19.3: सौर ऊर्जा
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सौर ऊर्जा सूर्य से निकलने वाली ऊष्मा या प्रकाश ऊर्जा को संदर्भित करती है। 2019 के पूरे वर्ष में 19.8 TW के वैश्विक मानव उपयोग की तुलना में सौर ऊर्जा अब तक की सबसे भरपूर मात्रा में नवीकरणीय ऊर्जा है, जो 120,000 टेरावाट (TW) प्रति घंटे की दर से पृथ्वी की सतह पर वितरित की जाती है। इसे परिप्रेक्ष्य में रखने के लिए, सौर पैनलों के साथ सहारा रेगिस्तान के 1.2% को कवर करने से पृथ्वी की ऊर्जा जरूरतों को पूरा किया जा सकता है। बेशक, यह भंडारण क्षमता की सीमाओं और उस ऊर्जा को वितरित करने की क्षमता पर विचार नहीं करता है।
सौर ऊर्जा का उपयोग करने की तकनीकें निष्क्रिय या सक्रिय हो सकती हैं। निष्क्रिय सौर प्रौद्योगिकियों के लिए जटिल उपकरणों की आवश्यकता नहीं होती है और यह एक कमरे (आकृति\(\PageIndex{a}\)) को रोशन करने के लिए खिड़की या रोशनदान से प्राकृतिक प्रकाश का उपयोग करने जितना सरल हो सकता है। इसी तरह, सोलर ट्यूब परावर्तक सामग्री के साथ पंक्तिबद्ध होते हैं और एक कमरे (आकृति\(\PageIndex{a}\)) को बेहतर ढंग से रोशन करने के लिए प्रकाश ऊर्जा को केंद्रित कर सकते हैं। ये छत में एम्बेडेड हैं क्योंकि नियमित प्रकाश फिक्स्चर होंगे।
सौर ऊर्जा का उपयोग ऊष्मा के रूप में भी किया जा सकता है, जिसे सावधानीपूर्वक वास्तुकला (आकृति\(\PageIndex{b}\)) के माध्यम से अधिकतम किया जा सकता है। सबसे पहले, इमारत को दक्षिण की ओर वाली खिड़कियों (या कांच के दरवाजे) की आवश्यकता होती है। चूंकि इन क्षेत्रों से सूर्य का प्रकाश गुजरता है, इसलिए ऊर्जा भवन के ऊष्मीय द्रव्यमान में जमा हो जाती है। यह रॉक या टाइल्स जैसी हीट ट्रैपिंग सामग्री को संदर्भित करता है। इमारत को इस तरह भी डिज़ाइन किया गया है कि फिर पूरे भवन में गर्मी वितरित की जाती है। अंत में, छत की छतें या इसी तरह की संरचनाएं गर्मियों के दौरान सूरज की रोशनी को घर में प्रवेश करने से रोकती हैं।
एक साधारण सोलर वॉटर हीटर एक निष्क्रिय तकनीक है जिसमें ट्यूबों का एक नेटवर्क होता है जो सूर्य (आकृति\(\PageIndex{c}\)) द्वारा गर्म होता है। फिर गर्म पानी को घर के प्लंपिंग के माध्यम से स्थानांतरित किया जाता है। (कुछ सोलर वॉटर हीटर पंपों का उपयोग करते हुए अधिक जटिल होते हैं, और इस प्रकार उन्हें सक्रिय सौर तकनीक माना जाता है।)
सक्रिय सौर प्रौद्योगिकियां अधिक जटिल हैं। उदाहरण के लिए, सौर पैनल बिजली उत्पन्न करने के लिए प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करते हैं (आंकड़ा\(\PageIndex{d}\))। यह सौर पैनल की इकाइयों में होता है, जिन्हें फोटोवोल्टिक सेल (पीवी सेल; आंकड़ा\(\PageIndex{e}\)) कहा जाता है। प्रत्येक फोटोवोल्टिक सेल में अर्धचालक की दो परतें होती हैं, ऐसे पदार्थ जो केवल कुछ परिस्थितियों में बिजली का संचालन करते हैं। (इसके विपरीत, कंडक्टर हमेशा बिजली का संचालन करते हैं, और इन्सुलेटर नहीं करते हैं।) एक अर्धचालक में अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं, लेकिन दूसरे में इलेक्ट्रॉनों के लिए अतिरिक्त स्थान होते हैं। जब फोटोवोल्टिक सेल पर प्रकाश चमकता है, तो यह इलेक्ट्रॉनों को अर्धचालक परतों के बीच से कंडक्टर के माध्यम से स्थानांतरित करने का कारण बनता है जो उन्हें जोड़ता है (जैसे कि धातु के तार या प्लेट)। इस आंदोलन के परिणामस्वरूप विद्युत धारा उत्पन्न होती है।
