उष्णता स्रोत. वातावरणाच्या जीवनात औष्णिक उर्जेचे निर्णायक महत्त्व आहे. या ऊर्जेचा मुख्य स्त्रोत सूर्य आहे. चंद्र, ग्रह आणि तारे यांच्या थर्मल रेडिएशनबद्दल, ते पृथ्वीसाठी इतके नगण्य आहे की ते व्यावहारिकदृष्ट्या विचारात घेतले जाऊ शकत नाही. पृथ्वीच्या अंतर्गत उष्णतेद्वारे लक्षणीय अधिक थर्मल ऊर्जा प्रदान केली जाते. भूभौतिकशास्त्रज्ञांच्या गणनेनुसार, पृथ्वीच्या अंतर्भागातून सतत उष्णतेचा प्रवाह पृथ्वीच्या पृष्ठभागाचे तापमान 0°.1 ने वाढतो. परंतु अशा उष्णतेचा प्रवाह अद्याप इतका लहान आहे की तो देखील विचारात घेण्याची गरज नाही. अशा प्रकारे, पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर औष्णिक ऊर्जेचा एकमेव स्त्रोत फक्त सूर्य मानला जाऊ शकतो.

सौर विकिरण. सूर्य, ज्याचे फोटोस्फियर (विकिरण करणारी पृष्ठभाग) तापमान सुमारे 6000° आहे, सर्व दिशांनी अवकाशात ऊर्जा पसरवते. या ऊर्जेचा काही भाग, समांतर सौर किरणांच्या विशाल किरणाच्या रूपात पृथ्वीवर आदळतो. सूर्यापासून थेट किरणांच्या रूपात पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर पोहोचणारी सौर ऊर्जा म्हणतात थेट सौर विकिरण.परंतु पृथ्वीवर दिग्दर्शित केलेली सर्व सौर विकिरण पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर पोहोचत नाहीत, कारण सूर्याची किरणे, वातावरणाच्या जाड थरातून जातात, अंशतः त्याद्वारे शोषली जातात, अंशतः रेणू आणि निलंबित हवेच्या कणांद्वारे विखुरली जातात आणि काही ढगांनी परावर्तित होतात. सौर ऊर्जेचा जो भाग वातावरणात पसरतो त्याला म्हणतात विखुरलेले विकिरण.विखुरलेले सौर विकिरण वातावरणातून प्रवास करते आणि पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर पोहोचते. जेव्हा सूर्य पूर्णपणे ढगांनी झाकलेला असतो किंवा क्षितिजाच्या खाली अदृश्य होतो तेव्हा आम्हाला या प्रकारचे किरणोत्सर्ग एकसमान दिवसाचा प्रकाश म्हणून समजतो.

थेट आणि पसरलेले सौर विकिरण, पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर पोहोचल्यानंतर, ते पूर्णपणे शोषले जात नाही. सौर किरणोत्सर्गाचा काही भाग पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरून परत वातावरणात परावर्तित होतो आणि तेथे किरणांच्या प्रवाहाच्या रूपात आढळतो, ज्याला तथाकथित परावर्तित सौर विकिरण.

सौर किरणोत्सर्गाची रचना अतिशय जटिल आहे, जी सूर्याच्या किरणोत्सर्गाच्या पृष्ठभागाच्या उच्च तापमानाशी संबंधित आहे. पारंपारिकपणे, तरंगलांबीनुसार, सौर किरणोत्सर्गाचा स्पेक्ट्रम तीन भागांमध्ये विभागला जातो: अल्ट्राव्हायोलेट (η<0,4<μ видимую глазом (η 0.4μ ते 0.76μ पर्यंत) आणि इन्फ्रारेड भाग (η >0.76μ). सौर फोटोस्फियरच्या तापमानाव्यतिरिक्त, पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील सौर विकिरणांची रचना देखील पृथ्वीच्या हवेच्या शेलमधून जाताना सूर्याच्या किरणांच्या काही भागांचे शोषण आणि विखुरण्यावर प्रभाव पाडते. या संदर्भात, वातावरणाच्या वरच्या सीमेवर आणि पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर सौर किरणोत्सर्गाची रचना भिन्न असेल. सैद्धांतिक गणना आणि निरीक्षणांवर आधारित, हे स्थापित केले गेले आहे की वातावरणाच्या सीमेवर, अल्ट्राव्हायोलेट किरणोत्सर्ग 5%, दृश्यमान किरण - 52% आणि इन्फ्रारेड - 43% आहेत. पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर (40° च्या सौर उंचीवर), अल्ट्राव्हायोलेट किरणांचा वाटा फक्त 1%, दृश्यमान किरणांचा वाटा 40% आणि अवरक्त किरणांचा वाटा 59% आहे.

सौर विकिरण तीव्रता. थेट सौर किरणोत्सर्गाची तीव्रता प्रति मिनिट प्राप्त होणार्‍या कॅलरीजमधील उष्णतेचे प्रमाण समजली जाते. 1 मध्ये सूर्याच्या पृष्ठभागाच्या तेजस्वी उर्जेपासून सेमी 2,सूर्याच्या किरणांना लंब स्थित.

थेट सौर किरणोत्सर्गाची तीव्रता मोजण्यासाठी, विशेष उपकरणे वापरली जातात - ऍक्टिनोमीटर आणि पायरेलिओमीटर; विखुरलेल्या किरणोत्सर्गाचे प्रमाण पायरॅनोमीटरद्वारे निर्धारित केले जाते. सौर किरणोत्सर्गाच्या कालावधीची स्वयंचलित नोंदणी ऍक्टिनोग्राफ आणि हेलिओग्राफद्वारे केली जाते. सौर किरणोत्सर्गाची वर्णक्रमीय तीव्रता स्पेक्ट्रोबोलोग्राफद्वारे निर्धारित केली जाते.

वातावरणाच्या सीमेवर, जेथे पृथ्वीच्या हवेच्या कवचाचे शोषक आणि विखुरणारे प्रभाव वगळलेले आहेत, थेट सौर किरणोत्सर्गाची तीव्रता अंदाजे 2 आहे. विष्ठा 1 द्वारे सेमी 2 1 मिनिटात पृष्ठभाग. हे प्रमाण म्हणतात सौर स्थिरांक. 2 मध्ये सौर किरणोत्सर्गाची तीव्रता विष्ठा 1 द्वारे सेमी 2 1 मिनिटात वर्षभरात इतक्या मोठ्या प्रमाणात उष्णता प्रदान करते की बर्फ 35 चा थर वितळण्यासाठी ते पुरेसे असेल मीजाड जर अशा थराने संपूर्ण पृथ्वीचा पृष्ठभाग व्यापला असेल.

सौर किरणोत्सर्गाच्या तीव्रतेचे असंख्य मोजमाप असे मानण्याचे कारण देतात की पृथ्वीच्या वातावरणाच्या वरच्या सीमेवर येणार्‍या सौर ऊर्जेचे प्रमाण अनेक टक्क्यांनी चढ-उतार होते. दोलन नियतकालिक आणि नियतकालिक असतात, वरवर पाहता सूर्यावरच घडणाऱ्या प्रक्रियांशी संबंधित असतात.

याव्यतिरिक्त, वर्षभरात सौर किरणोत्सर्गाच्या तीव्रतेत काही बदल घडतात कारण पृथ्वी, तिच्या वार्षिक परिभ्रमणात, वर्तुळात फिरत नाही, तर लंबवर्तुळामध्ये, ज्याच्या केंद्रस्थानी सूर्य स्थित आहे त्यापैकी एकावर. . या संदर्भात, पृथ्वीपासून सूर्यापर्यंतचे अंतर बदलते आणि परिणामी, सौर किरणोत्सर्गाची तीव्रता बदलते. सर्वात जास्त तीव्रता 3 जानेवारीच्या आसपास दिसून येते, जेव्हा पृथ्वी सूर्याच्या सर्वात जवळ असते आणि सर्वात कमी 5 जुलैच्या आसपास, जेव्हा पृथ्वी सूर्यापासून जास्तीत जास्त अंतरावर असते.

या कारणास्तव, सौर किरणोत्सर्गाच्या तीव्रतेतील चढउतार फारच लहान आहेत आणि केवळ सैद्धांतिक स्वारस्य असू शकतात. (जास्तीत जास्त अंतरावरील ऊर्जेचे प्रमाण 100:107 या किमान अंतरावरील ऊर्जेच्या प्रमाणाशी संबंधित आहे, म्हणजे फरक पूर्णपणे नगण्य आहे.)

जगाच्या पृष्ठभागाच्या विकिरणांच्या अटी. केवळ पृथ्वीच्या गोलाकार आकारामुळे सूर्याची तेजस्वी ऊर्जा पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर असमानपणे वितरीत केली जाते. तर, वसंत ऋतु आणि शरद ऋतूतील विषुववृत्ताच्या दिवशी (21 मार्च आणि 23 सप्टेंबर), फक्त विषुववृत्तावर दुपारच्या वेळी किरणांच्या घटनांचा कोन 90° (चित्र 30) असेल आणि ध्रुवाजवळ येताच 90 ते 0° पर्यंत कमी करा. अशा प्रकारे,

जर विषुववृत्तावर प्राप्त रेडिएशनचे प्रमाण 1 घेतले तर 60 व्या समांतर ते 0.5 म्हणून व्यक्त केले जाईल आणि ध्रुवावर ते 0 इतके असेल.

या व्यतिरिक्त, ग्लोबची दररोज आणि वार्षिक हालचाल असते आणि पृथ्वीचा अक्ष 66°.5 ने कक्षीय समतलाकडे झुकलेला असतो. या कलतेमुळे, विषुववृत्तीय समतल आणि कक्षीय समतल दरम्यान 23°30 चा कोन तयार होतो. या परिस्थितीमुळे समान अक्षांशांसाठी सूर्याच्या किरणांच्या घटनांचे कोन 47° (23.5 + 23.5) च्या आत बदलतात. ) .

वर्षाच्या वेळेनुसार, केवळ किरणांच्या घटनांचा कोनच बदलत नाही तर प्रकाशाचा कालावधी देखील बदलतो. जर उष्णकटिबंधीय देशांमध्ये दिवस आणि रात्रीची लांबी वर्षाच्या सर्व वेळी अंदाजे समान असेल तर ध्रुवीय देशांमध्ये, त्याउलट, ती खूप वेगळी आहे. तर, उदाहरणार्थ, ७०° N वर. w उन्हाळ्यात सूर्य 80° N वर ६५ दिवस मावळत नाही. sh. - 134, आणि ध्रुवावर -186. यामुळे, उन्हाळ्याच्या संक्रांतीच्या दिवशी (२२ जून) उत्तर ध्रुवावर विकिरण विषुववृत्तापेक्षा ३६% जास्त आहे. वर्षाच्या संपूर्ण उन्हाळ्यात, ध्रुवाद्वारे प्राप्त होणारी उष्णता आणि प्रकाशाची एकूण मात्रा विषुववृत्ताच्या तुलनेत केवळ 17% कमी आहे. अशाप्रकारे, ध्रुवीय देशांमध्ये उन्हाळ्यात, प्रदीपन कालावधी मोठ्या प्रमाणात किरणोत्सर्गाच्या कमतरतेची भरपाई करतो जो किरणांच्या घटनांच्या लहान कोनाचा परिणाम आहे. वर्षाच्या हिवाळ्यात, चित्र पूर्णपणे भिन्न आहे: त्याच उत्तर ध्रुवावर किरणोत्सर्गाचे प्रमाण 0 च्या बरोबरीचे असेल. परिणामी, वर्षभरात ध्रुवावरील किरणोत्सर्गाचे प्रमाण ध्रुवाच्या तुलनेत 2.4 कमी आहे. विषुववृत्त जे काही सांगितले गेले आहे त्यावरून असे दिसून येते की किरणोत्सर्गाद्वारे पृथ्वीला मिळणारी सौरऊर्जेची मात्रा किरणांच्या घटनांच्या कोनातून आणि विकिरणांच्या कालावधीद्वारे निर्धारित केली जाते.

वेगवेगळ्या अक्षांशांवर वातावरण नसताना, पृथ्वीच्या पृष्ठभागाला दररोज खालील प्रमाणात उष्णता मिळते, जी प्रति 1 कॅलरीजमध्ये व्यक्त केली जाते. सेमी 2(पृष्ठ ९२ वरील तक्ता पहा).

टेबलमध्ये दिलेल्या पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील किरणोत्सर्गाचे वितरण सहसा म्हणतात सौर हवामान.आम्ही पुनरावृत्ती करतो की आमच्याकडे रेडिएशनचे असे वितरण केवळ वातावरणाच्या वरच्या सीमेवर आहे.

वातावरणातील सौर किरणोत्सर्गाचे कमकुवत होणे. आतापर्यंत आपण वातावरणाचा विचार न करता पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर सौर उष्णतेच्या वितरणाच्या परिस्थितीबद्दल बोललो आहोत. दरम्यान, या प्रकरणातील वातावरण खूप महत्त्वाचे आहे. सौर किरणोत्सर्ग, वातावरणातून जात असताना, फैलाव आणि त्याव्यतिरिक्त, शोषण अनुभवते. या दोन्ही प्रक्रिया एकत्रितपणे सौर किरणोत्सर्गाला लक्षणीय प्रमाणात कमी करतात.

सूर्याची किरणे, वातावरणातून जात असताना, प्रथम विखुरण्याचा (प्रसरण) अनुभव येतो. विखुरणे हे या वस्तुस्थितीमुळे तयार होते की प्रकाश किरण, हवेतील रेणूंपासून अपवर्तित आणि परावर्तित होतात आणि हवेतील घन आणि द्रव पदार्थांचे कण सरळ मार्गापासून विचलित होतात. लाखरोखर "उतरणे".

