सौर ऊर्जा : ही सूर्याकडून प्रेषित होणारी विद्युत् चुंबकीय प्रारणाच्या (तरंगांच्या) रूपातील ऊर्जा आहे. सूर्याकडून उत्सर्जित होणारे विद्युत् चुंबकीय प्रारण आणि इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन व अधिक विरल जड अणुकेंद्रे म्हणजे सौर प्रारण होय. हे प्रारण उष्णतानिर्मिती करणारे, रासायनिक विक्रिया घडविणारे किंवा विद्युत् (वीज) निर्माण करणारे आहे. सूर्य हा अतिशय शक्तिशाली ऊर्जास्रोत आहे आणि सौर प्रारण हा पृथ्वीवर येणारा सर्वांत मोठा ऊर्जास्रोत आहे. तथापि, प्रत्यक्षात त्याची पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील तीव्रता पुष्कळच कमी असते. पृथ्वीकडे येणार्‍या एकूण सूर्यप्रकाशापैकी सु. ५४ टक्क्यांपर्यंतचा प्रकाश वातावरण, त्यातील ढग व धूलिकण यांच्याकडून शोषला जातो वा प्रकिर्णित होतो (विखुरला जातो). सूर्यप्रकाशाची भूपृष्ठावरील तीव्रता कमी होण्याचे हे एक प्रमुख कारण आहे. असे असले, तरी विसाव्या शतकाच्या उत्तरार्धानंतर ऊर्जास्रोत म्हणून सौर ऊर्जा वाढत्या प्रमाणात आकर्षक ठरली. कारण तिचा पुरवठा न संपणारा आहे आणि या ऊर्जेने प्रदूषण होत नाही. याचा अर्थ दगडी कोळसा, खनिज तेल, नैसर्गिक वायू यांसारख्या प्रचलित इंधनांच्या तुलनेत सौर ऊर्जा अधिक सुरक्षित व खात्रीशीर ऊर्जा आहे.
पृथ्वीच्या वातावरणाच्या वरच्या भागाला दरवर्षी सौर प्रारणाची सु. १.५ X १०२१ वॉट-तास (औष्णिक) ऊर्जा मिळते. ही ऊर्जा पृथ्वीवर माणसे वापरत असलेल्या एकूण ऊर्जेच्या तुलनेत अगदी प्रचंड म्हणजे २३,००० पटींहून जास्त आहे. सूर्यापासून एकूण सु. ३.९ X १०२० मेवॉ. ऊर्जा उत्सर्जित होते व तिच्यापैकी केवळ दोन अब्जांश भागाएवढी ऊर्जा पृथ्वीच्या वातावरणाच्या वरच्या भागात पोहोचते.
पृथ्वीच्या वातावरणाच्या लगेचच बाहेर व संपूर्ण सौर वर्णपटातील मोजलेल्या सौर प्रारणाच्या शक्ति-घनतेला सौरांक म्हणतात. म्हणजे पृथ्वी व सूर्य यांच्यात सरासरी (माध्य) अंतर असताना वातावरणाच्या माथ्यावरील प्रारणाच्या आपतनाला लंब दिशेत असलेल्या पृष्ठभागावर सूर्याकडून येऊन पोहोचणार्‍या ऊर्जेच्या त्वरेला सौरांक म्हणतात व तो दर चौ. सेंमी.ला ०.१४० वॉ. असतो. जागतिक वातावरणवैज्ञानिक संघटनेनुसार १९८१ मध्ये सौर स्थिरांकाचे सर्वांत विश्वासार्ह मूल्य दर चौ. मी.ला १,३७० ± ६ वॉ. एवढे होते. या सौर शक्तीपैकी ८% शक्ती वर्णपटातील जंबुपार तरंगलांब्यांची, ४७% ऊर्जा दृश्य वर्णपटाची आणि ४५% ऊर्जा अवरक्त तरंगलांब्यांची असते. सौर स्थिरांक हा वस्तुतः यथार्थ वा खरा स्थिरांक नाही. कारण पृथ्वीच्या सूर्याभोवतीच्या कक्षेच्या लंबगोल आकारामुळे त्यात सतत लहानलहान बदल होत असतात. ५ जुलैच्या सुमारास पृथ्वी सूर्यापासून कमाल अंतरावर असताना सौर स्थिरांकाचे सरासरी मूल्य ३.३% कमी होते तर ३ जानेवारीच्या सुमारास पृथ्वी सूर्याच्या सर्वांत जवळ असताना सौर स्थिरांकाच्या सरासरी मूल्यात सु. ३.४% वाढ होते.
सौर प्रारण भूपृष्ठावर पोहोचण्याआधी वातावरणामुळे त्याचे क्षीणन होते. म्हणजे परावर्तन, प्रकीर्णन व शोषण (हवा गरम होणे) या वातावरणातील क्रियांमुळे आपाती सौर ऊर्जेचा काही भाग काढून टाकला जातो वा बदलला जातो. विशेषतः जवळजवळ सर्व जंबुपार प्रारण आणि अवरक्त विभागातील विशिष्ट तरंगलांब्यांचे प्रारण काढून टाकले जाते वा स्थलांतरित होते. तथापि, दरवर्षी भूपृष्ठावर येऊन पडणारे सौर प्रारण हे जगाच्या ऊर्जेच्या वापराच्या दहा हजारपटींहून जास्त असते. वायूंचे रेणू, पाण्याची वाफ किंवा धूलिकण यांच्यावर आदळणार्‍या प्रारणाचे प्रकीर्णन होते. त्याला विसरित प्रारण म्हणतात. विशेषतः ढगांमुळे सौर प्रारणाचे मोठ्या प्रमाणात प्रकीर्णन व परावर्तन होते. त्यांच्यामुळे थेटपणे येणार्‍या प्रारणामध्ये ८०–९०% एवढी मोठी घट होऊ शकते. अर्थात ढगांचे प्रकार व त्यांची होणारी वाटणी यांच्यात पुष्कळ बदल होऊ शकत असल्याने त्यांच्यामुळे प्रारणात होऊ शकणार्‍या घटीचे भाकीत करणे अतिशय अवघड असते.सूर्याकडून भूपृष्ठावर थेटपणे येणार्‍या प्रारणाला शलाका किंवा थेट प्रारण म्हणतात. भूपृष्ठावर येऊन पडणार्‍या सर्व सौर प्रारणाला जागतिक प्रारण म्हणतात आणि त्यात थेटपणे येणारे विसरित प्रारण असते.
ज्या प्रभावी अंतरातून सौर प्रारण प्रवास करीत असते त्याच्यावर सौर प्रारणाचे वातावरणातील शोषण व प्रकीर्णन यांचे प्रमाण अवलंबून असते. कारण प्रभावी अंतर हे वातावरणाची जाडी व त्यातील घटक यांच्यावर अवलंबून असते. पृष्ठभागाला अनुसरून किंवा पृष्ठभागावरून वाहणार्‍या प्रारणिक शक्तीच्या दर एकक क्षेत्रफळामागील प्रमाणाला प्रारणिक स्रोत घनता म्हणतात. तरंगलांबीच्या दर एकक पृष्ठभागावर आपतन होणार्‍या घनतेला वर्णपटीय किरणीयन म्हणतात व ते हवेच्या द्रव्यमानाच्या प्रमाणात असते. हवेच्या ज्या शून्य द्रव्यमानातून सूर्याचे किरण गेले पाहिजेत, त्याला हवा द्रव्यमान शून्य ही संज्ञा वापरतात (ही पृथ्वीच्या वातावरणाबाहेरील सौर तीव्रता आहे). वातावरणाच्या सीमेवर हवा नसते व तेथे पोहोचणार्‍या प्रारणाच्या संदर्भात भूपृष्ठावर येणारे प्रारण मोजता येऊ शकते. सूर्य थेट डोक्यावर म्हणजे शिखर बिंदूवर असताना किंवा त्याचा उन्नतांश ९०० असताना सूर्यप्रकाश समुद्रसपाटीवर असलेल्या हवा द्रव्यमान १ यामधून जातो असे म्हणतात व त्यामुळे सरासरी शिखर तीव्रता दर चौ. मी.ला १ किवॉ. असते. सूर्याची क्रांती (पृथ्वी-सूर्य रेषा व पृथ्वीची विषुववृत्तीय पातळी यांमधील कोन) पृथ्वी सूर्याभोवती फिरते तशी बदलते आणि याचा भूपृष्ठावर पोहोचणार्‍या सौर प्रारणावर परिणाम होतो. सूर्य जसजसा क्षितिजसमीप येतो तशी किरणांची तीव्रता कमी होते. कारण सूर्यकिरण वातावरणाची अधिक जाडी भेदून जातात. समुद्रसपाटीला क्षितिजसमांतर पृष्ठभागावर पडणारे सौर प्रारणाचे प्रमाण दिवसाला दर चौ. मी.ला ७ किवॉ.-तास पर्यंत असते. ३५० उत्तर व ३५० दक्षिण या अक्षांशांदरम्यानच्या प्रदेशावर दरवर्षी २,२००—३,५०० तास सूर्यप्रकाश पडतो. यापेक्षा अधिक अक्षांश असलेल्या प्रदेशात कमी काळ सूर्यप्रकाश मिळतो. [⟶ विद्युत् चुंबकीय तरंग सौरतापन ].
कमी घनतेची सौर ऊर्जा हस्तगत करण्याचे (मिळविण्याचे) सर्वांत कार्यक्षम मार्ग शोधणे आणि उपयुक्त कामांसाठी त्या ऊर्जेचे परिवर्तन करणार्‍या पद्धती विकसित करणे, हे सौर संशोधन व तंत्रविद्येचा विकास याचे उद्दिष्ट आहे. वारा, बायोमास (जैव द्रव्यमान), जलविद्युत् आणि उष्ण कटिबंधातील महासागराचे पृष्ठभाग हे अप्रत्यक्ष सौर ऊर्जेचे संभाव्य स्रोत म्हणून महत्त्वाचे आहेत. जलविद्युत् हा अपवाद वगळता इतर ऊर्जास्रोतांचा अगदी थोड्याच प्रमाणात उपयोग करून घेतला जात आहे.
