बिजली के गैर-पारंपरिक प्रकार। सौर ऊर्जा आपूर्ति प्रणाली का संचालन सिद्धांत। ज्वालामुखियों की छुपी हुई ऊर्जा

उपभोग की पारिस्थितिकी। विज्ञान और प्रौद्योगिकी: हालांकि अधिकांश वैकल्पिक ऊर्जा अवधारणाएं नई नहीं हैं, लेकिन पिछले कुछ दशकों में ही यह मुद्दा आखिरकार प्रासंगिक हो गया है। प्रौद्योगिकी और उत्पादन में सुधार के कारण, वैकल्पिक ऊर्जा के अधिकांश रूपों की लागत कम हो गई है जबकि दक्षता में वृद्धि हुई है।

हाल के वर्षों में, वैकल्पिक ऊर्जा गहन रुचि और गरमागरम बहस का विषय बन गई है। जलवायु परिवर्तन के खतरे और इस तथ्य के कारण कि औसत वैश्विक तापमान हर साल बढ़ रहा है, ऊर्जा के ऐसे रूपों को खोजने की इच्छा जो जीवाश्म ईंधन, कोयले और अन्य प्रदूषणकारी प्रक्रियाओं पर निर्भरता को कम कर देगी, स्वाभाविक रूप से बढ़ गई है।

हालाँकि अधिकांश वैकल्पिक ऊर्जा अवधारणाएँ नई नहीं हैं, लेकिन पिछले कुछ दशकों में ही यह मुद्दा आखिरकार प्रासंगिक हो गया है। प्रौद्योगिकी और उत्पादन में सुधार के कारण, वैकल्पिक ऊर्जा के अधिकांश रूपों की लागत कम हो गई है जबकि दक्षता में वृद्धि हुई है। सरल और समझने योग्य शब्दों में वैकल्पिक ऊर्जा क्या है, और इसकी मुख्यधारा बनने की क्या संभावना है?

स्पष्ट रूप से, "वैकल्पिक ऊर्जा" का क्या अर्थ है और इस वाक्यांश को किस पर लागू किया जा सकता है, इस बारे में कुछ बहस बनी हुई है। एक ओर, यह शब्द ऊर्जा के उन रूपों पर लागू किया जा सकता है जो मानवता के कार्बन पदचिह्न को नहीं बढ़ाते हैं। इसलिए, इसमें परमाणु सुविधाएं, पनबिजली संयंत्र और यहां तक ​​कि प्राकृतिक गैस और "स्वच्छ कोयला" भी शामिल हो सकते हैं।

दूसरी ओर, इस शब्द का उपयोग उन चीज़ों को संदर्भित करने के लिए भी किया जाता है जिन्हें अब गैर-पारंपरिक ऊर्जा विधियाँ माना जाता है - सौर, पवन, भूतापीय, बायोमास और अन्य हालिया परिवर्धन। इस प्रकार के वर्गीकरण में पनबिजली जैसी ऊर्जा निष्कर्षण विधियों को शामिल नहीं किया गया है, जो लगभग सौ वर्षों से अधिक समय से हैं और दुनिया के कुछ क्षेत्रों में काफी आम हैं।

एक अन्य कारक यह है कि वैकल्पिक ऊर्जा स्रोत "स्वच्छ" होने चाहिए और हानिकारक प्रदूषक पैदा नहीं करने चाहिए। जैसा कि उल्लेख किया गया है, यह अक्सर कार्बन डाइऑक्साइड को संदर्भित करता है, लेकिन अन्य उत्सर्जन को भी संदर्भित कर सकता है - कार्बन मोनोऑक्साइड, सल्फर डाइऑक्साइड, नाइट्रोजन ऑक्साइड और अन्य। इन मापदंडों के अनुसार, परमाणु ऊर्जा को वैकल्पिक ऊर्जा स्रोत नहीं माना जाता है क्योंकि यह रेडियोधर्मी कचरा पैदा करता है, जो अत्यधिक जहरीला होता है और इसे उचित रूप से संग्रहित किया जाना चाहिए।

हालाँकि, सभी मामलों में, इस शब्द का उपयोग ऊर्जा के उन प्रकारों को संदर्भित करने के लिए किया जाता है जो अगले दशक में ऊर्जा उत्पादन के प्रमुख रूप के रूप में जीवाश्म ईंधन और कोयले की जगह ले लेंगे।

वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों के प्रकार

कड़ाई से कहें तो वैकल्पिक ऊर्जा कई प्रकार की होती है। फिर, यहीं पर परिभाषाएँ भ्रमित हो जाती हैं क्योंकि अतीत में, "वैकल्पिक ऊर्जा" का उपयोग उन तरीकों का वर्णन करने के लिए किया जाता था जिन्हें मुख्यधारा या उपयोग के लिए उचित नहीं माना जाता था। लेकिन अगर हम परिभाषा को व्यापक रूप से लें, तो इसमें इनमें से कुछ या सभी बिंदु शामिल होंगे:

जलविद्युत.यह जलविद्युत बांधों द्वारा उत्पन्न ऊर्जा है जब गिरता और बहता पानी (नदियों, नहरों, झरनों में) एक उपकरण से होकर गुजरता है जो टरबाइन को घुमाता है और बिजली उत्पन्न करता है।

परमाणु शक्ति।धीमी विखंडन प्रतिक्रियाओं के दौरान उत्पन्न होने वाली ऊर्जा। यूरेनियम की छड़ें या अन्य रेडियोधर्मी तत्व पानी को गर्म करते हैं, इसे भाप में बदलते हैं, और भाप टरबाइन को घुमाती है, जिससे बिजली पैदा होती है।

