Solarenergie: 10 Hauptanwendung von Solarenergie - erklärt!

Einige der Hauptanwendungen von Solarenergie sind folgende: (a) Solare Wasserheizung (b) Solare Heizung von Gebäuden (c) Solare Destillation (d) Solare Pumpen (e) Solare Trocknung von landwirtschaftlichen und tierischen Erzeugnissen (f) Solaröfen (g) Solarkochen (h) Solare Stromerzeugung (i) Solarthermische Stromerzeugung (j) Solare Gewächshäuser.

(a) solare Warmwasserbereitung:

Eine solare Wasserheizanlage umfasst einen geschwärzten Metallkollektor mit flachen Platten und einem dazugehörigen Metallrohr, das der allgemeinen Sonnenrichtung zugewandt ist. Der Plattenkollektor hat darüber eine transparente Glasabdeckung und darunter eine Wärmedämmschicht.

Der Metallschlauch des Kollektors ist durch ein Rohr mit einem isolierten Tank verbunden, der an bewölkten Tagen heißes Wasser speichert. Der Kollektor absorbiert Sonnenstrahlen und überträgt die Wärme an das Wasser, das entweder durch die Schwerkraft oder durch eine Pumpe durch den Schlauch zirkuliert.

Dieses Warmwasser wird über den zugehörigen Metallschlauch dem Speicher zugeführt. Dieses System der Warmwasserbereitung wird häufig in Hotels, Gästehäusern, Touristenbungalows, Krankenhäusern, Kantinen sowie in Wohn- und Industriegebäuden eingesetzt.

(b) Solarheizung von Gebäuden:

Solarenergie kann auf vielfältige Weise für die Raumheizung von Gebäuden verwendet werden, nämlich:

(a) Sammeln der Sonnenstrahlung durch ein Element des Gebäudes selbst, dh Sonnenenergie wird durch große nach Süden ausgerichtete Fenster direkt in das Gebäude eingelassen.

(b) Verwenden separater Sonnenkollektoren, die entweder Wasser oder Luft erwärmen können, oder Speichervorrichtungen, die die gesammelte Sonnenenergie zur Verwendung in der Nacht und an schwierigen Tagen sammeln können.

Wenn das Gebäude Wärme von diesen Kollektoren oder Speichervorrichtungen benötigt, wird die Wärme von herkömmlichen Geräten wie Gebläsen, Kanälen, Luftauslässen, Heizkörpern und Heißluftregistern usw. übertragen, um die Wohnräume eines Gebäudes aufzuwärmen.

Wenn das Gebäude keine Wärme benötigt, kann die erwärmte Luft oder das Wasser aus dem Sammler in den Wärmespeicher, beispielsweise in einen gut isolierten Wassertank oder in ein anderes wärmehaltendes Material überführt werden. Für unruhige Tage ist eine Zusatzheizung mit Gas, Öl oder Strom als Backup-System erforderlich.

(c) Solardestillation:

In ariden Halb- und Küstengebieten ist Trinkwasser knapp. Das reichlich vorhandene Sonnenlicht in diesen Gebieten kann verwendet werden, um Salzwasser in destilliertes Trinkwasser mittels der Methode der Solardestillation umzuwandeln. Bei diesem Verfahren wird Sonnenstrahlung durch eine transparente, luftdichte Glasabdeckung in ein flaches geschwärztes Becken eingelassen, das Salzwasser enthält.

Die Sonnenstrahlung durchdringt die Abdeckungen und wird in der geschwärzten Oberfläche in Wärme umgewandelt, wodurch das Wasser aus der Sole verdampft wird (unreines Salzwasser). Die entstehenden Dämpfe kondensieren zu reinem Wasser im kühlen Dachinneren.

Das kondensierte Wasser fließt das schräge Dach hinunter und wird in den unten angeordneten Trögen und von dort in einem Wasserspeicher gesammelt, um destilliertes Trinkwasser in Gebieten mit Mangel, in Hochschulen, in naturwissenschaftlichen Laboratorien, in Verteidigungslabors, in Tankstellen, in Krankenhäusern zu liefern und Pharmaindustrie. Die mit diesem System erzielten Kosten für destilliertes Wasser pro Liter sind günstiger als destilliertes Wasser, das bei anderen auf elektrischer Energie basierenden Verfahren erzielt wird.