सौर ऊर्जेचा वापर करणार्‍या पाच प्रमुख तंत्रविद्या विकसित होत आहेत : (१) इमारतीमधील वायुवीजनाकरिता मध्यम तापमान निर्माण करण्यासाठी सौर प्रारणातील उष्णता वापरणे मध्यम व उच्च तापमानाची उष्णता औद्योगिक प्रक्रियांसाठी वापरणे आणि उच्च तापमानाची उष्णता वीजनिर्मितीसाठी वापरणे. (२) प्रकाशविद्युत् चालक प्रणालीद्वारे सौर ऊर्जेचे थेट विजेत परिवर्तन करणे. (३) बायोमास तंत्रविद्यांमार्फत ⇨ प्रकाशसंश्लेषणातून निर्माण झालेल्या रासायनिक ऊर्जेचा उपयोग करून घेणे (प्रकाशसंश्लेषणाला सौर प्रारणातून ऊर्जा मिळते). (४) पवन ऊर्जा प्रणालीने यांत्रिक ऊर्जा निर्माण करतात व तिचे मुख्यत्वे विजेत परिवर्तन करतात. (५) अखेरीस महासागरापासून मिळणार्‍या ऊर्जेच्या अनेक अनुप्रयुक्तींचा (व्यावहारिक उपयोगांचा) पाठपुरावा करण्यात येत आहे. यांपैकी महासागर औष्णिक ऊर्जा परिवर्तन ही सर्वांत प्रगत अनुप्रयुक्ती आहे. सदर अनुप्रयुक्तीत महासागराच्या पृष्ठावरील गरम पाणी आणि अधिक खोलीवरचे अधिक थंड पाणी यांच्या तापमानांमधील फरकाचा वीजनिर्मिती-साठी उपयोग करून घेतला जातो.
इमारतींमधील सौर ऊर्जा प्रणाली : याचे अक्रियाशील प्रणाली व क्रियाशील प्रणाली असे दोन वर्ग करतात.
अक्रियाशील प्रणाली : याच्यामध्ये ऊर्जा बचत प्रणाली म्हणून खुद्द इमारतीचा सौर ऊर्जेबरोबर उपयोग करतात. अशा अक्रियाशील प्रणालीत इमारतीचा परिसर, तिच्या स्थानाची वैशिष्ट्ये (घटक गुण), तिचे बांधकाम व वापरलेले बांधकाम साहित्य यांचा उपयोग करून घेतात. त्यामुळे तिला इंधनापासून मिळणारी ऊर्जा पुष्कळच कमी लागते. अक्रियाशील प्रकाशनाला बहुधा दिवसाचे प्रकाशन म्हणतात. विद्युत् प्रकाशनाला पर्याय व पूरक म्हणून दिवसाच्या प्रकाशनाद्वारे इमारतीचे अंतर्गत प्रकाशन साध्य होते.
तापन प्रणाली : बहुतेक सौर औष्णिक प्रणालींमध्ये उष्णता संकलक, संग्राहक (साठवण) व वाटप प्रणाली असे तीन मूलभूत भाग असतात. अक्रियाशील सौर तापन प्रणालीमध्ये बहुधा खुद्द इमारतच संकलक असते. थेट (प्रत्यक्ष) पद्धतीत बहुधा खिडक्यांमधून सूर्यकिरण इमारतीत प्रवेश करतात आणि थेट सूर्यप्रकाशात खोली किंवा अवकाश (मोकळी जागा) तापतात. जादा उष्णता बाहेर काढून टाकता येते किंवा नंतरच्या वापरासाठी भिंती व जमीन यांसारख्या इमारतीच्या द्रव्यमानात (वास्तविक द्रव्यात) साठविता येते. प्रविष्ट होणार्‍या सौर ऊर्जेचे वाटप पुढील दोन प्रकारे होते. एक म्हणजे इमारतीच्या द्रव्यमानाकडून तिचे पुन्हा प्रारण (उत्सर्जन व प्रसारण) होते आणि दुसरे म्हणजे खोल्यांदरम्यान उष्ण हवेचे नैसर्गिक रीतीने अभिसरण होते. अप्रत्यक्ष तापन प्रणालीत एक वा अधिक खोल्यांचा उष्णता संकलक म्हणून उपयोग होतो. या संकलकाचा त्या खोलीला उरलेल्या इमारतीपासून अलग करणार्‍या संग्राहक द्रव्यमानाबरोबर संयुक्तपणे उपयोग होतो. सदर संग्राहक द्रव्यातून आरपार गेल्यावर सूर्याच्या ऊर्जेचे इमारतीत परत प्रारण व परिवर्तन होते. संग्राहक द्रव्यमान रात्रीच्या वापरासाठीची उष्णता दिवसा साठवून ठेवू शकते. पादपगृहे ही अक्रियाशील तापन प्रणालींची लोकप्रिय उदाहरणे आहेत.
शीतलीकरण प्रणाली : अक्रियाशील तापन प्रणालीत प्रस्थापित झालेले चक्र उलट दिशेत कार्य करू लागले की, अक्रियाशील सौर शीतलीकरण घडते. यामुळे रात्रीच्या वेळी इमारत आकाशाकडे उष्णता प्रारित करू शकते. इमारतीतील द्रव्यमान थंड झाले की, इमारतीच्या आतील तापमान कमी होते. मग दिवसाच्या काळात थंड द्रव्यमानाची उन्हाळ्यामध्ये वायुवीजनाविना सुखावह परिस्थिती निर्माण करण्यास मदत होते. कधीकधी प्रारणशील शीतलीकरण प्रक्रियेला पाण्याच्या पिशव्यांसारखे उष्णता संग्राहक द्रव्यमान इमारतीच्या माथ्यावर (छपरावर) ठेवून मदत केली जाते. उष्णता संग्राहक द्रव्यमानावर आच्छादन घालतात. त्यामुळे दिवसा तापनाला प्रतिबंध होतो परंतु रात्री हे द्रव्यमान आकाशाला उघडे ठेवतात.
नैसर्गिक वायुवीजन हा अक्रियाशील शीतलीकरणाचा दुसरा प्रकार आहे. हे वायुवीजन उघड्या दाराखिडक्यांतून वाहणार्‍या हवेच्या प्रवाहांद्वारे घडते. तापलेली हलकी हवा छतापर्यंत वर गेल्याने हे वायुवीजन होते. खोलीच्या छतालगत व जमिनीच्या पातळीशी हवेसाठी छिद्रे वा प्रवेशमार्ग ठेवल्यास उष्ण हवा वर जाऊन छतालगतच्या छिद्रांमधून बाहेर पडते आणि खालील छिद्रांमधून अधिक थंड हवा आत खेचली जाते.
उन्हाळ्यात इमारतीभोवती सावली निर्माण केल्यासही नैसर्गिक शीतली- करण होते. सावलीसाठी पानझडी वृक्ष लावल्यास त्यांची पाने हिवाळ्यात गळून पडल्याने अक्रियाशील तापन प्रणालीत व्यत्यय येत नाही. विस्तारित भिंती व पुढे आलेले बांधकाम यांच्यामुळे घराची स्वतःचीच सावली निर्माण होते.
दिवसातील प्रकाशन प्रणाली : व्यापारी, औद्योगिक आणि संस्था यांच्या इमारतींमध्ये विद्युत् प्रकाशनासाठी सर्वाधिक ऊर्जा वापरली जाते. अशा ज्या इमारतींमध्ये मुख्यतः दिवसा काम चालते, तेथे दिवसातील उजेडाद्वारे होणारे प्रकाशन हे विद्युत् प्रकाशनाला पर्याय किंवा पूरक म्हणून वापरता येते. खिडक्यांतून व इतर प्रकारच्या उघड्या भागांतून प्रकाश आत येऊ शकतो. दिवसाचा हा प्रकाश पुरेसा असतो तेव्हा विद्युत् प्रकाशन खास प्रकारच्या नियामक प्रणालीने बंद होते. इतर अक्रियाशील प्रणालीपेक्षा दिवसाचे प्रकाशन ढगाळ वातावरणातही वेगळ्या प्रकारे आपले कार्य करते. कारण इमारतीमधील दिवसाचा प्रकाश सूर्याच्या थेट किरणांच्या वापरावर अवलंबून नसतो.
अक्रियाशील सौर कार्यमानावर (कार्यावर) परिणाम करण्यासाठी विविध द्रव्ये वापरणे शक्य आहे. उदा., खिडक्यांच्या तावदानावरील परावर्तन प्रतिबंधक लेप, खिडक्यांवरील उष्णतानिरोधक आडोसा (छाया) व पडदे किंवा उष्णता नियमनकारक पाण्याच्या भिंती वगैरे. खिडक्यांच्या तावदानां-वरील काही लेपांतून विद्युत् प्रवाह वाहतो. तो हवामानाच्या परिस्थितीला प्रतिसाद म्हणून खिडक्यांतून होणारे पारगमन बदलू शकतो. शिवाय खिडकीच्या संग्राहक किंवा निरोधक क्षमता वाढविण्यासाठी खिडकीच्या काचेत किंवा तावदानांदरम्यान घालता येण्यासारखी अनेक रासायनिक संयुगे आहेत.
क्रियाशील अवकाश अनुकूलन आणि गरम पाणी प्रणाली : इमारती गरम वा थंड करणे आणि घरगुती वा व्यापारी उपयोगांसाठी पाणी गरम करणे यांसाठी या प्रणालींमध्ये यांत्रिक साधने वापरतात. संकलकांचा सर्वांत लहान रचनाव्यूह, सर्वांत साधा अभिकल्प (आराखडा) व किमान खर्च ही सर्वसाधारणपणे पाणी तापविणे या सर्वांत साध्या प्रणालीची गुणवैशिष्ट्ये आहेत. उलट मोठा संकलक रचनाव्यूह, कमाल उष्णता संग्राहक व सापेक्षतः जास्त खर्च ही अवकाश तापनाची गुणवैशिष्ट्ये होत. अवकाश तापन व शीतलीकरण ही क्रियाशील सौर प्रणालींपैकी सर्वांत जटिल (गुंतागुंतीची) प्रणाली आहे. तिच्यासाठी सर्वांत मोठा संकलक रचनाव्यूह, सर्वोच्च तापमान आणि जटिल यांत्रिक प्रक्रिया यांची गरज असते. क्रियाशील प्रणालीमध्ये सर्वसाधारणपणे संकलन (यात संग्र्रह येतो), परिवर्तन, वाटप आणि नियंत्रण हे चार भाग असतात.
संकलन : संकलक सपाट फलकांचे, निर्वात नलिकांचे किंवा केंद्री-भवन करणारे असतात. बहुतेक क्रियाशील प्रणालींत सपाट फलकांचे संकलक एका वा अधिक स्वयंघटकांच्या किंवा रचनापरिमाणांच्या रूपात वापरतात. संकलकाने सौर प्रारण शोषले जाऊन त्याचे द्रवरूप (पाणी वा ग्लायकॉल) किंवा वायुरूप (हवा) उष्णता संक्रमण माध्यमात उष्णतेमध्ये परिवर्तन होते. लगेच वापरण्यासाठी वा नंतरच्या उपयोगाकरिता संग्रहित करण्यासाठी ही उष्णता पंपांनी वा पंख्यांनी परिवर्तन व वाटप प्रणालीकडे वाहून नेतात. द्रवरूप प्रणालीमध्ये थंड हवामानात उष्णता संक्रमण माध्यम (बहुधा पाणी) गोठण्यापासून सुरक्षित ठेवावे लागते. यासाठी पाण्यात गोठणप्रतिबंधक द्रव्य घालता येते किंवा जेव्हा बाहेरील तापमान गोठणबिंदूलगत येते, तेव्हा संकलकातून द्रवाचा निचरा करता येतो. गोठण प्रतिबंधक द्रव्य घातल्यास संकलकातील पाणी इमारतीअंतर्गत पाण्यापासून अलग करण्यासाठी उष्णता विनिमयक वापरतात.