सौर ऊर्जा।ऊर्जा जो सीधे सूर्य से प्राप्त होती है; फोटोवोल्टिक कोशिकाएं (आमतौर पर बड़े सरणी में व्यवस्थित सिलिकॉन सब्सट्रेट से बनी होती हैं) सूर्य की किरणों को सीधे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करती हैं। कुछ मामलों में, सूर्य के प्रकाश से उत्पन्न ऊष्मा का उपयोग बिजली उत्पादन के लिए किया जाता है, इसे सौर तापीय ऊर्जा के रूप में जाना जाता है।

पवन ऊर्जा।वायु प्रवाह द्वारा उत्पन्न ऊर्जा; विशाल पवन टरबाइन हवा के प्रभाव में घूमते हैं और बिजली उत्पन्न करते हैं।

भू - तापीय ऊर्जा।यह ऊर्जा पृथ्वी की पपड़ी में भूवैज्ञानिक गतिविधि द्वारा उत्पन्न गर्मी और भाप से आती है। ज्यादातर मामलों में, टरबाइनों के माध्यम से भाप को पारित करने के लिए भूगर्भिक रूप से सक्रिय क्षेत्रों के ऊपर जमीन में पाइप लगाए जाते हैं, जिससे बिजली पैदा होती है।

ज्वारीय ऊर्जा।समुद्र तट के निकट ज्वारीय धाराओं का उपयोग बिजली उत्पन्न करने के लिए भी किया जा सकता है। ज्वार में दैनिक परिवर्तन के कारण पानी टरबाइनों के माध्यम से आगे-पीछे बहने लगता है। बिजली उत्पन्न की जाती है और तटवर्ती बिजली संयंत्रों तक पहुंचाई जाती है।

बायोमास।यह उन ईंधनों पर लागू होता है जो पौधों और जैविक स्रोतों - इथेनॉल, ग्लूकोज, शैवाल, कवक, बैक्टीरिया से प्राप्त होते हैं। वे ईंधन स्रोत के रूप में गैसोलीन की जगह ले सकते थे।

हाइड्रोजन.हाइड्रोजन गैस से जुड़ी प्रक्रियाओं से प्राप्त ऊर्जा। इनमें उत्प्रेरक कन्वर्टर्स शामिल हैं, जिसमें पानी के अणु टूट जाते हैं और इलेक्ट्रोलिसिस के माध्यम से फिर से जुड़ जाते हैं; हाइड्रोजन ईंधन सेल, जो आंतरिक दहन इंजन को बिजली देने या गर्म टरबाइन चलाने के लिए गैस का उपयोग करते हैं; या परमाणु संलयन, जिसमें हाइड्रोजन परमाणु नियंत्रित परिस्थितियों में संलयन करते हैं, जिससे अविश्वसनीय मात्रा में ऊर्जा निकलती है।

वैकल्पिक एवं नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत

कई मामलों में, वैकल्पिक ऊर्जा स्रोत भी नवीकरणीय हैं। हालाँकि, शर्तें पूरी तरह से विनिमेय नहीं हैं क्योंकि वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों के कई रूप सीमित संसाधन पर निर्भर हैं। उदाहरण के लिए, परमाणु ऊर्जा यूरेनियम या अन्य भारी तत्वों पर निर्भर करती है जिनका पहले खनन किया जाना चाहिए।

साथ ही, पवन, सौर, ज्वारीय, भूतापीय और जलविद्युत ऊर्जा उन स्रोतों पर निर्भर करती है जो पूरी तरह से नवीकरणीय हैं। सूर्य की किरणें ऊर्जा का सबसे प्रचुर स्रोत हैं और, हालांकि मौसम और दिन के समय से सीमित हैं, औद्योगिक दृष्टिकोण से अक्षय हैं। हमारे वायुमंडल में दबाव में बदलाव और पृथ्वी के घूर्णन के कारण हवा भी यहीं टिकी हुई है।

वर्तमान में, वैकल्पिक ऊर्जा अभी भी अपनी युवावस्था में है। लेकिन राजनीतिक दबावों, विश्वव्यापी पर्यावरणीय आपदाओं (सूखा, अकाल, बाढ़) और नवीकरणीय ऊर्जा प्रौद्योगिकियों में सुधार के प्रभाव में यह तस्वीर तेजी से बदल रही है।

उदाहरण के लिए, 2015 तक, दुनिया की ऊर्जा जरूरतों की आपूर्ति अभी भी मुख्य रूप से कोयला (41.3%) और प्राकृतिक गैस (21.7%) द्वारा की जाती थी। जलविद्युत ऊर्जा संयंत्रों और परमाणु ऊर्जा का योगदान क्रमशः 16.3% और 10.6% था, जबकि "नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत" (सौर, पवन, बायोमास, आदि) का योगदान केवल 5.7% था।

2013 के बाद से इसमें नाटकीय रूप से बदलाव आया है, जब वैश्विक तेल, कोयला और प्राकृतिक गैस की खपत क्रमशः 31.1%, 28.9% और 21.4% थी। परमाणु और जलविद्युत का योगदान क्रमशः 4.8% और 2.45% था, जबकि नवीकरणीय ऊर्जा का योगदान केवल 1.2% था।

इसके अलावा, जीवाश्म ईंधन के उपयोग पर अंकुश लगाने और वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों को विकसित करने के संबंध में अंतरराष्ट्रीय समझौतों की संख्या में वृद्धि हुई है। उदाहरण के लिए, 2009 में यूरोपीय संघ द्वारा हस्ताक्षरित नवीकरणीय ऊर्जा निर्देश, जिसने 2020 तक सभी सदस्य देशों के लिए नवीकरणीय ऊर्जा के उपयोग का लक्ष्य निर्धारित किया।