विखुरल्याने सौर विकिरण मोठ्या प्रमाणात कमी होते. पाण्याची वाफ आणि विशेषत: धूलिकणांचे प्रमाण वाढल्याने, फैलाव वाढतो आणि रेडिएशन कमकुवत होते. मोठ्या शहरांमध्ये आणि वाळवंटात, जेथे हवेतील धूलिकणांचे प्रमाण जास्त असते, तेथे पसरल्याने किरणोत्सर्गाची ताकद 30-45% कमी होते. विखुरल्याबद्दल धन्यवाद, दिवसाचा प्रकाश प्राप्त होतो जो वस्तूंना प्रकाशित करतो, जरी सूर्याची किरणे त्यांच्यावर थेट पडत नसली तरीही. स्कॅटरिंग आकाशाचा रंग देखील ठरवते.

आता आपण सूर्यापासून तेजस्वी ऊर्जा शोषून घेण्याच्या वातावरणाच्या क्षमतेवर विचार करूया. वातावरणातील मुख्य वायू तुलनेने कमी तेजस्वी ऊर्जा शोषून घेतात. त्याउलट, अशुद्धता (पाण्याची वाफ, ओझोन, कार्बन डायऑक्साइड आणि धूळ), उच्च शोषण क्षमता असते.

ट्रॉपोस्फियरमध्ये, सर्वात लक्षणीय अशुद्धता म्हणजे पाण्याची वाफ. ते विशेषतः जोरदार इन्फ्रारेड (लांब-तरंगलांबी) शोषून घेतात, म्हणजे प्रामुख्याने थर्मल किरण. आणि वातावरणात पाण्याची वाफ जितकी जास्त असेल तितकीच नैसर्गिकरीत्या अधिक आणि. शोषण वातावरणातील पाण्याच्या वाफेचे प्रमाण मोठ्या बदलांच्या अधीन आहे. नैसर्गिक परिस्थितीत, ते 0.01 ते 4% (वॉल्यूमनुसार) बदलते.

ओझोनची शोषण क्षमता खूप जास्त आहे. आधीच नमूद केल्याप्रमाणे ओझोनचे महत्त्वपूर्ण मिश्रण स्ट्रॅटोस्फियरच्या खालच्या थरांमध्ये (ट्रोपोपॉजच्या वर) स्थित आहे. ओझोन अल्ट्राव्हायोलेट (शॉर्ट-वेव्ह) किरण जवळजवळ पूर्णपणे शोषून घेतो.

कार्बन डाय ऑक्साईडची शोषण क्षमताही जास्त असते. हे प्रामुख्याने दीर्घ-लहर शोषून घेते, म्हणजे प्रामुख्याने थर्मल किरण.

हवेतील धूळ काही सौर विकिरण देखील शोषून घेते. सूर्याच्या किरणांनी गरम केल्यावर, ते हवेच्या तापमानात लक्षणीय वाढ करू शकते.

पृथ्वीवर येणार्‍या एकूण सौरऊर्जेपैकी वातावरण केवळ 15% शोषून घेते.

पृथ्वीच्या वेगवेगळ्या अक्षांशांसाठी वातावरणाद्वारे विखुरलेल्या आणि शोषून सौर किरणोत्सर्गाचे क्षीणीकरण खूप भिन्न आहे. हा फरक प्रामुख्याने किरणांच्या घटनांच्या कोनावर अवलंबून असतो. सूर्याच्या सर्वोच्च स्थानावर, किरणे, उभ्या दिशेने पडतात, सर्वात लहान मार्गाने वातावरण ओलांडतात. घटनेचा कोन जसजसा कमी होतो तसतसा किरणांचा मार्ग लांबतो आणि सौर किरणोत्सर्गाचे क्षीणीकरण अधिक लक्षणीय होते. नंतरचे रेखाचित्र (चित्र 31) आणि संलग्न तक्त्यामधून स्पष्टपणे दृश्यमान आहे (टेबलमध्ये, सूर्याच्या सर्वोच्च स्थानावरील सूर्याच्या किरणांचा मार्ग एक म्हणून घेतला जातो).

किरणांच्या घटनांच्या कोनावर अवलंबून, केवळ किरणांची संख्याच नाही तर त्यांची गुणवत्ता देखील बदलते. ज्या काळात सूर्य त्याच्या शिखरावर असतो (डोक्याच्या वर), अल्ट्राव्हायोलेट किरणांचा वाटा ४% असतो,

दृश्यमान - 44% आणि इन्फ्रारेड - 52%. जेव्हा सूर्य क्षितिजाजवळ स्थित असतो, तेव्हा तेथे अल्ट्राव्हायोलेट किरण अजिबात नसतात, 28% दृश्यमान असतात आणि 72% अवरक्त असतात.

सौर किरणोत्सर्गावरील वातावरणाच्या प्रभावाची जटिलता या वस्तुस्थितीमुळे आणखी वाढली आहे की त्याची प्रसारण क्षमता वर्षाच्या वेळेनुसार आणि हवामानाच्या परिस्थितीनुसार मोठ्या प्रमाणात बदलते. म्हणून, जर आकाश सर्व वेळ ढगविरहित राहिले, तर विविध अक्षांशांवर सौर किरणोत्सर्गाच्या प्रवाहाचा वार्षिक अभ्यासक्रम खालीलप्रमाणे ग्राफिकरित्या व्यक्त केला जाऊ शकतो (चित्र 32). रेखाचित्र स्पष्टपणे दर्शविते की मे महिन्यात मॉस्कोमध्ये ढगविरहित आकाश, जून आणि जुलैमध्ये विषुववृत्तापेक्षा सौर किरणोत्सर्गातून जास्त उष्णता मिळते. त्याचप्रमाणे, मे, जूनच्या उत्तरार्धात आणि जुलैच्या पहिल्या सहामाहीत, विषुववृत्त आणि मॉस्कोपेक्षा उत्तर ध्रुवावर जास्त उष्णता प्राप्त होईल. आम्ही पुनरावृत्ती करतो की ढगविरहित आकाशात असेच होईल. परंतु प्रत्यक्षात हे कार्य करत नाही, कारण ढगाळपणा सौर किरणोत्सर्ग लक्षणीयरीत्या कमकुवत करतो. ग्राफवर दाखवलेले उदाहरण देऊ (चित्र 33). आलेख दर्शवितो की सौर विकिरण पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर किती पोहोचत नाही: त्यातील एक महत्त्वपूर्ण भाग वातावरण आणि ढगांमुळे विलंबित आहे.

तथापि, असे म्हटले पाहिजे की ढगांनी शोषलेली उष्णता अंशतः वातावरणास उबदार करते आणि अंशतः अप्रत्यक्षपणे पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर पोहोचते.

सौर तीव्रतेमध्ये दैनिक आणि वार्षिक फरकप्रकाश विकिरण. पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर थेट सौर किरणोत्सर्गाची तीव्रता सूर्याच्या क्षितिजाच्या वरच्या उंचीवर आणि वातावरणाच्या स्थितीवर (त्याची धूळ) अवलंबून असते. तर. जर वातावरणाची पारदर्शकता दिवसभर स्थिर राहिली, तर सूर्योदय आणि सूर्यास्ताच्या वेळी सौर किरणोत्सर्गाची कमाल तीव्रता लक्षात येईल. या प्रकरणात, सौर किरणोत्सर्गाच्या दैनिक तीव्रतेचा आलेख अर्ध्या दिवसाच्या तुलनेत सममित असेल.

वातावरणातील धूळ, पाण्याची वाफ आणि इतर अशुद्धता यांचे प्रमाण सतत बदलत असते. या संदर्भात, हवेची पारदर्शकता बदलते आणि सौर किरणोत्सर्गाच्या तीव्रतेच्या आलेखाची सममिती विस्कळीत होते. अनेकदा, विशेषत: उन्हाळ्यात, दुपारच्या वेळी, जेव्हा पृथ्वीचा पृष्ठभाग तीव्रतेने गरम होतो, तेव्हा शक्तिशाली वरच्या दिशेने हवेचा प्रवाह निर्माण होतो आणि वातावरणातील पाण्याची वाफ आणि धूळ यांचे प्रमाण वाढते. यामुळे दुपारच्या वेळी सौर किरणोत्सर्गात लक्षणीय घट होते; या प्रकरणात किरणोत्सर्गाची जास्तीत जास्त तीव्रता दुपारी किंवा दुपारच्या वेळेत दिसून येते. सौर किरणोत्सर्गाच्या तीव्रतेतील वार्षिक फरक वर्षभरात क्षितिजाच्या वर असलेल्या सूर्याच्या उंचीतील बदल आणि वेगवेगळ्या ऋतूंमध्ये वातावरणाच्या पारदर्शकतेशी संबंधित आहे. उत्तर गोलार्धातील देशांमध्ये, क्षितिजाच्या वर सूर्याची सर्वोच्च उंची जून महिन्यात येते. परंतु त्याच वेळी, वातावरणातील सर्वात जास्त धूळ दिसून येते. म्हणून, जास्तीत जास्त तीव्रता सहसा उन्हाळ्याच्या मध्यभागी नसते, परंतु वसंत ऋतूच्या महिन्यांत असते, जेव्हा सूर्य क्षितिजाच्या वर खूप उंच असतो* आणि हिवाळ्यानंतर वातावरण तुलनेने स्वच्छ राहते. उत्तर गोलार्धातील सौर किरणोत्सर्गाच्या तीव्रतेचे वार्षिक फरक स्पष्ट करण्यासाठी, आम्ही पावलोव्स्कमधील मासिक सरासरी मध्यान्ह रेडिएशन तीव्रतेच्या मूल्यांवरील डेटा सादर करतो.

सौर विकिरणांपासून उष्णतेचे प्रमाण. दिवसा, पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर सतत थेट आणि पसरलेल्या सौर किरणोत्सर्गातून किंवा फक्त पसरलेल्या विकिरणांपासून (ढगाळ हवामानात) उष्णता मिळते. उष्णतेचे दैनंदिन प्रमाण अॅक्टिनोमेट्रिक निरीक्षणांच्या आधारे निर्धारित केले जाते: पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर प्राप्त झालेल्या थेट आणि प्रसारित किरणोत्सर्गाचे प्रमाण लक्षात घेऊन. प्रत्येक दिवसासाठी उष्णतेचे प्रमाण निश्चित केल्यावर, दर महिन्याला किंवा दर वर्षी पृथ्वीच्या पृष्ठभागाद्वारे प्राप्त होणारी उष्णता मोजली जाते.

सौर किरणोत्सर्गातून पृथ्वीच्या पृष्ठभागाला प्राप्त होणारी उष्णतेची दैनिक मात्रा किरणोत्सर्गाच्या तीव्रतेवर आणि दिवसा त्याच्या क्रियेचा कालावधी यावर अवलंबून असते. या संदर्भात, हिवाळ्यात किमान उष्णतेचा प्रवाह होतो आणि उन्हाळ्यात जास्तीत जास्त. जगभरातील एकूण किरणोत्सर्गाच्या भौगोलिक वितरणामध्ये, घटत्या अक्षांशांसह त्याची वाढ दिसून येते. खालील तक्त्याद्वारे या स्थितीची पुष्टी केली जाते.

पृथ्वीच्या पृष्ठभागाला पृथ्वीच्या वेगवेगळ्या अक्षांशांवर प्राप्त होणाऱ्या उष्णतेच्या वार्षिक प्रमाणामध्ये थेट आणि प्रसारित किरणोत्सर्गाची भूमिका भिन्न आहे. उच्च अक्षांशांवर, उष्णतेचे वार्षिक प्रमाण विखुरलेल्या विकिरणांचे वर्चस्व असते. कमी होत असलेल्या अक्षांशांसह, थेट सौर विकिरण प्रबळ होते. उदाहरणार्थ, तिखाया खाडीमध्ये, विखुरलेले सौर विकिरण वार्षिक उष्णतेच्या 70% आणि थेट विकिरण केवळ 30% प्रदान करते. ताश्कंदमध्ये, त्याउलट, थेट सौर विकिरण 70% प्रदान करते, फक्त 30% विखुरलेले.

पृथ्वीचे परावर्तन. अल्बेडो. आधीच सूचित केल्याप्रमाणे, पृथ्वीचा पृष्ठभाग सौर ऊर्जेचा फक्त काही भाग शोषून घेतो जो थेट आणि पसरलेल्या किरणोत्सर्गाच्या स्वरूपात पोहोचतो. दुसरा भाग वातावरणात परावर्तित होतो. दिलेल्या पृष्ठभागावरून परावर्तित होणाऱ्या सौर किरणोत्सर्गाचे प्रमाण आणि या पृष्ठभागावरील तेजस्वी ऊर्जा प्रवाहाच्या घटनेला अल्बेडो म्हणतात. अल्बेडो टक्केवारी म्हणून व्यक्त केला जातो आणि दिलेल्या पृष्ठभागाच्या परावर्तकतेचे वैशिष्ट्य दर्शवितो.

अल्बेडो हे पृष्ठभागाच्या स्वरूपावर (मातीचे गुणधर्म, बर्फाची उपस्थिती, वनस्पती, पाणी इ.) आणि पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील सूर्याच्या किरणांच्या घटनांच्या कोनावर अवलंबून असते. तर, उदाहरणार्थ, जर किरण पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर ४५° च्या कोनात पडले तर:

वरील उदाहरणांवरून हे स्पष्ट होते की वेगवेगळ्या वस्तूंची परावर्तकता सारखी नसते. हे बर्फाजवळ सर्वात मोठे आणि पाण्याजवळ सर्वात कमी आहे. तथापि, आम्ही घेतलेली उदाहरणे फक्त त्या प्रकरणांशी संबंधित आहेत जेव्हा क्षितिजाच्या वर सूर्याची उंची 45° असते. हा कोन कमी झाल्यामुळे परावर्तकता वाढते. म्हणून, उदाहरणार्थ, 90° च्या सौर उंचीवर, पाणी फक्त 2%, 50° - 4%, 20° - 12%, 5° - 35-70% (पाण्याच्या पृष्ठभागाच्या स्थितीनुसार) प्रतिबिंबित होते. ).