परिवर्तन : अवकाश तापन व शीतलीकरण आणि घरगुती गरम पाणी या दोन्हीसाठी औष्णिक ऊर्जेचे उपयुक्त उष्णतेत परिवर्तन करणार्‍या परिवर्तन प्रणालीची गरज असते. औष्णिक ऊर्जेचे यांत्रिक कार्यातही रूपांतर करता येते. नंतर या यांत्रिक कार्याद्वारे प्रचलित दाब संपीडन शीतलीकरण सामग्री चालविता येते. औष्णिक ऊर्जा थेटपणेही (उदा., अवकाश शीतलीकरणासाठी शोषण-गोठण क्रियेमार्फत) वापरता येते.
वायुवीजनासाठी आर्द्रताशोषक शीतलीकरणामध्ये इमारतींसाठीची थंड व सुखकर हवा तयार करण्यासाठी पुन्हा अभिसरण केलेली निरार्द्रीकरण केलेली हवा, तसेच बाष्पन-शीतलीकरण वापरतात. जेव्हा सौर तापनाद्वारे गरम केलेल्या हवेने पाणी बाहेर काढले जाते, तेव्हा आर्द्रताशोषक द्रव्य पुन्हा निर्माण करतात व वापरतात.
वाटप : परिवर्तन प्रणालीतील गरम वा थंड द्रायू (द्रव किंवा वायू ) वाटप प्रणालीद्वारे इमारतीमधील वापरावयाच्या ठिकाणी वाहून नेला जातो. सर्वसाधारणपणे द्विरुक्ती टाळण्यासाठी सौर प्रणाली व पूरक (बॅकअप) प्रणाली या दोन्हीसाठी एकच वाटप प्रणाली असते.
नियंत्रण : इमारतीमधील व बाहेरील तापमानविषयक माहिती नियंत्रक प्रणाली गोळा करते, त्या माहितीवर संस्करण करते आणि परिस्थितीच्या मागणीनुसार (गरजेनुसार) आदेश देते. तापमान संवेदक अभिचालित्रांच्या जाळ्याला अथवा सूक्ष्मप्रक्रियकाच्या जाळ्याला प्रदत्त (माहिती) पुरवितो. अभिचालित्र किंवा सूक्ष्मप्रक्रियक या प्रदत्तावर संस्करण करतो आणि संकलन, परिवर्तन किंवा वाटप प्रणाली चालू करण्यासाठी आदेश पाठवितो.
संशोधनामध्ये संकलकांसाठी लागणारा खर्च कमी करण्याचे प्रयत्न करतात. यामध्ये सपाट पृष्ठाच्या कमी वजनाच्या संकलकांची चाचणी घेतात व त्यांसाठी प्रचलित धातु-काच या द्रव्यांऐवजी पातळ प्लॅस्टिक पटले वापरतात. तसेच आर्द्रताशोषक व शीतलीकरणाच्या इतर द्रव्यांचा शोध घेऊन आणि क्रियाशील सौर प्रणालीचे कार्यमान, विश्वासार्हता व टिकाऊपणा यांच्याविषयीची माहिती इमारतीच्या स्थानांविषयीच्या जालकातून गोळा करून खर्च कमी करता येतो का ते पाहतात.
सौर औष्णिक तंत्रविद्या : सौर ऊर्जा उपयुक्त कामांमध्ये किंवा उष्णतेत परिवर्तित करण्यासाठी वापरता येते. यासाठी संकलकात सौर प्रारण शोषले जाते. त्यामुळे सूर्याच्या प्रारण ऊर्जेचे उष्णतेत परिवर्तन होते. ही उष्णता घरातील, औद्योगिक व कृषिविषयक कामे करण्यासाठी थेट वापरता येते. तिचे यांत्रिक किंवा विद्युत् शक्तीत परिवर्तन होऊ शकते अथवा इंधने व रसायने निर्माण करण्यासाठी ती रासायनिक विक्रियांमध्ये वापरता येते.
संकलक प्रणाली : या प्रणालीत सूर्यप्रकाशाचे केंद्रीकरण करणारा केंद्रीकरणकारक व ग्रहण करणारा ग्राही हे दोन घटक असतात. आरसे व भिंगे यांच्यामार्फत केंद्रीकरणकारकाने सूर्यप्रकाशाला पुन्हा दिशा दिली जाऊन तो ग्राहीवर केंद्रीभूत केला जातो. ग्राहीवर सौर प्रारण शोषले जाऊन त्याचे उष्णतेत परिवर्तन होते. केंद्रीकरण करणारे व न करणारे हे सौर संकलकांचे दोन मूलभूत वर्ग आहेत. केंद्रीकरणकारक प्रकाशकीय गुणधर्म आणि ग्राहीवर मिळविता येणारे तापमान यांच्या आधारे संकलकांचे आणखी भिन्न प्रकार करतात. उदा., मध्यवर्ती ग्राही, बिंदु-केंद्रित, रेखा-केंद्रित, निर्वात नलिका, सपाट फलकाचा, सौर पल्वल इत्यादी.
केंद्रीकरण न करणारे संकलक : हे सामान्यपणे पक्के बसविलेले व पुष्कळदा सूर्यानुगामी म्हणजे सूर्यानुसार फिरणारे असतात. सौर पल्वल ( वा खाचर ) व निर्वात नलिका संकलक हे याचे दोन प्रकार आहेत.
लवण-प्रवणतायुक्त सौर पल्वल प्रकारचा संकलक व्यापकपणे वापरता येण्यासारखा आहे (आ.३) यामध्ये कमी लवणता असलेल्या वा गोड्या पाण्याचा पातळ थर अधिक खोलीवर असलेल्या थरावर आच्छादलेला असतो. या खालील थरात लवणता-प्रवणता निर्माण केलेली असते म्हणजे त्यात खोलीनुसार लवणाची संहती (प्रमाण) वाढत जाते. तळाचा थर बहुधा लवण-संपृक्त वा त्याजवळची संपृक्तता असलेला असतो. पाण्यातून जाणारा सूर्यप्रकाश पाण्यात शोषला जाऊन तळाचा थर तापतो. अधिक खोलीवरील पाण्यातील लवणामुळे त्याची घनता वाढते व त्याद्वारे नैसर्गिक अभिसरणाला प्रतिबंध होतो. अन्यथा या अभिसरणामुळे सामान्यपणे पाण्याचे खालचे गरम थर आणि वरील थंड थर हे दोन्ही एकमेकांत मिसळले गेले असते. अशा प्रकारे उष्णता सापळ्यात पकडली जाऊन साचते. ही उष्णता वापरण्यासाठी गरम पाणी वर काढता येते, असे पाणी काढून घेताना थरांचे स्थैर्य बिघडणार नाही याची काळजी घेतात. वार्‍याचा पृष्ठभागाशी परिणाम होऊन थरांचे मिश्रण होण्याची शक्यता असल्याने तिचा सौर पल्वलाच्या कार्यमानावर विपरित परिणाम होऊ शकतो. तसेच पाण्यावर तरंगणार्‍या वा निलंबित डबरीमुळे पाण्याची पारदर्शकता कमी होते. जगभर अशी अनेक सौर पल्वले कार्यरत आहेत. तळाच्या गरम पाण्याच्या थरातील ही कमी तापमानाची ( तापमान सु. ८२० से.) मिठवणी अनेक औद्योगिक उपयोगांसाठी थेटपणे वा उष्णता-विनिमयकामार्फत वापरता येते. तिच्याद्वारे अवकाश गरम होते किंवा तिच्यापासून वीजनिर्मिती करता येते.
निर्वात नलिका संकलकात १५०० से.पर्यंत तापमान निर्माण होऊ शकते. एवढे तापमान कमी प्रतीच्या औद्योगिक प्रक्रियेसाठी लागणार्‍या वाफेची निर्मिती करण्याकरिता आवश्यक असते. कधीकधी अधिक सौर केंद्रीकरण होण्यासाठी या संकलकात परावर्तनकारी साहाय्यक सामग्री अंतर्भूत करतात.
केंद्रीकरणकारक संकलक : हा संकलकांचा एक प्रमुख गट आहे. यात विभागणी केलेली ग्राही प्रणाली व बिंदूमध्ये केंद्रीकरण करणारी मध्यवर्ती ग्राही प्रणाली असतात.
रेषेमध्ये केंद्रीकरण करणारी ( रेखा-केंद्रित उदा., अन्वस्तीय द्रोणी ) व केंद्रामध्ये केंद्रीकरण करणारी ( उदा., अन्वस्तीय तबकडी ) यांसारख्या विभागणी केलेल्या ग्राही प्रणाल्या सामान्यपणे पुढील उपयोगांच्या संदर्भात विचारात घेतात. उदा., दूरवर्ती लोकसमूहासाठी वीज प्रणाली, लष्करी उपयोग, कारखाना किंवा व्यापारी निवास प्रणाली किंवा कृषिविषयक उपयोग. हे संकलक नेहमी सूर्याकडे रोखलेले असावेत आणि त्यांच्यात प्रकीर्णित वा परावर्तित प्रकाशाचा उपयोग होऊ शकत नाही. कारण अशा प्रकाशामुळे सपाट फलक संकलकांत ५०–१०० से. तापमान वाढू शकते.
(१) रेखा-केंद्रित संकलकात केंद्रीकरण करणारा व आरसे लावलेला परावर्तक सूर्याच्या गतीनुसार फिरतो. तो पूर्व-पश्चिम अथवा उत्तर-दक्षिण या एका अक्षावर फिरतो. सौर प्रारण शोषक नलिकेवर ( ग्राहीवर ) परावर्तित होते. अन्वस्तीय द्रोणी संकलक ( आ. ४ ) हा रेखा-केंद्रित संकलकांचा सर्वांत सामान्य प्रकार आहे. याद्वारे कार्यकारी तापमानाचा व्यापक पल्ला (७००–३२०० से.) उपलब्ध होतो. म्हणून हा संकलक १००० से.पेक्षा कमी तापमानाला पाणी तापविण्यासाठी, १०००–३२०० से. दरम्यानच्या तापमानाला वाफनिर्मितीसाठी आणि उष्णता संक्रमण वेटोळी वापरून ३२०० से.पर्यंत वीजनिर्मितीसाठी वापरतात.