इसके मूल में, इस समझौते के लिए यूरोपीय संघ को 2020 तक अपनी कुल ऊर्जा जरूरतों का कम से कम 20% नवीकरणीय ऊर्जा और कम से कम 10% परिवहन ईंधन से पूरा करने की आवश्यकता है। नवंबर 2016 में, यूरोपीय आयोग ने इन लक्ष्यों को संशोधित किया और 2030 तक नवीकरणीय ऊर्जा की 27% न्यूनतम खपत निर्धारित की।

कुछ देश वैकल्पिक ऊर्जा के विकास में अग्रणी बन गए हैं। उदाहरण के लिए, डेनमार्क में, पवन ऊर्जा देश की बिजली जरूरतों का 140% तक प्रदान करती है; अधिशेष की आपूर्ति पड़ोसी देशों, जर्मनी और स्वीडन को की जाती है।

आइसलैंड, उत्तरी अटलांटिक में अपने स्थान और इसके सक्रिय ज्वालामुखियों के कारण, जलविद्युत और भू-तापीय ऊर्जा के संयोजन के माध्यम से 2012 की शुरुआत में ही नवीकरणीय ऊर्जा पर 100% निर्भरता हासिल कर चुका था। 2016 में, जर्मनी ने तेल और परमाणु ऊर्जा पर अपनी निर्भरता को चरणबद्ध तरीके से समाप्त करने की नीति अपनाई।

वैकल्पिक ऊर्जा की दीर्घकालिक संभावनाएं बेहद सकारात्मक हैं। अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी (IEA) की 2014 की रिपोर्ट के अनुसार, फोटोवोल्टिक सौर ऊर्जा और सौर तापीय ऊर्जा 2050 तक वैश्विक मांग का 27% हिस्सा होगी, जिससे यह ऊर्जा का सबसे बड़ा स्रोत बन जाएगा। शायद, संलयन में प्रगति के लिए धन्यवाद, जीवाश्म ईंधन स्रोत 2050 तक निराशाजनक रूप से अप्रचलित हो जाएंगे। प्रकाशित

वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों के उपयोग की संभावनाएँ

पारंपरिक ऊर्जा स्रोत अप्रासंगिक होते जा रहे हैं। कई कारण मानवता को उन्हें त्यागने के लिए मजबूर करते हैं। आज, मुख्य ध्यान उन वैकल्पिक तरीकों पर है जो पहले से ही चलन में हैं और भविष्य के लिए योजनाबद्ध हैं। अनुसंधान जारी रहता है, इसलिए विज्ञान प्राप्त परिणामों पर रुके बिना आगे बढ़ता है। अब आप यह समझने के लिए कि कुछ वर्षों में नई दिशाएँ कितनी लाभदायक होंगी, कुछ उपलब्धियों का मूल्यांकन कर सकते हैं जिनके पहले परिणाम आ चुके हैं।

वैकल्पिक ऊर्जा का प्रसार जारी है। इसका कारण पारंपरिक स्रोतों पर इसके स्पष्ट लाभ हैं, जिनका खंडन करना कठिन है। कुछ देशों में सरकार क्रमिक प्रतिस्थापन में भारी निवेश के साथ जटिल सार्वजनिक कार्यक्रम चला रही है, लेकिन अभी तक परिणाम नगण्य ही रहे हैं।

मुख्य प्रकार क्या हैं?

• बिजली की ऊर्जा;
• परमाणु ऊर्जा।

अंतहीन शोध हमें प्रकृति द्वारा प्रदत्त संभावनाओं की तुलना करने की अनुमति देता है। मानवता नई दिशाओं की खोज जारी रखती है, जो भविष्य में निश्चित रूप से पारंपरिक स्रोतों के लिए एक आदर्श प्रतिस्थापन बन जाएगी। एक विस्तृत विवरण सामान्य जानकारी प्रदान करेगा और यह भी बताएगा कि कौन सी प्रजातियाँ पहले से ही दुनिया की आबादी के दैनिक जीवन में उपयोग पा चुकी हैं।

सूर्य की ऊर्जा का उपयोग मनुष्य द्वारा लंबे समय से किया जाता रहा है। प्रारंभिक प्रयास प्राचीन काल में किए गए थे, जब लोग एक पेड़ को रोशन करने के लिए एक निर्देशित किरण का उपयोग करते थे। आधुनिक तरीके बैटरियों के बड़े क्षेत्रों के उपयोग पर आधारित हैं जो बैटरियों में बाद के प्रसंस्करण और संचय के लिए प्रवाह एकत्र करते हैं।

सभी अंतरिक्ष स्टेशन और उपग्रह इसी ऊर्जा का उपयोग करके उड़ान भरते हैं। कक्षा में, तारे तक पहुंच खुली है, लेकिन पृथ्वी पर, कुछ देश सक्रिय रूप से नए स्रोत का उपयोग कर रहे हैं। एक उदाहरण छोटे शहरों को बिजली देने वाली बैटरियों के संपूर्ण "क्षेत्र" हैं। यद्यपि नए छोटे स्वायत्त स्रोतों पर विचार करना अधिक दिलचस्प है, जहां सतह क्षेत्र एक छोटे से घर की छत से अधिक नहीं है। बिना किसी अतिरिक्त लागत के हीटिंग प्रदान करने के लिए इन्हें दुनिया भर में निजी तौर पर स्थापित किया गया है।

पवन ऊर्जा का उपयोग प्राचीन काल से मानवता द्वारा किया जाता रहा है। इसका सबसे अच्छा उदाहरण सेलबोट हैं, जो हवा के निरंतर प्रवाह से संचालित होते हैं। अब वैज्ञानिक अनुसंधान ने विशेष जनरेटर बनाना संभव बना दिया है जो पूरे शहरों को बिजली प्रदान करते हैं। इसके अलावा, वे दो सिद्धांतों के अनुसार काम करते हैं:

• ऑफ़लाइन;
• मुख्य नेटवर्क के समानांतर.

