Solar distillation/सौर आसवन

सौर आसवन सौर ऊर्जा का उपयोग करके पानी को वाष्पित करने और उसके संघनन को उसी बंद प्रणाली के भीतर एकत्र करने की प्रक्रिया है। जल शोधन के अन्य तरीकों के विपरीत यह नमक या खारे पानी को ताजे पीने के पानी में बदल सकता है (जैसे विलवणीकरण )।

जिस संरचना में यह प्रक्रिया होती है उसे सोलर स्टिल के नाम से जाना जाता है और हालांकि इसका आकार, आयाम, सामग्री और विन्यास अलग-अलग होते हैं, सभी सरल प्रक्रिया पर निर्भर करते हैं जिसमें एक अंतःप्रवाह समाधान प्रणाली में प्रवेश करता है और अधिक अस्थिर विलायक नमकीन विलेय को पीछे छोड़ते हुए बहिःस्राव में चले जाते हैं। ^{[ 1 ]}

किसी भी सोलर स्टिल में, मूल लेआउट वर्षा जल को इकट्ठा करने के लिए एक संग्रह उपकरण है । ज़्यादातर मामलों में कलेक्टर को कांच या पारदर्शी प्लास्टिक की एक शीट से ढका जाता है, जो सौर विकिरण को गुजरने देता है लेकिन बाहर नहीं निकलने देता। रेडिएंट सोलर हीट से वाष्पित होने वाला पानी फिर कूलर कवर मटीरियल पर संघनित हो जाता है। संघनित पानी अशुद्धियों से मुक्त होता है, जैसे कि नमक और भारी धातुएँ, साथ ही सूक्ष्मजीवी जीव, जो सेवन के पानी में मौजूद हो सकते हैं। अंतिम परिणाम ताजा, साफ पानी की आपूर्ति है। सोलर स्टिल कुशलतापूर्वक खाई के पानी या कुण्ड के पानी से पीने का पानी बना सकते हैं, विशेष रूप से उच्च दक्षता वाले बहु प्रभाव वाले आर्द्रीकरण डिज़ाइन, जो बाष्पित्र(ओं) और संघनित्र(ओं) को अलग करते हैं।

सौर आसवन विलवणीकरण के अन्य रूपों से भिन्न है जो अधिक ऊर्जा-गहन हैं, जैसे रिवर्स ऑस्मोसिस या केवल उबलते पानी, क्योंकि इसमें मुफ़्त ऊर्जा का उपयोग किया जाता है। ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]} यदि विलवणीकरण के बजाय प्रदूषित पानी के उपचार की आवश्यकता है, तो धीमी रेत निस्पंदन एक अच्छा विकल्प है।

प्रकार

सबसे परिष्कृत से लेकर सबसे कम परिष्कृत तक, उनके तीन बुनियादी विन्यास हैं:

बॉक्स जैसा
शंकु के आकार
गड्ढे का प्रकार

सोलर स्टिल के मूलभूत पहलू प्राचीन काल से अपरिवर्तित रहे हैं, डिजाइन की सादगी सोलर स्टिल के मुख्य लाभों में से एक है। हालाँकि, विशिष्ट सिंगल स्लोप/बेसिन स्टिल के विषय पर कई भिन्नताएँ हैं और ये दो श्रेणियों में से एक में आ सकती हैं: सक्रिय या निष्क्रिय। ये लेबल स्टिल को पानी के वाष्पीकरण को चलाने के लिए ऊर्जा प्राप्त करने के लिए उपयोग की जाने वाली विधि के आधार पर वर्गीकृत करते हैं। निष्क्रिय सौर स्टिल, निश्चित रूप से, अधिक पारंपरिक हैं और इस बिंदु तक केवल उन्हीं पर चर्चा की गई है। हालाँकि, सक्रिय स्टिल असंख्य स्रोतों से "अपशिष्ट" गर्मी प्राप्त कर सकते हैं। थर्मल नुकसान को कम करने और रात में भी वाष्पीकरण प्रक्रिया को लम्बा करने के लिए एक अच्छा इन्सुलेटर आवश्यक है। ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} उपयोग किए जा सकने वाले इन्सुलेशन में पॉलीप्रोपाइलीन कवर के साथ स्टायरोफोम या ऊन (जो गीले होने पर भी अपने कुछ इन्सुलेशन को बनाए रख सकता है) जैसी चीजें शामिल हैं। ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}

निष्क्रिय सौर चित्र

पारंपरिक सौर स्टिल पानी को आसवित करने के लिए पूरी तरह से सूर्य पर निर्भर करते हैं, हालांकि उनकी जटिलता अभी भी सक्रिय स्टिल के बराबर हो सकती है, यदि अन्य अधिक जटिल विलवणीकरण विधियाँ नहीं हैं। निष्क्रिय स्टिल, इस एक बाधा के कारण व्यापक रूप से भिन्न होते हैं और उन्हें आगे उप-वर्गों में व्यवस्थित किया जा सकता है। निष्क्रिय सौर स्टिल के कुछ सामान्य प्रकारों में शामिल हैं:

सिंगल-इफेक्ट स्टिल्स - सिंगल-इफेक्ट स्टिल्स सबसे सरल और सबसे आम हैं, क्योंकि ऊर्जा को संप्रेषित करने और कंडेनसेट को इकट्ठा करने के लिए केवल एक इंटरफ़ेस आवश्यक है। सभी सौर स्टिल्स में एक महत्वपूर्ण डिज़ाइन चुनौती का उदाहरण डिस्टिलर को वायुरोधी रखना है। यदि वायुरोधी नहीं है, तो दक्षता गंभीर रूप से कम हो जाती है। अक्सर एक उथले गर्त का उपयोग किया जाता है, काले रंग से रंगा जाता है, और पानी भर दिया जाता है। कांच के आवरण का एक तिरछा फलक, जो संघनित जल वाष्प को आउटपुट चैनल में नीचे जाने देता है। कांच के प्रति वर्ग मीटर प्रति दिन 1 गैलन की अपेक्षा करें। दूसरा तरीका मोल्डेड प्लास्टिक है (उदाहरण के लिए वाटरकोन )। इसका यह फायदा है कि इसे अधिक आसानी से वायुरोधी बनाया जा सकता है, और बड़े पैमाने पर उत्पादन से यह सस्ती हो जानी चाहिए। 25% की दक्षता सामान्य है। कांच को अधिकांश दीर्घकालिक अनुप्रयोगों के लिए सबसे अच्छा माना जाता है, जबकि प्लास्टिक (जैसे पॉलीइथिलीन) का उपयोग अल्पकालिक उपयोग के लिए किया जा सकता है। सैंड कंक्रीट या वाटरप्रूफ कंक्रीट को लंबे समय तक चलने वाले स्टिल के बेसिन के लिए सबसे अच्छा माना जाता है, अगर इसे साइट पर निर्मित किया जाना है, लेकिन फैक्ट्री-निर्मित स्टिल के लिए, प्रीफैब्रिकेटेड फेरो-कंक्रीट एक उपयुक्त सामग्री है।
मल्टी-इफ़ेक्ट स्टिल्स - मल्टी-इफ़ेक्ट स्टिल्स में दो या उससे ज़्यादा कम्पार्टमेंट होते हैं। निचले कम्पार्टमेंट की संघनक सतह ऊपरी कम्पार्टमेंट की तली होती है। संघनक वाष्प द्वारा छोड़ी गई ऊष्मा ऊपर के फ़ीड पानी को वाष्पीकृत करने के लिए ऊर्जा प्रदान करती है। इसलिए दक्षता एकल-बेसिन स्टिल की तुलना में ज़्यादा होती है जो आम तौर पर 35% या उससे ज़्यादा होती है, लेकिन लागत और जटिलता भी उतनी ही ज़्यादा होती है, टाइट सील सुनिश्चित करने के लिए दोगुने प्रयास की ज़रूरत होती है, और इसे साफ़ करना ज़्यादा मुश्किल हो सकता है। ^{[ 10 ]} जिस तरह से पानी को तरल अवस्था में उसके समय के लिए संग्रहीत किया जाता है, वह भी अलग हो सकता है।
बेसिन-प्रकार के स्टिल्स - बेसिन-प्रकार के स्टिल्स में पानी एक अभेद्य सामग्री में होता है जो पूरे बाड़े का एक घटक है और सबसे सर्वव्यापी है।
बाती स्टिल - बाती स्टिल में, फीड वॉटर एक छिद्रपूर्ण, विकिरण-अवशोषित पैड (बाती) के माध्यम से धीरे-धीरे बहता है। बेसिन स्टिल की तुलना में दो फायदे बताए गए हैं। सबसे पहले, बाती को झुकाया जा सकता है ताकि फीड वॉटर सूर्य के लिए बेहतर कोण प्रस्तुत करे (प्रतिबिंब को कम करना और एक बड़ा प्रभावी क्षेत्र प्रस्तुत करना)। दूसरा, किसी भी समय कम फीड पानी स्टिल में होता है और इसलिए पानी अधिक तेज़ी से और उच्च तापमान पर गर्म होता है। बाती स्टिल कपड़े जैसी सामग्री का उपयोग करते हैं जो सिस्टम के माध्यम से पानी को फैलाने के लिए केशिका क्रिया का उपयोग करते हैं। जब दक्षता और प्रभावशीलता महत्वपूर्ण होती है, तो वाष्पीकरण के अधिक सतह क्षेत्र, पानी को गर्म करने के लिए कम ऊर्जा लागत और पानी में ऊर्जा स्थानांतरित करने के लिए सौर विकिरण के लिए एक बहुत बड़ा प्रभावी क्षेत्र बनाने की क्षमता के कारण बाती स्टिल बेसिन स्टिल से ^{बेहतर} उत्पादन करते हैं। ^{[ 11}
मल्टी-विक स्टिल्स - मल्टी-विक स्टिल्स स्पष्ट रूप से सामान्य विक स्टिल्स से अलग होते हैं और ऊपर से मल्टी-इफ़ेक्ट आधार की तरह, वे प्रभावित सतह क्षेत्र को तेजी से बढ़ाने के लिए उत्पादकता में बहुत वृद्धि करते हैं। ^{[ 12 ]}
डिफ्यूज़न-टाइप स्टिल्स - डिफ्यूज़न-टाइप स्टिल्स मल्टी-इफ़ेक्ट और -विक स्टिल्स द्वारा प्रस्तुत विचारों और दोनों में आगे की प्रगति के साथ चलते हैं। शायद, तनाका और नाकाटेक इन कुशल स्टिल्स के पीछे के डिज़ाइन को सबसे अच्छी तरह से समझाते हैं, "जिसमें खारे पानी से लथपथ बत्ती के संपर्क में निकट दूरी वाले समानांतर विभाजनों की एक श्रृंखला शामिल है, उनकी उच्च उत्पादकता और सादगी के कारण बहुत संभावना है।" ^{[ 13 ]}
ग्रीनहाउस स्टिल्स - सौर स्टिल्स और ग्रीनहाउस की अवधारणा को एक साथ लाना।
आपातकालीन स्टिल - ज़मीन पर आपातकालीन पेयजल उपलब्ध कराने के लिए, एक बहुत ही सरल स्टिल बनाया जा सकता है। यह धरती में मौजूद नमी का उपयोग करता है। इसके लिए बस एक प्लास्टिक कवर, एक कटोरा या बाल्टी और एक कंकड़ की ज़रूरत होती है।