(d) Solarpumpen:

Beim Solarpumpen wird der durch Sonnenenergie erzeugte Strom zum Pumpen von Wasser für Bewässerungszwecke genutzt. Der Bedarf an Wasserpumpen ist in den heißen Sommermonaten am größten, die mit den erhöhten Sonnenstrahlungen in diesem Zeitraum zusammenfallen. Daher eignet sich dieses Verfahren am besten für Bewässerungszwecke. In Zeiten schlechten Wetters, wenn die Sonnenstrahlung gering ist, ist auch der Bedarf an Wasserpumpen relativ gering, da auch die Transpirationsverluste der Pflanzen gering sind.

(e) Solare Trocknung von landwirtschaftlichen und tierischen Produkten:

Dies ist eine traditionelle Methode zur Nutzung von Sonnenenergie zum Trocknen von landwirtschaftlichen und tierischen Produkten. Landwirtschaftliche Produkte werden in einem einfachen Schranktrockner getrocknet, der aus einem an der Basis isolierten Kasten besteht, der innen schwarz lackiert und mit einer geneigten transparenten Glasplatte abgedeckt ist.

An der Unterseite und an der Oberseite der Seiten sind Belüftungslöcher vorgesehen, um den Luftstrom über dem Trocknungsmaterial zu erleichtern, das auf perforierten Tabletts im Schrank platziert wird. Diese perforierten Schalen oder Gestelle sind sorgfältig konstruiert, um eine kontrollierte Exposition gegenüber Sonnenstrahlen zu ermöglichen.

Solare Trocknung, insbesondere von Früchten, verbessert die Fruchtqualität, da die Zuckerkonzentration beim Trocknen ansteigt. Normalerweise sind weiche Früchte besonders anfällig für Insektenbefall, da der Zuckergehalt beim Trocknen ansteigt. In einem Fruchttrockner wird jedoch durch schnellere Trocknung viel Zeit gespart. Dadurch wird die Gefahr eines Insektenbefalls minimiert.

Die gegenwärtige Praxis des Trocknens von Chilis durch Ausbreiten auf dem Boden erfordert nicht nur viel Freiraum und manuelle Arbeit für die Materialhandhabung, sondern es wird schwierig, seine Qualität und seinen Geschmack aufrechtzuerhalten, wenn das Trocknen nicht in einer kontrollierten Atmosphäre erfolgt. Darüber hinaus werden die sonnengetrockneten Produkte oft durch plötzliche Regenfälle, Staubstürme oder durch Vögel verdorben. Darüber hinaus zeigen Berichte, dass es nicht möglich ist, einen sehr niedrigen Feuchtigkeitsgehalt der sonnengetrockneten Chilis zu erreichen.

Infolgedessen neigen die Chilis dazu, von Pilzen und Bakterien angegriffen zu werden. Beim Trocknen in der Sonne werden die Produkte manchmal zu stark getrocknet und ihre Qualität geht verloren. Ein mit Sonnenenergie betriebener Trockner hilft, die meisten dieser Nachteile zu überwinden.

Andere in der Regel in der Sonne getrocknete landwirtschaftliche Produkte sind Kartoffelchips, Berseem, Maiskörner und Paddy, Ingwer, Erbsen, Pfeffer, Cashewnüsse, Trocknen von Holz und Furnier sowie Trocknung des Tabaks. Sprühtrocknung von Milch und Fischtrocknung sind Beispiele für sonnengetrocknete Tierprodukte.

(f) Solaröfen:

In einem Solarofen wird eine hohe Temperatur durch Konzentrieren der Sonnenstrahlen auf eine Probe unter Verwendung einer Anzahl von Heliostaten (drehbaren Spiegeln) erzielt, die auf einer geneigten Oberfläche angeordnet sind. Der Solarofen dient zur Untersuchung der Eigenschaften von Keramiken bei extrem hohen Temperaturen oberhalb des in Laboren messbaren Bereichs mit Flammen und elektrischen Strömen.