दोनों ही मामलों में, पारंपरिक स्रोत को धीरे-धीरे बदलना संभव है, जिससे पर्यावरण पर हानिकारक प्रभाव कम हो जाएगा। अब आप अपनी पसंद की सत्यता की पुष्टि करते हुए प्राप्त परिणामों का मूल्यांकन कर सकते हैं। डेटा से पता चलता है कि डेनमार्क में, उत्पन्न ऊर्जा का 25% पवन फार्मों से आता है। कई देश धीरे-धीरे नए स्रोतों पर स्विच करने की कोशिश कर रहे हैं, लेकिन यह केवल खुली जगहों पर ही संभव है। इस कारण कुछ क्षेत्रों में सर्वोत्तम विकल्प का उपयोग अनुपलब्ध रहता है।

जल की ऊर्जा अपूरणीय रहती है। पहले, इसका उपयोग साधारण मिलों और जहाजों में किया जाता था, लेकिन अब विशाल टरबाइन पनबिजली संयंत्र पूरे क्षेत्रों में बिजली की आपूर्ति करते हैं। हाल के घटनाक्रम मानवता को एक शानदार भविष्य से परिचित होने का अवसर प्रदान करते हैं, जिसका निर्माण नवीनतम स्रोतों पर किया जाएगा। देश पहले से ही किन विकल्पों का उपयोग कर रहे हैं?

• ज्वारीय विद्युत संयंत्र;
• तरंग विद्युत संयंत्र;
• सूक्ष्म और लघु पनबिजली स्टेशन;
• एयरो हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर स्टेशन।

ज्वारीय ऊर्जा संयंत्र ज्वार की ऊर्जा का उपयोग करते हैं। उनकी ऊँचाई और शक्ति चंद्रमा के प्रभाव पर निर्भर करती है, इसलिए फ़ीड की स्थिरता थोड़ी समस्या बनी रहती है। हालाँकि फ्रांस, भारत, ग्रेट ब्रिटेन और कई अन्य देशों में यह परियोजना लागू की गई है और इसे अपरिहार्य समर्थन के रूप में सफलतापूर्वक उपयोग किया गया है।

तरंग ऊर्जा संयंत्र महासागरों के तटों पर बनाए जा रहे हैं, जहां तट पर नियमित प्रभाव की शक्ति कल्पनाशील सीमा से अधिक है। इस मामले में, सीमा अपर्याप्त ताकत बन जाती है। यह आपको पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त नहीं करने देता है।

सूक्ष्म और लघु पनबिजली स्टेशन संकरी पहाड़ी नदियों के लिए उपयुक्त हैं। उनका छोटा आकार आपको स्वतंत्र रूप से समय निकालने की अनुमति देता है, और उनकी शक्ति छोटी बस्तियों को आपूर्ति करने के लिए उपयुक्त है। प्रायोगिक मॉडलों का परीक्षण किया जा चुका है, इसलिए अब अच्छे प्रदर्शन वाली परिचालन सुविधाएं बनाई जा रही हैं।

एयरो हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर स्टेशन नवीनतम तकनीक है, जिसका अभी भी परीक्षण किया जा रहा है। यह वातावरण से नमी के संघनन पर आधारित है। ऑपरेटिंग इंस्टॉलेशन अभी भी एक भूतिया सपना बना हुआ है, लेकिन कुछ संकेतक हैं जो विकास में पैसा निवेश करने की व्यवहार्यता की पुष्टि करते हैं।

भूतापीय ऊर्जा व्यापक बनी हुई है। इस वैकल्पिक स्रोत का उपयोग कई अलग-अलग तरीकों से किया जाता है। यह कुछ क्षेत्रों के लिए सबसे दिलचस्प में से एक बना हुआ है, इसलिए इसे छोड़ने का कोई मतलब नहीं है। एकमात्र समस्या स्थापनाओं की उच्च लागत है, जो उनकी संख्या को सीमित करती है। क्या विकल्प संभव हैं?

• थर्मल पावर प्लांट;
• ग्राउंड हीट एक्सचेंजर्स।

बिजली ऊर्जा

बिजली ऊर्जा एक नया चलन है. यह दिशा अभी विकसित होने लगी है, लेकिन वैज्ञानिकों का कहना है कि उपलब्ध गीगावाट का उपयोग करना संभव है। वे जमीन में जाकर बर्बाद हो जाते हैं। अमेरिकी कंपनी ने तूफानों को पकड़ने के लिए विशेष प्रतिष्ठान बनाने के उद्देश्य से अनुसंधान शुरू कर दिया है।

बिजली ऊर्जा एक शक्तिशाली स्रोत है जो महानगर के एक बड़े क्षेत्र को बिजली प्रदान कर सकती है। निर्माण के लिए अनुमानित नकद लागत का भुगतान 5-7 वर्षों के भीतर किया जाना चाहिए, इसलिए ऐसे निवेश की व्यवहार्यता निर्विवाद बनी हुई है। नई तकनीक को व्यापक उपयोग में लाने के लिए अनुसंधान के पूरा होने की प्रतीक्षा करना बाकी है।