सरासरी, ढगविरहित आकाशासह, जगाच्या पृष्ठभागावर 8% सौर विकिरण प्रतिबिंबित होते. याव्यतिरिक्त, 9% वातावरणाद्वारे परावर्तित होते. अशाप्रकारे, संपूर्ण जग, ढगविरहित आकाश, त्यावर पडणाऱ्या सूर्याच्या तेजस्वी उर्जेपैकी 17% प्रतिबिंबित करते. जर आकाश ढगांनी झाकलेले असेल तर 78% रेडिएशन त्यांच्यापासून परावर्तित होते. ढगविरहित आकाश आणि ढगांनी झाकलेले आकाश यातील गुणोत्तराच्या आधारे जर आपण नैसर्गिक परिस्थिती घेतली, जी प्रत्यक्षात आढळते, तर पृथ्वीची संपूर्ण परावर्तकता 43% इतकी असते.

स्थलीय आणि वातावरणीय विकिरण. पृथ्वी, सौर ऊर्जा प्राप्त करते, गरम होते आणि स्वतः अवकाशात उष्णतेच्या किरणोत्सर्गाचा स्रोत बनते. तथापि, पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरून उत्सर्जित होणारे किरण सूर्याच्या किरणांपेक्षा खूप वेगळे आहेत. पृथ्वी केवळ लांब-लहर (λ 8-14 μ) अदृश्य अवरक्त (थर्मल) किरण उत्सर्जित करते. पृथ्वीच्या पृष्ठभागाद्वारे उत्सर्जित होणारी ऊर्जा म्हणतात स्थलीय विकिरण.पृथ्वीवरून रेडिएशन होते... दिवस आणि रात्र. रेडिएटिंग बॉडीचे तापमान जितके जास्त असेल तितकी रेडिएशनची तीव्रता जास्त असेल. पार्थिव किरणोत्सर्ग सौर किरणोत्सर्गाच्या समान युनिट्समध्ये निर्धारित केले जाते, म्हणजे 1 पासून कॅलरीजमध्ये सेमी 2 1 मिनिटात पृष्ठभाग. निरिक्षणातून असे दिसून आले आहे की स्थलीय किरणोत्सर्गाचे प्रमाण कमी आहे. सामान्यत: ते कॅलरीच्या 15-18 शतकापर्यंत पोहोचते. परंतु, सतत कार्य करणे, ते महत्त्वपूर्ण थर्मल प्रभाव देऊ शकते.

सर्वात मजबूत स्थलीय विकिरण ढगविरहित आकाश आणि वातावरणाच्या चांगल्या पारदर्शकतेसह प्राप्त केले जाते. ढगांचे आवरण (विशेषत: कमी ढग) स्थलीय विकिरण लक्षणीयरीत्या कमी करतात आणि अनेकदा ते शून्यावर आणतात. येथे आपण असे म्हणू शकतो की ढगांसह वातावरण हे एक चांगले "ब्लँकेट" आहे जे पृथ्वीला जास्त थंड होण्यापासून वाचवते. पृथ्वीच्या पृष्ठभागाप्रमाणेच वातावरणातील काही भाग त्यांच्या तापमानानुसार ऊर्जा उत्सर्जित करतात. या ऊर्जा म्हणतात वातावरणीय विकिरण.वातावरणातील किरणोत्सर्गाची तीव्रता वातावरणाच्या किरणोत्सर्गाच्या भागाच्या तपमानावर तसेच हवेमध्ये असलेल्या पाण्याची वाफ आणि कार्बन डायऑक्साइडच्या प्रमाणावर अवलंबून असते. वायुमंडलीय विकिरण दीर्घ-लहरी गटाशी संबंधित आहे. ते वातावरणात सर्व दिशांना पसरते; त्यातील काही प्रमाणात पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर पोहोचते आणि त्यातून शोषले जाते, दुसरा भाग आंतरग्रहीय अवकाशात जातो.

बद्दल पृथ्वीवर सौर ऊर्जेचे आगमन आणि वापर. पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर, एकीकडे, थेट आणि पसरलेल्या किरणोत्सर्गाच्या स्वरूपात सौर ऊर्जा प्राप्त होते आणि दुसरीकडे, स्थलीय किरणोत्सर्गाच्या स्वरूपात या उर्जेचा काही भाग गमावला जातो. सौर ऊर्जेचे आगमन आणि वापर यामुळे काही परिणाम प्राप्त होतो. काही प्रकरणांमध्ये हा परिणाम सकारात्मक असू शकतो, तर काहींमध्ये नकारात्मक. चला दोन्ही उदाहरणे देऊ.

8 जानेवारी. दिवस ढगविरहित आहे. 1 रोजी सेमी 2पृथ्वीचा पृष्ठभाग 20 दिवसांत प्राप्त झाला विष्ठाथेट सौर विकिरण आणि 12 विष्ठाविखुरलेले विकिरण; एकूण, हे 32 देते कॅलत्याच काळात किरणोत्सर्गामुळे १ सेमी?पृथ्वीचा पृष्ठभाग 202 गमावला कॅलपरिणामी, लेखा भाषेत, ताळेबंदात 170 चा तोटा आहे विष्ठा(ऋण शिल्लक).

6 जुलै. आकाश जवळजवळ ढगविरहित आहे. थेट सौर किरणोत्सर्गातून 630 प्राप्त झाले विष्ठा,विखुरलेल्या रेडिएशनपासून 46 कॅलएकूण, म्हणून, पृथ्वीच्या पृष्ठभागाला 1 प्राप्त झाले सेमी 2 676 कॅल 173 स्थलीय किरणोत्सर्गामुळे हरवले कॅलताळेबंद 503 चा नफा दाखवतो विष्ठा(संतुलन सकारात्मक आहे).

दिलेल्या उदाहरणांवरून, इतर गोष्टींबरोबरच, हे पूर्णपणे स्पष्ट होते की समशीतोष्ण अक्षांश हिवाळ्यात थंड आणि उन्हाळ्यात उबदार का असतात.

तांत्रिक आणि घरगुती कारणांसाठी सौर किरणोत्सर्गाचा वापर. सौर विकिरण हा ऊर्जेचा अक्षय नैसर्गिक स्रोत आहे. पृथ्वीवरील सौर ऊर्जेचे प्रमाण या उदाहरणाद्वारे निश्चित केले जाऊ शकते: उदाहरणार्थ, जर आपण यूएसएसआरच्या क्षेत्रफळाच्या फक्त 1/10 भागावर पडणारी सौर किरणोत्सर्गाची उष्णता वापरली तर आपण कामाच्या समान ऊर्जा मिळवू शकतो. 30 हजार नीपर जलविद्युत प्रकल्प.

सौर किरणोत्सर्गाची मुक्त उर्जा त्यांच्या गरजांसाठी वापरण्यासाठी लोकांनी दीर्घकाळापासून प्रयत्न केले आहेत. आजपर्यंत, अनेक भिन्न सौर ऊर्जा संयंत्रे तयार केली गेली आहेत जी सौर किरणोत्सर्गाचा वापर करून कार्य करतात आणि मोठ्या प्रमाणावर उद्योगात आणि लोकसंख्येच्या घरगुती गरजा पूर्ण करण्यासाठी वापरली जातात. यूएसएसआरच्या दक्षिणेकडील प्रदेशांमध्ये, सोलर वॉटर हीटर्स, बॉयलर, सॉल्ट वॉटर डिसेलिनेशन प्लांट्स, सोलर ड्रायर (फळे कोरडे करण्यासाठी), स्वयंपाकघर, बाथहाऊस, हरितगृहे आणि औषधी हेतूंसाठी उपकरणे सौर किरणोत्सर्गाच्या व्यापक वापराच्या आधारावर कार्य करतात. उद्योग आणि सार्वजनिक उपयोगिता. लोकांच्या आरोग्यावर उपचार करण्यासाठी आणि सुधारण्यासाठी रिसॉर्ट्समध्ये सौर किरणोत्सर्गाचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो.

- स्रोत-

पोलोविन्किन, ए.ए. सामान्य भूविज्ञानाची मूलभूत तत्त्वे/ A.A. पोलोविंकिन. - एम.: आरएसएफएसआरच्या शिक्षण मंत्रालयाचे राज्य शैक्षणिक आणि शैक्षणिक प्रकाशन गृह, 1958. - 482 पी.

पोस्ट दृश्ये: 469

वर्णक्रमीय विघटन

सूर्यप्रकाश हा सूर्यापासून निघणारा विद्युत चुंबकीय विकिरण आहे. पृथ्वीवर, आपले वातावरण सूर्यापासून विकिरण फिल्टर करते, हानिकारक किरणोत्सर्गापासून आपले संरक्षण करते आणि त्याचा रंग बदलते.

ते कुठून येते?

चला सौर किरणोत्सर्गातील प्रकाशाच्या सर्व तरंगलांबी पाहू. तुम्हाला माहीत असेलच की, गाभ्यामधील प्रचंड तापमान आणि दाबामुळे हायड्रोजनचे हेलियम अणूंमध्ये रूपांतर होते. या विलीनीकरणातून काही ऊर्जा गॅमा किरणांच्या रूपात बाहेर पडते. हे गॅमा किरण सूर्यावरील कणांद्वारे शोषले जातात आणि नंतर पुन्हा उत्सर्जित केले जातात. फोटॉन्सना केंद्रापासून अंतराळात जाण्यासाठी 200,000 वर्षे लागतात. सूर्याच्या पृष्ठभागाला फोटोस्फीअर म्हणतात आणि प्रकाशमंडलातच प्रकाश शेवटी अवकाशात जातो. सूर्याच्या दीर्घ प्रवासानंतर, फोटॉन ऊर्जा गमावतात आणि त्यांची तरंगलांबी बदलते.

ही चांगली बातमी आहे, अन्यथा गॅमा किरणांच्या सतत विकिरणाखाली पृथ्वीवरील जीवनाचा विकास कठीण होईल.

सूर्याद्वारे उत्सर्जित होणारा प्रकाश हा वेगवेगळ्या तरंगलांबींचे मिश्रण आहे. आम्हाला जाणवणारी उष्णता ही 1400 nm ते 1 mm पर्यंत तरंगलांबी असलेल्या इन्फ्रारेड विकिरण आहे. दृश्यमान प्रकाशाची तरंगलांबी 400 ते 700 nm असते.

अंतराळात, सूर्यप्रकाश पांढरा दिसतो, परंतु पृथ्वीवर आपल्याला तो पिवळा दिसतो कारण आपले वातावरण निळे आणि व्हायलेट फोटॉन नाकारते.

अतिनील किरणे, सुदैवाने, पृथ्वीच्या वातावरणाद्वारे शोषले जातात; ते जीवनासाठी धोकादायक आहे. सूर्यप्रकाशाचा स्पेक्ट्रम सतत असतो आणि त्याच्या वातावरणातील थंड थरांमध्ये शोषल्यामुळे अनेक गडद रेषा असतात. पृथ्वीवरील सर्व जीवन सौर किरणोत्सर्गावर अवलंबून आहे. हा पृथ्वीवरील उर्जेचा मुख्य स्त्रोत आहे आणि ग्रहाचे हवामान आणि महासागर परिसंचरण नियंत्रित करतो. या उर्जेच्या स्त्रोताशिवाय, पृथ्वी गोठून जाईल.

पृष्ठभाग वर प्रमुखता

सूर्यापासून होणारे विकिरण, ज्याला सूर्यप्रकाश म्हणतात, हे इन्फ्रारेड (IR) ते अल्ट्राव्हायोलेट (UV) किरणांपर्यंतच्या विद्युत चुंबकीय लहरींचे मिश्रण आहे. यात दृश्यमान प्रकाशाचा समावेश आहे, जो इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक स्पेक्ट्रमवर IR आणि UV मध्ये येतो.

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरींच्या प्रसाराची गती

सर्व इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरी (EM) व्हॅक्यूममध्ये अंदाजे 3.0x10*8 m/s वेगाने प्रवास करतात. स्पेस ही एक परिपूर्ण व्हॅक्यूम नाही; त्यात कमी सांद्रता, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लाटा, न्यूट्रिनो आणि चुंबकीय क्षेत्रे असलेले कण असतात. पृथ्वी आणि सूर्य यांच्यातील सरासरी अंतर 149.6 दशलक्ष किमी पेक्षा जास्त असल्याने, किरणोत्सर्ग पृथ्वीवर पोहोचण्यासाठी सुमारे 8 मिनिटे लागतात. सूर्य केवळ IR, दृश्यमान आणि अतिनील श्रेणींमध्येच चमकत नाही. मूलभूतपणे, ते उच्च उर्जा गामा किरण उत्सर्जित करते.

तथापि, गॅमा किरण फोटॉन्स पृष्ठभागावर लांब प्रवास करतात, ते सौर प्लाझ्माद्वारे सतत शोषले जातात आणि त्यांच्या वारंवारतेत बदल करून पुन्हा उत्सर्जित केले जातात.

ते पृष्ठभागावर पोहोचेपर्यंत, गॅमा किरण फोटॉन्स IR, दृश्यमान आणि UV स्पेक्ट्रममध्ये असतात. इन्फ्रारेड रेडिएशन म्हणजे आपल्याला जाणवणारी उष्णता. त्याशिवाय आणि दृश्यमान प्रकाश, पृथ्वीवरील जीवन अशक्य आहे. सोलर फ्लेअर्स दरम्यान, ते क्ष-किरण देखील उत्सर्जित करते. जेव्हा सूर्यापासून विद्युत चुंबकीय विकिरण पृथ्वीच्या वातावरणात पोहोचतात तेव्हा त्यातील काही भाग शोषले जातात आणि उर्वरित पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर पोहोचतात.

विशेषतः, अतिनील किरणे ओझोनच्या थराद्वारे शोषली जातात आणि उष्णतेच्या रूपात पुन्हा विकिरण करतात, ज्यामुळे स्ट्रॅटोस्फियर गरम होते.

सूर्यापासून इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशनची वर्णक्रमीय श्रेणी खूप विस्तृत आहे - रेडिओ लहरींपासून क्ष-किरणांपर्यंत. तथापि, त्याची जास्तीत जास्त तीव्रता स्पेक्ट्रमच्या दृश्यमान (पिवळ्या-हिरव्या) भागात आढळते.