सक्रिय सौर चित्र

ये डिस्टिलर मौजूदा थर्मल प्रक्रियाओं को बढ़ावा देने के लिए अतिरिक्त ताप स्रोतों का उपयोग करते हैं। ^{[ 14 ]} इन डिसाल्टर के डिजाइन की नींव पहले से ही उपरोक्त अनुभाग में रखी गई है, इसलिए सौर स्टिल की इस शाखा से जुड़े स्रोतों पर संक्षिप्त रूप से चर्चा की जाएगी:

मिश्रित परवलयिक सांद्रक (सीपीसी)
फ्लैट प्लेट कलेक्टर ^{[ 15 ]}
सौर हीटर
नवीन अपशिष्ट ऊष्मा - अपशिष्ट ऊष्मा का उपयोग अतिरिक्त ऊर्जा इनपुट के रूप में किया जा सकता है, उदाहरण के लिए इंजन, रेफ्रिजरेटर के कंडेनसर या वाहन रेडिएटर से। ^{[ 16 ]}
वर्षा जल संग्रहण - बाहरी नाली जोड़कर, स्टिल कवर का उपयोग सौर स्टिल आउटपुट के पूरक के रूप में वर्षा जल संग्रहण के लिए किया जा सकता है।

सक्रिय स्टिल्स, कम जटिल आधार डिजाइन में जटिलता का एक और तत्व जोड़ते हैं, लेकिन एक बार फिर यह परिवर्तन, तेजी से और बड़ी मात्रा में मीठे पानी के उत्पादन को बढ़ावा दे सकता है।

बुनियादी संचालन सिद्धांत

सभी सोलर स्टिल के लिए संचालन की मुख्य विशेषताएं एक जैसी हैं। घटना सौर विकिरण कांच या प्लास्टिक कवर के माध्यम से प्रेषित होता है और आसुत होने वाले पानी के संपर्क में एक काली सतह द्वारा गर्मी के रूप में अवशोषित होता है। इस प्रकार पानी गर्म हो जाता है और जल वाष्प छोड़ता है। वाष्प कवर पर संघनित होता है, जो कम तापमान पर होता है क्योंकि यह परिवेशी वायु के संपर्क में होता है, और एक नाली में बह जाता है जहां से इसे एक भंडारण टैंक में डाला जाता है।

उच्च दक्षता के लिए सौर ऊर्जा को निम्न बनाए रखना चाहिए:

उच्च फ़ीड (अधूरे) पानी का तापमान
फ़ीड जल और संघनक सतह के बीच बड़ा तापमान अंतर
कम वाष्प रिसाव

उच्च फीड जल तापमान प्राप्त किया जा सकता है यदि:

आने वाले विकिरण का उच्च अनुपात फ़ीड पानी द्वारा गर्मी के रूप में अवशोषित किया जाता है। इसलिए कम अवशोषण ग्लेज़िंग और एक अच्छी विकिरण अवशोषित सतह की आवश्यकता होती है
फर्श और दीवारों से होने वाली ऊष्मा हानि को कम रखा जाता है
पानी उथला है इसलिए गर्म करने के लिए ज्यादा कुछ नहीं है

बड़ा तापमान अंतर प्राप्त किया जा सकता है यदि:

संघनक सतह आने वाली विकिरण को बहुत कम या बिलकुल भी अवशोषित नहीं करती
संघनित जल ऊष्मा को नष्ट कर देता है जिसे संघनित सतह से तेजी से हटाया जाना चाहिए, उदाहरण के लिए, पानी या हवा का दूसरा प्रवाह, या रात में संघनित करके

