Neno "nishati" linamaanisha uwezo wa kufanya kazi. Uhitaji wa nishati duniani unaongezeka hadi kiwango cha juu sana kwa sababu ya ukuaji wa asili na matumizi ya teknolojia mpya. Chanzo cha nishati zinazoweza kuwaka tunazotegemea, kama vile makaa ya mawe, gesi, na mafuta, hazina kikomo. Kuongezeka kwa uchomaji wa mafuta kunazua wasiwasi juu ya ongezeko la joto duniani na uchafuzi wa hewa . Kwa sababu ya utegemezi mwingi wa nishati ya kisukuku kwa nishati, zinaisha, ni muhimu kutafuta vyanzo mbadala vya nishati, na chanzo kimoja mbadala ni jua .
Nishati ya jua ni mwanga mng'ao na joto kutoka kwa jua ambalo hutumika kwa teknolojia mbalimbali zinazobadilika kila mara kama vile joto la jua, nishati ya jua, usanifu wa jua na usanisinuru bandia.
Pia ni chanzo muhimu cha nishati mbadala, na teknolojia zake zina sifa pana kama jua tulivu au sola amilifu kulingana na jinsi wanavyokamata na kusambaza nishati ya jua au kuibadilisha kuwa nishati ya jua.
Malengo ya kujifunza
Kufikia mwisho wa somo hili, unapaswa kuwa na uwezo wa:
Jua ni chanzo chenye nguvu sana cha nishati, na mwanga wa jua ndio chanzo kikubwa zaidi cha nishati inayopokelewa na Dunia. Mionzi ya jua au mwanga wa jua unaofika ardhini huwa na takriban asilimia 50 ya nuru inayoonekana, asilimia 45 ya miale ya infrared, na viwango vidogo vya urujuanimno na aina nyinginezo za miale ya sumakuumeme. Nishati ya jua ni mwanga tu na joto linalotokana na jua. Nishati ya jua ndicho chanzo safi zaidi cha nishati mbadala inayopatikana.
Fomu za nishati ya jua
Kama ilivyoonyeshwa hapo juu, paneli ya jua ina jukumu la kukusanya mwanga wa jua au mionzi ya jua na kubadilisha kuwa nishati ya umeme. Kidhibiti cha chaji ya jua hudhibiti mtiririko wa sasa kutoka kwa paneli ya jua hadi kwa betri. Mdhibiti hufuatilia voltage ya betri na hupunguza sasa wakati betri imeshtakiwa kikamilifu. Betri huhifadhi nishati kwa matumizi ya baadaye. Kibadilishaji kigeuzi hubadilisha mkondo wa moja kwa moja (unaozalisha jua) hadi mkondo mbadala (unaotumika katika gridi ya umeme). Mita hupima kiasi cha nishati inayotumiwa na vifaa vya nyumbani kama vile friji, balbu na televisheni.
Nishati ya jua inaweza kuwa katika aina zifuatazo;
Mionzi ya jua inaweza kubadilishwa kuwa nishati ya joto au nishati ya umeme .
Nishati ya joto
Vifaa vya kawaida vinavyotumiwa kunasa nishati ya jua na kuibadilisha kuwa nishati ya joto ni wakusanyaji wa sahani za gorofa, ambazo hutumiwa kwa matumizi ya joto la jua. Kwa sababu ya ukubwa wa mionzi ya jua kwenye uso wa Dunia kuwa chini, wakusanyaji hawa lazima wawe wakubwa katika eneo. Kwa mfano, mkusanyaji lazima awe na eneo la takriban mita za mraba 40 (futi za mraba 430) kukusanya nishati ya kutosha inayohitajika kwa mtu mmoja.
Watozaji wa sahani za gorofa wanaotumiwa sana hujumuisha sahani ya chuma iliyotiwa rangi nyeusi, iliyofunikwa na karatasi moja au mbili za kioo, ambayo huwashwa na mwanga wa jua unaoanguka juu yake. Kisha joto la mwanga wa jua huhamishiwa kwenye hewa au maji, yanayoitwa viowevu vya kubeba, ambavyo vinapita nyuma ya sahani. Joto hili linaweza kutumika moja kwa moja au linaweza kuhamishiwa kwa njia nyingine ya kuhifadhi. Uhifadhi wa joto kwa matumizi ya usiku au siku za mawingu hukamilishwa kwa kutumia mizinga ya maboksi kuhifadhi maji yenye joto wakati wa jua. Wakusanyaji wa sahani-gorofa kwa kawaida hupasha joto kiowevu cha kibebea joto hadi nyuzi joto 66 hadi 93 Selsiasi. Ufanisi wa watoza vile huanzia asilimia 20 hadi 80, kulingana na muundo wa mtoza.