तांदूळ. ४.५. पृथ्वीच्या वातावरणाच्या वर आणि समुद्रसपाटीवर सौर किरणोत्सर्गाचे स्पेक्ट्रम पाहिले

विशेष स्वारस्य म्हणजे सौर स्पेक्ट्रमचा भाग ज्यामध्ये इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्ड आणि 100 एनएमपेक्षा जास्त तरंगलांबी असलेले रेडिएशन समाविष्ट आहे. सौर स्पेक्ट्रमच्या या भागात, तीन प्रकारचे रेडिएशन वेगळे केले जातात:

अल्ट्राव्हायोलेट (UV) - 290-400 nm च्या तरंगलांबीसह;

दृश्यमान - 400-760 एनएमच्या तरंगलांबीसह;

इन्फ्रारेड (IR) – 760-2800 nm च्या तरंगलांबीसह.

पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर येण्यापूर्वी सूर्याची किरणे वातावरणाच्या जाड थरातून जाणे आवश्यक आहे. सौर विकिरण हे पाण्याची वाफ, वायूचे रेणू, धूलिकण इत्यादींद्वारे शोषले जाते आणि विखुरले जाते. सुमारे 30% सौर विकिरण पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर पोहोचत नाहीत. तर, जर पृथ्वीच्या वातावरणाच्या सीमेवर सौर स्पेक्ट्रमचा अतिनील भाग 5%, दृश्यमान भाग 52% आणि इन्फ्रारेड भाग 43% असेल, तर पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर अल्ट्राव्हायोलेट भाग 1% आहे, दृश्यमान भाग 40% आहे आणि सौर स्पेक्ट्रमचा इन्फ्रारेड भाग 59% आहे. माहितीचे काही स्त्रोत जमिनीच्या पातळीवर सौर किरणोत्सर्गाच्या ऊर्जेच्या वितरणाचे थोडे वेगळे चित्र देतात: अतिनील किरणे - सुमारे 2%, स्पेक्ट्रमचा दृश्य भाग - सुमारे 49% आणि इन्फ्रारेड झोन - देखील सुमारे 49%.

पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर सौर किरणोत्सर्गाची तीव्रता पृथ्वीच्या वातावरणाच्या सीमेवर असलेल्या सौर किरणोत्सर्गाच्या पातळीपेक्षा नेहमीच कमी असेल. ढगांचे आवरण, वायू प्रदूषण, धुके किंवा अगदी विखुरलेल्या ढगांची उपस्थिती सौर किरणोत्सर्गाच्या क्षीणतेमध्ये महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते. हवामान परिस्थितीवर पीव्ही पॉवरची अवलंबित्व अंजीर मध्ये दर्शविली आहे. ४. ६.

तांदूळ. 4. 6. हवामान परिस्थितीवर पीव्ही शक्तीचे अवलंबन

जेव्हा आकाश पूर्णपणे ढगांनी झाकलेले असते, तेव्हा अतिनील किरणोत्सर्गाची तीव्रता 72% ने कमी होते, जेव्हा आकाश अर्धे ढगांनी झाकलेले असते - 44% आणि अत्यंत परिस्थितीत - 90% पेक्षा जास्त. ओझोन आणि ऑक्सिजन शॉर्ट-वेव्ह यूव्ही रेडिएशन (तरंगलांबी 290-100 एनएम) पूर्णपणे शोषून घेतात, ज्यामुळे सर्व सजीवांचे त्याच्या हानिकारक प्रभावांपासून संरक्षण होते. हवेचे रेणू प्रामुख्याने स्पेक्ट्रमचे अतिनील आणि निळे भाग (म्हणूनच आकाशाचा निळा रंग) विखुरतात, त्यामुळे विखुरलेले विकिरण अतिनील किरणांमध्ये अधिक समृद्ध असते. जेव्हा सूर्य क्षितिजाच्या वर कमी असतो, तेव्हा किरण जास्त अंतरावर जातात आणि अतिनील श्रेणीसह प्रकाशाचे विखुरणे वाढते. म्हणून, दुपारच्या वेळी, सूर्य पांढरा, पिवळा आणि नंतर केशरी दिसतो, कारण थेट सूर्यप्रकाशात कमी अल्ट्राव्हायोलेट आणि निळे किरण असतात.

सौर किरणोत्सर्गाच्या पातळीचे मूल्यमापन त्याची तीव्रता (वॅट्स प्रति युनिट पृष्ठभाग क्षेत्र) आणि थर्मल इफेक्ट (कॅलरी प्रति युनिट पृष्ठभाग क्षेत्र प्रति युनिट वेळेनुसार केले जाते.

सौर किरणोत्सर्गाची वर्णक्रमीय वैशिष्ट्ये आणि सौर उर्जेच्या क्षेत्रातील तांत्रिक प्रगतीची स्थिती लक्षात घेऊन, सौर ऊर्जा रूपांतरित करण्याच्या विद्यमान पद्धतींपैकी खालील सर्वात सामान्य ओळखल्या जाऊ शकतात:

- फोटोइलेक्ट्रिक;

- सौर थर्मल;

- थर्मल हवा.

४.२.२. फोटोव्होल्टेइक सौर ऊर्जा कन्व्हर्टर.

ऑपरेटिंग तत्त्व.सौर ऊर्जेचे विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतर करण्यासाठी सर्वात ऊर्जा-कार्यक्षम उपकरणे म्हणजे सेमीकंडक्टर फोटोव्होल्टेइक कन्व्हर्टर (PVC), अंजीर. ४.७.

तांदूळ. ४.७. फोटोव्होल्टेइक ऊर्जा कन्व्हर्टर

सैद्धांतिकदृष्ट्या, त्यांची कमाल कार्यक्षमता 90% पेक्षा जास्त असू शकते. सौर पेशींची रचना, रचना आणि इतर मापदंड ऑप्टिमाइझ करून अपरिवर्तनीय ऊर्जेचे नुकसान कमी करण्याच्या उद्देशाने तांत्रिक प्रगती, येत्या काही वर्षांत, प्रयोगशाळेच्या परिस्थितीत आधीच साध्य केलेली पातळी 50% किंवा त्याहून अधिक पर्यंत व्यावहारिक कार्यक्षमता वाढवणे शक्य करेल. 40% च्या जवळ. हे लक्षात घेतले पाहिजे की सौर पेशींमधील मुख्य उर्जेचे नुकसान संबंधित आहे:

- कन्व्हर्टरच्या पृष्ठभागावरून सौर किरणोत्सर्गाचे प्रतिबिंब;

- सौर सेलमधून किरणोत्सर्गाचा काही भाग त्यात शोषल्याशिवाय जातो;

- जाळीच्या थर्मल कंपनांवर अतिरिक्त फोटॉन ऊर्जा विखुरणे;

- पृष्ठभागांवर आणि सौर सेलच्या व्हॉल्यूममध्ये तयार केलेल्या फोटोपेअरचे पुनर्संयोजन;

- कनवर्टरचा अंतर्गत प्रतिकार

- आणि काही इतर शारीरिक प्रक्रिया.

सौर ऊर्जेचे फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण हर्ट्झने शोधलेल्या फोटोइलेक्ट्रिक प्रभावाचा वापर करते. फोटो प्रभाव (फोटो - ग्रीक "प्रकाश" मधून)अंदाजे 2-3 मायक्रॉन जाडी असलेल्या अर्धसंवाहकाच्या पृष्ठभागावरील थरांवर सौर किरणोत्सर्गाच्या प्रभावामुळे उद्भवते, विशिष्ट संख्येने इलेक्ट्रॉन सोडतात. सेमीकंडक्टर बॉडीमध्ये मुक्त इलेक्ट्रॉन्स दिसल्यामुळे आणि विद्युत संभाव्य फरकाच्या उपस्थितीत, त्यामध्ये विद्युत प्रवाह निर्माण होतो. सेमीकंडक्टरच्या विकिरणित पृष्ठभाग आणि त्याच्या "सावली" बाजूमध्ये संभाव्य फरक तयार होतो. आज जगातील सौर पेशी तयार करण्यासाठी मुख्य सामग्री सिलिकॉन आहे. तांत्रिकदृष्ट्या शुद्ध सिलिकॉन (अशुद्धता एकाग्रता<1 к млрд.) (как и германий) является диэлектриком. Удельное сопротивление чистого кремния 2500 Ом-м и разность потенциалов в нем возникнуть не может. Она появляется за счет внедрения в его поверхностные слои специальных добавок. При этом в зависимости от концентрации примесных добавок удельное сопротивление снижается до 1-10 Ом-м. Один вид добавок (донор) в виде тонкого слоя наносится на облучаемую поверхность; он образует дополнительные электроны и, следовательно, отрицательный заряд. Другая примесь (акцептор) наносится на теневую сторону. Акцептор способствует появлению дефицита электронов и, следовательно, положительного заряда Положительный и отрицательный заряд создают разность потенциалов. В роли донора электронов могут выступать атомы мышьяка или фосфора, в роли акцептора - атомы бора или брома. Для замыкания тока на внешнюю цепь используются два электрода. Отрицательный электрод выполняется в виде металлической сетки и накладывается на наружную сторону элемента, на внутреннюю сторону напыляется металл, который выполняет функцию положительного электрода.

सौर किरणोत्सर्गाच्या संपर्कात आल्यावर फोटोव्होल्टेइक प्रभाव एकसंध अर्धसंवाहक संरचनांमध्ये आढळतो. PV संरचनेची विषमता एकाच सेमीकंडक्टरला वेगवेगळ्या अशुद्धतेसह डोप करून (p-n जंक्शन तयार करून) किंवा असमान बँड गॅपसह भिन्न अर्धसंवाहक जोडून मिळवता येते - अणूमधून इलेक्ट्रॉन काढण्याची ऊर्जा (हेटरोजंक्शन तयार करणे), किंवा रासायनिक बदल करून. सेमीकंडक्टरची रचना, ज्यामुळे बँड गॅप रुंदीचा ग्रेडियंट दिसू लागतो (ग्रेड-गॅप स्ट्रक्चर्सची निर्मिती). वरील पद्धतींचे विविध संयोजन देखील शक्य आहेत. रूपांतरण कार्यक्षमता ही एकसमान अर्धसंवाहक संरचनेच्या विद्युत वैशिष्ट्यांवर तसेच सौर सेलच्या ऑप्टिकल गुणधर्मांवर अवलंबून असते, ज्यामध्ये सर्वात महत्वाची भूमिका फोटोकंडक्टिव्हिटीद्वारे खेळली जाते, जे सूर्यप्रकाशासह विकिरणित केल्यावर अर्धसंवाहकांमधील अंतर्गत फोटोइलेक्ट्रिक प्रभावामुळे होते.

पीव्ही पेशींच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत p-n जंक्शनसह कन्व्हर्टरचे उदाहरण वापरून स्पष्ट केले जाऊ शकते, जे आधुनिक सौर आणि अवकाश उर्जेमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात (चित्र 4.8).

तांदूळ. ४.८. सेमीकंडक्टर फोटोव्होल्टेइकचे ऑपरेटिंग तत्त्व

कन्व्हर्टर्स

इलेक्ट्रॉन-होल जंक्शन एका विशिष्ट प्रकारच्या चालकतेसह (म्हणजे p- किंवा n-प्रकार) असलेल्या सिंगल-क्रिस्टल सेमीकंडक्टर सामग्रीच्या वेफरचे डोपिंग करून अशुद्धतेसह तयार केले जाते, ज्यामुळे उलट प्रवाहकतेसह पृष्ठभागाचा थर तयार होतो. प्रकार या थरातील डोपंट एकाग्रता बेस (मूळ सिंगल क्रिस्टल) मटेरियलमधील डोपंट एकाग्रतेपेक्षा लक्षणीयरीत्या जास्त असणे आवश्यक आहे जेणेकरून तेथे उपस्थित असलेल्या मुख्य फ्री चार्ज वाहकांना तटस्थ करणे आणि विरुद्ध चिन्हाची चालकता निर्माण करणे आवश्यक आहे. एन- आणि पी-लेयरच्या सीमेवर, चार्ज फ्लोच्या परिणामी, एन-लेयरमध्ये भरपाई न केलेले व्हॉल्यूमेट्रिक पॉझिटिव्ह चार्ज आणि पी-लेयरमध्ये व्हॉल्यूमेट्रिक नकारात्मक चार्जसह कमी झालेले झोन तयार होतात. हे झोन मिळून एक p-n जंक्शन तयार करतात. संक्रमणाच्या वेळी दिसणारा संभाव्य अडथळा (संपर्क संभाव्य फरक) मुख्य चार्ज वाहकांना जाण्यास प्रतिबंध करतो, उदा. p-लेयरच्या बाजूने इलेक्ट्रॉन, परंतु अल्पसंख्याक वाहकांना मुक्तपणे उलट दिशेने जाण्याची परवानगी देतात. p-n जंक्शन्सचा हा गुणधर्म सूर्यप्रकाशासह सौर सेलचे विकिरण करताना फोटो-ईएमएफ मिळविण्याची शक्यता निर्धारित करतो. फोटोव्होल्टेइक सेलच्या दोन्ही थरांमध्ये प्रकाशाने तयार केलेले अ-संतुलन चार्ज वाहक (इलेक्ट्रॉन-होल जोड्या) p-n जंक्शनवर वेगळे केले जातात: अल्पसंख्याक वाहक (म्हणजे इलेक्ट्रॉन) मुक्तपणे जंक्शनमधून जातात आणि बहुसंख्य वाहक (छिद्र) टिकून राहतात. अशाप्रकारे, सौर किरणोत्सर्गाच्या प्रभावाखाली, समतुल्य अल्पसंख्यक चार्ज वाहकांचा प्रवाह - फोटोइलेक्ट्रॉन आणि फोटोहोल्स - p-n जंक्शनमधून दोन्ही दिशांना वाहतील, जे सौर सेलच्या ऑपरेशनसाठी आवश्यक आहे. जर आपण आता बाह्य सर्किट बंद केले, तर एन-लेयरमधील इलेक्ट्रॉन्स, लोडवर काम केल्यावर, पी-लेयरवर परत येतील आणि तेथे विरुद्ध दिशेने सौर सेलच्या आत फिरत असलेल्या छिद्रांसह पुन्हा एकत्र (एकत्रित) होतील. बाह्य सर्किटमध्ये इलेक्ट्रॉन गोळा करण्यासाठी आणि काढून टाकण्यासाठी, सौर सेलच्या अर्धसंवाहक संरचनेच्या पृष्ठभागावर एक संपर्क प्रणाली आहे. कन्व्हर्टरच्या समोर, प्रकाशित पृष्ठभागावर, संपर्क ग्रिड किंवा कंगवाच्या स्वरूपात बनवले जातात आणि मागील बाजूस ते घन असू शकतात.

