सौर दर्पण

एक सौर दर्पण में सौर ऊर्जा को प्रतिबिंबित करने के लिए एक परावर्तक परत के साथ एक कलई करना होती है, और ज्यादातर मामलों में एक हस्तक्षेप परत होती है। यह सौर ऊर्जा प्रणालियों के लिए पर्याप्त रूप से केंद्रित प्रतिबिंब कारक प्राप्त करने के लिए उपयोग किए जाने वाले सौर दर्पणों का एक समतल दर्पण या परवलय सरणी हो सकता है।

स्थलीय ऊर्जा के लिए उपयोग किए जाने वाले सौर दर्पणों के बारे में अधिक जानकारी के लिए हेलियोस्टेट लेख देखें।

ग्लास या धातु सब्सट्रेट
सब्सट्रेट यांत्रिक परत है जो दर्पण को आकार में रखती है।

अन्य परतों को घर्षण और क्षरण से बचाने के लिए ग्लास को एक सुरक्षात्मक परत के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है। हालांकि कांच भंगुर है, यह इस उद्देश्य के लिए एक अच्छी सामग्री है, क्योंकि यह अत्यधिक पारदर्शी (कम ऑप्टिकल नुकसान), पराबैंगनी प्रकाश (यूवी) के लिए प्रतिरोधी, काफी कठोर (घर्षण प्रतिरोधी), रासायनिक रूप से निष्क्रिय और साफ करने में काफी आसान है। यह दृश्य और अवरक्त श्रेणियों में उच्च ऑप्टिकल संचरण विशेषताओं के साथ एक फ्लोट ग्लास से बना है, और दृश्य प्रकाश और अवरक्त विकिरण को प्रसारित करने के लिए कॉन्फ़िगर किया गया है। शीर्ष सतह, जिसे पहली सतह के रूप में जाना जाता है, कुछ घटना सौर ऊर्जा को प्रतिबिंबित करेगी, प्रतिबिंब गुणांक के कारण इसकी अपवर्तन की सूचकांक हवा से अधिक होने के कारण होती है। अधिकांश सौर ऊर्जा ग्लास सब्सट्रेट के माध्यम से दर्पण की निचली परतों में प्रेषित होती है, संभवतः कुछ अपवर्तन के साथ, घटना के कोण (ऑप्टिक्स) के आधार पर जब प्रकाश दर्पण में प्रवेश करता है।

मेटल सबस्ट्रेट्स (मेटल मिरर रिफ्लेक्टर) का उपयोग सौर रिफ्लेक्टरों में भी किया जा सकता है। नासा ग्लेन रिसर्च सेंटर, उदाहरण के लिए, एक धातु मधुकोश पर एक परावर्तक एल्यूमीनियम सतह वाले दर्पण का इस्तेमाल किया अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन के लिए प्रस्तावित बिजली व्यवस्था के लिए एक प्रोटोटाइप परावर्तक इकाई के रूप में। एक तकनीक एल्यूमीनियम समग्र परावर्तक पैनलों का उपयोग करती है, जो 93% से अधिक परावर्तकता प्राप्त करती है और सतह की सुरक्षा के लिए एक विशेष कोटिंग के साथ लेपित होती है। धातु परावर्तक ग्लास परावर्तकों पर कुछ फायदे प्रदान करते हैं, क्योंकि वे हल्के और कांच की तुलना में मजबूत होते हैं और अपेक्षाकृत सस्ते होते हैं। रिफ्लेक्टरों में परवलयिक आकार को बनाए रखने की क्षमता एक और फायदा है, और आमतौर पर सबफ़्रेम आवश्यकताओं को 300% से अधिक कम कर दिया जाता है. शीर्ष सतह प्रतिबिंब कोटिंग बेहतर दक्षता के लिए अनुमति देता है।

