સૌર ઉર્જાનો ઉપયોગ, સૌર ઉર્જા - વિકાસનો ઇતિહાસ, ગુણદોષ

વૈકલ્પિક ઉર્જા માટેની ફેશન વેગ પકડી રહી છે. તદુપરાંત, નવીનીકરણીય ઉર્જા સ્ત્રોતો પર ભાર મૂકવામાં આવે છે - ભરતી, પવન, સૌર. સૌર ઊર્જા (અથવા ફોટોવોલ્ટેઇક્સ) એ સૌથી ઝડપથી વિકસતા ઔદ્યોગિક ક્ષેત્રોમાંનું એક ગણવામાં આવે છે. ઘણી વાર ખૂબ જ આશાવાદી નિવેદનો જેમ કે હકીકત એ છે કે આવનારા સમયની તમામ ઊર્જા, ઓછી નહીં, સૌર ઊર્જા પર આધારિત હશે.

કડક શબ્દોમાં કહીએ તો, સૂર્ય નામના તારાની ઊર્જા તમામ પ્રકારના અશ્મિભૂત ઇંધણ - કોલસો, તેલ, ગેસમાં "સચવાયેલ" સ્વરૂપમાં હાજર છે. આ ઉર્જા છોડના વિકાસના તબક્કે એકઠા થવાનું શરૂ કરે છે, જે સૂર્યપ્રકાશ અને ગરમીનો ઉપયોગ કરે છે, જે જટિલ જૈવિક પ્રક્રિયાઓને કારણે કાર્બન અવશેષોમાં ફેરવાય છે. પાણીની ઊર્જા, તેનું પરિભ્રમણ પણ સૂર્ય દ્વારા સમર્થિત છે.

વાતાવરણની ઉપરની સીમા પર સૌર ઊર્જાની ઘનતા 1350 W/m2 છે, તેને "સૌર સ્થિર" કહેવામાં આવે છે. જ્યારે સૂર્યના કિરણો પૃથ્વીના વાતાવરણમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે કેટલાક કિરણોત્સર્ગ વિખેરાઈ જાય છે.પરંતુ પૃથ્વીની સપાટી પર પણ, વાદળછાયું વાતાવરણમાં પણ તેની ઘનતા શક્ય ઉપયોગ માટે પૂરતી છે.

વિકાસનો ઇતિહાસ

ફોટોવોલ્ટેઇક અસર (એટલે ​​કે તેના સજાતીય ફોટોએક્સિટેશન સાથે સજાતીય પદાર્થમાં સ્થિર પ્રવાહનો દેખાવ) ફ્રેન્ચ ભૌતિકશાસ્ત્રી એલેક્ઝાન્ડ્રે-એડમંડ બેકરેલ દ્વારા 1839 માં શોધાયો હતો. થોડા સમય પછી, અંગ્રેજ વિલોબી સ્મિથ અને જર્મન હેનરિક-રુડોલ્ફ હર્ટ્ઝે સ્વતંત્ર રીતે સેલેનિયમ અને અલ્ટ્રાવાયોલેટ ફોટોકન્ડક્ટિવિટીની ફોટોકન્ડક્ટિવિટીની શોધ કરી.

1888 માં, અમેરિકામાં પ્રથમ "સોલર રેડિયેશન રિકવરી ડિવાઇસ" પેટન્ટ કરવામાં આવ્યું હતું. ફોટોકન્ડક્ટિવિટી ક્ષેત્રે રશિયન વૈજ્ઞાનિકોની પ્રથમ સિદ્ધિઓ 1938 ની છે. ત્યારબાદ, વિદ્વાન અબ્રામ જોફની પ્રયોગશાળામાં, સૌર ઊર્જા રૂપાંતરણ તત્વ પ્રથમ વખત બનાવવામાં આવ્યું હતું, જેનો સૌર ઊર્જામાં ઉપયોગ કરવાની યોજના હતી.

પાર્થિવ સૌર ઊર્જાનો વિકાસ અવકાશ હેતુઓ માટે સૌર બેટરીના ક્ષેત્રમાં વૈજ્ઞાનિકો (લેનિનગ્રાડ-પીટર્સબર્ગ સાયન્ટિફિક સ્કૂલના ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ બોરિસ કોલોમિએટ્સ અને યુરી મસ્લાકોવ્ટ્સ સહિત) દ્વારા મોટા પ્રમાણમાં કાર્ય દ્વારા કરવામાં આવ્યો હતો. તેઓએ લેનિનગ્રાડ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઑફ ફિઝિક્સ એન્ડ ટેક્નોલૉજીમાં થૅલિયમ સલ્ફરમાંથી ફોટોસેલ્સ બનાવ્યાં, જેની કાર્યક્ષમતા 1% જેટલી હતી - તે સમયનો વાસ્તવિક રેકોર્ડ.