वैकल्पिक ऊर्जा वह ऊर्जा है जिसका स्रोत उन स्रोतों से भिन्न होता है जिनका हम उपयोग करते हैं (कोयला, गैस, परमाणु ईंधन, तेल, आदि); इसका उपयोग अक्सर सीमित जीवाश्म ईंधन स्रोतों और वायुमंडल में हानिकारक ग्रीनहाउस गैसों के ऐसे उत्सर्जन की उपस्थिति के संदर्भ में किया जाता है। वैकल्पिक ऊर्जा, एक अपेक्षाकृत नया उद्योग (उदाहरण के लिए, कोयले की तुलना में कम कुशल लेकिन स्वच्छ चीज़ की तलाश करने की कोई आवश्यकता नहीं थी), इसे व्यापक संख्या में समर्थक नहीं मिलते हैं, लेकिन इसमें परिवर्तन अपरिहार्य है। जब हम बड़ी मात्रा में बिजली का उत्पादन करने (या बल्कि, इसे संग्रहीत करने) के तरीके खोजते हैं, पारंपरिक स्रोतों को बदलने के लिए हाइड्रोजन और अन्य तत्वों, प्रभावी सौर या थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा का उपयोग करते हैं, तो दुनिया मान्यता से परे बदल जाएगी।

चीनी शहर हेफ़ेई में, 2006 से, परमाणु संलयन प्रक्रिया का अनुकरण करने के लिए एक "कृत्रिम सूर्य" का विकास चल रहा है जिसके द्वारा वर्तमान सूर्य ऊर्जा उत्पन्न करता है। ऊर्जा का एक वैकल्पिक और असीमित स्रोत प्राप्त करने के लिए, वैज्ञानिक टोकामक नामक एक विशेष कक्ष के अंदर तापमान रिकॉर्ड करने के लिए प्लाज्मा को गर्म करते हैं। नवंबर में, शोधकर्ता प्लाज्मा को 100 मिलियन डिग्री सेल्सियस के तापमान तक गर्म करने में कामयाब रहे, और अब यह ज्ञात हो गया है कि चीनी "सूर्य" 2019 में पूरी तरह से पूरा हो जाएगा।

यह कोई रहस्य नहीं है कि आज मानवता द्वारा उपयोग किए जाने वाले संसाधन सीमित हैं, इसके अलावा, उनके आगे के निष्कर्षण और उपयोग से न केवल ऊर्जा, बल्कि पर्यावरणीय आपदा भी हो सकती है। मानवता द्वारा परंपरागत रूप से उपयोग किए जाने वाले संसाधन - कोयला, गैस और तेल - कुछ दशकों के भीतर समाप्त हो जाएंगे, और हमारे समय में अभी उपाय करने की आवश्यकता है। बेशक, हम उम्मीद कर सकते हैं कि हमें फिर से कुछ समृद्ध भंडार मिलेंगे, जैसा कि पिछली शताब्दी के पहले भाग में था, लेकिन वैज्ञानिकों को यकीन है कि इतने बड़े भंडार अब मौजूद नहीं हैं। लेकिन किसी भी मामले में, नई जमाओं की खोज से भी अपरिहार्य देरी होगी, वैकल्पिक ऊर्जा का उत्पादन करने और नवीकरणीय संसाधनों, जैसे हवा, सूर्य, भूतापीय ऊर्जा, जल प्रवाह ऊर्जा और अन्य पर स्विच करने के तरीके ढूंढना आवश्यक है; साथ ही ऊर्जा-बचत प्रौद्योगिकियों का विकास जारी रखना आवश्यक है।

इस लेख में हम आधुनिक वैज्ञानिकों की राय में सबसे आशाजनक विचारों में से कुछ पर गौर करेंगे, जिन पर भविष्य का ऊर्जा क्षेत्र बनाया जाएगा।

सौर स्टेशन

लोग लंबे समय से सोचते रहे हैं कि क्या पानी को सूरज की किरणों के नीचे गर्म करना, कपड़े और मिट्टी के बर्तनों को ओवन में भेजने से पहले सुखाना संभव है, लेकिन इन तरीकों को प्रभावी नहीं कहा जा सकता है। सौर ऊर्जा को परिवर्तित करने वाला पहला तकनीकी साधन 18वीं शताब्दी में सामने आया। फ्रांसीसी वैज्ञानिक जे. बफ़न ने एक प्रयोग दिखाया जिसमें वह साफ़ मौसम में एक बड़े अवतल दर्पण का उपयोग करके लगभग 70 मीटर की दूरी से सूखी लकड़ी को जलाने में कामयाब रहे। उनके हमवतन, प्रसिद्ध वैज्ञानिक ए. लावोइसियर ने सूर्य की ऊर्जा को केंद्रित करने के लिए लेंस का उपयोग किया और इंग्लैंड में उन्होंने उभयलिंगी कांच बनाया, जो सूर्य की किरणों को केंद्रित करके कुछ ही मिनटों में कच्चा लोहा पिघला देता था।

प्रकृतिवादियों ने कई प्रयोग किये जिससे साबित हुआ कि पृथ्वी पर धूप संभव है। हालाँकि, सौर बैटरी, जो सौर ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करेगी, अपेक्षाकृत हाल ही में, 1953 में सामने आई। इसे यूएस नेशनल एयरोस्पेस एजेंसी के वैज्ञानिकों ने बनाया था। पहले से ही 1959 में, एक अंतरिक्ष उपग्रह को सुसज्जित करने के लिए पहली बार सौर बैटरी का उपयोग किया गया था।

शायद तब भी, यह महसूस करते हुए कि ऐसी बैटरियां अंतरिक्ष में बहुत अधिक कुशल हैं, वैज्ञानिक अंतरिक्ष सौर स्टेशन बनाने का विचार लेकर आए, क्योंकि एक घंटे में सूर्य उतनी ऊर्जा उत्पन्न करता है जितनी मानवता पूरी तरह से उपभोग नहीं करती है। एक वर्ष, तो इसका उपयोग क्यों न करें? भविष्य का सौर ऊर्जा उद्योग कैसा होगा?