फोटोइलेक्ट्रिक सौर ऊर्जा कन्व्हर्टरचे प्रकार.आज आपण फोटोव्होल्टेइक पेशींच्या तीन पिढ्यांबद्दल बोलू शकतो.

पहिल्या पिढीला, स्फटिक, समाविष्ट करा (चित्र 4.9):

- मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन सौर पेशी,

- पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन आणि

- पातळ-भिंतींच्या रिक्त जागा वाढवण्यासाठी तंत्रज्ञान - EFG (एज परिभाषित फिल्म-फेड क्रिस्टल ग्रोथ तंत्र), - S-web (Siemens), पातळ-थर पॉलिसिलिकॉन (Apex).

तांदूळ. 4. 9. क्रिस्टलीय सौर पेशी

फोटोसेलच्या कार्यक्षमतेचे मुख्य सूचक म्हणजे कार्यक्षमता घटक - फोटोसेलला पुरविलेल्या ऊर्जेच्या प्रमाणात ग्राहकांना मिळालेल्या ऊर्जेचे प्रमाण.

मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉनवर आधारित मोठ्या प्रमाणात उत्पादित सौर पेशींची व्यावहारिक कार्यक्षमता 16 - 17%, पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन - 14 - 15%, आकारहीन सिलिकॉन - 8 - 9% आहे.

दुसरी पिढी, पातळ फिल्म, तुम्हाला फोटोसेल वापरून वीज निर्माण करण्यास अनुमती देते (चित्र 4.10):

- सिलिकॉन: आकारहीन, मायक्रोक्रिस्टलाइन, नॅनोक्रिस्टलाइन, सीएसजी (काचेवर क्रिस्टलीय सिलिकॉन);

- कॅडमियम टेल्युराइड (CdTe) वर आधारित;

- कॉपर-इंडियम-(गॅलियम) सेलेनाइड (CI(G)S वर आधारित).

तांदूळ. ४.१०. चित्रपट पी.व्ही

दुसऱ्या पिढीतील पातळ-फिल्म फोटोव्होल्टेइक कन्व्हर्टर (FCPCs) च्या उत्पादनासाठी तंत्रज्ञानामध्ये व्हॅक्यूम पद्धतीचा वापर करून स्तर लागू करणे समाविष्ट आहे. व्हॅक्यूम तंत्रज्ञान, क्रिस्टलीय सौर पेशींच्या उत्पादन तंत्रज्ञानाच्या तुलनेत, कमी ऊर्जा वापरणारे आहे आणि भांडवली गुंतवणुकीच्या कमी प्रमाणाद्वारे देखील वैशिष्ट्यीकृत आहे. हे मोठ्या क्षेत्रासह लवचिक, स्वस्त सौर पेशींचे उत्पादन करण्यास अनुमती देते, परंतु अशा घटकांचे रूपांतरण गुणांक पहिल्या पिढीतील सौर पेशींच्या तुलनेत कमी आहे.

TC PV पेशी सामग्रीच्या प्रकारानुसार सिलिकॉन आणि नॉन-सिलिकॉनमध्ये विभागल्या जातात. सिलिकॉन सौर पेशी एकल-स्तर अनाकार असू शकतात (ते ऐतिहासिकदृष्ट्या प्रथम दिसले होते) किंवा अधिक जटिल रचना (उदाहरणार्थ, आकारहीन-मायक्रोमॉर्फिक) असू शकतात, जी नंतर दिसली. पीव्ही टीसी घन किंवा लवचिक सब्सट्रेट्सवर तयार केले जातात. अलिकडच्या वर्षांत, तंत्रज्ञानाच्या प्रकारानुसार जगातील पीव्ही सेल उत्पादनाच्या वितरणामुळे सिलिकॉन पीव्ही सेल (मोनो- आणि मल्टी-सिलिकॉन) चा वाटा 86% आहे; आकारहीन सिलिकॉनवर आधारित टीसीचे प्रमाण 6% आहे. सौर पेशींचा उर्वरित भाग कॅडमियम टेल्युराइड (सीडीटीई) - 6%, तांबे आणि इंडियम डिसेलेनाइड (सीआयएस/सीआयजीएस) - 2% सारख्या सामग्रीच्या पातळ फिल्म्सच्या स्वरूपात तयार केला गेला.

सिलिकॉन क्रिस्टलीय पीव्हीच्या तुलनेत टीसी पीव्हीचे मुख्य फायदे खालीलप्रमाणे आहेत:

- कमी युनिट खर्च;

- सामग्रीचा कमी वापर;

- मोठ्या क्षेत्रावरील उपकरणे तयार करण्याची क्षमता;

- कमी तांत्रिक ऑपरेशन्स;

- पसरलेला आणि कमकुवत सूर्यप्रकाश प्राप्त करण्याची क्षमता (जेव्हा सूर्य ढगांच्या मागे लपलेला असतो) क्रिस्टलीय बॅटरीपेक्षा जास्त कार्यक्षम आहे.

तिसरी पिढी FEP:

– डाईद्वारे प्रकाशसंवेदनशील घटक (डाई-सेन्सिटाइज्ड सोलर सेल, डीएससी) (चित्र 4.11);

– सेंद्रिय (पॉलिमर) FEP (OPV) (चित्र 4.12 आणि चित्र 4.13);

- अजैविक FEP (CTZSS);

– कॅस्केड संरचनांवर आधारित पीव्ही पेशी (चित्र 4.14).

तांदूळ. ४.११. FEP रंगाने फोटोसेन्सिटाइज्ड

तांदूळ. 4. 12. सेंद्रिय पॉलिमर FEP चे उत्पादन

तांदूळ. ४.१३. सेंद्रिय पॉलिमर FEP

तांदूळ. 4.14.कॅस्केड संरचनांवर आधारित पीव्हीएस

तिसर्‍या पिढीतील पीव्ही पेशी तयार करण्याची कल्पना पीव्ही पेशींची किंमत आणखी कमी करणे, स्वस्त आणि पुनर्वापर करण्यायोग्य पॉलिमर आणि इलेक्ट्रोलाइट्सच्या बाजूने महाग आणि विषारी सामग्रीचा वापर सोडून देणे असा होता. एक महत्त्वाचा फरक म्हणजे मुद्रण पद्धती वापरून स्तर लागू करण्याची शक्यता देखील आहे, उदाहरणार्थ, रोल-टू-रोल (R2R) तंत्रज्ञान वापरून.

FEP सुधारण्यासाठी उपाय. PV मधील सर्व प्रकारची ऊर्जा हानी कमी करण्यासाठी वापरल्या जाणार्‍या ऊर्जा रूपांतरण पद्धती विचारात घेऊन, खालील उपाय विकसित आणि लागू केले जातात:

- सौर रेडिएशनसाठी इष्टतम बँड गॅपसह सेमीकंडक्टरचा वापर;

- त्याच्या इष्टतम डोपिंग आणि अंगभूत इलेक्ट्रिक फील्डच्या निर्मितीद्वारे अर्धसंवाहक संरचनेच्या गुणधर्मांमध्ये लक्ष्यित सुधारणा;

- एकसंध ते विषम आणि श्रेणीबद्ध-अंतर अर्धसंवाहक संरचनांमध्ये संक्रमण;

- पीव्ही डिझाइन पॅरामीटर्सचे ऑप्टिमायझेशन (पीएन-जंक्शन खोली, बेस लेयरची जाडी, संपर्क ग्रिड वारंवारता इ.);

- कॉस्मिक रेडिएशनपासून सौर पेशींना अँटीरिफ्लेक्शन, थर्मल रेग्युलेशन आणि संरक्षण प्रदान करणार्‍या मल्टीफंक्शनल ऑप्टिकल कोटिंग्सचा वापर;

- सौर पेशींचा विकास जो सौर स्पेक्ट्रमच्या दीर्घ-लहरी प्रदेशात मुख्य शोषण बँडच्या काठाच्या पलीकडे पारदर्शक असतो;

- त्यांच्या बँडगॅप रुंदीसाठी खास निवडलेल्या सेमीकंडक्टर्समधून कॅस्केड सोलर सेलची निर्मिती, प्रत्येक कॅस्केडमध्ये मागील कॅस्केडमधून गेलेल्या रेडिएशनचे रूपांतर करणे शक्य करते इ.;

तसेच, सौर पेशींच्या कार्यक्षमतेत लक्षणीय वाढ दुहेरी बाजूची संवेदनशीलता (एका बाजूच्या विद्यमान कार्यक्षमतेच्या +80% पर्यंत), ल्युमिनेसेंट री-एमिटिंग स्ट्रक्चर्सचा वापर आणि प्राथमिक मल्टीलेयर फिल्म बीम स्प्लिटर (डायक्रोइक मिरर) वापरून सौर स्पेक्ट्रमचे दोन किंवा अधिक वर्णक्रमीय क्षेत्रांमध्ये विघटन.

सौर ऊर्जा प्रकल्पांच्या (सौर ऊर्जा प्रकल्प) ऊर्जा रूपांतरण प्रणालीमध्ये, तत्त्वतः, विविध अर्धसंवाहक सामग्रीवर आधारित विविध संरचनांच्या कोणत्याही प्रकारच्या सौर पेशींचा वापर केला जाऊ शकतो जे तयार केले गेले आहेत आणि सध्या विकसित केले जात आहेत, परंतु ते सर्व समाधानी नाहीत. या प्रणालींसाठी आवश्यकतांचा संच:

- दीर्घ (दहापट वर्षे!) सेवा आयुष्यासह उच्च विश्वसनीयता;

- रूपांतरण प्रणालीच्या घटकांच्या निर्मितीसाठी पुरेशा प्रमाणात स्त्रोत सामग्रीची उपलब्धता आणि त्यांचे मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन आयोजित करण्याची शक्यता;

- पेबॅक कालावधीच्या दृष्टिकोनातून स्वीकार्य रूपांतरण प्रणाली तयार करण्यासाठी ऊर्जा खर्च;

- ऊर्जा रूपांतरण आणि ट्रान्समिशन सिस्टम (स्पेस) व्यवस्थापित करण्याशी संबंधित किमान ऊर्जा आणि वस्तुमान खर्च, संपूर्ण स्टेशनचे अभिमुखता आणि स्थिरीकरण;

- देखभाल सुलभता.

उदाहरणार्थ, कच्च्या मालाच्या मर्यादित नैसर्गिक साठ्यामुळे आणि त्यांच्या प्रक्रियेच्या जटिलतेमुळे सौर ऊर्जा संयंत्रांच्या निर्मितीसाठी आवश्यक असलेल्या प्रमाणात काही आशादायक साहित्य मिळणे कठीण आहे. सौर पेशींची उर्जा आणि ऑपरेशनल वैशिष्ट्ये सुधारण्यासाठी काही पद्धती, उदाहरणार्थ, जटिल संरचना तयार करून, कमी खर्चात त्यांचे मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन आयोजित करण्याच्या शक्यतांशी सुसंगत नाहीत. उच्च उत्पादकता केवळ पूर्णपणे स्वयंचलित पीव्ही उत्पादन आयोजित करून प्राप्त केली जाऊ शकते, उदाहरणार्थ, टेप तंत्रज्ञानावर आधारित, आणि योग्य प्रोफाइलच्या विशेष उपक्रमांचे विकसित नेटवर्क तयार करणे, म्हणजे. खरं तर, एक संपूर्ण उद्योग, आधुनिक रेडिओ-इलेक्ट्रॉनिक उद्योगाशी तुलना करता येईल. सौर पेशींचे उत्पादन आणि स्वयंचलित लाईनवर सौर पॅनेलचे असेंब्ली बॅटरी मॉड्यूलची किंमत 2-2.5 पट कमी करेल.

सिलिकॉन आणि गॅलियम आर्सेनाइड (GaAs) हे सध्या सौर ऊर्जेचे SES मध्ये रूपांतर करण्यासाठी फोटोव्होल्टेइक सिस्टमसाठी सर्वात संभाव्य साहित्य मानले जाते आणि नंतरच्या बाबतीत आम्ही AlGaAs-GaAs रचना असलेल्या हेटरोफोटोकन्व्हर्टर (HPCs) बद्दल बोलत आहोत.

गॅलियम (GaAs) सह आर्सेनिकच्या संयुगावर आधारित FECs (फोटोव्होल्टेइक कन्व्हर्टर्स) ची सिलिकॉन FECs पेक्षा जास्त सैद्धांतिक कार्यक्षमता असते, कारण त्यांची बँडगॅप रुंदी अर्धसंवाहक सौर ऊर्जा कन्व्हर्टर्ससाठी इष्टतम बँडगॅप रुंदीशी व्यावहारिकपणे जुळते = 4 . eV सिलिकॉनसाठी, हा निर्देशक = 1.1 eV.