Das Erhitzen kann ohne jegliche Verunreinigung durchgeführt werden und die Temperatur kann leicht durch Ändern der Position des Materials im Fokus kontrolliert werden. Dies ist besonders nützlich für metallurgische und chemische Prozesse. An einem offenen Objekt sind verschiedene Eigenschaftsmessungen möglich. Eine wichtige zukünftige Anwendung von Solaröfen ist die Herstellung von Salpetersäure und Düngemitteln aus Luft.

(g) solares Kochen:

Eine Vielzahl von Brennstoffen wie Kohle, Kerosin, Kochgas, Brennholz, Dungkuchen und landwirtschaftliche Abfälle werden zum Kochen verwendet. Aufgrund der Energiekrise verschlechtert sich das Angebot dieser Brennstoffe entweder (Holz, Kohle, Kerosin, Kochgas) oder sind zu kostbar, um sie zum Kochen zu verschwenden (Kuhdung kann besser als Dung zur Verbesserung der Bodenfruchtbarkeit verwendet werden). Dies machte den Einsatz von Solarenergie zum Kochen und die Entwicklung von Solarkochern erforderlich. Ein einfacher Solarkocher ist der Solarkocher mit flachen Platten.

Es besteht aus einer gut isolierten Metall- oder Holzbox, die von innen geschwärzt ist. Die in die Box eintretenden Sonnenstrahlen sind kurzwellig. Da Strahlungen mit höherer Wellenlänge nicht durch die Glasabdeckungen hindurchtreten können, wird die erneute Strahlung aus dem geschwärzten Innenraum nach außen durch die beiden Glasabdeckungen minimiert, wodurch der Wärmeverlust minimiert wird.

Der Wärmeverlust durch Konvektion wird minimiert, indem die Box luftdicht gemacht wird. Dies wird erreicht, indem ein Gummistreifen zwischen dem oberen Deckel und dem Kasten bereitgestellt wird, um den Wärmeverlust aufgrund der Wärmeleitung zu minimieren. Der Raum zwischen der geschwärzten Ablage und dem äußeren Deckel des Kastens wird mit einem isolierenden Material wie Glaswolle, Sägemehl gefüllt. Reisschale etc.

Bei Sonneneinstrahlung durchdringen die Sonnenstrahlen die Glasabdeckungen und werden von der geschwärzten Oberfläche absorbiert, wodurch die Temperatur im Inneren der Box steigt. Von außen geschwärzte Kochtöpfe werden in die Solarbox gestellt.

Das ungekochte Essen wird mit der durch die erhöhte Temperatur der Solarbox erzeugten Wärmeenergie gekocht. Die Kollektorfläche eines solchen Solarkochers kann durch Vorsehen eines ebenen Reflektorspiegels vergrößert werden. Wenn dieser Reflektor so eingestellt ist, dass er die Sonnenstrahlen in die Box reflektiert, wird in der Herdbox ein Temperaturanstieg von 15 ° C bis 25 ° C erreicht.

Der Solarkocher benötigt beim Kochen von Speisen weder Kraftstoff noch Aufmerksamkeit und es gibt keine Verschmutzung, keine Verkohlung oder Überlaufen der Speisen. Der wichtigste Vorteil ist, dass der Nährwert der gekochten Speisen sehr hoch ist, da die Vitamine und der natürliche Geschmack der Speisen nicht besonders hoch sind zerstört.

Die Wartungskosten des Solarkochers sind vernachlässigbar. Der Hauptnachteil des Solarkochers besteht darin, dass das Essen nicht nachts, an bewölkten Tagen oder kurzfristig gekocht werden kann. Kochen dauert vergleichsweise mehr Zeit und Chapattis können nicht in einem Solarkocher gekocht werden.

(h) Solarstromerzeugung:

Mittels Photovoltaikzellen kann elektrische Energie oder Strom direkt aus Sonnenenergie erzeugt werden. Die Photovoltaikzelle ist ein Energieumwandlungsgerät, mit dem Photonen des Sonnenlichts direkt in Elektrizität umgewandelt werden. Es besteht aus Halbleitern, die die von der Sonne empfangenen Photonen absorbieren und freie Elektronen mit hohen Energien erzeugen.

Diese energiearmen Elektronen werden durch ein elektrisches Feld induziert, um aus dem Halbleiter zu fließen, um nützliche Arbeit zu leisten. Dieses elektrische Feld in Photovoltaikzellen wird üblicherweise durch einen PN-Übergang von Materialien bereitgestellt, die unterschiedliche elektrische Eigenschaften haben. Es gibt verschiedene Herstellungstechniken, um diese Zellen für maximale Effizienz zu sorgen.