निर्माण

सौर स्टिल बनाने के लिए कई अलग-अलग विधियां मौजूद हैं, सबसे प्रारंभिक विधि में गड्ढा खोदना शामिल है, तथा विनिर्माण लाइन से निकालना अधिक जटिल है।

सामान्य निर्माण सामग्री में शामिल हैं:

इन्सुलेशन (आमतौर पर बेसिन के नीचे)
सीलंट
पाइपिंग और वाल्व
भंडारण की सुविधाएं
सूर्य के प्रकाश को केन्द्रित करने के लिए परावर्तक
सरंचनात्मक घटक
विकिंग कपड़े
काली हो चुकी लकड़ी
काला जूट
काली पॉलीथीन

स्थानीय रूप से उपलब्ध सामग्रियों को आम तौर पर प्राथमिकता दी जाती है, लेकिन कई चीजें, जैसे सीलेंट, विदेशी विक्रेताओं से खरीदना आवश्यक हो सकता है। ^{[ 12 ]}

चूँकि सौर आसवन का एक मुख्य लक्ष्य पानी का स्वच्छ स्रोत प्रदान करना है, इसलिए निर्माण के बाद उचित कीटाणुशोधन महत्वपूर्ण है। सफाई के कुछ कम गहन तरीके साबुन या कपड़े धोने के डिटर्जेंट का उपयोग हो सकते हैं। प्लास्टिक के इलेक्ट्रोस्टैटिक गुणों के कारण प्लास्टिक कवर की तुलना में कांच का आवरण रखरखाव के संबंध में अधिक फायदेमंद है, जो इसे मलबे के लिए एक बीकन बना सकता है। ^{[ 17 ]} पूरी तरह से आसवन के बाद बचा हुआ नमकीन पानी समुद्री नमक के लिए काटा जा सकता है, क्योंकि यह अब अपने आप में एक मूल्यवान वस्तु है। ^{[ 18 ]}

सिंगल-बेसिन स्टिल

नए प्रकारों के प्रसार के बावजूद, एकल-बेसिन अभी भी इस क्षेत्र में सिद्ध एकमात्र डिज़ाइन है। 1957 और 1980 के बीच 100 मीटर से अधिक (और 9000 वर्ग मीटर तक) के क्षेत्र वाले कम से कम 40 एकल-बेसिन स्टिल बनाए गए थे। 27 में कांच के कवर थे और 9 में प्लास्टिक के कवर थे। कांच से ढके 24 स्टिल अभी भी अपने मूल रूप में काम कर रहे हैं, लेकिन केवल एक प्लास्टिक से ढका यूनिट चालू है। सैकड़ों छोटे स्टिल काम कर रहे हैं, विशेष रूप से अफ्रीका में। उत्पादित शुद्ध पानी की लागत इस पर निर्भर करती है:

स्टिल बनाने की लागत
भूमि की लागत
स्थिर जीवन
परिचालन लागत
फ़ीड पानी की लागत
छूट दर अपनाई गई
उत्पादित जल की मात्रा

सोलर स्टिल की कीमत आम तौर पर यूके £50-70/m² होती है। ग्रामीण क्षेत्रों में भूमि की कीमत आम तौर पर इसका एक छोटा हिस्सा होगी, लेकिन कस्बों और शहरों में निषेधात्मक हो सकती है। ग्लास स्टिल का जीवन आमतौर पर 20 से 30 साल माना जाता है, लेकिन संचालन लागत विशेष रूप से टूटे हुए ग्लास को बदलने के लिए बड़ी हो सकती है। प्रदर्शन उष्णकटिबंधीय स्थानों के बीच भिन्न होता है, लेकिन महत्वपूर्ण रूप से नहीं। 2.5-3.0 1/m²/दिन का औसत उत्पादन सामान्य है, यानी लगभग 1m³/m²/वर्ष।

अनुप्रयोग

कई विकासशील देशों में स्वच्छ, शुद्ध पेयजल की महत्वपूर्ण आवश्यकता है। अक्सर जल स्रोत खारे होते हैं (यानी घुले हुए लवण होते हैं) और/या उनमें हानिकारक बैक्टीरिया होते हैं और इसलिए उन्हें पीने के लिए इस्तेमाल नहीं किया जा सकता है। इसके अलावा, कई तटीय स्थान हैं जहाँ समुद्री जल प्रचुर मात्रा में है लेकिन पीने योग्य पानी उपलब्ध नहीं है। शुद्ध पानी बैटरियों और अस्पतालों या स्कूलों में भी उपयोगी है। आसवन कई प्रक्रियाओं में से एक है जिसका उपयोग जल शोधन के लिए किया जा सकता है। इसके लिए ऊर्जा इनपुट की आवश्यकता होती है, क्योंकि गर्मी, सौर विकिरण ऊर्जा का स्रोत हो सकते हैं। इस प्रक्रिया में, पानी वाष्पित हो जाता है, इस प्रकार जल वाष्प को घुले हुए पदार्थ से अलग कर दिया जाता है, जिसे शुद्ध पानी के रूप में संघनित किया जाता है।