GaAs मधील थेट ऑप्टिकल संक्रमणाद्वारे निर्धारित केलेल्या सौर किरणोत्सर्गाच्या उच्च पातळीच्या शोषणामुळे, त्यांच्यावर आधारित उच्च कार्यक्षमता PV पेशी सिलिकॉनच्या तुलनेत लक्षणीय लहान PV सेल जाडीसह मिळवता येतात. तत्वतः, किमान 20% च्या ऑर्डरची कार्यक्षमता प्राप्त करण्यासाठी 5-6 मायक्रॉनची GFP जाडी असणे पुरेसे आहे, तर सिलिकॉन घटकांची जाडी 50-100 मायक्रॉनपेक्षा कमी असू शकत नाही त्यांच्या कार्यक्षमतेत लक्षणीय घट झाल्याशिवाय. . ही परिस्थिती आपल्याला हलक्या वजनाच्या एचएफपी फिल्मच्या निर्मितीवर विश्वास ठेवण्याची परवानगी देते, ज्याच्या निर्मितीसाठी तुलनेने कमी प्रारंभिक सामग्रीची आवश्यकता असेल, विशेषत: GaAs ऐवजी सब्सट्रेट म्हणून सिंथेटिक नीलम (Al2 O3) सारखी दुसरी सामग्री वापरणे शक्य असल्यास. .

सिलिकॉन पीव्ही सेलच्या तुलनेत एसईएस कन्व्हर्टरसाठी आवश्यकतेनुसार GFC मध्ये अधिक अनुकूल ऑपरेशनल वैशिष्ट्ये देखील आहेत. अशा प्रकारे, विशेषतः, मोठ्या बँड गॅपमुळे p-n जंक्शनमध्ये रिव्हर्स सॅचुरेशन करंट्सची लहान प्रारंभिक मूल्ये साध्य करण्याची शक्यता, एचपीसीच्या कार्यक्षमतेच्या आणि इष्टतम शक्तीच्या नकारात्मक तापमान ग्रेडियंट्सची परिमाण कमी करणे शक्य करते आणि त्याव्यतिरिक्त , ल्युमिनस फ्लक्स घनतेवर नंतरच्या रेषीय अवलंबनाच्या क्षेत्राचा लक्षणीय विस्तार करा. तापमानावरील HFPs च्या कार्यक्षमतेचे प्रायोगिक अवलंबन सूचित करतात की नंतरचे समतोल तापमान 150-180°C पर्यंत वाढवल्याने त्यांच्या कार्यक्षमतेत आणि इष्टतम विशिष्ट शक्तीमध्ये लक्षणीय घट होत नाही. त्याच वेळी, सिलिकॉन सौर पेशींसाठी, 60-70 डिग्री सेल्सिअसपेक्षा जास्त तापमानात वाढ जवळजवळ गंभीर आहे - कार्यक्षमता निम्म्याने कमी होते.

उच्च तापमानास त्यांच्या प्रतिकारामुळे, गॅलियम आर्सेनाइड सौर पेशी सौर विकिरण केंद्रक म्हणून वापरल्या जाऊ शकतात. GaAs-आधारित HFP चे ऑपरेटिंग तापमान 180 °C पर्यंत पोहोचते, जे उष्मा इंजिन आणि स्टीम टर्बाइनसाठी आधीच बरेच ऑपरेटिंग तापमान आहे. अशा प्रकारे, गॅलियम आर्सेनाइड HFPs च्या 30% आंतरिक कार्यक्षमतेपर्यंत (150°C वर), आम्ही फोटोसेल्सला थंड करणार्‍या द्रवाची कचरा उष्णता वापरून उष्णता इंजिनची कार्यक्षमता जोडू शकतो. म्हणून, स्थापनेची एकूण कार्यक्षमता, जी स्पेस हीटिंगसाठी टर्बाइन नंतर कूलंटमधून कमी-तापमान उष्णता काढण्याचे तिसरे चक्र देखील वापरते, 50-60% पेक्षा जास्त असू शकते.

तसेच, GaAs-आधारित HFCs उच्च-ऊर्जा प्रोटॉन आणि इलेक्ट्रॉन प्रवाहामुळे सिलिकॉन FECs पेक्षा कमी संवेदनाक्षम असतात, कारण GaAs मधील प्रकाश शोषणाच्या उच्च पातळीमुळे, तसेच अल्पसंख्याक वाहकांच्या लहान आवश्यक जीवनकाळ आणि प्रसार लांबीमुळे. शिवाय, प्रयोगांवरून असे दिसून आले आहे की GaAs-आधारित HFPs मधील रेडिएशन दोषांचा एक महत्त्वपूर्ण भाग त्यांच्या उष्मा उपचारानंतर (अॅनिलिंग) केवळ 150-180 °C तापमानात अदृश्य होतो. जर GaAs एचएफसी सतत 150 डिग्री सेल्सिअस तपमानावर कार्यरत असतील, तर स्टेशन्सच्या सक्रिय ऑपरेशनच्या संपूर्ण कालावधीत त्यांच्या कार्यक्षमतेच्या किरणोत्सर्गाच्या ऱ्हासाचे प्रमाण तुलनेने कमी असेल (हे विशेषतः अवकाशातील सौर ऊर्जा प्रकल्पांसाठी खरे आहे, ज्यासाठी FEC चे कमी वजन आणि आकार आणि उच्च कार्यक्षमता महत्वाची आहे) .

सर्वसाधारणपणे, आम्ही असा निष्कर्ष काढू शकतो की GaAs-आधारित HFC ची ऊर्जा, वस्तुमान आणि ऑपरेशनल वैशिष्ट्ये सिलिकॉन FEC च्या वैशिष्ट्यांपेक्षा SES आणि SCES (स्पेस) च्या आवश्यकतांशी अधिक सुसंगत आहेत. तथापि, गॅलियम आर्सेनाइडपेक्षा सिलिकॉन ही अधिक सुलभ आणि मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाणारी सामग्री आहे. सिलिकॉन निसर्गात व्यापक आहे आणि त्यावर आधारित सौर पेशी तयार करण्यासाठी कच्च्या मालाचा पुरवठा जवळजवळ अमर्यादित आहे. सिलिकॉन सोलर सेल बनवण्याचे तंत्रज्ञान चांगले स्थापित आहे आणि सतत सुधारित केले जात आहे.

नवीन स्वयंचलित उत्पादन पद्धतींचा परिचय करून सिलिकॉन सोलर सेलची किंमत एक ते दोन ऑर्डरने कमी करण्याची खरी शक्यता आहे, ज्यामुळे विशेषतः सिलिकॉन टेप्स, मोठ्या क्षेत्रावरील सौर सेल इ. तयार करणे शक्य होते.

हेटरोजंक्शन असलेल्या वास्तविक संरचनांमध्ये, कार्यक्षमता आज 30% पेक्षा जास्त पोहोचते आणि मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन सारख्या एकसंध अर्धसंवाहकांमध्ये - 18% पर्यंत. मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉनवर आधारित सौर पेशींची सरासरी कार्यक्षमता आज सुमारे 12% आहे, जरी ती 18% पर्यंत पोहोचते. हे प्रामुख्याने सिलिकॉन एसबी आहे जे आज जगभरातील घरांच्या छतावर पाहिले जाऊ शकते.

सिलिकॉनच्या विपरीत, गॅलियम ही अत्यंत दुर्मिळ सामग्री आहे, जी व्यापक अंमलबजावणीसाठी आवश्यक प्रमाणात GaAs-आधारित HFPs तयार करण्याची शक्यता मर्यादित करते.

गॅलियमचे उत्खनन प्रामुख्याने बॉक्साईटपासून केले जाते, परंतु कोळशाची राख आणि समुद्राच्या पाण्यातून ते मिळण्याची शक्यताही विचारात घेतली जात आहे. गॅलियमचे सर्वात मोठे साठे समुद्राच्या पाण्यात आढळतात, परंतु तेथे एकाग्रता खूपच कमी आहे, पुनर्प्राप्ती उत्पन्नाचा अंदाज फक्त 1% आहे आणि म्हणूनच, उत्पादन खर्च प्रतिबंधात्मक असण्याची शक्यता आहे. द्रव आणि वायू एपिटॅक्सी पद्धतींचा वापर करून GaAs-आधारित HFPs च्या उत्पादनासाठी तंत्रज्ञान (एका एका क्रिस्टलची दुसर्‍या पृष्ठभागावर (सब्सट्रेटवर) केंद्रित वाढ) अद्याप उत्पादनासाठी तंत्रज्ञानाच्या समान प्रमाणात विकसित केले गेले नाही. सिलिकॉन PVS, आणि परिणामी, HFPs ची किंमत आता सिलिकॉन सौर पेशींच्या किंमतीपेक्षा लक्षणीय (ऑर्डरनुसार) जास्त आहे.

सुधारित तंत्रज्ञानावर आधारित त्यांच्या मोठ्या प्रमाणात उत्पादनादरम्यान HFPs ची किंमत देखील लक्षणीयरीत्या कमी केली जाईल आणि सर्वसाधारणपणे, GaAs HFPs वर आधारित SES पॉवर रूपांतरण प्रणालीच्या रूपांतरण प्रणालीची किंमत सिलिकॉनच्या किंमतीशी तुलना करता येईल. आधारित प्रणाली. अशाप्रकारे, सध्या, सिलिकॉन किंवा गॅलियम आर्सेनाइड - सिलिकॉन किंवा गॅलियम आर्सेनाइड या दोन अर्धसंवाहक पदार्थांपैकी एकास स्पष्ट प्राधान्य देणे कठीण आहे आणि त्यांच्या उत्पादन तंत्रज्ञानाचा पुढील विकास दर्शवेल की जमिनीवर आधारित आणि अवकाशासाठी कोणता पर्याय अधिक तर्कसंगत असेल. सौर ऊर्जेवर आधारित.

फोटोव्होल्टेइक सोलर एनर्जी कन्व्हर्टर वापरून ऊर्जा उत्पादनाची किंमत.सौर ऊर्जेच्या प्रसारातील एक महत्त्वाचा मुद्दा म्हणजे त्याची किंमत.

फोटोव्होल्टेइक पॅनेल्सच्या किंमतीचे मुख्य सूचक स्थापित पॉवरची प्रति किलोवॅट किंमत आहे.

गेल्या 15 वर्षांहून अधिक काळ हे मूल्य वर्षानुवर्षे सातत्याने कमी होत आहे (आकृती 4.15).

तांदूळ. ४.१५. सौर पेशींच्या स्थापित शक्तीची 1 डब्ल्यूची किंमत

2014 मध्ये अनिवासी परिसरांसाठी लहान फोटोव्होल्टेइक सिस्टमची किंमत (500 kW पेक्षा कमी) $0.40 प्रति वॅटने कमी झाली आणि 500 ​​kW वरून मोठ्या प्रणालींची किंमत प्रति वॅट $0.70 ने कमी झाली. सलग पाचव्या वर्षी इन्स्टॉलेशनसह सौर पॅनेलच्या किमतीत लक्षणीय घट झाली आहे. आणि प्रक्रिया सुरूच आहे: 2015 च्या पहिल्या सहामाहीत, किमती आणखी $0.20-0.50/W ने कमी झाल्या, म्हणजेच 6-13%. फोटोव्होल्टेइक सिस्टीमच्या किंमतींमध्ये सतत होणारी घसरण विशेषतः पीव्ही मॉड्यूल्सच्या तुलनेने स्थिर किंमती लक्षात घेण्याजोगी आहे. अमेरिकन बाजारपेठेत, कमी संबंधित इंस्टॉलेशन खर्च, इतर घटकांच्या कमी किमती (इन्व्हर्टर, काच, अॅल्युमिनियम, वायर इ.), अधिक कार्यक्षम प्रणाली डिझाइन, परवानग्या आणि तपासणीचा खर्च, स्वस्त मजूर यामुळे पॅनेलची किंमत घसरते. कामगारांसाठी, आणि मार्केटिंग आणि मार्केट कॅप्चर कंपन्यांच्या प्रयत्नांना देखील धन्यवाद.

परिणामी, व्यावसायिक सौरऊर्जा प्रकल्पांवर निर्माण होणाऱ्या “सौर वीज” चा खर्च गंभीरपणे कमी झाला आहे. गेल्या 7-8 वर्षांमध्ये, खर्च $200 प्रति MWh (म्हणजे 20 सेंट प्रति kWh) वरून जवळजवळ $40 प्रति MWh (4 सेंट प्रति kWh पर्यंत) पर्यंत घसरला आहे. लॉरेन्स बर्कले नॅशनल लॅबोरेटरीच्या अहवालातून आलेले आकडे “$50/MWh सोलर रिअल आहे का?”
किंमतीतील घसरण विशेषत: स्पष्टपणे दिसून येते जर अवलंबित्व वेळेनुसार नाही तर आधीच स्थापित केलेल्या पॅनेलच्या एकूण सामर्थ्याने, म्हणजेच, कार्यान्वित केलेल्या पॉवर प्लांट्सद्वारे प्राप्त केले जाते. येथे आपण पाहू शकता की किंमतीतील घसरण खूप स्थिर आहे: एकूण क्षमतेच्या प्रत्येक दुप्पट करण्यासाठी, नवीन पॅनेल स्थापित करण्याची किंमत 16% कमी होते. हा एक पूर्णपणे नैसर्गिक परिणाम आहे: विक्रीचे प्रमाण वाढल्याने कोणत्याही उत्पादनाच्या किंमती कमी झाल्या पाहिजेत.
“ट्रॅकिंग द सन” अहवाल 42 राज्यांमध्ये 1998 ते 2014 पर्यंत स्थापित केलेल्या 400,000 हून अधिक निवासी आणि अनिवासी फोटोव्होल्टेइक प्रणालींमधून गोळा केलेल्या माहितीवर आधारित आहे. या कालावधीत देशातील सर्व PV प्रणालींपैकी हे 80% पेक्षा जास्त आहे.

जर मूरचा कायदा येथे लागू राहिला, तर 2020 किंवा 2021 पर्यंत जगातील सर्व सौर ऊर्जा प्रकल्पांची एकूण क्षमता 600 GW वर पोहोचेल आणि सर्वात सूर्यप्रकाशित भागांसाठी (दक्षिण यूएस) सबसिडीशिवाय विजेची किंमत 4.5 सेंट प्रति किलोवॅटपर्यंत घसरेल. , ऑस्ट्रेलिया, मध्य पूर्व इ.) आणि मध्यम सूर्यप्रकाश असलेल्या भागांसाठी (मध्य युरोप, बहुतेक युनायटेड स्टेट्स) प्रति kWh पर्यंत 6.5 सेंट.