Njia nyingine ya ubadilishaji wa nishati ya joto hupatikana katika mabwawa ya jua, ambayo ni miili ya maji ya chumvi iliyoundwa kukusanya na kuhifadhi nishati ya jua. Joto linalotokana na madimbwi hayo huwezesha uzalishaji wa kemikali, chakula, nguo, mabwawa ya kuogelea na mifugo. Mabwawa ya miale ya jua ni ghali sana kufunga na kutunza na kwa ujumla yanapatikana katika maeneo ya vijijini yenye joto.
Uzalishaji wa umeme
Mionzi ya jua inaweza kubadilishwa moja kwa moja kuwa umeme na seli za jua. Katika seli hizo, voltage ndogo ya umeme hutolewa wakati mwanga unapiga makutano kati ya chuma na semiconductor (kama vile silicon) au makutano kati ya semiconductors mbili. Nguvu inayozalishwa na seli moja ya photovoltaic ni takriban wati mbili. Ufanisi wa nishati ya seli nyingi za kisasa za photovoltaic ni asilimia 15 hadi 20 tu, na kwa kuwa nguvu ya mionzi ya jua ni ya chini, kwa kuanzia, makusanyiko makubwa na ya gharama kubwa ya seli hizo zinahitajika kuzalisha hata kiasi cha wastani cha nguvu.
Vitengo vikubwa vya seli za photovoltaic zimetumika kutoa nguvu kwa pampu za maji na mifumo ya mawasiliano katika maeneo ya mbali na satelaiti za mawasiliano.
Paneli za zamani za silicon za fuwele na teknolojia zinazoibuka kwa kutumia seli za jua zenye filamu nyembamba, ikijumuisha picha za voltaiki zilizounganishwa kwenye jengo, zinaweza kusakinishwa na wamiliki wa biashara na wamiliki wa nyumba kwenye paa zao ili kuchukua nafasi ya usambazaji wa umeme wa kawaida.
Mitambo ya nishati ya jua iliyokolea hutumia umakini, au kulenga wakusanyaji ili kuzingatia mwanga wa jua unaopokelewa kutoka eneo pana hadi kwenye kipokezi kidogo cheusi, na hivyo kuongeza kwa kiasi kikubwa mwangaza wa mwanga ili kutoa halijoto ya juu zaidi. Safu za vioo au lenzi zilizopangiliwa kwa uangalifu zinaweza kulenga mwanga wa jua wa kutosha ili kuongeza joto la nyuzi joto 2,000 au zaidi. Joto hili basi linaweza kutumika kuendesha boiler, ambayo kwa upande wake hutoa mvuke kwa mtambo wa kuzalisha umeme wa turbine ya mvuke. Kwa ajili ya kuzalisha mvuke moja kwa moja, vioo vinavyohamishika vinaweza kupangwa ili kuzingatia kiasi kikubwa cha mionzi ya jua kwenye mabomba nyeusi ambayo maji huzunguka na hivyo kupashwa.
Maombi mengine
Nishati ya jua hutumiwa kutoa chumvi kutoka kwa maji ya bahari kwa uvukizi. Vitengo vya kuondoa chumvi kwa kutumia nishati ya jua hubadilisha maji ya chumvi kuwa maji ya kunywa kwa kubadilisha nishati ya Jua kuwa joto, moja kwa moja au isivyo moja kwa moja, ili kuendesha mchakato wa kuondoa chumvi.
Teknolojia ya jua pia imeibuka kwa ajili ya uzalishaji safi na unaoweza kufanywa upya wa hidrojeni kama chanzo mbadala cha nishati.
Mambo yanayoathiri utendaji wa mfumo wa nishati ya jua
1. Mabadiliko ya hali ya hewa
Kwa vile mwangaza wa joto unaweza kudhoofisha uzalishaji wa kila siku wa seli za jua mapema, joto la juu husababisha kushuka kwa voltage na kushuka kwa nguvu kwa ujumla. Seli za jua hufanya vizuri zaidi katika baridi kuliko katika hali ya hewa ya joto. Kwa hiyo, kupanda kwa joto zaidi ya nyuzi 25 Celsius husababisha kuoza kwa pato la paneli za jua.
2. Kuweka kivuli
Wakati kivuli kinaanguka hata sehemu ndogo ya jopo la jua, sasa kupitia kamba nzima hupunguzwa. Seli zenye kivuli huathiri mtiririko wa sasa wa mfumo mzima wa nishati ya jua.
3. Mwelekeo wa paa
Pembe ya mwelekeo wa paneli za jua inapaswa kubadilishwa kikamilifu kulingana na mabadiliko ya misimu, latitudo na longitudo, na masaa ya jua.
4. Usafi wa paneli ya jua
Usafi wa uso wa paneli ya jua umeunganishwa moja kwa moja na ubadilishaji wa nguvu ya picha. Dhoruba za mchanga, mazingira machafu, na mvua ni sababu chache ambazo zinaweza kuchukua jukumu katika kupunguza ufanisi wa moduli za jua.
Faida na hasara za nishati ya jua
Faida za nishati ya jua ni;
Hasara za nishati ya jua ni pamoja na;
Muhtasari