અબ્રામ જોફ હવે લોકપ્રિય ઇન્સ્ટોલેશન સોલ્યુશનના લેખક પણ બન્યા ફોટોસેલ્સ છત પર (જોકે આ વિચાર શરૂઆતમાં ફક્ત એટલા માટે આવ્યો ન હતો કે તે સમયે કોઈએ અશ્મિભૂત ઇંધણની અછત અનુભવી ન હતી). આજે, જર્મની, યુએસએ, જાપાન, ઇઝરાયેલ જેવા દેશો ઇમારતોની છત પર વધુને વધુ સોલાર પેનલ્સ ઇન્સ્ટોલ કરી રહ્યા છે, આમ "ઊર્જા કાર્યક્ષમ ઘરો" બનાવે છે.

20મી સદીના ઉત્તરાર્ધમાં સૌર ઊર્જા વધુ રસ આકર્ષવા લાગી.આ ક્ષેત્રમાં પ્રાયોગિક વિકાસ માટે આભાર, થર્મલ પાવર પ્લાન્ટ બનાવવામાં આવ્યા હતા, જ્યાં શીતક સીધા સૌર કિરણોત્સર્ગ દ્વારા ગરમ થાય છે, અને ટર્બો-ઇલેક્ટ્રિક જનરેટર બોઇલરમાં ઉત્પન્ન થતી વરાળને ચલાવે છે.

જ્ઞાનના સંચય અને સિદ્ધાંતથી પ્રેક્ટિસ સુધીની પ્રગતિ સાથે, સૌર પેઢીની નફાકારકતાનો પ્રશ્ન ઊભો થાય છે. શરૂઆતમાં, સૌર ઉર્જાના કાર્યો સ્થાનિક વસ્તુઓના પુરવઠાથી આગળ વધ્યા ન હતા, ઉદાહરણ તરીકે, કેન્દ્રીય વીજળી સિસ્ટમમાંથી ઍક્સેસ કરવું મુશ્કેલ અથવા દૂરસ્થ. પહેલેથી જ 1975 માં, ગ્રહ પરના તમામ સૌર સ્થાપનોની કુલ શક્તિ ફક્ત 300 કેડબલ્યુ હતી, અને પીક કિલોવોટ પાવરની કિંમત 20 હજાર ડોલર સુધી પહોંચી ગઈ હતી.

સૌર ઊર્જા પ્લાન્ટના સંચાલનના સિદ્ધાંત:

સૌર ઉર્જા કેવી રીતે વીજળીમાં રૂપાંતરિત થાય છે

સૌર પેનલના સામાન્ય પ્રકારો

પરંતુ અલબત્ત, જમીન પરથી સૌર મેળવવામાં - આર્થિક ઘટકને ધ્યાનમાં લીધા વિના પણ - નોંધપાત્ર રીતે વધુ કાર્યક્ષમતા જરૂરી છે. અને તેઓ તેને કંઈક અંશે પ્રાપ્ત કરવામાં સફળ થયા. આધુનિક સિલિકોન સેમિકન્ડક્ટર જનરેટરની કાર્યક્ષમતા પહેલેથી જ 15-24% છે (જુઓ — સૌર કોષો અને મોડ્યુલોની કાર્યક્ષમતા), તેથી જ (તેમજ તેમની કિંમતમાં ઘટાડો) આજે સતત માંગ છે.

સીમેન્સ, ક્યોસેરા, સોલારેક્સ, બીપી સોલર, શેલ અને અન્ય જેવી મોટી વૈશ્વિક કંપનીઓ દ્વારા સોલર પેનલના ઉત્પાદનમાં નિપુણતા પ્રાપ્ત થઈ છે. સેમિકન્ડક્ટર સોલાર કોશિકાઓની એક વોટ સ્થાપિત ઇલેક્ટ્રિક પાવરની કિંમત ઘટીને $2 થઈ ગઈ.