एक ओर तो ऐसा लगता है कि सौर ऊर्जा का उपयोग एक आदर्श विकल्प है। हालाँकि, एक विशाल अंतरिक्ष सौर स्टेशन की लागत बहुत अधिक है, और इसके अलावा, इसे संचालित करना भी महंगा होगा। समय के साथ, जब अंतरिक्ष में माल पहुंचाने की नई तकनीकों के साथ-साथ नई सामग्री भी पेश की जाएगी, तो ऐसी परियोजना का कार्यान्वयन संभव हो जाएगा, लेकिन अभी हम ग्रह की सतह पर केवल अपेक्षाकृत छोटी बैटरियों का उपयोग कर सकते हैं। कई लोग कहेंगे कि ये भी अच्छा है. हां, यह एक निजी घर में संभव है, लेकिन तदनुसार, बड़े शहरों में ऊर्जा की आपूर्ति करने के लिए, आपको या तो बहुत सारे सौर पैनलों या एक ऐसी तकनीक की आवश्यकता होगी जो उन्हें अधिक कुशल बनाएगी।

मुद्दे का आर्थिक पक्ष भी यहां मौजूद है: किसी भी बजट को बहुत नुकसान होगा अगर उसे पूरे शहर (या पूरे देश) को सौर पैनलों में बदलने का काम सौंपा जाए। ऐसा प्रतीत होता है कि शहर के निवासियों को पुन: उपकरण के लिए कुछ रकम का भुगतान करने के लिए बाध्य करना संभव होगा, लेकिन इस मामले में वे नाखुश होंगे, क्योंकि अगर लोग इस तरह के खर्च करने के लिए तैयार होते, तो वे इसे बहुत पहले ही कर चुके होते: हर कोई सोलर बैटरी खरीदने का मौका है।

सौर ऊर्जा के संबंध में एक और विरोधाभास है: उत्पादन लागत। सूर्य की ऊर्जा को सीधे बिजली में परिवर्तित करना सबसे कारगर काम नहीं है। अब तक, पानी को गर्म करने के लिए सूर्य की किरणों का उपयोग करने से बेहतर कोई तरीका नहीं खोजा गया है, जो भाप में बदलकर डायनेमो को घुमाता है। इस मामले में, ऊर्जा हानि न्यूनतम है. मानवता पृथ्वी पर संसाधनों को बचाने के लिए "पर्यावरण-अनुकूल" सौर पैनलों और सौर स्टेशनों का उपयोग करना चाहती है, लेकिन ऐसी परियोजना के लिए बड़ी मात्रा में समान संसाधनों और "गैर-पर्यावरण-अनुकूल" ऊर्जा की आवश्यकता होगी। उदाहरण के लिए, लगभग दो वर्ग किलोमीटर क्षेत्रफल वाला एक सौर ऊर्जा संयंत्र हाल ही में फ्रांस में बनाया गया था। निर्माण लागत लगभग 110 मिलियन यूरो थी, जिसमें परिचालन लागत शामिल नहीं थी। इन सबके साथ, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि ऐसे तंत्रों का सेवा जीवन लगभग 25 वर्ष है।

हवा

पवन ऊर्जा का उपयोग प्राचीन काल से ही लोगों द्वारा किया जाता रहा है, इसका सबसे सरल उदाहरण नौकायन और पवन चक्कियाँ हैं। पवन टरबाइनों का उपयोग आज भी किया जाता है, और वे तट जैसे निरंतर हवाओं वाले क्षेत्रों में विशेष रूप से प्रभावी होते हैं। पवन ऊर्जा को परिवर्तित करने के लिए मौजूदा उपकरणों का आधुनिकीकरण कैसे किया जाए, इस पर वैज्ञानिक लगातार विचार रख रहे हैं, उनमें से एक फ्लोटिंग टर्बाइन के रूप में पवन टर्बाइन है। लगातार घूमने के कारण, वे जमीन से कई सौ मीटर की दूरी पर हवा में "लटके" रह सकते हैं, जहां हवा तेज़ और स्थिर होती है। इससे उन ग्रामीण क्षेत्रों को विद्युतीकृत करने में मदद मिलेगी जहां मानक पवन टरबाइन संभव नहीं हैं। इसके अलावा, ऐसे फ्लोटिंग टर्बाइनों को इंटरनेट मॉड्यूल से लैस किया जा सकता है, जिसकी मदद से लोगों को वर्ल्ड वाइड वेब तक पहुंच प्रदान की जाएगी।

ज्वार और लहरें

सौर और पवन ऊर्जा में उछाल धीरे-धीरे कम हो रहा है, और अन्य प्राकृतिक ऊर्जाओं ने शोधकर्ताओं की रुचि को आकर्षित किया है। उतार-चढ़ाव का प्रयोग अधिक आशाजनक माना जाता है। पहले से ही, दुनिया भर में लगभग सौ कंपनियां इस मुद्दे पर काम कर रही हैं, और ऐसी कई परियोजनाएं हैं जिन्होंने बिजली पैदा करने की इस पद्धति की प्रभावशीलता को साबित किया है। सौर ऊर्जा की तुलना में लाभ यह है कि एक ऊर्जा को दूसरी ऊर्जा में परिवर्तित करने पर नुकसान न्यूनतम होता है: एक ज्वारीय लहर एक विशाल टरबाइन को घुमाती है, जिससे बिजली उत्पन्न होती है।

ऑयस्टर प्रोजेक्ट समुद्र तल पर एक टिका हुआ वाल्व स्थापित करने का एक विचार है जो पानी को किनारे पर धकेल देगा, जिससे एक साधारण जलविद्युत टरबाइन चालू हो जाएगा। बस ऐसी एक स्थापना एक छोटे से पड़ोस में बिजली प्रदान कर सकती है।

