Sayansi na Teknolojia

Mfumo wa Umeme Jua Unavyofanya Kazi na Matumizi Yake

solar-panel-2

Tunaweza kubadili mwanga wa jua moja kwa moja kuwa umeme kwa kutumia seli ya jua.

Mwanga wa jua unapopiga Paneli za Jua kwa chembe za miali yake zinazojulikana kama fotoni (Kwa kiingereza photons),panaeli za jua hubadili fotoni hizo kuwa electroni zinazofanya mkondo mnyoofu wa umeme-aina hii ya umeme inaitwa Umeme Jua.

Electroni hizi hutoka katika paneli na kuingia katika kifaa kiitwacho Inveta ambacho huubadili kuwa mkondo geu wa umeme.

Huu ni umeme ambao hutumika na vifaa vingi vya majumbani kama pasi,taa ,redio na TV.

Seli za Jua

Seli za nishati ya jua zinaundwa na paneli za umbo mraba zilizotengenezwa na madini ya silikoni na mengine yenye kupitisha umeme.

Mwanga wa jua unapopiga seli hizi,athari za kikemikali husababisha elektoni kutoka na kuzakisha mkondo wa umeme.

Seli hizi zinaitwa kitaalamu “Photovoltaic Cells” au “PV Cells” ambazo hutumika pia katika vifaa kama mashine za hesabu,saa au kompyuta ndogo.

umeme-jua_seli

Athari hizi za umeme jua ziligunguliwa kwa mara ya kwanza na mwanafizikia wa Kifaransa, Edmund Bequerel, mwaka 1839, ambaye aligundua kuwa baadhi ya metali zilikuwa na uwezo wa kuzalisha umeme zikipigwa na mwanga. Uvumbuzi huu ndio unaotumika katika utengenezaji wa seli za jua.

Vifaa Vinavyofanya Mfumo wa Nishati ya Jua

Mfumo wa umeme jua hujumuisha vitu vifuatavyo:

  1. Moduli:Makundi ya seli kadhaa ambayo kwa kawaida inaitwa paneli: Huzalisha umeme wakati miali ya jua inapogonga katika uso wa seli.
    umeme-jua_paneli
  2. Betri (moja au zaidi): Hutunza umeme ambao hutumika wakati jua halipo na moduli haziwezi kuzalisha umemeumeme-jua_betri
  3. Kidhibiti chaji(Charge Regulator/Controller): Huzuia moduli kuchaji betri kupita kiasi na kuziharibuumeme-jua_kidhibiti-chaji
  4. Inveta-Hubadili nishati ya jua kutoka mkongo myoofu(DC) kwenda mkondo geu(AC).umeme-jua_inveta

Matumizi ya Mfumo wa Umeme Jua katika Biashara na Nyumbani

Mfumo huu unaweza kutumika nyumbani au sehemu ya biashara kiurahisi sana kwa ajili ya kuwasha taa au vifaa vingine vinavyotumia umeme kama redio na TV.

Paneli za jua zinaweza kujengewa katika paa la nyumba au kujengewa chini.

Kwa kawaida paneli huwekwa kwa kuelekezwa upande wa kusini.

Mfumo ungine ni ule wa kuweka vingamuzi ambavyo huelekeza paneli upande ambao jua liko. Mfumo huu ni bora zaidi kwani hupata mwanga wa jua kwa muda mrefu.

Paneli za jua zinahitaji kupata mionzi ya jua moja kwa moja na hivyo inashauriwa kuwekwa sehemu amabyo haitazibwa na kivuli chochote.

paneli_msimiko

Paneli ya Kusimama

paneli_paa

Paneli ya Juu ya Paa

Ukubwa wa Mfumo wa Nishati Jua

Ukubwa wa mfumo wa nishati ya jua unategemea vitu kadhaa ikiwemo kiasi cha umeme unachohitaji kulingana na vifaa unavyotumia,ukubwa wa paa lako(kama unatumia paa la nyumba) na kiasi cha fedha ambacho uko tayari kutumia kwani vifaa hivi vinahitaji pesa.

Ukiwa na paneli nyingi zaidi zenye uwezo mkubwa utapata umeme mkubwa zaidi na hivyo gharama itakuwa kubwa.

Na ukiongeza paneli utahitaji betri zaidi za kutunza umeme.

Teknolojia Nyingine Za Jua

  1.  Mfumo wa Maji Moto:Mfumo wa kuchemsha maji ambapo paneli maalumu zinzowekwa kuelekea jua hukusanya joto la jua na kuchemsha maji.
  2. Majiko ya Kupikia:Mabati maalumu au vioo vilivyokunjwa hutumika kukusanya joto sehemu moja na kutumika kupikia vyakula
  3. Magari au Mitambo ya Jua:Kuna mitambo inayoendeshwa kwa kutumia umeme wa jua. Mfano magari,boti na treni.

Faida za Umeme Jua

Hizi ni sababu kubwa za kuchagua kutumia nishati ya umeme-jua:

  1. Rafiki wa Mazingira
    Ni mfumo wa nishati mbadala ambayo haitoi moshi kwasababu haina vitu vinvyotembea na hivyo kutoharibu hewa kwa hewa ya ukaa kama nishati nyingine
  2. Kupunguza Bili ya Umeme
    Bili ya umeme itashuka kama ukitumia umeme wa jua. Baadhi ya vifaa kama taa na redio mfano vinaweza kutumia umeme wa jua na vitu kama jiko na pasi pekee vikatumia umeme wa gridi.
  3. Kiwango kidogo cha matengenezo
    Kwa kuwa hakuna vitu vinavyotembea hivyo mfumo huu hutumika muda mrefu sana bila kuhitaji matengenezo yoyote. Watengenezaji wengine hutoa waranti ya hadi miaka 25
  4. Ufanisi
    Bila kujali wapi unaishi jua linapatikana na umeme wa jua ni suluhisho kwa wale wanaokaa mbali na miundo mbinu ya umeme. Vijiji vingi vya Asia na Afrika vinahitaji umeme wa aina hii.

Hasara za Umeme Jua

  1. Utegemezi wa jua
    Hasara kubwa ya umeme wa jua ni kuwa inategemea jua na kama jua lisipowaka  kwa siku kadhaa basi utakosa nishati
  2. Nguvu ndogo
    Umeme wa jua hauna uwezo wa kuendesha vifaa vinavyohitaji umeme mkubwa kama vile pasi na majiko hivyo uhitaji wa mfumo ungine wenye kutoa umeme mkubwa.

Nishati jua ni technolojia ambayo ni rahisi kuendesha japo inahitaji fedha nyingi kidogo mwanzoni kwaajili ya vifaa. Inatoa mbadala katika mfumo wa kawaida wa umeme ambao gharama zake zinapanda kila siku. Umeme wa jua huenda ukawa ni upande wa kukimbilia ili kupunguza matumizi ya fedha katika nishati ya umeme.

Pia kwa vijijini ni fursa ya kuleta maendeleo ya kiteknolojia,TV na simu vinawezekana sasa hata ukiwa vijiji vya mbali ambako umeme wa kawaida haujafika. Umeme jua unaweza kuleta mapinduzi makubwa kimaendeleo Afrik

Facebook Comments

Facebook comments

Leave a Comment