સોવિયેત સમયમાં પણ, એવો અંદાજ હતો કે 4 હજાર કિમી 2 સોલાર મોડ્યુલ સમગ્ર વિશ્વની વાર્ષિક વીજળીની જરૂરિયાતોને આવરી લેવા સક્ષમ હતા. અને તે સમયે બેટરીની કાર્યક્ષમતા 6% થી વધુ ન હતી.

છેલ્લી સદીમાં, યુએસએ, ફ્રાન્સ, સ્પેન, ઇટાલી અને અન્ય "સૌર" દેશોમાં 10-મેગાવોટ સોલર પાવર પ્લાન્ટ્સ (એસપીપી) ની સ્થાપના કરવામાં આવી હતી. યુએસએસઆરમાં, 5 મેગાવોટની ક્ષમતા ધરાવતો પ્રથમ પ્રાયોગિક સૌર પ્લાન્ટ કેર્ચ દ્વીપકલ્પ પર બનાવવામાં આવ્યો હતો, જ્યાં દર વર્ષે સન્ની દિવસોની સંખ્યા આ પ્રદેશમાં સૌથી વધુ છે.

આમાંના કેટલાક સ્ટેશનો હજુ પણ કાર્યરત છે, ઘણાએ કામ કરવાનું બંધ કરી દીધું છે, પરંતુ તે કહેવું સલામત છે કે તેઓ સૈદ્ધાંતિક રીતે આધુનિક સૌર ફોટોવોલ્ટેઇક સિસ્ટમો સાથે સ્પર્ધા કરી શકતા નથી.

સોલાર પાવર પ્લાન્ટ્સ:

સોલાર પાવર પ્લાન્ટના પ્રકાર

તરતા સોલાર પાવર પ્લાન્ટ

સૌર સાંદ્રતા

વ્યાવસાયિકો

સૌર ઊર્જાની શક્તિઓ બધા માટે સ્પષ્ટ છે અને તેને કોઈ વિગતવાર સમજૂતીની જરૂર નથી.

સૌપ્રથમ, સૂર્યના સંસાધનો લાંબો સમય ચાલશે - એક તારાનું આયુષ્ય વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા અંદાજે 5 અબજ વર્ષ જેટલું છે.

બીજું, સૌર ઉર્જાનો ઉપયોગ ગ્રીનહાઉસ ગેસના ઉત્સર્જન, ગ્લોબલ વોર્મિંગ અને સામાન્ય પર્યાવરણીય પ્રદૂષણને ખતરો નથી, એટલે કે. ગ્રહના ઇકોલોજીકલ સંતુલનને અસર કરતું નથી.

1 મેગાવોટની ક્ષમતા ધરાવતો ફોટોવોલ્ટેઇક પ્લાન્ટ વાર્ષિક આશરે 2 મિલિયન કેડબલ્યુ ઉત્પાદન કરે છે. આ નીચેના વોલ્યુમોમાં કમ્બશન પાવર પ્લાન્ટની તુલનામાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડ ઉત્સર્જનને અટકાવે છે: ગેસ પર લગભગ 11 હજાર ટન, તેલ ઉત્પાદનો પર 1.1-1.5 હજાર ટન, કોલસા પર 1,7-2,3 હજાર ટન...

વિપક્ષ

સૌર ઊર્જાના અવરોધોમાં, પ્રથમ, હજુ પણ પૂરતી ઊંચી કાર્યક્ષમતા નથી, અને બીજું, કિલોવોટ કલાક દીઠ પર્યાપ્ત ઓછા ખર્ચનો સમાવેશ થાય છે - જે કોઈપણ નવીનીકરણીય ઉર્જા સ્ત્રોતના વ્યાપક ઉપયોગ વિશે પ્રશ્નો ઉભા કરે છે.

આમાં એ હકીકત ઉમેરવામાં આવી છે કે પૃથ્વીની સપાટી પર યોગ્ય પ્રમાણમાં સૌર કિરણોત્સર્ગ અનિયંત્રિત રીતે ફેલાય છે.

પર્યાવરણની સલામતી પણ સખત પ્રશ્નમાં છે - છેવટે, તે હજુ પણ સ્પષ્ટ નથી કે વપરાયેલ તત્વોના નિકાલ સાથે શું કરવું.

છેવટે, સૌર ઊર્જાના અભ્યાસની ડિગ્રી - તેઓ ગમે તે કહે - હજુ પણ સંપૂર્ણ નથી.