ऑस्ट्रेलिया में ज्वारीय तरंगों का पहले से ही सफलतापूर्वक उपयोग किया जा रहा है: पर्थ शहर में इस प्रकार की ऊर्जा पर चलने वाले अलवणीकरण संयंत्र स्थापित किए गए हैं। उनका काम लगभग आधे मिलियन लोगों को ताज़ा पानी उपलब्ध कराना संभव बनाता है। इस ऊर्जा उत्पादन क्षेत्र में प्राकृतिक ऊर्जा और उद्योग को भी जोड़ा जा सकता है।

इसका उपयोग उन तकनीकों से कुछ अलग है जिन्हें हम नदी जलविद्युत ऊर्जा संयंत्रों में देखने के आदी हैं। पनबिजली स्टेशन अक्सर पर्यावरण को नुकसान पहुंचाते हैं: आसपास के क्षेत्रों में बाढ़ आ जाती है और पारिस्थितिकी तंत्र नष्ट हो जाता है, लेकिन ज्वारीय तरंगों पर चलने वाले स्टेशन इस संबंध में अधिक सुरक्षित होते हैं।

मानव ऊर्जा

हमारी सूची में सबसे शानदार परियोजनाओं में से एक जीवित लोगों की ऊर्जा का उपयोग है। यह आश्चर्यजनक और कुछ हद तक डरावना भी लगता है, लेकिन यह उतना डरावना नहीं है। वैज्ञानिक इस विचार को संजोते हैं कि गति की यांत्रिक ऊर्जा का उपयोग कैसे किया जाए। ये परियोजनाएं कम ऊर्जा खपत वाले माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स और नैनोटेक्नोलॉजी के बारे में हैं। हालाँकि यह एक स्वप्नलोक की तरह लगता है, लेकिन इसमें कोई वास्तविक विकास नहीं हुआ है, लेकिन यह विचार बहुत दिलचस्प है और वैज्ञानिकों के दिमाग से नहीं उतरता। सहमत हूं, ऐसे उपकरण, जो एक स्वचालित घड़ी की तरह, सेंसर पर अपनी उंगली चलाने से या चलते समय अपने बैग में टैबलेट या फोन लटकाने से चार्ज हो जाएंगे, बहुत सुविधाजनक होंगे। कपड़ों का तो जिक्र ही नहीं, जो विभिन्न सूक्ष्म उपकरणों से भरे हुए, मानव गति की ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित कर सकते हैं।

उदाहरण के लिए, बर्कले की लॉरेंस प्रयोगशाला में, वैज्ञानिकों ने बिजली पर दबाव डालने के लिए वायरस का उपयोग करने के विचार को लागू करने का प्रयास किया है। गति द्वारा संचालित छोटे तंत्र भी हैं, लेकिन ऐसी तकनीक को अभी तक उत्पादन में नहीं लाया गया है। हाँ, वैश्विक ऊर्जा संकट से इस तरह नहीं निपटा जा सकता: पूरे संयंत्र को चलाने के लिए कितने लोगों को "पैडल घुमाना" पड़ेगा? लेकिन एक जटिल में उपयोग किए जाने वाले उपायों में से एक के रूप में, सिद्धांत काफी व्यवहार्य है।

ऐसी प्रौद्योगिकियां विशेष रूप से दुर्गम स्थानों, ध्रुवीय स्टेशनों, पहाड़ों और टैगा में, यात्रियों और पर्यटकों के बीच प्रभावी होंगी, जिनके पास हमेशा अपने गैजेट को चार्ज करने का अवसर नहीं होता है, लेकिन संपर्क में रहना महत्वपूर्ण है, खासकर यदि समूह गंभीर स्थिति में है. बहुत सी चीज़ें रोकी जा सकती थीं यदि लोगों के पास हमेशा एक विश्वसनीय संचार उपकरण हो जो दीवार के आउटलेट पर निर्भर न हो।

हाइड्रोजन ईंधन सेल

शायद हर कार मालिक ने, गैसोलीन मात्रा संकेतक को शून्य के करीब देखकर, यह सोचा होगा कि अगर कार पानी पर चले तो कितना अच्छा होगा। लेकिन अब इसके परमाणु वास्तविक ऊर्जा वस्तुओं के रूप में वैज्ञानिकों के सामने आ गए हैं। तथ्य यह है कि हाइड्रोजन के कणों - ब्रह्मांड में सबसे आम गैस - में भारी मात्रा में ऊर्जा होती है। इसके अलावा, इंजन वस्तुतः बिना किसी उप-उत्पाद के इस गैस को जलाता है, जिसका अर्थ है कि हमें पर्यावरण के अनुकूल ईंधन मिलता है।

हाइड्रोजन कुछ आईएसएस मॉड्यूल और शटल को ईंधन देता है, लेकिन पृथ्वी पर यह मुख्य रूप से पानी जैसे यौगिकों के रूप में मौजूद है। अस्सी के दशक में, रूस ने ईंधन के रूप में हाइड्रोजन का उपयोग करके विमान विकसित किए, इन प्रौद्योगिकियों को व्यवहार में भी लाया गया, और प्रायोगिक मॉडल ने उनकी प्रभावशीलता साबित की; जब हाइड्रोजन को अलग किया जाता है, तो इसे एक विशेष ईंधन सेल में ले जाया जाता है, जिसके बाद सीधे बिजली उत्पन्न की जा सकती है। यह भविष्य की ऊर्जा नहीं है, यह पहले से ही वास्तविकता है। इसी तरह की कारों का उत्पादन पहले से ही काफी बड़ी मात्रा में किया जा रहा है। होंडा कंपनी ने, ऊर्जा स्रोत और पूरी कार की बहुमुखी प्रतिभा पर जोर देने के लिए, एक प्रयोग किया जिसके परिणामस्वरूप कार को इलेक्ट्रिकल होम नेटवर्क से जोड़ा गया, लेकिन रिचार्ज करने के लिए नहीं। कार एक निजी घर को कई दिनों तक ऊर्जा प्रदान कर सकती है, या बिना ईंधन भरे लगभग पांच सौ किलोमीटर की यात्रा कर सकती है।

