सौर ऊर्जेचे मापन

निखिल सालोरकर आणि मयूर राक्षे या स्थापत्य अभियांत्रिकीच्या विद्यार्थ्यांनी विज्ञान केंद्राच्या मार्गदर्शनाखाली सौर उष्णतेचे मापन करण्याचा प्रयोग केला होता. त्याचे निष्कर्ष पुढे देत आहोत. हा प्रयोग करताना डी. वाय्. पाटील महाविद्यालयाचे डॉ. पुरुषोत्तम डांगे यांचे मौलिक सहकार्य लाभले. 

उद्देश

उपलब्ध सौर उष्णतेचे मापन करणे

साहित्य

  • एक लिटर (ऊर्ध्वपातन केलेले) पाणी
  • फायबरची ३४ x २२.५ x १०.५ घन सें.मी. आकाराची पेटी
  • पेटीतील पाणी झाकण्यास स्वच्छ काच ३८ x २७ वर्ग से.मि.
  • तापमापी
  • पाणी मोजण्यासाठी घनफळमापक (आकारमानदर्शक खुणा केलेले पारदर्शी भांडे)
सौर ऊर्जेचे मापनासाठी प्रयोग रचना
सौर ऊर्जेचे मापन करताना

निरीक्षणे , नोंदी व गणित

Sample Sampling Time Sampling Dates (Water Temp (°C) Average
No. 28-01-2019 29-01-2019 30-01-2019 31-01-2019 01-02-2019 Temp (°C)
1 11:30 AM 24.2 °C 22.8 °C 22.5 °C 24.9 °C 23 °C 23.48 °C
2 11:45 AM 29 °C 29.8 °C 27.6 °C 29 °C 27.9 °C 28.66 °C
3 12:00 PM 33 °C 31.8 °C 29.9 °C 32.1 °C 29.5°C 31.26 °C
4 12:15 PM 36 °C 34.5 °C 32.9 °C 34.5°C 31.2°C 33.82 °C
5 12:30 PM 37°C 37 °C 35.1°C 36 °C 33 °C 35.62 °C
6 12:45 PM 39.2°C 38.1 °C 35 °C 38.1 °C 35.1°C 37.1 °C
7 1:00 PM 40.4 °C 39.6 °C 35.1 °C 38.6 °C 35.8 °C 37.9 °C
8 1:15 PM 40.8 °C 40.8 °C 35.7 °C 39 °C 36.1 °C 38.48 °C
9 1:30 PM 41.5 °C 41.2 °C 36 °C 39.2 °C 36.6 °C 38.9 °C
  1. वरील कोष्टकातील पहिली व दुसरीआडवी ओळ महत्वाची आहे.या निरीक्षणानुसार वातावरणातील सरासरी तापमान २३.४८ अंश सेल्सियस होते. १५ मिनिटात ते तापमान २८.६६ अंश सेल्सियस पर्यंत वाढले. हा बदल ५.१८ अंश सेल्सियस इतका आहे.
  2. तापमानातला हा बदल केवळ ५ अंशांचा आहे. त्यामुळे तो रेषीय (linear) आहे असे गृहीत धरून एक अंशाच्या वाढीचा वेळ काढता येतो. तो १७३.७५ सेकंद इतका येतो.
  3. एक अंशाची अशी वाढ करण्यासाठी एक किलो कॅलरी उष्णतेची गरज असते. म्हणजे १७३.७५ सेकंदात एक किलो कॅलरी उष्णता या प्रयोगात उपलब्ध झाली.
  4. किलो कॅलरी उष्णतेचे माप आहे. त्याचे ऊर्जा सममूल्य जूल्समधे ४१९० जूल्स इतके सांगता येते.
  5. वॉट हे शक्तीचे (पॉवर) माप आहे. ऊर्जा = शक्ती x काल (Work = Energy = Power x Time)
  6. म्हणून या प्रयोगात सूर्याकडून सतत मिळालेली शक्ती वॉटमधे इतकी असेलः शक्ती = ऊर्जा / काल = ४१९० / १७३.७५ = २४.११ वॉट प्रतिसेकंद
  7. या प्रयोगातील पेटीवर सूर्याचे किरण ज्या क्षेत्रावर पडत होते त्याचे क्षेत्रफळ = 765 चौ. सें.मी. (३४ से.मी. लांबी. २२.५ सें.मी. रुंदी)
  8. याचा अर्थ ७६५ चौ.से.मी. क्षेत्रफवर सातत्याने २४.११ वॉट प्रतिसेकंद या दराने सूर्याची शक्ती उपलब्ध होती. प्रति चौरस मिटरचा हिशेब लक्षात घेता [(१००००/७६५)*२४.११] = ३१५ वॉट प्रति चौरस मिटर सूर्यशक्ती या प्रयोगातून मिळत होती.

निष्कर्ष

अपेक्षेपेक्षा (७०० वॉट प्रति चौरस मिटर) कमी सौर शक्ती या प्रयोगातून उपलब्ध झाली. त्याची संभाव्य कारणे अशी सांगता येतीलः

  1. हे प्रयोग जानेवारी महिन्याच्या अखेरीस सुरू झाले व संपले. हा काळ थंडीचा होता. त्यामुळे सूर्यशक्ती कमी उपब्ध झाली.
  2. काचेचे झाकण असले तरीही ते घट्ट नव्हते त्यामुळे काही उष्णता वाऱ्याने वाया गेली असावी.
  3. मोजमापातील उपकरणांच्या त्रुटी
  4. वरील गणित करताना केवळ पहिल्या दोन आडव्या ओळी विचारात घ्याव्या लागल्या कारण खोलीचे तापमानापासून (२४ अंश से.) एक अंशाची वाढ तपासूनच किलो कॅलरी मोजता येते.
  5. हाच प्रयोग दुपारी १ नंतर सुरुवातीपासून केला असता तर कदाचित (सूर्याची किरणे अधिक लंबरूपाने पडल्याने) अधिक शक्ती प्रतिसेकंद उपलब्ध झाली असती.

हा प्रयोग सुधारण्यासाठी कोणतीही सूचना करायची असल्यास संपर्क साधा.