(२) बिंदु-केंद्रित संकलकाचे प्रकाशकीय व औष्णिक कार्यमान सर्वाधिक आहे. कारण सूर्याचा त्याच्या पूर्ण दैनिक गतीच्या पल्ल्यात मागोवा घेण्याची क्षमता यात आहे आणि ग्राही घटकांमध्ये वापरलेल्या शोषकाचे क्षेत्रफळ सापेक्षतः लहान असते. अन्वस्तीय तबकडीच्या आकाराचा संकलक थेट येणारे सौर प्रारण अन्वस्तांच्या केंद्राच्या बिंदूत केंद्रीभूत करतो. अशी प्रत्येक तबकडी परिपूर्ण वीजनिर्मिती घटक असते ( आ. ५ ) ती स्वतंत्र प्रणाली म्हणून आपले कार्य करू शकते अथवा अधिक मोठी प्रणाली निर्माण करण्यासाठी जोडलेल्या स्वयंघटकांच्या गटाचा एक भाग म्हणून कार्य करू शकते. एक अन्वस्तीय तबकडी स्वयंघटक द्रायूचे तापमान ३०००–१,४००० से.पर्यंत मिळवू शकतो आणि तो द्रायू २५ किवॉ.पर्यंत वीज कार्यक्षम रीतीने निर्माण करू शकतो.
केंद्रीकरणकारक ही अन्वस्तीय तबकडी स्वयंघटकाची सर्वांत मोठी उपप्रणाली आहे. या उथळ तबकडीचा परावर्तक पृष्ठभाग सूर्यप्रकाश ग्राहीवर केंद्रित करण्यासाठी सूर्याला अनुसरून फिरत असतो. दोन अक्षांना अनुसरून सूर्याचा मागोवा घेतल्याने दिवसभरात कमाल सौर ऊर्जा संकलनाची खातरजमा होते. केंद्रीभूत सौर प्रारण ग्राही १,४००० से.पर्यंतच्या अतिउच्च तापमानाला शोषतो. त्यामुळे ही प्रणाली उच्च तापमान रासायनिक विक्रियांसाठी अथवा वाफ, वीज किंवा इंधन, रसायने यांच्या निर्मितीसाठी वापरता येऊ शकते. या प्रणालीच्या अनेक अभिकल्पांमध्ये औष्णिक ऊर्जेचे यांत्रिक ऊर्जेत परिवर्तन करणारे एंजिन ग्राहीबरोबर केंद्रापाशी बसविलेले असते.
(३) मध्यवर्ती ग्राही प्रणालीमध्ये थेटपणे येणारे सौर प्रारण मनोर्‍यावर बसविलेल्या ग्राहीवर परावर्तित करण्यासाठी सपाट किंवा किंचित वक्र आरसे दोन अक्षांभोवती परिभ्रमण करतात. शोषक पृष्ठभाग हा दंडगोल ( बाह्य ग्राही ) किंवा पोकळीतील सपाट पृष्ठभाग ( पोकळी ग्राही ) असू शकतो. ग्राहीवर १,४००० से. किंवा अधिक तापमान व ७ मेगॅपास्कल दाब निर्माण होऊ शकतो. या मध्यवर्ती ग्राही संकलक संकल्पनेद्वारे १–१०० MWe ( मेगॅवॉट इलेक्ट्रिक ) क्षमतांपर्यंतची सौर औष्णिक विद्युत् शक्ती निर्माण होऊ शकेल, असे वाटते. आ. ६ मध्ये प्रचलित वाफ तंत्रविद्या वापरून वीजनिर्मितीसाठीची नमुनेदार बिंदु-केंद्रित मध्यवर्ती ग्राही प्रणालीची कार्यपद्धती दाखविली आहे.
परिवर्तन प्रणाली : सौर औष्णिक उष्णतेचे सरळ विजेत परिवर्तन करता येते. ती प्रथम यांत्रिक ऊर्जेत व नंतर विद्युत् शक्तीत परिवर्तित होऊ शकते अथवा योग्य ऊष्मागतिकीय एंजिन चक्रामार्फत रसायने व इंधने यांच्या निर्मितीत ती वापरता येते. औष्णिक ऊर्जेचे यांत्रिक ऊर्जेत परिवर्तन करण्यासाठी तीन ऊष्मागतिकीय चक्रे विचारात घेतात. [⟶ ऊष्मागतिकी ].
संग्राहक : ( साठवण ). सौर ऊर्जा प्रणाली दिवसातून सामान्यपणे ६ ते १० तास उपयुक्त उष्णता देऊ शकेल, अशा रीतीने तिचा अभिकल्प तयार केलेला असतो. अर्थात हा कालावधी हंगाम व हवामान यांवर अवलंबून असतो. सौर औष्णिक प्रणालीतील संग्राहक क्षमता हा संयंत्राची कार्यकारी क्षमता वाढविण्याचा एक मार्ग आहे.
सौर औष्णिक ऊर्जा साठविण्याचे पुढील चार प्रमुख मार्ग आहेत : (१) संवेद्य उष्णता संग्राहक प्रणालीमध्ये उष्णता धारणेचे चांगले गुण असलेल्या द्रव्यांमध्ये औष्णिक ऊर्जा साठवितात. (२) सुप्त उष्णता संग्राहक प्रणालीत अवस्थांतर करणार्‍या विशिष्ट द्रव्यांच्या द्रवीभवनाच्या व बाष्पीभवनाच्या सुप्त उष्णतेच्या रूपात सौर औष्णिक ऊर्जा साठवितात. (३) रासायनिक ऊर्जा संग्राहक प्रणालीत सौर औष्णिक ऊर्जा साठविण्यासाठी व्युत्क्रमी ( उलट सुलट दिशेत होणार्‍या ) विक्रियेचा उपयोग करतात ( उदा., सल्फ्यूरिक अम्ल आणि पाणी यांच्यातील संगमन व विगमन विक्रिया ). (४) विद्युतीय किंवा यांत्रिक संग्राहक प्रणालीत विशेषतः संचायक विद्युत् घटमाला ( विद्युतीय ) व संपीडित ( दाब दिलेली ) हवा यांच्या वापराद्वारे सौर औष्णिक ऊर्जा साठवितात.
उपयोग : विद्युत् शक्ती ( विजेच्या ) उपयोगांमध्ये वापरल्या जात असलेल्या सौर औष्णिक प्रणाली पुढीलप्रमाणे आहेत. विशेषतः १,००० kWe ( किलोवॉट इलेक्ट्रिक ) किंवा कमी क्षमतेच्या लहान वितरित शक्ती प्रणाल्या आणि १,००० kWe वा अधिक क्षमतेच्या मोठ्या मध्यवर्ती शक्ती प्रणाल्या. या सौर औष्णिक प्रणाल्या विद्युत् शक्ती उपयोगांमध्ये वापरल्या जातात. लहान शक्ती प्रणाल्या दूरवर राहणारे लोकसमूह, लष्करी उपयोग, कारखाना, व्यापारी इमारती व शेतीची कामे यांसाठी वापरतात. या उपयोगांसाठी वितरित ग्राही शक्ती प्रणाल्या सर्वांत सामान्यपणे वापरतात. उपयोगिता जाळ्यामार्फत वितरणासाठी किंवा इंधने व रसायने निर्माण करण्यासाठी वीजनिर्मिती करण्याच्या दृष्टीने मध्यवर्ती ग्राही शक्ती प्रणाली आणि अन्वस्तीय तबकडी प्रणाली या सर्वांत योग्य आहेत.
औद्योगिक प्रक्रिया उष्णता ही औष्णिक ऊर्जा असून ती द्रव्ये आणि उद्योगात उत्पादित झालेल्या वस्तू यांच्या प्राप्तीसाठी व संस्करणासाठी थेटपणे वापरतात. निर्वात नलिका प्रकारच्या संकलकांमधील शोषक नलिकांत किंवा रेषीय केंद्रीभवनकारक संकलकांमधील शोषक नलिकांत थेटपणे तापविलेले ५०० व १००० से. तापमानाचे पाणी पुरविता येऊ शकते. सुमारे १८०० से.पेक्षा कमी तापमानाच्या औद्योगिक शुष्कन कामांसाठी लागणारी गरम हवा संकलक प्रणालींमार्फत पुरविणे शक्य आहे. अभिसरण करणारा द्रायू म्हणून हाताळण्यासाठी किंवा हवा-द्रव उष्णता-विनिमयकारकामधून पंप केलेल्या द्रायूचे अभिसरण करण्यासाठी या संकलक प्रणाल्या तयार केलेल्या असतात. वितरित व केंद्रीकृत या दोन्ही प्रकारच्या केंद्रीकरणकारक सौर औष्णिक संकलक प्रणालींचा विचार १५००–४००० से. तापमानांना वाफनिर्मितीसाठी सामान्यपणे करतात. ही वाफ विविध उत्पादक उद्योगांमध्ये थेट उष्णता म्हणून वापरतात. मोठ्या खतनिर्मिती संयंत्रांतील अमोनियाचे उत्पादन आणि खनिज तेलाची वाढीव पुनर्प्राप्ती यांसाठी भावी काळात सौर औष्णिक तंत्रविद्या वापरता येऊ शकेल.
प्रकाशविद्युत् चालकशास्त्र : ( फोटोव्होल्टॅइक्स ). प्रकाशविद्युत् चालक प्रणालींमध्ये प्रकाशाच्या ऊर्जेचे थेट विद्युत् ऊर्जेत परिवर्तन होते. यांतून मिलीवॉटपासून ते मेगॅवॉटपर्यंतच्या विजेच्या गरजा भागविता येऊ शकतात. मनगटी घड्याळासारख्या छोट्या अनुप्रयुक्तींपासून ते संपूर्ण लोकसमूहासाठीच्या मोठ्या अनुप्रयुक्तींना वीज पुरविण्यासाठी या प्रणालींचा उपयोग होऊ शकतो. शक्तिसंयंत्रातील विद्युत् जनित्रासारख्या केंद्रीकृत प्रणालींत किंवा उपयुक्त विद्युत् मार्गांचे जाळे जेथे सहजपणे उपलब्ध नसते, अशा दूरवरच्या क्षेत्रांत विखुरलेल्या अनुप्रयुक्तींच्या ठिकाणी या प्रणालींचा उपयोग होऊ शकतो.
जेथे प्रचलित मार्गांनी वीज उपलब्ध नव्हती किंवा खूप महाग पडत होती, अशा ठिकाणी प्रकाश विद्युत् चालक प्रणाल्या प्रथम वापरण्यात आल्या. कृत्रिम उपग्रहाचा वीजपुरवठा, दूरवर असलेली घरे व दालने, संदेशवहन केंद्रे , वेधशाळा, पाण्याचे पंप, फिरते लष्करी उपयोग किंवा संपूर्ण खेडे तसेच घड्याळे, गणक यंत्रे, सुवाह्य दूरचित्रवाणी संचइत्यादींसाठी प्रकाशविद्युत् चालक प्रणाली वापरतात. यांच्यामुळे जगातील काही दुर्गम भागांत वीज उपलब्ध झाली आणि इंधन व देखभालीची गरज असलेल्या डीझेलवरील विद्युत् जनित्रांच्या जागी या प्रणाल्या वापरात आल्या.