आज सौर ऊर्जेच्या किमती किती आहेत? अमेरिकन प्रकाशन Pv-magazine नुसार, ऑगस्ट 2016 मध्ये किंमती किमान पोहोचल्या आहेत आणि PV पॅनेलचे युरोपियन आणि चीनी उत्पादक ग्राहकांसाठी एकमेकांशी स्पर्धा करत किंमती कमी करण्यात गर्क आहेत (Fig. 4.16).

तांदूळ. ४.१६. EU घाऊक बाजारातील सिलिकॉन मॉड्यूल्सच्या किंमती, उत्पादनाच्या उत्पत्तीनुसार ऑगस्ट 2015 - ऑगस्ट 2016 (08/10/2016 पर्यंत)

किंमती तथाकथित “पीक वॅट” किंवा डब्ल्यू-पीक (डब्ल्यूपी) साठी, म्हणजेच जास्तीत जास्त शक्य व्युत्पन्न केलेल्या उर्जेसाठी दर्शविल्या जातात. तक्ता 4.1. जुलै 2016 साठी युरोपियन बाजारपेठेतील विविध प्रकारच्या सिलिकॉन पॅनेलच्या सरासरी किमतींची तुलना दर्शविते.

तक्ता 4.1. जुलै 2016 पर्यंत प्रति?/डब्ल्यू-पीक युरोपमधील पीव्ही मॉड्यूल किमतींचे पुनरावलोकन (ब्लूमबर्ग न्यू एनर्जी फायनान्स, पीव्हीएक्सचेंज, यूएसए मधील डेटा)

"शास्त्रीय" पीव्ही पॅनेल वेगवेगळ्या प्रकारच्या सिलिकॉन पेशींपासून एकत्र केले जातात - मोनोक्रिस्टलाइन, पॉलीक्रिस्टलाइन, आकारहीन इ.

अर्थ पॉलिसी इन्स्टिट्यूट (EPI) आणि ब्लूमबर्ग न्यू एनर्जी फायनान्स (BNEF) संशोधन केंद्रातील तज्ज्ञांनी सिलिकॉन पॅनेलच्या किमतींच्या प्रभावाची व्याप्ती आणि जगातील सौर ऊर्जा निर्मिती प्रतिष्ठानांच्या संख्येतील वाढीशी संबंधांची गणना केली आहे. अंजीर मध्ये आकृती. आकृती 4.17 1975 ते 2015 पर्यंत प्रति $/W-पीक स्थापित क्षमतेच्या PV पॅनेलच्या किमती कशा बदलल्या आहेत हे स्पष्ट करते.

तांदूळ. ४.१७. सर्व प्रकारच्या सिलिकॉन पीव्ही पॅनेलसाठी जागतिक किमतींचा इतिहास

1975 - 2015 मध्ये

स्थापित क्षमतेची किंमत, सौर ऊर्जा निर्मितीची किंमत आणि जगातील पीव्ही प्रतिष्ठानांच्या संख्येत होणारी वाढ यांचा परस्पर प्रभाव.

या काळात, वीज निर्मितीची किंमत 150 पटीने कमी झाली आहे (प्रतिष्ठापित क्षमतेच्या प्रति डब्ल्यू-पीकची किंमत > 210 पट कमी झाली असूनही) आणि जगातील एकूण स्थापनेची संख्या जी सूर्यप्रकाशात रूपांतरित करते. एकदा वीज 115 हजार (!) ने वाढली आहे.

तुम्ही बघू शकता, 1975 मध्ये जेव्हा सौर PV पॅनल्सची किंमत सुमारे $100 प्रति 1 Wp होती, तेव्हा जगातील एकूण इंस्टॉलेशन व्हॉल्यूम फक्त 2 MW होते. फक्त दोन वर्षांत, किंमत $76.67 प्रति 1W-पीकवर घसरली. सर्वसाधारणपणे, तेव्हापासून बराच वेळ निघून गेला आहे, परंतु आता सर्व काही बदलले आहे. 2016 च्या सुरूवातीस, प्रति वॅट-पीक स्थापित क्षमतेची प्रति सिलिकॉन मॉड्यूलची जागतिक सरासरी किंमत सुमारे $0.61 होती आणि पीव्ही जनरेशन इंस्टॉलेशनची जागतिक संख्या झपाट्याने वाढली आहे.

1975 पासून तंत्रज्ञानाची किंमत झपाट्याने कमी झाली आहे. 1976 ते 2008 पर्यंत, 1 डब्ल्यू-पीक मॉड्यूल पॉवरची किंमत 99% कमी झाली. आणि 2008 ते 2015 पर्यंत - आणखी 80%. 2000 आणि 2005 दरम्यानच PV इंस्टॉलेशन्समध्ये खरी प्रगती झाली होती, BNEF नुसार, जेव्हा प्रति वॅटची किंमत गुंतवणूकदारांसाठी “टिपिंग पॉईंट” पर्यंत पोहोचली होती, त्यानंतर जागतिक स्थापित क्षमता 2015 मध्ये 65 GW वर पोहोचली होती.

किंमती कमी करणे आणि पीव्ही मॉड्यूल्सच्या विक्रीचे प्रमाण वाढवणे हे एकमेकांशी थेट संबंधित आहेत. गेल्या चार दशकांमध्ये, सौर पॅनेलच्या किंमतीतील प्रत्येक घसरणीमुळे सुमारे 26% जागतिक सौर उद्योगाचा आकार दुप्पट झाला आहे. आता उद्योगात जागतिक गुंतवणूक वाढत आहे. आणि ही मर्यादा नाही. हे 2030-2040 पर्यंत चालू राहील. “गुंतवणूक थकवा,” म्हणजेच जेव्हा सौरऊर्जा गुंतवणुकीची नफा लक्षणीयरीत्या कमी होते, तेव्हा आणखी काही दशकांसाठी धोका नाही.

खालच्या आणि खालच्या आणि कमी. BNEF च्या "भविष्यवादी" अंदाजांना वास्तविक आकडेवारीद्वारे पुष्टी दिली जाते. मे 2015 मध्ये, लॉरेन्स बर्कले नॅशनल लॅबोरेटरी (LBNL, USA) चे संशोधन प्रकाशित झाले. हमी भावाने (पीपीए) सौर विजेच्या विक्रीच्या घाऊक करारांच्या विश्लेषणावरून असे दिसून आले की जानेवारी 2015 मध्ये असे 18 करार 1.1 GWh साठी $50/MWh च्या किमतीत पूर्ण झाले होते, म्हणजे. युनायटेड स्टेट्समध्ये प्रति 1 किलोवॅट तास विजेची नेहमीची सरासरी किंमत 12 सेंट असूनही, प्रति 1 kWh फक्त 5 सेंट.

मोठ्या युटिलिटी ग्राहकांसाठी सौर वीज उत्पादकांच्या घसरलेल्या किमतींवरून हे स्पष्ट होते. शिवाय, हे “रेकॉर्ड” लवकर कालबाह्य होतात. उदाहरणार्थ, ऑस्टिन एनर्जी, यूएसए, ने अहवाल दिला की 2014 च्या शरद ऋतूत त्यांनी "फर्स्ट सोलर इंक बरोबर फ्रेमवर्क करारावर स्वाक्षरी केली." आणि Hanwha Q-Cells Corp., USA, 288 मेगावॅट निव्वळ इनपुट पॉवरसाठी सौर प्रतिष्ठानांमधून मिळवलेल्या विजेच्या "प्रति kWh 4 सेंटपेक्षा कमी किमतीत." पण आधीच 2015 च्या शेवटी, "पालो अल्टो शहराने $37/MWh दराने सौर उर्जेपासून वीज खरेदी करण्याचा करार केला," आणि ब्लूमबर्गने अहवाल दिला की "ऊर्जा कंपनी बर्कशायर हॅथवे इंक. NV Energy ने फर्स्ट सोलर इंक., USA द्वारे विकसित केलेल्या प्रकल्पासाठी 100 MW वरून क्षमतेसाठी 3.87 सेंट प्रति kWh देण्याचे मान्य केले.

अमिरातीमधील नवीन निविदा केवळ आश्चर्यकारक दिसत आहेत. दुबई विद्युत आणि जल प्राधिकरण (DEWA) ला 2.99 सेंट प्रति kWh दराने 800 MW फोटोव्होल्टाइक्सची ऑफर प्राप्त झाली. 2015 मध्ये 5.84 सेंट प्रति kWh दराने स्वाक्षरी केलेल्या 25-वर्षांच्या, 1,000 मेगावॅटच्या कराराच्या जवळपास निम्मी किंमत आहे. अशाप्रकारे, दुबईला केवळ 18 महिन्यांत पीव्ही उर्जेच्या किमतींमध्ये जवळजवळ दुप्पट कपात मिळाली आणि या सर्व निविदा ऑफर सबसिडी आणि फीड-इन टॅरिफशिवाय होत्या! आणि या किंमती अद्वितीय नाहीत. BNEF ने एप्रिल 2016 मध्ये नोंदवल्याप्रमाणे, युटिलिटी एनेल ग्रीन पॉवरने मेक्सिकोमध्ये 3.6 प्रति kWh दराने मोठ्या करारावर स्वाक्षरी केली. सौर ऊर्जा पारंपारिक प्रकारच्या वीज निर्मितीसह आर्थिक स्पर्धात्मकतेकडे आत्मविश्वासाने वाटचाल करत आहे.

किमतीत शेअर करा.युनायटेड स्टेट्समधील सर्वात मोठी अनुलंब एकात्मिक सौर ऊर्जा कंपनी, First Solar Inc. चे CEO. जिम ह्यूजेस, एडिसन इलेक्ट्रिक इन्स्टिट्यूट (EEI), यूएसए येथे बोलताना उत्साहाने म्हणाले की 2017 पर्यंत, "आम्ही $1 पेक्षा कमी स्थापित क्षमतेच्या प्रति 1 kW पूर्ण किंमत प्राप्त करू!" आणि दुसरी बातमी - "2017 मध्ये, 2015 च्या किमतीच्या तुलनेत, सौर प्रतिष्ठापनांच्या किमती आणखी 40% कमी होतील" - अबू धाबी येथील जागतिक ऊर्जा भविष्य परिषदेत 2015 मध्ये जाहीर करण्यात आली होती. यात काही विरोधाभास आहेत का? अंजीर 4.16 आणि 4.17 मध्ये किंमत चार्ट?

मुद्दा असा आहे की तुम्ही संपूर्ण सोलर इन्स्टॉलेशनच्या स्थापित क्षमतेची एकूण किंमत आणि सिलिकॉन PV सेल किंवा PV पॅनेलच्या स्थापित क्षमतेची किंमत यामध्ये फरक केला पाहिजे. पॉवर प्लांटच्या किमतीच्या संरचनेत, सेल किंवा फास्टनिंग घटकांसह एकत्रित केलेले पॅनेल देखील सर्वात मोठी किंमत नसतात (चित्र 4.18).

तांदूळ. 4.18 यूएसए मधील खाजगी घरासाठी पीव्ही स्थापनेची किंमत संरचना

युनायटेड स्टेट्समधील एका खाजगी घरासाठी होम पीव्ही इंस्टॉलेशनच्या खर्चाच्या घटकांचे विश्लेषण करून 2017 मध्ये सौर इलेक्ट्रिक इन्स्टॉलेशनच्या किंमतीतील ही 40% घट कोठून येईल हे डॉइश बँकेच्या विश्लेषकांनी दाखवले.

बहुतेक पीव्ही मार्केट लहान होम सिस्टमच्या विकासावर विशेष लक्ष केंद्रित करेल.जगातील बहुतेक देशांमध्ये जेथे सौर उर्जेच्या वापरामध्ये जागतिक वाढ अपेक्षित आहे त्यांच्याकडे अद्याप एक शक्तिशाली नेटवर्क संरचना नाही जी स्थानिक किंवा प्रदेशांमध्ये उर्जेचे कार्यक्षम पुनर्वितरण करण्यास अनुमती देईल. हे अगदी यूएसएला लागू होते. जर्मनीमध्ये पायाभूत सुविधांची स्थिती चांगली आहे. होम सिस्टीमची एकूण किंमत तेथे कमी आहे आणि मागील 3 वर्षांमध्ये इंस्टॉलेशनची एकूण किंमत सुमारे 40% कमी झाली आहे. जर्मनीतील खर्च आता यूएस आणि इतर कमी विकसित सौर बाजारांच्या तुलनेत लक्षणीयरीत्या कमी आहेत. जर्मन उदाहरण दाखवते की एकूणच PV प्रणाली खर्चातील कपात अद्याप तुलनेने परिपक्व बाजारपेठेतही कमी झालेली नाही.

येत्या वर्षांमध्ये पीव्ही स्थापनेसाठी मुख्य बाजारपेठ म्हणजे खाजगी घरांच्या छतावरील पॅनेल.बहुतेक प्रकरणांमध्ये, होम सिस्टीम सामान्य पॉवर ग्रिडमध्ये अतिरिक्त पीव्ही वीज प्रभावीपणे सोडण्यात सक्षम होणार नाहीत आणि इतर वेळी त्यातून (रात्री, ढगाळ हवामानात किंवा अनियमित पीक वापराच्या वेळी) कमतरता भरून काढू शकत नाहीत. टी.एन. “ग्रिड पॅरिटी” म्हणजेच, जेव्हा घरामध्ये व्युत्पन्न केलेल्या विजेची किंमत नेटवर्कवरून खरेदी केलेल्या विजेच्या दराच्या बरोबरीची असते, तेव्हा बहुतेक प्रकरणांमध्ये एक अतिशय सशर्त सूचक असेल.

BoS इंडिकेटर (Fig. 4.18) फोटोव्होल्टेइक सिस्टीमच्या अतिरिक्त भागांचा संदर्भ देते, सौर पॅनेलला वगळून, म्हणजे. पीव्ही पॅनेलचे पॉवर आउटपुट वापरण्यायोग्य विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी आवश्यक घटक. म्हणून, यूएस मध्ये, बॅटरी सहसा BoS मध्ये समाविष्ट केल्या जातात. तथापि, मार्केट डेव्हलपमेंटमुळे प्रति वॅट अंतिम किंमतीचे सर्व घटक कमी करणे शक्य होईल, ज्यामध्ये मॉड्यूल किंमतीनंतरचा दुसरा सर्वात मोठा निर्देशक - इंस्टॉलेशनची किंमत समाविष्ट आहे.

