पृथ्वी पर सौर ऊर्जा का उपयोग। पृथ्वी पर सौर ऊर्जा के उपयोग की संभावनाएं

2024 लेखक: Henry Conors | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-02-12 07:40

आज, ऊर्जा की खपत की समस्या काफी तीव्र है - ग्रह के संसाधन अंतहीन नहीं हैं, और अपने अस्तित्व के दौरान, मानवता ने प्रकृति द्वारा दी गई चीज़ों को बहुत अधिक तबाह कर दिया है। फिलहाल, कोयले और तेल का सक्रिय रूप से खनन किया जा रहा है, जिसके भंडार दिन-ब-दिन छोटे होते जा रहे हैं। विचार की शक्ति ने मानव जाति को भविष्य में एक अविश्वसनीय कदम उठाने और परमाणु ऊर्जा का उपयोग करने की अनुमति दी, जिससे यह वरदान पूरे पर्यावरण के लिए एक बड़ा खतरा बन गया।

पर्यावरण का मुद्दा भी कम तीव्र नहीं है - संसाधनों का सक्रिय निष्कर्षण और उनका आगे उपयोग ग्रह की स्थिति पर प्रतिकूल प्रभाव डालता है, न केवल मिट्टी की प्रकृति, बल्कि जलवायु परिस्थितियों को भी बदल रहा है।

इसलिए हमेशा ऊर्जा के प्राकृतिक स्रोतों जैसे पानी या हवा पर विशेष ध्यान दिया गया है। अंत में, इतने वर्षों के सक्रिय अनुसंधान और विकास के बाद, मानवता पृथ्वी पर सौर ऊर्जा के उपयोग के लिए "बढ़ी" है। यह उसके बारे में है जिसके बारे में हम आगे चर्चा करेंगे।

इसमें इतना आकर्षक क्या है

विशिष्ट उदाहरणों पर आगे बढ़ने से पहले, आइए जानें कि दुनिया भर के शोधकर्ता इस प्रकार के ऊर्जा उत्पादन में इतनी रुचि क्यों रखते हैं।इसकी मुख्य संपत्ति को अटूटता कहा जा सकता है। कई परिकल्पनाओं के बावजूद, निकट भविष्य में सूर्य जैसा तारा निकलने की संभावना बहुत कम है। इसका मतलब है कि मानवता के पास पूरी तरह से प्राकृतिक तरीके से स्वच्छ ऊर्जा प्राप्त करने का अवसर है।

पृथ्वी पर सौर ऊर्जा का उपयोग करने का दूसरा निस्संदेह लाभ इस विकल्प की पर्यावरण मित्रता है। ऐसी परिस्थितियों में पर्यावरण पर प्रभाव शून्य होगा, जो बदले में सीमित भूमिगत संसाधनों के निरंतर निष्कर्षण से खुलने वाले भविष्य की तुलना में पूरी दुनिया को बहुत उज्जवल भविष्य प्रदान करता है।

आखिरकार इस बात पर विशेष ध्यान देना चाहिए कि सौर ऊर्जा के इस्तेमाल से इंसानों को सबसे कम खतरा होता है।

वास्तव में

अब बात पर आते हैं। कुछ हद तक काव्यात्मक नाम "सौर ऊर्जा" वास्तव में विशेष रूप से विकसित प्रौद्योगिकियों का उपयोग करके विकिरण के बिजली में रूपांतरण को छुपाता है। यह प्रक्रिया फोटोवोल्टिक कोशिकाओं द्वारा प्रदान की जाती है, जिसका मानवता अपने उद्देश्यों के लिए अत्यधिक सक्रिय रूप से उपयोग कर रही है, और काफी सफलतापूर्वक।

सौर विकिरण

ऐतिहासिक रूप से ऐसा हुआ कि संज्ञा "विकिरण" उन मानव निर्मित आपदाओं के संबंध में सकारात्मक लोगों की तुलना में अधिक नकारात्मक संघों को उजागर करती है जो दुनिया अपने जीवनकाल में जीवित रहने में कामयाब रही। फिर भी, पृथ्वी पर सूर्य की ऊर्जा का उपयोग करने की तकनीक इसके साथ काम करने के लिए प्रदान करती है।

मूल रूप से,इस प्रकार का विकिरण विद्युत चुम्बकीय विकिरण है, जिसकी सीमा 2.8 और 3.0 माइक्रोन के बीच होती है।

मानवता द्वारा सफलतापूर्वक उपयोग किए जाने वाले सौर स्पेक्ट्रम में वास्तव में तीन प्रकार की तरंगें होती हैं: पराबैंगनी (लगभग 2%), लगभग 49% प्रकाश तरंगें होती हैं और अंत में, उतनी ही मात्रा अवरक्त विकिरण में होती है। सौर ऊर्जा में अन्य घटकों की संख्या कम होती है, लेकिन उनकी भूमिका इतनी महत्वहीन होती है कि उनका पृथ्वी के जीवन पर कोई विशेष प्रभाव नहीं पड़ता है।