प्रकाशविद्युत् चालक प्रणालीतील घटक : मुख्यतः अर्धसंवाहक द्रव्याचा बनलेला ⇨ सौर विद्युत् घट हा प्रकाशविद्युत् चालक प्रणालीतील मूलभूत घटक असतो. सौर विद्युत् घटांसाठी अनेक द्रव्ये व संरचना यांचे अनुसंधान ( बारकाईने संशोधन ) झाले आहे. मात्र बहुतेक व्यापारी सौर विद्युत् घटांमध्ये शुद्ध एकस्फटिकी सिलिकॉन वेफर वापरतात. हे वेफर अपद्रव्यभरित p – प्रकारचे असते. म्हणजे वेफरमध्ये योग्य प्रकारची अशुद्धी थोड्या प्रमाणात घातलेली असते. यामुळे त्यात जादा रिक्त ( संपूर्ण न केलेले ) बंध किंवा धनभारित बिंदू (होल) ही असतात. वेफरच्या माथ्याकडील उथळ भागात दुसरी अशुद्धी विखरून अंतर्भूत करतात. त्यामुळे विनाबंध जादा इलेक्ट्रॉन उपलब्ध होतात. त्यामुळे तो भाग n – प्रकारचा होतो. विद्युतीय दृष्टीने भिन्न असलेल्या अर्धसंवाहक थरांच्या प्रस्थानकापाशी ( संधीपाशी ) वर्चस् रोध किंवा विद्युत् क्षेत्र निर्माण होते. प्रोटॉन विद्युत् घटावर आदळल्यावर आयनांच्या ( ऋण विद्युत् भारित इलेक्ट्रॉन व धन विद्युत् भारित बिंदू यांच्या ) जोड्या निर्माण होतात. पुन्हा संयोग होईपर्यंत हे विद्युत् भार सिलिकॉन अणुजालक संरचनेभोवती फिरतात अथवा प्रस्थानक ओलांडत प्रकाशविद्युत् चालक प्रक्रियेत वापरले जातात. वर्चस् रोधामुळे आयन जोड्या विद्युत् घटाच्या विरुद्ध टोकांशी अलग होतात. अलग झालेल्या या विद्युत् भारांमुळे विद्युत् वर्चस् निर्माण होते. त्याचा विद्युत् प्रवाह वहनासाठी उपयोग होतो. हा विद्युत् प्रवाह प्रकाशामुळे निर्माण झालेल्या इलेक्ट्रॉनांचा बनलेला असतो आणि विद्युत् घटाच्या दोन्ही फलकांना जोडलेल्या विद्युतीय स्पर्शकांमधून व बाहेरच्या विद्युत् मंडलामधून वाहतो ( आ. ७ ).
नमुनेदार एकस्फटिकी सिलिकॉन घट वैशिष्ट्यपूर्ण खंडित ( अपूर्ण ) मंडलात सु. ०.५ व्होल्ट विद्युत् दाबाचा एकदिश ( एकाच दिशेत वाहणारा ) विद्युत् प्रवाह निर्माण करतो. घटाची कार्यक्षमता त्याचे क्षेत्रफळ व आपाती सूर्यप्रकाश यांच्यावर अवलंबून असते. १० सेंमी. व्यासाच्या नमुनेदार घटामुळे आकाश स्वच्छ असताना व सूर्य थेट माथ्यावर असताना सु. १ वॉट वीज निर्माण होऊ शकते. यापेक्षा मोठ्या विद्युत् प्रवाहासाठी वा विद्युत् दाबासाठी सौर प्रकाशविद्युतीय स्वयंघटक ( मोड्यूल ) वा रचना-परिमाण तयार करतात. त्यामध्ये एका दृढ फलकावर अनेक घटांचा एक गट एकत्र बसवितात आणि त्या घटांची एकसरीत किंवा अनेकसरीत अथवा संयुक्तपणे जोडणी करतात. एकसरीतील मालिकारूप जोडणीमुळे विद्युत् दाब आणि अनेकसरीतील जोडणीमुळे विद्युत् प्रवाह वाढतो. विद्युत् प्रवाह किंवा विद्युत् दाब आणखी वाढविण्यासाठी स्वयंघटकांची एकसरीत किंवा अनेकसरीत आंतरजोडणी करून प्रकाशविद्युतीय रचना-व्यूह किंवा समुच्चय तयार करतात. समुच्चयांच्या आंतरजोडणीतून समुच्चय क्षेत्र निर्माण होते. विद्युत् घटांप्रमाणेच एकसरीतील समुच्चय जोडल्याने विद्युत् दाब तर अनेकसरीतील समुच्चय जोडल्याने विद्युत्प्रवाह वाढतो. ( आ. ८).
बहुतेक व्यापारी सौर प्रकाशविद्युत् स्वयंघटक आणि समुच्चय सपाट फलक संकलकावर बसविलेले असतात. ते खिडक्यांप्रमाणे दिसतात आणि त्यांत घट मागे दिसतात. ते थेटपणे पडलेला व विसरित प्रकाश प्रभावीपणे वापरू शकतात. ते छपरासारख्या स्थिर पृष्ठभागावर बसविता येतात आणि उत्तर गोलार्धात ते दक्षिणेस योग्य कोनात रोखलेले असतात. केंद्रीकरण प्रणालीत प्रत्येक घटावर सूर्यप्रकाश केंद्रित करण्यासाठी आरसे व भिंगे वापरतात. केंद्रीकरणामुळे प्रत्येक घटाकडून निर्माण होणार्‍या विजेत वाढ होते. यासाठी थेट सूर्यप्रकाश गरजेचा असल्याने त्यांच्यासाठी सूर्यानुगामी यंत्रणा वापरावी लागते. शिवाय त्यातून उष्णता काढून टाकण्याची तरतूद करावी लागते, कारण उच्च तापमानामुळे घटातून वीजनिर्मिती कमी होते.
विजेच्या अनेक उपकरणांसाठी प्रत्यावर्ती ( उलटसुलट दिशेत वाहणार्‍या ) विद्युत् प्रवाहाची आवश्यकता असते. त्यामुळे या घटाने निर्माण झालेल्या एकदिश विद्युत् प्रवाहाचे प्रत्यावर्ती विद्युत् प्रवाहात परिवर्तन करावे लागते व त्यासाठी शक्तिअभिसंधान प्रणालीची आवश्यकता असते. त्या प्रणालीत तसा परिवर्तक असतो. तसेच हानिकारक व अनिष्ट संकेत काढून टाकणारे छानक मंडल व प्रकाशविद्युतीय प्रणालीच्या उघड-मिट चक्राचे नियमन करण्यासाठी तार्किक उपप्रणाली असते. विद्युतीय शक्तीमध्ये भंग झाल्यास एकदिश विद्युत् स्रोत हा प्रत्यावर्ती विद्युत् तारांपासून अलग करण्यासाठी एक एकदिश विद्युत् स्पर्शक असतो. एकदिश विद्युत् स्रोत विद्युत् दाब हा प्रत्यावर्ती विद्युत् तारा विद्युत् दाबापासून अलग करण्यासाठी अलगीकरण करणारे ⇨ रोहित्र असते.
सूर्य तळपत नसताना, रात्रीच्या वेळी किंवा प्रतिकूल हवामानात प्रकाशविद्युत् चालक संकलकाकडून वीजनिर्मिती होत नाही. शिवाय या प्रणालीची उघड-मिट सुरळीतपणे होण्यासाठी आणि वापरणार्‍याची गरज भागविण्यासाठी पूरक प्रणाली व संचायक प्रणाली पुष्कळदा आवश्यक ठरते. यासाठी विविध पर्यायी व्यवस्था करता येतात.
कार्यक्षमता : आदर्श स्थितीत एका एकस्फटिकी सिलिकॉन सौर विद्युत् घटाची सैद्धांतिक कमाल कार्यक्षमता सु. २५%, तर व्यवहारात कमाल कार्यक्षमता सु. २२% असते. अनेक घटकांमुळे या कार्यक्षमतेवर मर्यादा येतात. त्यांपैकी भौतिकीतील अंगभूत अशा घटकांचा संयुक्तपणे परिणाम होतो. आपाती फोटॉन ( प्रकाशकण ) व सिलिकॉन सौर विद्युत् घट यांच्यातील आंतरक्रिया हा असा सर्वांत महत्त्वाचा घटक आहे. आपाती फोटॉन प्रारणातील पुष्कळ प्रोटॉन हे पुरेसे ऊर्जावान नसल्याने ते घटाकडून शोषले जात नाहीत व त्यामुळे इलेक्ट्रॉन-धन विद्युत् भारित बिंदू जोड्या कमी प्रमाणात निर्माण होतात. याहून अधिक टक्के प्रोटॉन प्रारण जास्त ऊर्जावान असून त्याची जादा फोटॉन ऊर्जा परिवर्तन प्रक्रियेत वापरली जात नाही.
एकस्फटिकी सिलिकॉनापासून बनविलेल्या नमुनेदार व्यापारी विद्युत् घटाची कार्यक्षमता १९८४ पर्यंत जवळजवळ दुपटीने वाढली. आपाती प्रारण ऊर्जेच्या १३—१५% ऊर्जेचे विजेत परिवर्तन करणारे व्यापारी विद्युत् घट उपलब्ध झाले (२५० से. आणि आपाती प्रारण दर चौ. मी.ला १ किवॉ. ). १९% कार्यक्षमतेचे विद्युत् घट प्रयोगशाळेत तयार करण्यात आले व त्यात सुधारणा होऊ शकेल असे वाटले होते. समुच्चय व स्वयंघटक यांची कार्यक्षमता वाढविण्यासाठी प्रयत्न करण्यात आले. त्यासाठी घटांतर्गत जोडणीचे विद्युत् रोध कमी केले व अल्प शक्ती वापरणारी संरक्षक मंडल योजना वापरली. यामुळे समुच्चयाची कार्यक्षमता १२% झाली. ही कार्यक्षमता प्रचलित ऊर्जा स्रोतांच्या कार्यक्षमतांशी स्पर्धा करू शकेल, अशी असल्याचे काही तज्ञांना वाटते.
शक्ति-अवलंबीकरण उपप्रणालींत सुधारणा झाली आहे. या उपप्रणाल्या प्रकाशविद्युत् चालक प्रणालीमधील शक्तिहानीला कारणीभूत असणारा दुसरा स्रोत आहे. १९८०—९० या दशकादरम्यान उपलब्ध व्यापारी परिवर्तकांची कार्यक्षमता सु. ८०% होती. २००७ पर्यंत त्यांची प्रायोगिक कार्यक्षमता ९५% झाली होती.