Diese Zellen sind in paralleler oder serieller Kombination angeordnet, um Zellmodule zu bilden. Einige der besonderen Merkmale dieser Module sind hohe Zuverlässigkeit, kein Kraftstoffverbrauch, minimale Wartungskosten, lange Lebensdauer, Tragbarkeit, Modularität, umweltfreundliches Arbeiten usw.

Mit Photovoltaikzellen wurden Bewässerungspumpen, Warnungen vor Eisenbahnüberquerungen, Navigationssignale, Autobahnnotrufsysteme, automatische Wetterstationen usw. in Bereichen betrieben, in denen es schwierig ist, Stromleitungen zu verlegen.

Sie werden auch zur Wetterüberwachung und als tragbare Stromquelle für Fernsehgeräte, Rechner, Uhren, Computerkartenleser, Batterieladegeräte und in Satelliten usw. verwendet. Daneben werden Photovoltaikzellen zur Stromversorgung von Pumpensätzen zur Bewässerung, Trinkwasserversorgung und zur Wasserversorgung verwendet zur Stromversorgung in ländlichen Gebieten, zB Straßenlaternen usw.

(i) solarthermische Stromerzeugung:

Solarthermische Stromerzeugung bedeutet die Umwandlung von Sonnenenergie in Strom durch Wärmeenergie. Bei diesem Verfahren wird die Sonnenenergie zunächst dazu verwendet, ein Arbeitsfluid, Gas, Wasser oder eine andere flüchtige Flüssigkeit aufzuheizen. Diese Wärmeenergie wird dann in Turbinenmechanik umgewandelt. Schließlich wandelt ein herkömmlicher Generator, der mit einer Turbine gekoppelt ist, diese mechanische Energie in elektrische Energie um.

Stromerzeugung durch Solarteiche:

Ein Solarteich ist ein natürliches oder künstliches Gewässer, in dem Sonnenstrahlung gesammelt und absorbiert und als Wärme gespeichert wird. Es ist sehr flach (5-10 cm tief) und hat einen strahlungsabsorbierenden Boden (schwarzer Kunststoff). Es hat eine gekrümmte Glasfaserabdeckung, um den Eintritt von Sonnenstrahlung zu ermöglichen, reduziert jedoch die Verluste durch Strahlung und Konvektion (Luftbewegung). Der Wärmeverlust an den Boden wird minimiert, indem unter dem Teich ein Bett aus Isoliermaterial bereitgestellt wird.

Solarteiche nutzen Wasser zum Sammeln und Speichern der Sonnenenergie, die für viele Anwendungen wie Raumheizung, industrielle Prozessheizung und zur Erzeugung von Elektrizität verwendet wird, indem eine Turbine angetrieben wird, die durch Verdampfen einer organischen Flüssigkeit mit niedrigem Siedepunkt angetrieben wird.

(j) solare grüne Häuser:

Ein Gewächshaus ist eine mit transparentem Material (Glas oder Kunststoff) bedeckte Struktur, die als Sonnenkollektor wirkt und Sonnenstrahlungsenergie für den Pflanzenanbau nutzt. Es verfügt über Heiz-, Kühl- und Lüftungsvorrichtungen zur Temperaturregelung im Gewächshaus.

Sonnenstrahlen können die Gewächshausverglasung durchdringen, aber die Wärmestrahlung der Objekte im Gewächshaus kann nicht durch die Glasoberfläche entweichen. Dadurch werden die Strahlungen im Gewächshaus eingeschlossen und führen zu einem Temperaturanstieg.

Da die Gewächshausstruktur eine geschlossene Grenze hat, wird die Luft im Inneren des Gewächshauses mit CO ₂ angereichert, da sich die Gewächshausluft nicht mit der Umgebungsluft vermischt. Ferner ist der Feuchtigkeitsverlust aufgrund der eingeschränkten Transpiration geringer. Alle diese Eigenschaften tragen dazu bei, das Pflanzenwachstum den ganzen Tag über sowie während der Nacht und das ganze Jahr aufrecht zu erhalten.