चिंतनशील परत
प्रतिबिंबित परत को ग्लास सब्सट्रेट के माध्यम से वापस सौर ऊर्जा की घटना की अधिकतम मात्रा को प्रतिबिंबित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। परत में अत्यधिक परावर्तक पतली धातु की फिल्म होती है, आमतौर पर या तो चांदी या अल्युमीनियम, लेकिन कभी-कभी अन्य धातुएं। घर्षण और जंग के प्रति संवेदनशीलता के कारण, धातु की परत आमतौर पर शीर्ष पर (कांच) सब्सट्रेट द्वारा संरक्षित होती है, और नीचे एक सुरक्षात्मक कोटिंग, जैसे तांबे की परत और वार्निश के साथ कवर किया जा सकता है।

सामान्य दर्पणों में एल्यूमीनियम के उपयोग के बावजूद, सौर दर्पण के लिए एल्यूमीनियम को हमेशा परावर्तक परत के रूप में उपयोग नहीं किया जाता है। परावर्तक परत के रूप में चांदी का उपयोग उच्च दक्षता स्तर तक ले जाने का दावा किया जाता है, क्योंकि यह सबसे अधिक परावर्तक धातु है। यह विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम के पराबैंगनी क्षेत्र में एल्यूमीनियम के प्रतिबिंब कारक के कारण है। पहली सतह पर एल्युमीनियम परत का पता लगाने से यह अपक्षय के संपर्क में आ जाता है, जिससे दर्पण का संक्षारण प्रतिरोध कम हो जाता है और यह घर्षण के प्रति अधिक संवेदनशील हो जाता है। एल्यूमीनियम में एक सुरक्षात्मक परत जोड़ने से इसकी परावर्तकता कम हो जाएगी।

हस्तक्षेप परत
कांच सब्सट्रेट की पहली सतह पर एक हस्तक्षेप परत स्थित हो सकती है। इसका उपयोग प्रतिबिंब को तैयार करने के लिए किया जा सकता है। इसे ग्लास सब्सट्रेट से गुजरने से रोकने के लिए निकट-पराबैंगनी विकिरण के फैलाने वाले प्रतिबिंब के लिए भी डिजाइन किया जा सकता है। यह दर्पण से निकट-पराबैंगनी विकिरण के समग्र प्रतिबिंब को काफी हद तक बढ़ाता है। रंजातु डाइऑक्साइड जैसे वांछित अपवर्तक सूचकांक के आधार पर हस्तक्षेप परत कई सामग्रियों से बना हो सकती है।

निष्क्रिय दर्पण शीतलन अनुप्रयोग
सौर विकिरण प्रबंधन के लिए निष्क्रिय दिन के समय विकिरण शीतलन के रूप में सौर दर्पणों का उपयोग स्थानीय तापमान में वृद्धि के साथ-साथ ग्लोबल वार्मिंग को कम करने के लिए प्रस्तावित किया गया है। प्रस्तावों ने पृथ्वी की सतह और अंतरिक्ष दोनों में सौर दर्पणों के उपयोग पर ध्यान केंद्रित किया है।