पृथ्वी से टकराने वाली सौर ऊर्जा की मात्रा

अब जबकि मानव जाति के लाभ के लिए उपयोग किए जाने वाले स्पेक्ट्रम की संरचना निर्धारित की गई है, इस संसाधन की एक और महत्वपूर्ण विशेषता पर ध्यान दिया जाना चाहिए। पृथ्वी पर सौर ऊर्जा का उपयोग बहुत ही आशाजनक प्रतीत होता है क्योंकि यह लगभग न्यूनतम प्रसंस्करण लागत पर काफी बड़ी मात्रा में उपलब्ध है। एक तारे द्वारा उत्सर्जित ऊर्जा की कुल मात्रा बहुत अधिक होती है, लेकिन लगभग 47% पृथ्वी की सतह तक पहुँचती है, जो कि सात सौ क्वाड्रिलियन किलोवाट-घंटे के बराबर है। तुलना के लिए, हम ध्यान दें कि केवल एक किलोवाट-घंटा एक सौ वाट की शक्ति के साथ एक प्रकाश बल्ब का दस साल का संचालन प्रदान कर सकता है।

सूर्य के विकिरण की शक्ति और पृथ्वी पर ऊर्जा का उपयोग, निश्चित रूप से, कई कारकों पर निर्भर करता है: जलवायु की स्थिति, सतह पर किरणों की घटना का कोण, मौसम और भौगोलिक स्थिति।

कब और कितना

यह अनुमान लगाना आसान है कि सौर ऊर्जा की दैनिक मात्रा सतह पर गिर रही हैपृथ्वी लगातार बदल रही है, क्योंकि यह सीधे सूर्य के संबंध में ग्रह की स्थिति और स्वयं प्रकाशमान की गति पर निर्भर करती है। यह लंबे समय से ज्ञात है कि दोपहर में विकिरण अधिकतम होता है, जबकि सुबह और शाम को सतह पर पहुंचने वाली किरणों की संख्या बहुत कम होती है।

हम विश्वास के साथ कह सकते हैं कि सौर ऊर्जा का उपयोग उन क्षेत्रों में सबसे अधिक उत्पादक होगा जो भूमध्यरेखीय पट्टी के जितना करीब हो सके, क्योंकि यह वहाँ है कि उच्चतम और निम्नतम संकेतकों के बीच का अंतर न्यूनतम है, जो दर्शाता है कि ग्रह की सतह तक पहुँचने वाले विकिरण की अधिकतम मात्रा। उदाहरण के लिए, रेगिस्तानी अफ्रीकी क्षेत्रों में, विकिरण की वार्षिक मात्रा औसतन 2200 किलोवाट-घंटे तक पहुँचती है, जबकि कनाडा या, उदाहरण के लिए, मध्य यूरोप में, आंकड़े 1000 किलोवाट-घंटे से अधिक नहीं होते हैं।

इतिहास में सौर ऊर्जा

यदि आप यथासंभव व्यापक रूप से सोचते हैं, तो हमारे ग्रह को गर्म करने वाले महान प्रकाश को "वश में" करने का प्रयास प्राचीन काल में बुतपरस्ती के दौरान शुरू हुआ, जब प्रत्येक तत्व एक अलग देवता द्वारा अवतरित हुआ था। हालाँकि, निश्चित रूप से, तब सौर ऊर्जा के उपयोग का कोई सवाल ही नहीं था - दुनिया में जादू का राज था।

पृथ्वी पर सूर्य की ऊर्जा के उपयोग का विषय सक्रिय रूप से 14 वीं के अंत में - 20 वीं शताब्दी की शुरुआत में उठाया जाने लगा। विज्ञान में एक वास्तविक सफलता 1839 में अलेक्जेंडर एडमंड बेकरेल द्वारा बनाई गई थी, जो फोटोवोल्टिक प्रभाव के खोजकर्ता बनने में कामयाब रहे। इस विषय का अध्ययन काफी बढ़ गया है, और 44 वर्षों के बाद, चार्ल्स फ्रिट्स पहली बार डिजाइन करने में सक्षम थेसोना मढ़वाया सेलेनियम पर आधारित मॉड्यूल। पृथ्वी पर सूर्य की ऊर्जा के इस उपयोग ने थोड़ी मात्रा में जारी बिजली दी - उत्पादन की कुल मात्रा तब 1% से अधिक नहीं थी। फिर भी, सभी मानव जाति के लिए, यह एक वास्तविक सफलता थी, जिसने विज्ञान के नए क्षितिज खोल दिए, जिसके बारे में पहले सपने में भी नहीं सोचा गया था।