इतर प्रकाशविद्युत् चालक द्रव्यांच्या ऊर्जा सौर वर्णपटाशी अधिक चांगल्या जुळतात व अशा प्रकारे सौर वर्णपटाचा अधिक कार्यक्षम रीतीने उपयोग करून घेतात. उदा., एकस्फटिकी गॅलियम आर्सेनाइड हे एक-स्फटिकी सिलिकॉनापेक्षा उच्च कार्यक्षमता व स्थिरता असलेले आहे व ते उच्चतर कार्यकारी तापमानाला टिकून राहते. याच्या विद्युत् घटाची कमाल सैद्धांतिक कार्यक्षमता २७ % असून प्रयोगशाळेत त्याची कार्यक्षमता २२ टक्क्यांपर्यंत आढळते. सूर्यप्रकाश १५० पट केंद्रित केल्यास त्याची प्रयोगशाळेतील कार्यक्षमता २४ टक्क्यांपर्यंत वाढलेली आढळली आहे.
याहून अधिक कार्यक्षमतेसाठी बहुप्रस्थानक प्रयुक्ती उपलब्ध आहे. या जटिल प्रयुक्तीमध्ये निरनिराळी अनेक अर्धसंवाहक द्रव्ये वापरतात. प्रत्येक थराला असलेले प्रस्थानक सौर प्रारण वर्णपटातील भिन्न भागाला संवेदनशील असते. यामुळे सर्व आपाती प्रारणाचा पर्याप्त वापर होतो. उदा., तीन घट व गॅलियम ॲल्युमिनियम आर्सेनाइड, गॅलियम आर्सेनाइड व सिलिकॉन ही तीन प्रस्थानके वापरणार्‍या मांडणीची सैद्धांतिक कमाल कार्यक्षमता ४० टक्क्यांहून अधिक आहे. [⟶ सौर विद्युत् घट ].
बायोमास : ( जैव द्रव्यमान म्हणजे जीवद्रव्याचे शुष्क वजन ). हे वनस्पतिज व प्राणिज द्रव्य असून त्यात साठविलेली सौर ऊर्जा म्हणजे बायोमास ऊर्जा होय. वनस्पतींमधील प्रकाशसंश्लेषणात हवा, पाणी वमृदा यांच्यातील साध्या मूलद्रव्यांचे सौर ऊर्जेच्या साहाय्याने जटिल कार्बोहायड्रेटांत रूपांतर होते. ही कार्बोहायड्रेटे सरळ इंधन म्हणून ( उदा., सरपण, लाकूडफाटा इ. ) वापरता येतात किंवा त्यांच्यावर प्रक्रिया करून द्रव किंवा वायू ( उदा., एथेनॉल व मिथेन ) तयार करतात. उपयुक्त ऊर्जेत परिवर्तित करता येऊ शकणारे बायोमासचे स्रोत पुढीलप्रमाणे आहेत : शेतातील पिके, अपशिष्टे ( टाकाऊ पदार्थ ) व अवशिष्ट पदार्थ वनातील लाकूड आणि टाकाऊ व अवशिष्ट पदार्थ प्राण्यांचे अवशेष नगरपालिके-कडील काही अपशिष्टे जलवासी ( जलीय ) व वाळवंटातील वनस्पती. तसेच सूक्ष्मजंतू व शैवले इ. बायोमासमधील नवीनीकरण करता येऊ शकणारे ऊर्जा स्रोत आहेत. कारण हंगामानुसार त्यांचे परत पीक घेता येते व त्यांचे इंधनांत परिवर्तन होऊ शकते.
उष्णतेत व इंधनात परिवर्तन : कच्च्या बायोमासच्या वाहतुकीपेक्षा द्रवरूप व वायुरूप इंधनाची वाहतूक करणे बहुधा अधिक सोपे व कार्य-क्षमतेने होणारे काम आहे. द्रवात वा वायूत परिवर्तन करण्यासाठी बायोमासवर ऊष्मीय, रासायनिक व जैव प्रक्रिया करावी लागते. थेट ज्वलन करणे ही बायोमास परिवर्तनाची सर्वांत जुनी व साधी पद्धत आहे. तथापि, इंधन तेल, नैसर्गिक वायू किंवा दगडी कोळसा यांच्यापेक्षा इंधन म्हणून लाकूड १५–५०% कमी कार्यक्षम आहे. सुकलेल्या लाकडापासून मिळणार्‍या ज्योतीचे तापमान देखील कमी असून त्याच्यासाठी विशिष्ट प्रकारच्या अधिक मोठ्या भट्ट्या ( फायरबॉक्सेस ) व उष्णतासंक्रमण पृष्ठभाग यांची आवश्यकता असते. मोठ्या बाष्पित्रांमधील बायोमासचे उष्णता ऊर्जेत परिवर्तन करण्याची कार्यक्षमता ७०—७५% असते तर घरातील चुलीत जाळण्यात येणार्‍या लाकडाची कार्यक्षमता ५०–७०% असते.
प्रकाशसंश्लेषी सूक्ष्मजीव : सूक्ष्म शैवलांचे काही प्रकार व सूक्ष्मजंतू यांच्या अंगी प्रकाशसंश्लेषणाच्या रीतीने ऊर्जासमृद्ध द्रव्यांचे उत्पादन करण्याची क्षमता असते. उदा., योग्य परिस्थितीमध्ये काही सूक्ष्म शैवले वाढत्या प्रमाणात तेले व लिपिडे निर्माण करतात आणि ती थेटपणे इंधन म्हणून वापरता येतात. काही सूक्ष्मजंतू हायड्रोजन वायू उत्सर्जित करतात आणि तोही इंधन म्हणून सरळ वापरता येऊ शकतो. जननिक अभियांत्रिकी, कृत्रिम रीतीने चालू ठेवलेल्या उत्पादन प्रणाल्या आणि प्रकाश-संश्लेषणाचे मूलभूत रसायनशास्त्र व भौतिकी या विषयांवर आता संशोधकांनी लक्ष केंद्रित केले आहे. [⟶ प्रकाशसंश्लेषण ].
पवन ऊर्जा परिवर्तन प्रणाली : जहाजे चालविणे, धान्य दळणे व पाणी चढविणे या कामांसाठी पवन ( वार्‍याची ) ऊर्जा शेकडो वर्षां-पासून वापरली जात आहे. पवनचक्कीमार्फत म्हणजे पवन टरबाइनमार्फत पवन ऊर्जा यांत्रिक कामांसाठी व वीजनिर्मितीसाठीही वापरतात.पवन ऊर्जा साधारणपणे १९३० पासून वीजनिर्मितीसाठी वापरली जाऊ लागली. [⟶ पवनचक्की].
वारा ही नैसर्गिक साधनसंपत्ती : वारा हा ऊर्जेचा नैसर्गिक स्रोत आहे. सौर ऊर्जेमुळे भूपृष्ठ असमान तापते व मुख्यतः यामुळे वारा निर्माण होतो. स्थानिक भूमिरूपे व वार्‍याची गती बदलत असल्याने तसेच बदलणारे ऋतू व दिवस यांच्यामुळे वार्‍याची गती बदलते. वार्‍याची वार्षिक सरासरी गती तसेच महिना, दिवस व तास यांच्यानुसार असलेली वार्‍याच्या गतीची वाटणी हेही मुद्दे पवन ऊर्जेचा विचार करताना महत्त्वाचे ठरतात. भूपृष्ठालगतच्या पातळीपेक्षा वरच्या पातळीत सर्वसाधारणपणे वार्‍याची गती जास्त असते. कारण वार्‍याच्या भूपृष्ठाशी होणार्‍या घर्षणाने त्याची गती कमी होते.
महासागर औष्णिक ऊर्जा परिवर्तन : या परिवर्तनात सौर ऊर्जेने तापलेले पृष्ठभागावरील पाणी आणि पंपाने खेचून वर आणलेले ६००–९०० मी. खोलीवरचे थंड पाणी यांच्या तापमानांमधील फरकाचा वापर करतात. उष्णता एंजिनामागील संकल्पना वापरून तापमानांतील या फरकाचा उपयोग करून वीजनिर्मिती करणे शक्य होते. दीर्घ काळात तापमानात थोडाच फरक होत असणारी व प्रचंड सौर ऊर्जा साठविणारी सुविधा या रूपात महासागराचे कार्य चालते. त्यामुळे या परिवर्तनाने २४ तास वीज पुरविणे शक्य आहे. इतर पुनर्निर्मितिक्षम ऊर्जा तंत्रविद्यांमध्ये हे साध्य होत नाही. शिवाय या परिवर्तनासाठी संयंत्रे किनार्‍यावर खंड-फळीवर किंवा तरंगत्या फलाटावर उभारता येतात. या फलाटांचे विविध आकार असतात.
ऊर्जेचा साठा व वीज : १०० से. एवढा तापमानातील फरक असलेल्या महासागराच्या हिमरहित, मिश्र थरातील गणिताने अंदाजे काढलेली औष्णिक ऊर्जा सु. ७५ X १०२३ जूल एवढी असते. अशा रीतीने महासागरातील औष्णिक ऊर्जेची नैसर्गिक साधनसंपत्ती प्रचंड आहे; परंतु ऊर्जा परिवर्तनाच्या सुविधांच्या दृष्टीने योग्य असा यांपैकी थोडाच साठा उपयुक्त आहे तरी तोही प्रचंड स्रोत आहे. सर्वसाधारणपणे यादृष्टीने योग्य असलेली ठिकाणे विषुववृत्तापासून ३०० उत्तर व २५० दक्षिण या अक्षांशांदरम्यानच्या पट्ट्यातच सीमित आहेत. पृष्ठभागावरील व १,५०० मी.पर्यंत खोलीवरच्या पाण्याच्या तापमानांतील वार्षिक सरासरी २०० से. वा अधिक एवढा फरक उपलब्ध तंत्रविद्येने महासागर औष्णिक ऊर्जा परिवर्तन संयंत्र अखंडपणे व कार्यक्षम रीतीने चालू ठेवण्यासाठी आवश्यक असतो. शिवाय सर्वांत थंड महिन्यांच्या काळात माध्य तापमानातील फरक १७० से.पेक्षा जास्त असावा लागतो. प्रणालीची कार्यक्षमता सुधारल्यास आवश्यक असलेला तापमानांतील फरक कमी असेल आणि महासागर औष्णिक ऊर्जा परिवर्तनाच्या उपयोगासाठी महासागराचे अधिक मोठे क्षेत्रफळ योग्य ठरेल.