आम तौर पर, सोलर स्टिल का इस्तेमाल उन क्षेत्रों में किया जाता है जहाँ पाइप या कुएँ से पानी प्राप्त करना अव्यावहारिक होता है। ऐसे क्षेत्रों में दूरदराज के स्थान या ऐसे स्थान शामिल हैं जहाँ बार-बार बिजली की कमी के कारण पंप पर भरोसा नहीं किया जा सकता। ऐसे क्षेत्रों में, सोलर स्टिल स्वच्छ पानी का एक वैकल्पिक स्रोत प्रदान कर सकते हैं। छोटे सोलर स्टिल का एक बड़ा उपयोग विकासशील देशों में होता है जहाँ व्यावसायिक पैमाने पर बड़ी मात्रा में पानी को प्रभावी ढंग से आसवित करने की तकनीक अभी तक नहीं आई है। इसका नुकसान यह है कि प्रत्येक व्यक्ति स्टिल अपेक्षाकृत कम मात्रा में स्वच्छ पानी का उत्पादन करता है।

सोलर स्टिल का एक और उपयोग बाहरी बैक-कंट्री सर्वाइवल के लिए है। प्राकृतिक वातावरण में उपलब्ध बुनियादी कैंपिंग गियर और सामग्रियों का उपयोग करके सरल सोलर स्टिल बनाए जा सकते हैं। सर्वाइवल के उद्देश्यों के लिए स्टिल आमतौर पर अपेक्षाकृत अपरिष्कृत पिट प्रकार के होते हैं, क्योंकि उन्हें बनाना सबसे आसान होता है। जमीन से नमी निकाली जा सकती है, लेकिन स्थानीय रूप से उपलब्ध नमी को स्टिल के अंदर या किनारों पर पानी डालकर पूरा किया जा सकता है। जहां कोई जल स्रोत आसानी से उपलब्ध नहीं है, वहां गड्ढे के अंदर मूत्र या कटी हुई वनस्पति का उपयोग किया जा सकता है। जबकि अस्थायी सोलर स्टिल अक्सर लंबे समय तक जीवित रहने के लिए पर्याप्त पानी प्रदान नहीं करते हैं, वे थोड़े समय के लिए निर्जलीकरण को रोक सकते हैं।

कई पत्रिकाएँ, शोधकर्ता और उनके जैसे अन्य लोग सौर आसवन के तकनीकी पहलुओं पर बहुत अधिक भरोसा करते हैं ताकि इसकी उपयोगिता साबित हो सके। ^{[ 19 ]} सामाजिक रूप से टिकाऊ होने के लिए, ऐसी तकनीकों को: ^{[ 19 ]}

समुदाय द्वारा स्वीकार किया जाना
उनकी पानी की ज़रूरतें पूरी करें
संचालन और रखरखाव की उनकी क्षमता के भीतर हो

आज जो स्थिति है, वह 50 साल पहले से भी बहुत ज़्यादा नहीं बदली है। आधुनिक दुनिया में अभी भी ऊर्जा और लागत गहन तकनीकें अलवणीकरण पर हावी हैं। ^{[ 20 ]} इस कारण से, कई विकासशील देश और समुदाय, बड़े और छोटे स्तर पर यथास्थिति का सहारा लेते हैं , जबकि अधिक उपयुक्त समाधान मौजूद हैं। ^{[ 21 ]}

स्केलिंग और विकल्प

मनुष्य को जीवित रहने के लिए प्रतिदिन 1 या 2 लीटर पानी की आवश्यकता होती है। विकासशील देशों में सामान्य जीवन (जिसमें खाना पकाना, सफाई करना और कपड़े धोना शामिल है) के लिए न्यूनतम आवश्यकता 20 लीटर प्रतिदिन है (औद्योगिक दुनिया में 200 से 400 लीटर प्रतिदिन सामान्य है)। फिर भी कुछ कार्य नमकीन पानी से किए जा सकते हैं और आसुत जल की सामान्य आवश्यकता प्रति व्यक्ति प्रति दिन 5 लीटर है। इसलिए प्रत्येक व्यक्ति को 2m² स्टिल की आवश्यकता होती है।

सौर स्टिल्स को आम तौर पर केवल पानी से घुले हुए लवणों को हटाने के लिए ही विचार किया जाना चाहिए। यदि खारे भूजल या प्रदूषित सतही जल के बीच कोई विकल्प है, तो आमतौर पर धीमी रेत फिल्टर या अन्य उपचार उपकरण का उपयोग करना सस्ता होगा। यदि ताजा पानी नहीं है तो मुख्य विकल्प विलवणीकरण, परिवहन और वर्षा जल संग्रह हैं।