अल्बर्ट आइंस्टीन ने स्वयं सौर ऊर्जा के विकास में महत्वपूर्ण योगदान दिया। आधुनिक दुनिया में, वैज्ञानिक का नाम अक्सर उनके प्रसिद्ध सापेक्षता के सिद्धांत से जुड़ा होता है, लेकिन वास्तव में, उन्हें बाहरी फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव का अध्ययन करने के लिए नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।

आज तक, पृथ्वी पर सौर ऊर्जा का उपयोग करने की तकनीक या तो तेजी से बढ़ रही है या कम तीव्र गिरावट नहीं है, हालांकि, ज्ञान की इस शाखा को लगातार नए तथ्यों के साथ अद्यतन किया जाता है, और हम आशा कर सकते हैं कि निकट भविष्य में, एक पूरी तरह से नई दुनिया का द्वार हमारे सामने खुल जाएगा। शांति।

प्रकृति हमारे खिलाफ है

हम पहले ही पृथ्वी पर सूर्य की ऊर्जा का उपयोग करने के लाभों के बारे में बात कर चुके हैं। आइए अब इस पद्धति के नुकसानों पर ध्यान दें, जो दुर्भाग्य से कम नहीं हैं।

भौगोलिक स्थिति, जलवायु परिस्थितियों और सूर्य की गति पर प्रत्यक्ष निर्भरता के कारण, पर्याप्त मात्रा में सौर ऊर्जा के उत्पादन के लिए भारी क्षेत्रीय लागत की आवश्यकता होती है। लब्बोलुआब यह है कि सौर विकिरण की खपत और प्रसंस्करण का क्षेत्र जितना बड़ा होगा, आउटपुट पर हमें पर्यावरण के अनुकूल ऊर्जा की मात्रा उतनी ही अधिक होगी। ऐसे की नियुक्तिविशाल सिस्टम के लिए बहुत अधिक खाली स्थान की आवश्यकता होती है, जो कुछ कठिनाइयों का कारण बनता है।

पृथ्वी पर सौर ऊर्जा के उपयोग के संबंध में एक और समस्या दिन के समय के सीधे संबंध में है, क्योंकि रात में उत्पादन शून्य होगा, और सुबह और शाम बेहद महत्वहीन होगा।

एक अतिरिक्त जोखिम कारक मौसम ही है - परिस्थितियों में अचानक परिवर्तन इस तरह की प्रणाली के संचालन पर बेहद नकारात्मक प्रभाव डाल सकता है, क्योंकि वे आवश्यक शक्ति को डीबग करने में कठिनाइयों का कारण बनते हैं। एक मायने में, खपत और उत्पादन की मात्रा में तेज बदलाव वाली स्थितियां खतरनाक हो सकती हैं।

साफ-सुथरा लेकिन महंगा

पृथ्वी पर सौर ऊर्जा का उपयोग इसकी उच्च लागत के कारण इस समय मुश्किल है। मुख्य प्रक्रियाओं के कार्यान्वयन के लिए आवश्यक फोटोकल्स की उच्च लागत होती है। बेशक, इस तरह के संसाधन का उपयोग करने के सकारात्मक पहलू इसका भुगतान करते हैं, लेकिन आर्थिक दृष्टिकोण से, फिलहाल नकद लागत के पूर्ण भुगतान के बारे में बात करने की कोई आवश्यकता नहीं है।

हालांकि, जैसा कि चलन से पता चलता है, सौर कोशिकाओं की कीमत धीरे-धीरे गिर रही है, इसलिए समय रहते इस समस्या को पूरी तरह से हल किया जा सकता है।

प्रक्रिया की असुविधा

ऊर्जा के स्रोत के रूप में सूर्य का उपयोग करना भी मुश्किल है क्योंकि संसाधनों को संसाधित करने की यह विधि बल्कि श्रमसाध्य और असुविधाजनक है। विकिरण की खपत और प्रसंस्करण सीधे प्लेटों की सफाई पर निर्भर करता है, जिसे सुनिश्चित करना काफी समस्याग्रस्त है। इसके अलावा, अत्यंततत्वों का तापन भी प्रक्रिया को नकारात्मक रूप से प्रभावित करता है, जिसे केवल सबसे शक्तिशाली शीतलन प्रणालियों का उपयोग करके रोका जा सकता है, जिसके लिए अतिरिक्त सामग्री लागत और काफी लागत की आवश्यकता होती है।

इसके अलावा, सौर कलेक्टरों में उपयोग की जाने वाली प्लेटें, 30 वर्षों के सक्रिय कार्य के बाद, धीरे-धीरे अनुपयोगी हो जाती हैं, और सौर कोशिकाओं की लागत का उल्लेख पहले किया गया था।