यह वीडियो बताता है कि सौर पैनल के भीतर फोटोवोल्टिक सेल कैसे बिजली उत्पन्न करते हैं।
सक्रिय सौर प्रौद्योगिकी का एक अन्य उदाहरण सौर तापीय प्रौद्योगिकी है। इसमें सौर ऊर्जा को केंद्रित करने के लिए दर्पण की एक श्रृंखला का उपयोग करना शामिल है, जो अंततः भाप उत्पन्न करता है। वहां से, भाप एक टरबाइन को बदल देती है और एक जनरेटर (आंकड़ा\(\PageIndex{f}\)) को शक्ति देती है।
न केवल सौर ऊर्जा प्रचुर मात्रा में है, बल्कि बिजली के लिए सौर पैनल के उपयोग से वायु प्रदूषण उत्पन्न नहीं होता है और न ही जलवायु परिवर्तन में योगदान होता है। (सौर पैनलों के निर्माण से ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन सहित कुछ प्रदूषण उत्पन्न हो सकते हैं, लेकिन यह जीवाश्म ईंधन की तुलना में न्यूनतम है।) पवन ऊर्जा की तरह, सौर ऊर्जा पर विस्तार से रोजगार पैदा हो सकता है और अर्थव्यवस्था को बढ़ावा मिल सकता है। हवा की तरह, सूरज की रोशनी रुक-रुक कर होती है और सौर ऊर्जा का भंडारण बैटरी की क्षमता से सीमित होता है। कुछ स्थानों पर लगातार सीधी धूप नहीं मिलती है और वे सौर पैनलों के लिए उपयुक्त नहीं हैं। जबकि सौर ऊर्जा ऐतिहासिक रूप से अक्षय ऊर्जा का सबसे महंगा रूप रही है, नई प्रौद्योगिकियों ने इसकी लागत कम कर दी है।
सौर पैनलों का प्लेसमेंट यह निर्धारित करता है कि उनका पर्यावरणीय प्रभाव कैसा है। सौर सरणियों को अक्सर इमारतों की छतों पर या पार्किंग स्थल पर रखा जाता है या अन्य तरीकों से निर्माण में एकीकृत किया जाता है। हालांकि, बड़ी प्रणालियों को जमीन पर और विशेष रूप से रेगिस्तानों में रखा जा सकता है, जहां देखभाल नहीं की जाने पर उन नाजुक पारिस्थितिक तंत्रों को नुकसान हो सकता है। इसके अतिरिक्त, सौर फार्म कृषि क्षेत्र के लिए प्रतिस्पर्धा कर सकते हैं।
सौर ऊर्जा के अन्य नुकसान पानी की खपत (कुछ उपयोगों के लिए) और खतरनाक कचरे का उत्पादन हैं। थर्मल सोलर सिस्टम में या हीटिंग के लिए बिजली उत्पादन के लिए सौर ऊर्जा पर ध्यान केंद्रित करने वाले दर्पण और लेंस के बड़े नेटवर्क को नियमित रूप से पानी से साफ करने की आवश्यकता हो सकती है। टर्बाइन-जनरेटर को ठंडा करने के लिए भी पानी की आवश्यकता होती है। भूमिगत कुओं से पानी का उपयोग करने से कुछ शुष्क स्थानों में पारिस्थितिकी तंत्र प्रभावित हो सकता है। फोटोवोल्टिक कोशिकाओं के निर्माण से प्रसंस्करण में उपयोग किए जाने वाले रसायनों और सॉल्वैंट्स से कुछ खतरनाक अपशिष्ट उत्पन्न होते हैं। कुछ सोलर थर्मल सिस्टम संभावित खतरनाक तरल पदार्थों (गर्मी को स्थानांतरित करने के लिए) का उपयोग करते हैं जिनके लिए उचित संचालन और निपटान की आवश्यकता होती है। हालांकि, परमाणु ऊर्जा पानी की खपत और खतरनाक अपशिष्ट उत्पादन में सौर ऊर्जा से अधिक है।
एट्रिब्यूशन
निम्नलिखित स्रोतों से मेलिसा हा द्वारा संशोधित:
- मैथ्यू आर फिशर (CC-BY के तहत लाइसेंस प्राप्त) द्वारा पर्यावरण जीव विज्ञान से ऊर्जा के उपयोग की नवीकरणीय ऊर्जा और चुनौतियां और प्रभाव