विलवणीकरण की अन्य तकनीकों के विपरीत, सौर स्टिल्स कम आवश्यक आउटपुट के साथ अधिक आकर्षक हैं। स्टिल्स की प्रारंभिक पूंजी लागत क्षमता के लगभग समानुपातिक होती है, जबकि अन्य विधियों में पैमाने की महत्वपूर्ण अर्थव्यवस्थाएँ होती हैं। इसलिए, व्यक्तिगत घर के लिए, सौर स्टिल सबसे किफायती है। 1m³/दिन या उससे अधिक आउटपुट के लिए, रिवर्स ऑस्मोसिस या इलेक्ट्रोडायलिसिस को सौर स्टिल्स के विकल्प के रूप में माना जाना चाहिए। बहुत कुछ विद्युत शक्ति की उपलब्धता और कीमत पर निर्भर करेगा।

200m³/दिन या उससे अधिक आउटपुट के लिए, वाष्प संपीड़न या फ्लैश वाष्पीकरण आमतौर पर सस्ता होगा। बाद वाली तकनीक की ऊर्जा आवश्यकता का एक हिस्सा सौर जल हीटर द्वारा पूरा किया जा सकता है। दुनिया के कई हिस्सों में, ताजे पानी को नाव, ट्रेन, ट्रक या पाइपलाइन द्वारा दूसरे क्षेत्र या स्थान से ले जाया जाता है। वाहनों द्वारा परिवहन किए जाने वाले पानी की लागत आमतौर पर सौर स्टिल द्वारा उत्पादित पानी के बराबर होती है। बहुत बड़ी मात्रा के लिए पाइपलाइन कम खर्चीली हो सकती है। वर्षा जल संचयन उन क्षेत्रों में सौर आसवन की तुलना में एक और भी सरल तकनीक है जहाँ बारिश कम नहीं होती है, लेकिन इसके लिए अधिक क्षेत्र और आमतौर पर एक बड़े भंडारण टैंक की आवश्यकता होती है। यदि पहले से तैयार संग्रह सतहें मौजूद हैं (जैसे घर की छतें) तो ये स्वच्छ पानी प्राप्त करने के लिए कम खर्चीले स्रोत प्रदान कर सकती हैं।

सिद्धांत

सौर आसवन का एक बहुत ही आम और अब तक का सबसे बड़ा उदाहरण प्राकृतिक जल चक्र है जिसका अनुभव पृथ्वी करती है। "सोलर स्टिल्स को समझना" में कहा गया है: ^{[ 22 ]}

पानी को वाष्पीकृत करने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। जबकि एक किलोग्राम पानी के तापमान को 0 से 100 सेल्सियस (C) तक बढ़ाने के लिए एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है, इसे 100°C पर पानी से 100°C पर जल वाष्प में बदलने के लिए पाँच और डेढ़ गुना अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। हालाँकि, व्यावहारिक रूप से यह सारी ऊर्जा जल वाष्प के संघनित होने पर वापस मिल जाती है। यह वह तरीका है जिससे हम सौर आसवन द्वारा महासागरों से बादलों में ताज़ा पानी प्राप्त करते हैं। पृथ्वी पर मौजूद सभी ताज़ा पानी सौर आसवन द्वारा प्राप्त किया गया है।

जलीय अवस्था से गैसीय अवस्था तक पानी के अणु की यात्रा कठिन होती है। एक बहुत बड़ा कारक सतह के पानी और इंटरफ़ेस के बीच तापमान में अंतर होगा, चाहे वह कांच हो या प्लास्टिक। कुछ प्रासंगिक समीकरणों में शामिल हैं: ^{[ 23 ]}

समीकरण 1 जल की सतह से कांच के आवरण तक वाष्पीकरणीय ऊष्मा स्थानांतरण दर और सौर विकिरण तीव्रता के संबंध में तात्कालिक तापीय दक्षता का वर्णन करता है।
समीकरण 2 समीकरण (1) से वाष्पीकरणीय ऊष्मा स्थानांतरण दर और पानी की सतह से कांच तक संवहनीय ऊष्मा स्थानांतरण गुणांक के पानी और गैस के आंशिक वाष्प दबाव के बीच अंतर के गुणनफल के साथ इसके संबंध को दर्शाता है।
समीकरण 3 आसवन के मासिक उत्पादन को निर्धारित करने का समीकरण है।
समीकरण 4 को भुगतान अवधि का वर्णन करने के लिए विकसित किया गया था, n _p अनकॉस्ट के एक फ़ंक्शन के रूप में, या वर्ष के अंत में एक समान वार्षिक राशि जिसमें P प्रारंभिक लागत है और i ब्याज दर है।

पानी को वाष्पित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा पानी के वाष्पीकरण की गुप्त ऊष्मा है। इसका मान 2260 किलोजूल प्रति किलोग्राम (kJ/kg) है। इसका मतलब है कि खारे पानी को आसवित करके 1 लीटर (जैसे 1 किलोग्राम क्योंकि पानी का घनत्व 1 किलोग्राम/लीटर है) शुद्ध पानी बनाने के लिए 2260kJ की ऊष्मा इनपुट की आवश्यकता होती है। यह हीटिंग विधि की दक्षता के लिए अनुमति नहीं देता है, जो 100% से कम होगी, या गुप्त ऊष्मा की किसी भी वसूली के लिए जो जल वाष्प के संघनित होने पर खारिज हो जाती है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि, हालांकि पानी को वाष्पित करने के लिए 2260kJ/kg की आवश्यकता होती है, 20 मीटर हेड के माध्यम से एक किलोग्राम पानी पंप करने के लिए केवल 0.2kJ/kg की आवश्यकता होती है। इसलिए आसवन को आम तौर पर केवल तभी माना जाता है जब ताजे पानी का कोई स्थानीय स्रोत न हो जिसे आसानी से पंप या उठाया जा सके।