पर्यावरण मुद्दा

पहले कहा जाता था कि इस तरह के संसाधन के इस्तेमाल से भविष्य में इंसानियत को पर्यावरण के साथ होने वाली काफी गंभीर समस्याओं से बचाया जा सकता है। संसाधनों का स्रोत और अंतिम उत्पाद वास्तव में यथासंभव पर्यावरण के अनुकूल हैं।

फिर भी, सौर ऊर्जा का उपयोग, सौर संग्राहकों के संचालन का सिद्धांत फोटोकल्स के साथ विशेष प्लेटों का उपयोग करना है, जिसके निर्माण के लिए बहुत सारे विषाक्त पदार्थों की आवश्यकता होती है: सीसा, आर्सेनिक या पोटेशियम। इनके उपयोग से पर्यावरण को कोई नुकसान नहीं होता है, हालांकि, उनके सीमित जीवनकाल को देखते हुए, समय के साथ, प्लेटों का निपटान एक गंभीर समस्या बन सकता है।

पर्यावरण पर नकारात्मक प्रभाव को सीमित करने के लिए, निर्माता धीरे-धीरे पतली फिल्म वेफर्स की ओर बढ़ रहे हैं, जिनकी लागत कम है और पर्यावरण पर कम हानिकारक प्रभाव पड़ता है।

विकिरण को ऊर्जा में बदलने के तरीके

मानवता के भविष्य के बारे में फिल्में और किताबें हमें लगभग हमेशा इस प्रक्रिया की लगभग वही तस्वीर देती हैं, जो वास्तव में,वास्तविकता से काफी भिन्न हो सकता है। कन्वर्ट करने के कई तरीके हैं।

फोटोकल्स का पहले वर्णित उपयोग सबसे आम है।

एक विकल्प के रूप में, मानवता सक्रिय रूप से विशेष सतहों के ताप के आधार पर सौर तापीय ऊर्जा का उपयोग कर रही है, जो प्राप्त तापमान की उचित दिशा के साथ पानी को गर्म करने की अनुमति देती है। यदि आप इस प्रक्रिया को यथासंभव सरल बनाते हैं, तो इसकी तुलना निजी घरों में गर्मियों की बौछारों के लिए उपयोग किए जाने वाले टैंकों से की जा सकती है।

ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए विकिरण का उपयोग करने का दूसरा तरीका "सौर सेल" है, जो केवल निर्वात में ही काम कर सकता है। इस प्रकार की प्रणाली विकिरण को गतिज ऊर्जा में परिवर्तित करती है।

रात में उत्पादन की कमी की समस्या को आंशिक रूप से सौर गुब्बारा बिजली संयंत्रों द्वारा हल किया जाता है, जिसका संचालन जारी ऊर्जा के संचय और शीतलन प्रक्रिया की अवधि के कारण जारी रहता है।

हम और सौर ऊर्जा

पृथ्वी पर सौर और पवन ऊर्जा के संसाधनों का काफी सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है, हालांकि हम अक्सर इस पर ध्यान नहीं देते हैं। इससे पहले, एक बाहरी शॉवर में पानी को गर्म करने का उल्लेख पहले ही किया जा चुका है। वास्तव में, इन उद्देश्यों के लिए अक्सर सौर ऊर्जा का उपयोग किया जाता है। हालांकि, कई अन्य उदाहरण हैं: लगभग हर प्रकाश की दुकान में आप भंडारण बल्ब पा सकते हैं जो रात में भी बिजली के बिना काम कर सकते हैं धन्यवाद दिन के दौरान संचित ऊर्जा के लिए धन्यवाद।

फोटोकल्स पर आधारित इंस्टॉलेशन सभी प्रकार के पंपिंग स्टेशनों और वेंटिलेशन सिस्टम में सक्रिय रूप से उपयोग किए जाते हैं।

कल, आज, कल

मानवता के लिए सबसे महत्वपूर्ण संसाधनों में से एक सौर ऊर्जा है, और इसके उपयोग की संभावनाएं बहुत अधिक हैं। यह उद्योग सक्रिय रूप से वित्त पोषित, विस्तारित और बेहतर है। अब सौर ऊर्जा संयुक्त राज्य अमेरिका में सबसे अधिक विकसित है, जहां कुछ क्षेत्र इसे पूर्ण वैकल्पिक ऊर्जा स्रोत के रूप में उपयोग करते हैं। साथ ही, इस प्रकार के पावर प्लांट Mojave डेजर्ट में काम करते हैं। अन्य देशों ने लंबे समय से इस प्रकार की बिजली उत्पादन की ओर अग्रसर किया है, जो जल्द ही पर्यावरण प्रदूषण की समस्या का समाधान कर सकता है।