महासागराने विषुववृत्तालगत संकलित केलेल्या व साठविलेल्या ऊर्जेपासून वीजनिर्मिती करण्याची शक्यता सर्वप्रथम जे. ए. दैं आरसांव्हाल यांनी १८८१ मध्ये सुचविली होती. १९३० मध्ये जी. क्लॉड यांनी क्यूबा लगतच्या मांटाझास उपसागरात वीज संयंत्र उभारले. त्यात १४० से.चा तापमानांतील फरक वापरून महासागर औष्णिक ऊर्जेचे विजेत परिवर्तन केले. पृष्ठभागावरील व ७०० मी. खोलीवरच्या पाण्याच्या तापमानांतील हा फरक वीजनिर्मितीसाठी वापरून २२ किवॉ. वीजनिर्मिती करण्यात आली. १९७९ मध्ये एका लहान संवृत (बंदिस्त) चक्राच्या चाचणी संयंत्रात ५० किवॉ. वीज निर्माण केली. १९८० मध्ये अमेरिकेच्या नाविक दलाच्या परिवर्तित केलेल्या तेलवाहू जहाजावर उष्णताविनिमयकाची चाचणी घेण्यासाठी १,००० किवॉ. चाचणी बैठे संयंत्र बसविण्यात आले. नाऊरू या बेटावरील प्रजासत्ताकासाठी जपानी लोकांनी किनार्‍यावरील १०० किवॉ. संयंत्राची चाचणी १९८१ मध्ये घेतली. क्यूशू इलेक्ट्रिक कंपनीने १९८३ मध्ये टोकुनोशियामधील ५० किवॉ. चाचणी संयंत्र चालवायला सुरुवात केली. त्यात डीझेल एंजिनातून वाया जाणारी उष्णता गरम सागरी पाण्याचे तापमान वाढविण्यासाठी वापरतात.
परिवर्तन प्रणाली : संवृत रँकिन-चक्र ( क्लॉड-चक्र ), विवृत ( खुले ) रँकिन-चक्र आणि झाकळ किंवा फेन-उत्थापक-चक्र या महासागर औष्णिक ऊर्जेसाठीच्या तीन प्रमुख परिवर्तन प्रणाल्या आहेत. फेन-उत्थापक-चक्र ही तंत्रविद्येच्या संदर्भात सर्वांत कमी विकसित झालेली व सिद्धांततः संभाव्य कार्यक्षमता सर्वांत अधिक असलेली प्रणाली आहे.
भारत : प्रखर ऊन पडणार्‍या प्रदेशाच्या पट्ट्यात भारताचा अंतर्भाव होतो. दरवर्षी भारताला सु. ५,००० X १०१२ किवॉ.-तास या ऊर्जेशी तुल्य एवढी सौर ऊर्जा प्राप्त होत असते. दररोज दर चौ. मी. भूपृष्ठावर पडणारी ( आपाती होणारी ) सरासरी सौर ऊर्जा स्थानानुसार ४–७ किवॉ. -तास ऊर्जेशी तुल्य अशी भिन्न असते. क्षितिजसमांतर पृष्ठभागावर पडणारे वार्षिक सरासरी जागतिक सौर प्रारण दर दिवशी दर चौ. मी. क्षेत्रफळामागे सु. ५.५ किवॉ.-तास ऊर्जेशी तुल्य एवढे असते. भारताच्या बहुतेक भागांत वर्षातील सु. ३०० दिवस कडक ऊन पडते. लडाख, पश्चिम राजस्थान व गुजरात राज्याचा काही भाग येथे वर्षातील सर्वाधिक सौर प्रारण मिळते तर ईशान्य भारतात सापेक्षतः याहून कमी प्रमाणात वार्षिक सौर प्रारण पडते. भारतात वापरल्या जाणार्‍या सौर ऊर्जेपेक्षा उपलब्ध सौर ऊर्जा खूप जास्त आहे. तथापि, भारतात सौर ऊर्जाविषयक प्रगती मंद आहे.
प्रकाश व उष्णता या रूपांतील सौर ऊर्जा भारतात पुढील दोन मार्गांनी वापरतात. तिचे थेट विजेत परिवर्तन करणारा सौर प्रकाशविद्युत् चालक व थेट उष्णतेत परिवर्तन करणारी सौर औष्णिक प्रयुक्ती हे ते दोन मार्ग आहेत. पाणी वा अवकाश गरम करणे, अन्न शिजविणे, शुष्कन, पाण्याचे निर्लवणीकरण, औद्योगिक प्रक्रिया, वीजनिर्मिती ( शक्तिनिर्मिती ) यांसाठी वाफ निर्माण करणे, शीतलीकरण प्रणाली चालविणे इत्यादींसाठी भारतात सौर औष्णिक प्रयुक्त्या वापरतात. १०००–३००० से. या कमी तापमानाच्या सौर औष्णिक प्रयुक्त्या ( उदा., सौर जलतापक, हवातापक, सौर कूकर, सौर शुष्कक इ. ) भारतात तयार करून वापरल्या जातात व काहींची निर्यात करतात. दररोज ५०–२०,००० लि. क्षमतेचे सौर जल-तापक भारतात घरगुती, व्यापारी व औद्योगिक उपयोगांसाठी उभारले आहेत. अशा प्रकारे भारतात सु. २३ लाख चौ. मी.पेक्षा अधिक मोठ्या संकलक क्षेत्रावर सौर जलतापक उभारले आहेत. यासाठी मुख्यतः सपाट फलकाचे व निर्वात नलिकांचे संकलक उभारले आहेत.
भारतात सु. ६.३४ लाख सौर कूकर वापरले जात असून वाफ निर्मितीसाठी सौर केंद्रीकरणकारक संकलक उभारले आहेत. तबकडीच्या रूपातील १० माणसांसाठीचे सौर कूकर खेड्यात वापरण्याची योजना आहे. तिरुमल ( आंध्र प्रदेश ) येथे सौर वाफेवर अन्न शिजविण्याची जगातील सर्वांत मोठी प्रणाली उभारली असून तिच्या मदतीने दररोज सु. १५,००० लोकांसाठी अन्न शिजवितात.
सूर्यप्रकाशाचे थेट विजेत रूपांतर करणार्‍या प्रकाशविद्युत् चालक प्रणाल्या या विकेंद्रित वीजनिर्मितीसाठी पर्यायी ऊर्जास्रोत म्हणून वाढत्या प्रमाणात आकर्षक ठरत आहेत. या प्रणाल्या दूरवरच्या व ऊर्जेची टंचाई असलेल्या भागांत अधिक उपयुक्त ठरत आहेत. प्रकाशन, पंपाने पाणी उपसणे तसेच प्राथमिक आरोग्य केंद्रे, सामूहिक केंद्रे, शाळा व यांसारख्या आवश्यक ठिकाणी वीज पुरविणे यांसाठीही या प्रणाल्या ऊर्जास्रोत म्हणून चांगल्या ठरल्या आहेत. दूरचित्रवाणी प्रेषक, विद्युत् घटमालेचे विद्युत् भारण इत्यादींकरिता माणसाची उपस्थिती नसलेल्या ठिकाणी या प्रणाल्या वीज पुरविण्याचा एक विश्वासार्ह स्रोत ठरला आहे.
भारतात सौर प्रकाशविद्युत् प्रणालींचे उत्पादन करणारे १३० पेक्षा अधिक उद्योग असून सौर प्रकाशविद्युत् स्वयंघटक ( मोड्यूल ) तयार करणारे २१ पेक्षा अधिक उद्योग आहेत. २००७-०८ मध्ये सु. ८० मेवॉ. क्षमतेचे सौर प्रकाशविद्युत् स्वयंघटक देशात तयार झाले व त्यांपैकी ५५ मेवॉ. क्षमतेच्या स्वयंघटकांची निर्यात करण्यात आली. ३१ मार्च २००८ रोजी देशातील सौर प्रकाशविद्युत् स्वयंघटकांचे संकलित उत्पादन ४६० मेवॉ.पेक्षा अधिक क्षमतेचे होते आणि त्यापैकी ३२५ मेवॉ. क्षमतेची उत्पादने यूरोप, अमेरिका व इतर विविध देशांत निर्यात करण्यात आली.
सौर जलतापक प्रणाली विकसित करण्याच्या व वापरण्याच्या कार्य-क्रमाला देशात गती देण्यात आली आहे. त्यानुसार देशात १५ लाख चौ. मी. संकलक क्षेत्र उभारण्यात आले असून त्यांपैकी सु. ४ लाख चौ. मी. क्षेत्र २००५-०६ मध्ये उभारले गेले आणि विविध क्षमतांच्या १२ सौर वाफनिर्मिती प्रणाल्या देशात उभारल्या आहेत. सौर ( अक्रियाशील ) वास्तुशिल्पअभिकल्पाच्या ( आराखड्याच्या ) सौर इमारती बांधण्याची शिफारस शासनाने केली आहे. अशा इमारतींमध्ये उन्हाळ्यात व हिवाळ्यात राहणे आणि काम करणे सुखावह होणार आहे तसेच परंपरागत विजेची बचतही होणार आहे.
भारतातील काही सर्वांत मोठी प्रकाशविद्युत् ( चालक ) संयंत्रे पुढीलप्रमाणे आहेत : कोलार, इटनाल ( बेळगाव ) ॲझ्यूर पॉवर, जमुरिया त्यागराज क्रीडागार, शिवगंगा इ. संयंत्रांचे काम पूर्ण झाले आहे. अडानी बिट्टा संयंत्र डिसेंबर २०११ मध्ये पूर्ण झाले असून टाटा-मुळशी ( महाराष्ट्र ), ॲझ्यूर साबरकांटा ( गुजरात ), मोझर बेअर ( पाटन, गुजरात ), टाटा-मयील दुराई ( तमिळनाडू ), टाटा-पातपूर ( ओडिशा ), टाटा-उस्मानाबाद ( महाराष्ट्र ), अबेंगाव-ग्वाल-पहारी ( हरयाणा ) वगैरे संयंत्रे २०११ मध्ये सुरू होणार होती. मात्र यांतून मिळणारी वीज अजून तरी महाग पडते. उदा., एक युनिट सौर विजेसाठी १५—३० रुपये खर्च येतो तर परंपरागत औष्णिक वीज निर्मितीत एक युनिट विजेसाठी ५—८ रुपये खर्च होतो.