सिलिकॉनची किंमत ही मुख्य गोष्ट नाही.ड्यूश बँकेच्या गणनेनुसार, कमी प्रक्रिया खर्च, कमी पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन खर्च आणि सुधारित PV रूपांतरण कार्यक्षमतेमुळे सौर मॉड्यूल्सची किंमत 2011 मध्ये $1.31/वॅट वरून 2014 मध्ये $0.50/वॅट झाली. त्यानंतर तीन वर्षांत मॉड्यूल्सची किंमत जवळपास 60% कमी झाली. पुढील काही वर्षांत एकूण खर्चात आणखी 30% ते 40% घट होऊ शकते, परंतु मुख्यतः बाजाराच्या विकासामुळे, विशेषतः निवासी क्षेत्रासाठी कमी ऑपरेटिंग खर्चामुळे, असा विश्वास ड्यूश बँकेचा आहे.

सोलर पॅनेलमधील सिलिकॉनच्या किंमतीतील कपातीचा आता फारसा परिणाम झालेला नाही. मॉड्यूलच्या एकूण किंमतीमध्ये, सिलिकॉनचे स्वतःचे "वजन" 10-11 सेंट प्रति वॅटपेक्षा जास्त नसते आणि त्याच्या किंमतीत दुप्पट कपात देखील होते, जी प्रचंड तांत्रिक आणि आर्थिक प्रयत्नांनी साध्य केली जाऊ शकते, "क्रांतिकारक" होणार नाही. PV पॅनल्सच्या एकूण खर्चावर परिणाम. जरी पुढील 12 तिमाहीत, ड्यूश बँक अजूनही पीव्ही मॉड्यूल्सची किंमत $0.40 - $0.50 प्रति वॅट या समतोल पुरवठा-मागणी किमतीपर्यंत घसरण्याची अपेक्षा करते. जर पॅनल्स 10 सेंट्सच्या एकूण नफ्यात $0.50 प्रति वॅट दराने विकल्या गेल्या, तर याचा अर्थ उत्पादकांना किमान 20% एकूण नफा मिळेल—अलीकडील ऐतिहासिक सरासरीपेक्षा लक्षणीयरीत्या जास्त. शिवाय, सीमाशुल्क आणि वाहतूक खर्च कमी केला पाहिजे.

इन्व्हर्टरच्या किमती साधारणपणे 10-15% दर वर्षी कमी होतात. हा कल भविष्यातही कायम राहील अशी अपेक्षा डॉइश बँकेला आहे. मोठ्या "सौर प्रदाते" आधीच $0.25 प्रति 1W च्या पातळीपर्यंत पोहोचले आहेत किंवा मोठ्या पुरवठ्यासह त्याहूनही कमी आहेत. पुढील काही वर्षांत अतिरिक्त बचत सापडेल अशी अपेक्षा आहे. घटक खर्च कमी, खर्च कमी

सूर्य हा प्रकाश आणि उष्णतेचा स्त्रोत आहे ज्याची पृथ्वीवरील सर्व सजीवांना गरज आहे. परंतु प्रकाशाच्या फोटॉन व्यतिरिक्त, ते कठोर आयनीकरण विकिरण उत्सर्जित करते, ज्यामध्ये हेलियम केंद्रक आणि प्रोटॉन असतात. असे का होत आहे?

सौर किरणोत्सर्गाची कारणे

सौर किरणोत्सर्ग दिवसा क्रोमोस्फेरिक फ्लेअर्स दरम्यान तयार होतो - सौर वातावरणात होणारे महाकाय स्फोट. काही सौर पदार्थ बाह्य अवकाशात बाहेर टाकले जातात, ज्यामुळे वैश्विक किरण तयार होतात, ज्यात प्रामुख्याने प्रोटॉन आणि थोड्या प्रमाणात हेलियम न्यूक्ली असतात. हे चार्ज केलेले कण सूर्यप्रकाश दिसू लागल्यानंतर 15-20 मिनिटांनी पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर पोहोचतात.

हवा प्राथमिक वैश्विक किरणोत्सर्ग बंद करते, ज्यामुळे कॅस्केडिंग न्यूक्लियर शॉवर तयार होतो, जो कमी होत असलेल्या उंचीवर कमी होतो. या प्रकरणात, नवीन कण जन्माला येतात - pions, जे किडतात आणि म्यूऑनमध्ये बदलतात. ते वातावरणाच्या खालच्या थरांमध्ये घुसतात आणि जमिनीवर पडतात, 1500 मीटर खोलपर्यंत बुजतात. दुय्यम वैश्विक किरणोत्सर्ग आणि मानवांना प्रभावित करणार्‍या नैसर्गिक किरणोत्सर्गाच्या निर्मितीसाठी हे muons जबाबदार आहेत.

सौर विकिरण स्पेक्ट्रम

सौर किरणोत्सर्गाच्या स्पेक्ट्रममध्ये शॉर्ट-वेव्ह आणि लाँग-वेव्ह दोन्ही क्षेत्रांचा समावेश आहे:

• गॅमा किरण;
• क्ष-किरण विकिरण;
• अतिनील विकिरण;
• दृश्यमान प्रकाश;
• इन्फ्रारेड विकिरण.

सूर्याच्या 95% पेक्षा जास्त किरणे "ऑप्टिकल विंडो" च्या प्रदेशात पडतात - अल्ट्राव्हायोलेट आणि इन्फ्रारेड लहरींच्या समीप प्रदेशांसह स्पेक्ट्रमचा दृश्यमान भाग. ते वातावरणाच्या थरांमधून जात असताना, सूर्याच्या किरणांचा प्रभाव कमकुवत होतो - सर्व आयनीकरण विकिरण, क्ष-किरण आणि जवळजवळ 98% अतिनील किरणे पृथ्वीच्या वातावरणाद्वारे राखून ठेवली जातात. दृश्यमान प्रकाश आणि इन्फ्रारेड किरणोत्सर्ग हानीशिवाय जमिनीवर प्रत्यक्ष पोहोचतात, जरी ते हवेतील वायूचे रेणू आणि धूळ कणांद्वारे अंशतः शोषले जातात.

या संदर्भात, सौर किरणोत्सर्गामुळे पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर किरणोत्सर्गी किरणोत्सर्गात लक्षणीय वाढ होत नाही. एकूण वार्षिक रेडिएशन डोसच्या निर्मितीमध्ये वैश्विक किरणांसह सूर्याचे योगदान केवळ 0.3 mSv/वर्ष आहे. परंतु हे सरासरी मूल्य आहे; खरं तर, पृथ्वीवरील किरणोत्सर्गाच्या घटनेची पातळी भिन्न आहे आणि त्या क्षेत्राच्या भौगोलिक स्थानावर अवलंबून आहे.

सौर आयनीकरण विकिरण सर्वात जास्त कोठे आहे?

वैश्विक किरणांची सर्वात मोठी शक्ती ध्रुवांवर आणि सर्वात कमी विषुववृत्तावर नोंदविली जाते. हे पृथ्वीचे चुंबकीय क्षेत्र अवकाशातून ध्रुवाकडे पडणाऱ्या चार्ज कणांना विचलित करते या वस्तुस्थितीमुळे आहे. याव्यतिरिक्त, किरणोत्सर्ग उंचीसह वाढते - समुद्रसपाटीपासून 10 किलोमीटरच्या उंचीवर, त्याचे निर्देशक 20-25 पट वाढते. उंच पर्वतावरील रहिवाशांना सौर किरणोत्सर्गाच्या उच्च डोसचा सामना करावा लागतो, कारण पर्वतांमधील वातावरण पातळ आहे आणि गामा क्वांटाचे प्रवाह आणि सूर्यापासून येणारे प्राथमिक कण अधिक सहजपणे प्रवेश करतात.

महत्वाचे. 0.3 mSv/h पर्यंतच्या रेडिएशनच्या पातळीचा गंभीर परिणाम होत नाही, परंतु 1.2 μSv/h च्या डोसमध्ये क्षेत्र सोडण्याची शिफारस केली जाते आणि आपत्कालीन परिस्थितीत सहा महिन्यांपेक्षा जास्त काळ त्याच्या प्रदेशात राहू नये. जर रीडिंग दोनदा ओलांडत असेल, तर तुम्ही या भागात तुमचा मुक्काम तीन महिन्यांपर्यंत मर्यादित ठेवावा.

जर समुद्रसपाटीपासून वैश्विक किरणोत्सर्गाचा वार्षिक डोस 0.3 mSv/वर्ष असेल, तर दर शंभर मीटर उंचीच्या वाढीसह हा आकडा 0.03 mSv/वर्षाने वाढतो. काही छोट्या मोजणीनंतर, आम्ही असा निष्कर्ष काढू शकतो की 2000 मीटर उंचीवर असलेल्या पर्वतांमध्ये एक आठवडाभराची सुट्टी 1 mSv/वर्षाची एक्सपोजर देईल आणि एकूण वार्षिक प्रमाणाच्या जवळपास निम्मी (2.4 mSv/वर्ष) प्रदान करेल.

असे दिसून आले आहे की पर्वतीय रहिवाशांना किरणोत्सर्गाचा वार्षिक डोस मिळतो जो सामान्यपेक्षा कित्येक पट जास्त असतो आणि मैदानावर राहणा-या लोकांपेक्षा ल्युकेमिया आणि कर्करोगाने ग्रस्त असावेत. खरे तर हे खरे नाही. याउलट, पर्वतीय भागात या आजारांमुळे मृत्यूचे प्रमाण कमी आहे आणि लोकसंख्येचा काही भाग दीर्घकाळ जगतो. हे या वस्तुस्थितीची पुष्टी करते की उच्च विकिरण क्रियाकलाप असलेल्या ठिकाणी दीर्घकाळ राहण्याचा मानवी शरीरावर नकारात्मक प्रभाव पडत नाही.

सौर ज्वाला - उच्च विकिरण धोका

सौर ज्वाला मानवांसाठी आणि पृथ्वीवरील सर्व जीवनासाठी एक मोठा धोका आहे, कारण सौर किरणोत्सर्गाची फ्लक्स घनता कॉस्मिक रेडिएशनच्या सामान्य पातळीपेक्षा हजार पटीने जास्त असू शकते. अशाप्रकारे, उत्कृष्ट सोव्हिएत शास्त्रज्ञ ए.एल. चिझेव्हस्की यांनी रशियातील टायफस (1883-1917) आणि कॉलरा (1823-1923) च्या साथीच्या रोगांशी सूर्यप्रकाशाच्या निर्मितीचा कालावधी जोडला. त्यांनी तयार केलेल्या आलेखांच्या आधारे, 1930 मध्ये त्यांनी 1960-1962 मध्ये एक व्यापक कॉलरा साथीच्या रोगाचा उदय होण्याचा अंदाज वर्तवला होता, जो 1961 मध्ये इंडोनेशियामध्ये सुरू झाला होता, त्यानंतर ते आशिया, आफ्रिका आणि युरोपमधील इतर देशांमध्ये वेगाने पसरले होते.

आज, अकरा वर्षांच्या सौर क्रियाकलापांचे चक्र आणि रोगांचा उद्रेक, तसेच मोठ्या प्रमाणावर स्थलांतर आणि कीटक, सस्तन प्राणी आणि विषाणू यांच्या जलद पुनरुत्पादनाच्या हंगामातील संबंध दर्शविणारा डेटाचा खजिना प्राप्त झाला आहे. हिमॅटोलॉजिस्टना असे आढळले आहे की जास्तीत जास्त सौर क्रियाकलापांच्या कालावधीत हृदयविकाराचा झटका आणि स्ट्रोकच्या संख्येत वाढ होते. अशी आकडेवारी या वस्तुस्थितीमुळे आहे की यावेळी लोकांच्या रक्त गोठण्याचे प्रमाण वाढते आणि हृदयविकाराच्या रूग्णांमध्ये नुकसान भरपाईची क्रिया दडपली जात असल्याने, हृदयाच्या ऊतींचे नेक्रोसिस आणि मेंदूतील रक्तस्राव यासह त्याच्या कार्यामध्ये बिघाड होतो.

मोठ्या सोलर फ्लेअर्स इतक्या वेळा होत नाहीत - दर 4 वर्षांनी एकदा. यावेळी, सनस्पॉट्सची संख्या आणि आकार वाढतो आणि सौर कोरोनामध्ये शक्तिशाली कोरोनल किरण तयार होतात, ज्यामध्ये प्रोटॉन आणि अल्प प्रमाणात अल्फा कण असतात. ज्योतिषींनी 1956 मध्ये त्यांचा सर्वात शक्तिशाली प्रवाह नोंदवला, जेव्हा पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर वैश्विक किरणोत्सर्गाची घनता 4 पट वाढली. अशा सौर क्रियाकलापांचा आणखी एक परिणाम म्हणजे अरोरा, 2000 मध्ये मॉस्को आणि मॉस्को प्रदेशात नोंदवले गेले.

स्वतःचे संरक्षण कसे करावे?

अर्थात, पर्वतांमध्ये वाढलेली पार्श्वभूमी रेडिएशन हे पर्वतांच्या सहलींना नकार देण्याचे कारण नाही. तथापि, सुरक्षिततेच्या उपायांबद्दल विचार करणे आणि पोर्टेबल रेडिओमीटरसह सहलीवर जाणे योग्य आहे, जे रेडिएशनची पातळी नियंत्रित करण्यात मदत करेल आणि आवश्यक असल्यास, धोकादायक भागात घालवलेला वेळ मर्यादित करेल. तुम्ही एका महिन्यापेक्षा जास्त काळ मीटर रीडिंग 7 µSv/h चे ionizing रेडिएशन दाखवत असलेल्या भागात राहू नये.