सौर ऊर्जा के आउटपुट का अनुमान लगाने की अनुमानित विधि इस प्रकार दी गई है:

क्यू = (ई x जी x ए) / 2.3

कहाँ:

Q = आसुत जल का दैनिक उत्पादन (लीटर/दिन)
E = समग्र दक्षता
G = दैनिक वैश्विक सौर विकिरण (MJ/m²)
A = स्टिल का एपर्चर क्षेत्र अर्थात, एक साधारण बेसिन स्टिल के लिए योजना क्षेत्र (²)

एक सामान्य देश में औसत, दैनिक, वैश्विक सौर विकिरण आम तौर पर 18.0 MJ/m² (5 kWh/m²) होता है। एक साधारण बेसिन अभी भी लगभग 30% की समग्र दक्षता पर काम करता है। इसलिए प्रति वर्ग मीटर क्षेत्र का आउटपुट है:

दैनिक उत्पादन = (0.30 x 18.0 x 1) / 2.3 = 2.3 लीटर (प्रति वर्ग मीटर)

इसलिए सौर ऊर्जा संयंत्र का वार्षिक उत्पादन प्रायः लगभग एक घन मीटर प्रति वर्ग मीटर माना जाता है।

इतिहास

सौर जल आसवन एक सौर प्रौद्योगिकी है जिसका इतिहास बहुत लंबा है और इसकी स्थापना 2000 साल पहले की गई थी, हालांकि पीने के पानी के बजाय नमक का उत्पादन करने के लिए। सौर स्टिल का प्रलेखित उपयोग सोलहवीं शताब्दी में शुरू हुआ। चिली में एक खनन समुदाय को पीने के पानी की आपूर्ति करने के लिए 1872 में एक प्रारंभिक बड़े पैमाने पर सौर स्टिल बनाया गया था। द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान पहली बार बड़े पैमाने पर उत्पादन हुआ जब अमेरिकी नौसेना के लिए जीवन-शिल्प में रखने के लिए 200,000 inflatable प्लास्टिक स्टिल बनाए गए थे।

सोलर स्टिल का इस्तेमाल सैकड़ों सालों से किया जा रहा है। सबसे पहले ज्ञात उदाहरण 1551 के हैं जब अरब कीमियागरों ने ऐसे स्टिल का इस्तेमाल किया था। 1882 में चार्ल्स विल्सन ने पहली आधुनिक पारंपरिक स्टिल का आविष्कार किया - एक विशाल सोलर स्टिल प्लांट जिसका इस्तेमाल उत्तरी चिली में एक खनन समुदाय को ताज़ा पानी की आपूर्ति करने के लिए किया गया था। आज दुनिया भर में सैकड़ों सोलर स्टिल प्लांट और हज़ारों व्यक्तिगत सोलर स्टिल बनाए गए हैं।

पानी को विलवणीकरण करने के लिए सौर ऊर्जा के उपयोग की सबसे पहली शुरुआत चौथी शताब्दी ईसा पूर्व के दौरान अरस्तू को व्यापक रूप से श्रेय दी जाती है ^{[ 24 ]}^{[ 25 ]}^{[ 26 ]}^{[ 22 ]} पहले के उल्लेखों में पानी से "कड़वाहट" को दूर करने के लिए लकड़ी के टुकड़े के उपयोग के लिए बाइबल और मूसा का संदर्भ मिलता है (निर्गमन 15:25, अंग्रेजी मानक संस्करण)। विलवणीकरण के लिए सौर आसवन के उपयोग का पहला प्रलेखित विवरण जियोवानी बतिस्ता डेला पोर्टा द्वारा 1958 में दिया गया था। ^{[ 24 ]} हालांकि, किसी भी प्रतिष्ठित सौर आसवन प्रकाशन में सौर आसवन के जनक कार्लोस विल्सन का उल्लेख नहीं है, जो 1872 में चिली के लास सेलिनास (द साल्ट्स) में निर्मित पहले आधुनिक सूर्य-संचालित विलवणीकरण संयंत्र के निर्माता थे। ^{[ 24 ]}^{[ 22 ]}^{[ 27 ]}^{[ 28 ]}^{[ 29 ]}^{[ 30 ]} इस विलवणीकरण संयंत्र को, "सौर ऊर्जा के दोहन के लिए पहली औद्योगिक स्थापना माना जा सकता है।" ^{[ 30 ]} लास सेलिनास संयंत्र की कल्पना खनिकों और उनके परिवारों को मीठे पानी की आपूर्ति के लिए पास के साल्टपीटर खनन अपशिष्ट का लाभ उठाने के लिए की गई थी। ^{[ 24 ]} यह सुविधा अपने समय और अब के लिए काफी बड़ी थी: ^{[ 24 ]}