સૌર ઊર્જામાં સૌથી નબળી કડી બેટરીની ઓછી કાર્યક્ષમતા છે; આ સમસ્યાનો ઉકેલ માત્ર સમયની બાબત છે.

ઉપયોગ

હા, સૂર્યમાંથી ઊર્જા મેળવવી એ સૌથી સસ્તો પ્રોજેક્ટ નથી. પરંતુ, પ્રથમ, છેલ્લાં ત્રીસ વર્ષોમાં, ફોટોસેલ્સનો ઉપયોગ કરીને પેદા થતી એક વોટ દસ ગણી સસ્તી થઈ ગઈ છે. અને બીજું, યુરોપિયન દેશોની પરંપરાગત ઉર્જા સ્ત્રોતો પર નિર્ભરતા ઘટાડવાની ઈચ્છા સૌર ઊર્જાની ભૂમિકા ભજવે છે. ઉપરાંત, ક્યોટો પ્રોટોકોલ વિશે ભૂલશો નહીં. હવે આપણે કહી શકીએ કે સૌર ઉર્જા વિજ્ઞાનના દૃષ્ટિકોણથી અને વાણિજ્યના દૃષ્ટિકોણથી સ્થિર ગતિએ વિકાસ કરી રહી છે.

આજે, સૌર ઊર્જા ત્રણ હેતુઓ માટે સૌથી વધુ સક્રિય રીતે ઉપયોગમાં લેવાય છે:

• હીટિંગ અને ગરમ પાણી અને એર કન્ડીશનીંગ;

• સૌર ફોટોવોલ્ટેઇક કન્વર્ટરનો ઉપયોગ કરીને વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતર;

• થર્મલ ચક્ર પર આધારિત મોટા પાયે વીજ ઉત્પાદન.

સૌર ઊર્જાને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરવાની જરૂર નથી, પરંતુ તેનો ગરમી તરીકે ઉપયોગ કરવો તદ્દન શક્ય છે. ઉદાહરણ તરીકે, રહેણાંક અને ઔદ્યોગિક સુવિધાઓના ગરમ અને ગરમ પાણી માટે.

સોલર હીટિંગ સિસ્ટમ્સની ડિઝાઇનના સંચાલનના સિદ્ધાંતનો આધાર એન્ટિફ્રીઝની ગરમી છે.ત્યારબાદ ગરમીને સ્ટોરેજ ટાંકીમાં સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવે છે, જે સામાન્ય રીતે ભોંયરામાં સ્થિત હોય છે અને ત્યાંથી તેનો વપરાશ થાય છે.

ફોટોવોલ્ટેઇક ઉર્જાના સૌથી મોટા સંભવિત ગ્રાહકોમાંનું એક કૃષિ ક્ષેત્ર છે, જે સ્વતંત્ર રીતે પ્રતિ વર્ષ સેંકડો મેગાવોટ પીક સોલર એનર્જીનો ઉપયોગ કરી શકે છે. આમાં નેવિગેશન સપોર્ટ, ટેલિકોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ્સ માટે પાવર, રિસોર્ટ અને હેલ્થ અને ટૂરિઝમ બિઝનેસ માટે સિસ્ટમ્સ, તેમજ વિલા, સોલાર સ્ટ્રીટ લાઇટ અને વધુ ઉમેરી શકાય છે.

આજે, સામાન્ય માણસના દૃષ્ટિકોણથી, સૌર ઊર્જાનો ઉપયોગ કરવાની રીતો પર ગંભીરતાથી વિચારણા કરવામાં આવી રહી છે. ઉદાહરણ તરીકે, સૌર સ્ટેશનોની આસપાસ ભ્રમણકક્ષા માટેના પ્રોજેક્ટ્સ અથવા, વધુ વિચિત્ર રીતે, ચંદ્ર પર સૌર ઊર્જા પ્લાન્ટ.

અને ખરેખર આવા પ્રોજેક્ટ્સ છે. અવકાશમાં, આપણા વાદળી ગ્રહની તુલનામાં સૌર ઊર્જાની સાંદ્રતા ઘણી વધારે છે. નિર્દેશિત પ્રકાશ (લેસર) અથવા અલ્ટ્રાહાઈ ફ્રીક્વન્સી (માઈક્રોવેવ) રેડિયેશનનો ઉપયોગ કરીને પૃથ્વી પર ઊર્જાનું પ્રસારણ શક્ય છે.

વિષય ચાલુ રાખો: વિશ્વમાં સૌર ઉર્જાનો વિકાસ કરો