स्थलीय अनुप्रयोग
निष्क्रिय दर्पण शीतलन प्रणाली सौर विकिरण को प्रतिबिंबित करके तापमान को कम करती है जबकि दर्पण के आधार को गर्मी के प्रवेश से बचाती है। इस तरह की प्रणालियों की प्रभावशीलता दर्पणों पर धूल के संचय के साथ कम हो सकती है, अधिकतम धूल संचय से दर्पण की प्रभावशीलता 63% कम हो जाती है। हालाँकि, दर्पण बारिश से स्वयं साफ हो सकते हैं (मिट्टी की दर को 18.6% तक कम कर सकते हैं) या मनुष्यों द्वारा साफ किया जा सकता है। स्थानीय स्तर पर, आवासीय और वाणिज्यिक भवनों को ठंडा करने के लिए उपयोग की जाने वाली ऊर्जा की खपत को कम करने के लिए पैसिव मिरर कूलिंग सिस्टम लागू किए गए हैं और इस प्रकार एयर कंडीशनिंग|एयर-कंडीशनिंग की आवश्यकता को पूरा करते हैं। जब निष्क्रिय प्रतिबिंबित सतहों को छतों पर रखा जाता है, तो उन्हें बिजली की खपत और ठंडा करने की लागत को कम करने के लिए दिखाया गया है, एक मामले के अध्ययन से लागत में 15% की कमी आई है। जबकि वैश्विक स्तर पर सौर विकिरण प्रबंधन के रूप में सौर दर्पणों का उपयोग प्रस्तावित किया गया है, अधिक डेटा और धन की आवश्यकता है। निष्क्रिय विकिरण शीतलन की कम लागत की क्षमता के साथ-साथ सौर विकिरण को कम करने में इसकी भूमिका के बारे में जागरूकता बढ़ने से अनुप्रयोगों में वृद्धि हो सकती है। बड़े पैमाने पर निष्क्रिय दर्पण शीतलन अनुप्रयोगों का समर्थन करने वाले शोधकर्ता, जैसे कि MEER के ये ताओ, का तर्क है कि अकेले कार्बन डाइऑक्साइड हटाने से वैश्विक तापमान में वृद्धि को जीवन-धमकी के स्तर को पार करने से रोकने के लिए पर्याप्त तेजी से काम नहीं होगा।

सौर तापीय अनुप्रयोग
पृथ्वी की सतह पर सौर विकिरण से सौर तापीय ऊर्जा की तीव्रता लगभग होती है 1 kW/m2, स्पष्ट-आकाश की परिस्थितियों में, सूर्य की दिशा के लंबवत क्षेत्र का। जब सौर ऊर्जा असंकेंद्रित होती है, तो अधिकतम संग्राहक तापमान लगभग होता है 80 - 100 C. यह जगह गर्म करने और पानी गर्म करने के लिए उपयोगी है। उच्च तापमान अनुप्रयोगों के लिए, जैसे खाना पकाने, या ताप इंजन या टरबाइन-विद्युत जनरेटर की आपूर्ति के लिए, यह ऊर्जा केंद्रित होनी चाहिए।

स्थलीय अनुप्रयोग
बिजली पैदा करने के लिए केंद्रित सौर ऊर्जा (सीएसपी) का उत्पादन करने के लिए सौर तापीय प्रणालियों का निर्माण किया गया है। बड़ा सैंडिया लैब सौर ऊर्जा टावर एक सौर दर्पण संकेंद्रक द्वारा गर्म किए गए स्टर्लिंग इंजन का उपयोग करता है। एक अन्य विन्यास गर्त प्रणाली है।

अंतरिक्ष शक्ति अनुप्रयोग
सौर ऊर्जा उपग्रहों सहित विभिन्न अंतरिक्ष यान अनुप्रयोगों के लिए सौर गतिशील ऊर्जा प्रणालियों का प्रस्ताव किया गया है, जहां एक परावर्तक सूर्य के प्रकाश को ब्रेटन चक्र प्रकार जैसे ताप इंजन पर केंद्रित करता है।

फोटोवोल्टिक वृद्धि
फोटोवोल्टिक कोशिकाओं (पीवी) जो सौर विकिरण को सीधे बिजली में परिवर्तित कर सकते हैं, प्रति इकाई क्षेत्र में काफी महंगे हैं। कुछ प्रकार के पीवी सेल, उदा। गैलियम आर्सेनाइड, यदि ठंडा किया जाता है, तो 1,000 गुना अधिक विकिरण को कुशलता से परिवर्तित करने में सक्षम होता है, जो सामान्य रूप से सीधे सूर्य के प्रकाश के साधारण संपर्क द्वारा प्रदान किया जाता है।

एमोनिक्स कॉर्प के लिए सेवांग यून और वाहन गरबोशियन द्वारा किए गए परीक्षणों में। सिलिकॉन सौर सेल रूपांतरण दक्षता को एकाग्रता के उच्च स्तर पर वृद्धि के लिए दिखाया गया है, एकाग्रता के लघुगणक के अनुपात में, बशर्ते बाहरी शीतलन फोटोकल्स के लिए उपलब्ध हो। इसी तरह, उच्च दक्षता वाले मल्टीजंक्शन सेल भी उच्च एकाग्रता के साथ प्रदर्शन में सुधार करते हैं।