भारतात मिनिस्ट्री ऑफ न्यू अँड रिन्यूएबल एनर्जी सोर्सेस ( नवीन व पुनर्नवीनीकरणयोग्य ऊर्जा स्रोत ) हा मंत्रालय विभाग नवीन व पुनर्वापर करता येतील अशा ऊर्जास्रोतांविषयीचा कारभार हाताळतो. सौर प्रकाश-विद्युत् तंत्रविद्येतील संशोधन व विकास तसेच तंत्रविद्येचा विकास यांना हा विभाग ( खाते ) ३० पेक्षा अधिक वर्षे पाठबळ देत आला आहे. हा विभाग सौर प्रकाशविद्युत् स्वयंघटकाचा खर्च कमी करण्याचे प्रयत्न करतो आणि हे उद्दिष्ट साध्य करण्यासाठी संशोधन व विकास आणि तंत्रविद्येचा विकास यांतील महत्त्वाची क्षेत्रे त्याने निश्चित केली आहेत. अकराव्या पंचवार्षिक योजनेच्या काळातील संशोधन, अभिकल्प व विकास आणि तंत्रविद्येचा विकास यांविषयीचे प्रयत्न पुढील बाबी विकसित करण्याकरिता केंद्रीत केले आहेत : बहुसिलिकॉन व इतर द्रव्ये, कार्यक्षम सिलिकॉन सौर विद्युत् घट, पातळ पटल द्रव्ये व सौर विद्युत् घट स्वयंघटक, केंद्रीकरणकारक प्रकाशविद्युत् प्रणाली व तिचे अभिकल्प यांच्या विकासावर एकवटलेल्या प्रयत्नांमधून भांडवली खर्च व परिवर्तन कार्यक्षमता यांच्यातील गुणोत्तर लक्षणीय रीतीने कमी करण्याचा हेतू आहे.
मार्च २००८ पर्यंत सौर प्रकाशविद्युत् कार्यक्रमाखाली भारतात सु. ६.७ सौर कंदिल ४.०३ लाख सौर गृह प्रकाशन प्रणाल्या ७०,५०० सौर रस्ता प्रकाशन प्रणाल्या ७,१४८ सौर पाणी पंप एकेकटी सौर वीजनिर्मिती संयंत्रे ( एकूण क्षमता २.२ मेवॉ. ) आणि राष्ट्रीय जाळ्याशी ( ग्रीडशी ) जोडता येणारी वीजनिर्मिती संयंत्रे ( एकूण क्षमता २.२ मेवॉ. ) उभारली होती. यांशिवाय दूरवरची ३,९४५ खेडी व १,१४२ पाडे यांचे विद्युतीकरण सौर प्रकाशविद्युत् वापरून केले आहे.
सदर विभागाने सौर ऊर्जा क्षेत्रातील काही मोठे प्रकल्प प्रस्तावित केले आहेत आणि थर वाळवंटातील ३५,००० चौ. किमी. क्षेत्र सौर वीज प्रकल्पांसाठी वेगळे काढून ठेवले आहे. एवढे क्षेत्र ७००–२,१०० गिगॅवॉट वीजनिर्मितीसाठी पुरेसे आहे. २०२० पर्यंत २० गिगॅवॉट वीजनिर्मितीची अपेक्षा असलेल्या एका प्रकल्पाचे भारतात जुलै २००९ मध्ये उद्घाटन झाले आहे. या योजनेनुसार शासकीय इमारती, रुग्णालये व हॉटेले या ठिकाणी सौर विजेवर चालणारी सामग्री व अनुप्रयुक्ती वापरणे बंधनकारक केले आहे. जलवायुमानातील बदलाविषयीच्या राष्ट्रीय कृती योजनेखाली जवाहरलाल नेहरू राष्ट्रीय सौर मोहीम ( नॅशनल सोलर मिशन ) सुरू करण्यास सज्ज असल्याचे १८ नोव्हेंबर २००९ रोजी जाहीर करण्यात आले.या मोहिमेसाठी सदर विभागाने १० अब्ज रुपयांची तरतूद केली होती.
सौर ऊर्जा तंत्रविद्यांचा विकास व प्रसार करण्यासाठी सदर विभागाने आपले सौर ऊर्जा केंद्र १९८२ मध्ये सुरू केले.या केंद्राचे संशोधन व विकास यांसाठीचे आवार दिल्ली शहरालगत आहे. या केंद्रात परीक्षा-विषयक सुविधा, प्रयोगशाळा, कार्यशाळा, प्रात्यक्षिक विभाग, चर्चासत्र दालन, सभागृह, ग्रंथालय, अतिथिगृह वगैरे सोयी आहेत हे केंद्र पुढील मुख्य उद्दिष्टे समोर ठेवून उभारले आहे : (१) सौर ऊर्जेसाठी लागणारी द्रव्ये, घटक आणि प्रणाली यांची परीक्षा व प्रमाणीकरण यांविषयीचे राष्ट्रीय केंद्र म्हणून कार्य करणे. (२) उद्योग व शैक्षणिक संस्था यांच्याबरोबर सहकार्य करून सौर ऊर्जाविषयक संशोधन आणि विकास यांचा पाठपुरावा करणे. (३) नवीन तंत्रविद्यांचे मूल्यमापन करणे. (४) सल्लागारी व विचारविनिमयविषयक सेवा पुरविणे (५) मानवी साधनसंपत्तीचा विकास व माहितीचा प्रसार यांविषयी काम करणे.
शासन, संस्था, उद्योग आणि सौर ऊर्जेचा वापर करणार्‍या संघटना यांच्यातील दुवा म्हणून हे केंद्र काम करते.स्थापनेपासून देशात सौर ऊर्जा तंत्रविद्यांच्या पुरस्काराचे महत्त्वाचे काम सदर केंद्र करते. सौरतंत्रविद्याविषयक अनेक मानके या केंद्राने तयार केली आहेत.मोठ्या आकारमानाच्या (२०० x २०० सेंमी.) सौर प्रकाशविद्युत् स्वयंघटकांची (क्षमता ६०० वॉ.) परीक्षा व मूल्यमापन करण्यासाठी या केंद्रात मोठ्या क्षेत्राचे सूर्य सादृशित्र उभारले आहे. प्रकाशविद्युत् केंद्रीकरणकारक स्वयंघटक परीक्षा स्तर सुविधा ही प्रगत सुविधा तेथे आहे. तेथे स्वयंचलित हवामान स्थानक व हँडबुक सुरू करण्याची योजना अंमलात येत आहे. विशेषतः पुनर्नवीनीकरण करता येण्याजोग्या ऊर्जांच्या बाबतीत जनजागृती व प्रसार करण्यासाठी दरवर्षी २० ऑगस्ट रोजी राजीव गांधी अक्षय ऊर्जा दिवस साजरा करतात. तसेच या ऊर्जांसाठीच्या प्रणाल्या किंवा प्रयुक्त्या उपलब्ध करून देणे, त्यांची दुरुस्ती व देखभाल करणे इ. कामांसाठी देशभर अक्षय ऊर्जा केंद्रे उभारण्यात येत आहेत.
इतिहास : प्राचीन काळात भारत, चीन, ईजिप्त, फिनिशिया, ग्रीस व इटली ( रोम ) येथील लोक समुद्राच्या खार्‍या पाण्यापासून मीठ तयार करण्यासाठी तसेच अन्नधान्य, वैरण, मासळी इ. सुकविण्यासाठी सौर ऊर्जा वापरीत. उत्तर चिलीतील वाळवंटात लास सालीनास येथे खार्‍या पाण्यापासून गोडे पाणी मिळविण्यासाठी सौर ऊर्जा ऊर्ध्वपातन यंत्र उभारले होते. त्याचे क्षेत्रफळ ४,००० चौ. मी.पेक्षा अधिक होते. येथे उथळ पात्रात खारे पाणी असे व त्याच्यावर काचेचे तिरपे आच्छादन होते. हे यंत्र सु. ४० वर्षे कार्यरत होते व तेथे दररोज २२,८०० लि. गोडे पाणी तयार होत असे. हे पाणी तेथील नायट्रेटाच्या खाणींतील लोक व प्राणी यांच्यासाठी वापरीत. या खाणीचे काम थांबल्यावर या यंत्राचे कामही थांबले. १८९८ मध्ये पॅरिसमधील प्रदर्शनात बाष्पित्रावर सूर्यप्रकाश केंद्रित करून वाफ तयार होई. या वाफेवर चालणार्‍या एंजिनाचा उपयोग छापखान्यातील कामांसाठी केला जाई. या आधी ⇨ आंत्वान लॉरां लव्हायझर या फ्रेंच रसायनशास्त्रज्ञांनी काचेचे मोठे भिंग असलेली सौर भट्टी वापरून उच्चतर तापमानाला रसायनशास्त्राचा अभ्यास केला. ईजिप्तमध्ये १,२३३ चौ. मी. अन्वस्ताकार संकलकाने नाईल नदीतील पाणी उपसण्यासाठी असलेल्या पंपाला वाफ पुरविली जाई (१९१३). हे पाणी शेतीच्या सिंचनासाठी वापरले जाई. याच सुमारास न्यू मेक्सिको ( अमेरिका ) येथे सौर ऊर्जेद्वारे निर्माण केलेली वीज साठविण्याचा प्रयत्न करण्यात आला. त्यासाठी सूर्यप्रकाश एका बाष्पित्रावर केंद्रित केला व त्यातून निर्माण झालेल्या वाफेवर एंजिन चालत असे. हे एंजिन पंपाद्वारे ६ मी. उंचीवर असलेल्या १९,००० लि. क्षमतेच्या टाकीत पाणी चढवीत असे. तेथून हे पाणी खाली असलेल्या जल टरबाइनातून जात असे व त्याद्वारे विद्युत् जनित्र (डायनामो ) चालविले जाई. अशा रीतीने तयार होणार्‍या विजेचा उपयोग लहान खाणीतील दिवे लावण्यासाठी करीत असत.
सौर ऊर्जेने तापन होणारे पहिले घर मॅसॅचूसेट्स इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजी या संस्थेने केंब्रिज ( मॅसॅचूसेट्स ) येथे १९३९ मध्ये उभारले. अशा प्रायोगिक सौर गृहांच्या मालिकेतील हे पहिले घर होते. जपान व इझ्राएल यांसारख्या देशांत लहान प्रमाणावरील जलतापन व गृहतापन यांसाठी सौर ऊर्जा कार्यक्षम रीतीने वापरली जात आहे. त्यामुळे प्रचलित विजेच्या एकूण खपात १०–१५% बचत होत असल्याचा अंदाज आहे.
पहा : ऊर्जा; नैसर्गिक साधनसंपत्ति; शक्ति-उद्गम; सूर्य; सूर्यप्रकाश; सौरतापन; सौर विद्युत् घट.
संदर्भ : 1. Anderson, B. Solar Building Architecture, 1990.
2. Anderson, B. Wells, M. Passive Solar Energy : The Homeowner’s Guide to Natural Heating and Cooling, 1993.
3. Duffie, J. A. Beckman, W. A. Solar Engineering of Thermal Processes, 1991.
4. Green, M. A. Third Generation Photo – voltaics Advanced Solar Energy Conversion, 2003.
5. Halacy, D. Understanding Passive Cooling Systems, 1987.
6. Norton, B. Solar Energy Technology, 1991.
7. Tiwarik, G. N. Solar Energy Fundamentals, Design, Modelling and Applications, 2002.
8. Wieder, S. An Introduction to Solar Energy for Scientists and Engineers, 1990.
ठाकूर, अ. ना.