प्लांट का निर्माण लकड़ी और लकड़ी के ढांचे से किया गया था, जिसे कांच की एक शीट से ढका गया था। इसमें 64 खाड़ियाँ थीं, जिनका कुल सतही क्षेत्रफल 4450 m ² और कुल भूमि सतही क्षेत्रफल 7896 m ^{2 था। यह प्रतिदिन 22.70 m}³ ताजा पानी का उत्पादन करता था । खदानों के समाप्त होने तक यह प्लांट लगभग 40 वर्षों तक चालू रहा।

सौर आसवन में रुचि कुछ समय के लिए डगमगा गई, जब तक कि ऐतिहासिक घटनाओं ने आगे अनुसंधान और विकास को प्रेरित नहीं किया। द्वितीय विश्व युद्ध मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के लिए आपात स्थिति के दौरान दुनिया के अधिक दूरदराज के क्षेत्रों में उपयोग के लिए उपयुक्त सौर स्टिल विकसित करने के लिए एक महान उत्प्रेरक था। इन छोटे सौर स्टिल को तैरने और खारे पानी को इकट्ठा करने के लिए बनाया गया था क्योंकि वे जीवन-नौकाओं और राफ्ट के साथ तैरते थे। ^{[ 24 ]} सौर आसवन में अधिक महत्वपूर्ण अध्ययन 1952 में यूएस सरकार के एक क्षेत्र, सलाइन वाटर के कार्यालय द्वारा किए गए थे। सौर स्टिल की विभिन्न अवधारणाओं पर कई प्रयोग किए गए, जिनमें बहु-प्रभाव वाले बेसिन और कंडेनसर का अनुप्रयोग शामिल है। ^{[ 24 ]} यह प्रवृत्ति 70 के दशक की शुरुआत में अधिक आकर्षक विलवणीकरण तकनीकों के आगमन के साथ समाप्त हो गई, जैसे कि उपर्युक्त रिवर्स ऑस्मोसिस या मल्टी-स्टेज फ्लैश, एक तकनीक जिसमें चरणों की एक श्रृंखला शामिल होती है जहां वाष्पीकरण पानी के क्वथनांक या "चमकने" के बिंदु को कम करने के लिए प्रत्येक चरण के दबाव को कम करने पर निर्भर करता है। ^{[ 31 ]}^{[ 32 ]} आज, सौर आसवन के लिए नया उत्साह व्यक्तियों, समुदायों और संगठनों से आता है जो एक उपयुक्त तकनीक की तलाश कर रहे हैं जो ग्रामीण क्षेत्रों में सस्ती, सरल और बोधगम्य हो। ^{[ 17 ]}

यह भी देखें

बाहरी लिंक

विकिपीडिया:सौर चित्र
विकिपीडिया:जल पिरामिड - वाणिज्यिक सौर ऊर्जा
पी.वी.-आधारित सौर स्टिल्स: एक अधिक कुशल डिजाइन - 2 कक्षों का पृथक्करण बेहतर ढंग से किया जा सकता है
एक्वावर WTS-40 - सूर्य से तापीय ऊर्जा/गर्मी का उपयोग कर सकता है
3डी प्रिंटेड वॉटर डिस्टिलर से ताज़ा पानी

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मलिक ए.एस. एट अल. (1982) सौर आसवन , पेरगामन प्रेस - एक व्यापक तकनीकी पाठ प्रदान करता है
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पृष्ठ डेटा
कीवर्ड	जल शोधन , सौर ऊर्जा
एसडीजी	एसडीजी06 स्वच्छ जल और स्वच्छता , एसडीजी07 सस्ती और स्वच्छ ऊर्जा
लेखक	जारन एलेरमेयर , एरिक ब्लेज़ेक , लोनी ग्राफ़मैन
लाइसेंस	सीसी-बाय-एसए-3.0
संजात	सौर ऊर्जा संयंत्र
भाषा	अंग्रेज़ी (en)
अनुवाद	अरबी , कोरियाई , उज़्बेक , स्पेनिश , वियतनामी , इंडोनेशियाई , फ्रेंच
संबंधित	7 उपपृष्ठ , 35 पृष्ठ यहां लिंक करें
उपनाम	सौर आसवन (व्यावहारिक कार्रवाई तकनीकी संक्षिप्त) , सौर आसवन टीबी , सौर जल आसवन , सौर स्टिल , सौर स्टिल , उपयुक्त जल आपूर्ति मैनुअल 2.13 , सौर आसवन , सौर स्टिल , सौर आसवन
प्रभाव	57,912 पृष्ठ दृश्य ( अधिक )
बनाया था	29 मार्च, 2006 एरिक ब्लेज़ेक द्वारा
अंतिम बार संशोधित	18 जून, 2024 फ़ेलिप शेनोन द्वारा
Cite as	Jaran Ellermeyer, Eric Blazek, Lonny Grafman (2006–2024). "Solar distillation". Appropedia. Retrieved January 15, 2025.
API queries	basic, semantic, html, files, more

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