स्थलीय अनुप्रयोग
आज तक इस अवधारणा पर कोई बड़े पैमाने पर परीक्षण नहीं किया गया है। संभवतः ऐसा इसलिए है क्योंकि आमतौर पर रिफ्लेक्टर और कूलिंग की बढ़ी हुई लागत आर्थिक रूप से उचित नहीं है।

सौर ऊर्जा उपग्रह अनुप्रयोग
सैद्धांतिक रूप से, अंतरिक्ष-आधारित सौर ऊर्जा उपग्रह डिजाइनों के लिए, सौर दर्पण पीवी सेल की लागत और प्रक्षेपण लागत को कम कर सकते हैं क्योंकि वे पीवी कोशिकाओं के बराबर बड़े क्षेत्रों की तुलना में हल्का और सस्ता दोनों होने की उम्मीद है। बोइंग कॉर्पोरेशन द्वारा कई विकल्पों का अध्ययन किया गया। उनके चित्र 4. कैप्शन आर्किटेक्चर 4. जीईओ हैरिस व्हील में, लेखक सौर दर्पणों की एक प्रणाली का वर्णन करते हैं जिसका उपयोग कुछ आस-पास के सौर संग्राहकों की शक्ति को बढ़ाने के लिए किया जाता है, जिससे बिजली पृथ्वी पर रिसीवर स्टेशनों को प्रेषित की जाती है।

रात की रोशनी के लिए अंतरिक्ष परावर्तक
एक और उन्नत अंतरिक्ष अवधारणा प्रस्ताव अंतरिक्ष परावर्तकों की धारणा है जो रात के समय रोशनी प्रदान करने के लिए पृथ्वी के रात के हिस्से में छोटे स्थानों पर सूर्य के प्रकाश को दर्शाता है। इस अवधारणा के शुरुआती प्रस्तावक डॉ. क्राफ्ट अर्नोल्ड एरिके थे, जिन्होंने लुनेटा, सोलेटा, बायोसोलेटा और पॉवर्सोलेटा नामक प्रणालियों के बारे में लिखा था। ज़नाम्या (अंतरिक्ष दर्पण) (बैनर) नामक प्रयोगों की एक प्रारंभिक श्रृंखला रूस द्वारा सौर सेल प्रोटोटाइप का उपयोग करके प्रदर्शित की गई थी जिसे दर्पण के रूप में पुनर्निर्मित किया गया था। ज़नाम्या-1 एक जमीनी परीक्षण था। Znamya-2 को 27 अक्टूबर 1992 को मीर अंतरिक्ष स्टेशन के लिए प्रगति M-15 पुन: आपूर्ति मिशन पर लॉन्च किया गया था। मीर से अनडॉक करने के बाद, प्रगति ने परावर्तक को तैनात किया। यह मिशन सफल रहा कि दर्पण तैनात हो गया, हालांकि यह पृथ्वी को रोशन नहीं करता था। अगली उड़ान Znamya-2.5 विफल रही।  ज़नाम्या -3 ने कभी उड़ान नहीं भरी।

2018 में, चेंगदू, चीन ने बिजली स्ट्रीटलाइट्स के लिए आवश्यक बिजली की मात्रा को कम करने की उम्मीद में पृथ्वी के चारों ओर कक्षा में तीन सौर परावर्तक लगाने की योजना की घोषणा की। योजना की तकनीकी व्यवहार्यता के बारे में संदेह व्यक्त किया गया है।

यह भी देखें

 * परवलयिक गर्त
 * सौर तापीय संग्राहक
 * फोटोवोल्टिक्स
 * निष्क्रिय सौर
 * सोलर ट्रैकर
 * सन गन