर और धूप के समय में परिवर्तन के अनुसार सक्रिय रूप से समायोजित किया जाना चाहिए।
4. सोलर पैनल की साफ-सफाई
सौर पैनल की सतह की सफाई सीधे फोटोइलेक्ट्रिक पावर रूपांतरण से जुड़ी होती है। सैंडस्टॉर्म, प्रदूषित वातावरण और वर्षा कुछ कारक हैं जो सौर मॉड्यूल की दक्षता को कम करने में भूमिका निभा सकते हैं।
सौर ऊर्जा के फायदे और नुकसान
सौर ऊर्जा के लाभ हैं;
सौर ऊर्जा के नुकसान में शामिल हैं;
सारांश