इस समय ऐसे ऊर्जा स्रोत का एकमात्र दोष ऐसी पर्यावरण अनुकूल कारों की अपेक्षाकृत उच्च लागत है, और निश्चित रूप से, काफी कम संख्या में हाइड्रोजन फिलिंग स्टेशन हैं, लेकिन कई देशों में उनके निर्माण की योजना पहले ही बनाई जा चुकी है। उदाहरण के लिए, जर्मनी में 2017 तक एक सौ गैस स्टेशन स्थापित करने की योजना पहले से ही है।

धरती की गर्मी

तापीय ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करना भूतापीय ऊर्जा का सार है। कुछ देशों में जहां अन्य उद्योगों का उपयोग कठिन है, वहां इसका उपयोग काफी व्यापक रूप से किया जाता है। उदाहरण के लिए, फिलीपींस में, सभी बिजली का 27% भूतापीय स्टेशनों से आता है, और आइसलैंड में यह आंकड़ा लगभग 30% है। ऊर्जा उत्पादन की इस पद्धति का सार काफी सरल है; तंत्र एक साधारण भाप इंजन के समान है। मैग्मा की कथित "झील" तक पहुँचने के लिए, एक कुआँ खोदना आवश्यक है जिसके माध्यम से पानी की आपूर्ति की जाती है। गर्म मैग्मा के संपर्क में आने पर पानी तुरंत भाप में बदल जाता है। यह वहां उठता है जहां यह एक यांत्रिक टरबाइन घुमाता है, जिससे बिजली पैदा होती है।

भूतापीय ऊर्जा का भविष्य मैग्मा के बड़े "भंडार" खोजने में निहित है। उदाहरण के लिए, उपरोक्त आइसलैंड में वे सफल हुए: एक पल में, गर्म मैग्मा ने सभी इंजेक्ट किए गए पानी को लगभग 450 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर भाप में बदल दिया, जो एक पूर्ण रिकॉर्ड है। इस तरह की उच्च दबाव वाली भाप भूतापीय स्टेशन की दक्षता को कई गुना बढ़ा सकती है, यह दुनिया भर में भूतापीय ऊर्जा के विकास के लिए एक प्रेरणा हो सकती है, खासकर ज्वालामुखी और थर्मल स्प्रिंग्स से संतृप्त क्षेत्रों में।

परमाणु कचरे का उपयोग

परमाणु ऊर्जा ने एक समय में वास्तविक सनसनी पैदा कर दी थी। यही स्थिति थी जब तक लोगों को इस ऊर्जा क्षेत्र के खतरों का एहसास नहीं हुआ। दुर्घटनाएँ संभव हैं, ऐसे मामलों से कोई भी अछूता नहीं है, लेकिन वे बहुत दुर्लभ हैं, लेकिन रेडियोधर्मी कचरा लगातार प्रकट होता है और हाल तक वैज्ञानिक इस समस्या का समाधान नहीं कर सके थे। तथ्य यह है कि परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के पारंपरिक "ईंधन" यूरेनियम छड़ों का उपयोग केवल 5% की सीमा तक ही किया जा सकता है। इस छोटे से हिस्से का उपयोग हो जाने के बाद, पूरी छड़ को लैंडफिल में भेज दिया जाता है।

पहले, एक ऐसी तकनीक का उपयोग किया जाता था जिसमें छड़ों को पानी में डुबोया जाता था, जो न्यूट्रॉन को धीमा कर देता था, जिससे एक स्थिर प्रतिक्रिया बनी रहती थी। अब वे पानी की जगह तरल सोडियम का उपयोग कर रहे हैं। यह प्रतिस्थापन न केवल यूरेनियम की पूरी मात्रा का उपयोग करने की अनुमति देता है, बल्कि हजारों टन रेडियोधर्मी कचरे को संसाधित करने की भी अनुमति देता है।

ग्रह को परमाणु ऊर्जा अपशिष्ट से छुटकारा दिलाना महत्वपूर्ण है, लेकिन प्रौद्योगिकी में ही एक "लेकिन" है। यूरेनियम एक संसाधन है और पृथ्वी पर इसकी आपूर्ति सीमित है। यदि पूरे ग्रह को विशेष रूप से परमाणु ऊर्जा संयंत्रों से प्राप्त ऊर्जा में स्थानांतरित किया जाता है (उदाहरण के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका में, परमाणु ऊर्जा संयंत्र कुल खपत बिजली का केवल 20% उत्पादन करते हैं), तो यूरेनियम भंडार बहुत जल्दी समाप्त हो जाएगा, और यह फिर से मानवता का नेतृत्व करेगा। ऊर्जा संकट की दहलीज पर, इसलिए परमाणु ऊर्जा, आधुनिक होने के बावजूद, केवल एक अस्थायी उपाय है।

वनस्पति ईंधन

यहां तक ​​कि हेनरी फोर्ड ने भी अपना मॉडल टी बनाते समय उम्मीद की थी कि यह पहले से ही जैव ईंधन पर चलेगा। हालाँकि, उस समय नए तेल क्षेत्रों की खोज की गई और वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों की आवश्यकता कई दशकों तक गायब रही, लेकिन अब फिर से वापस आ रही है।

पिछले पंद्रह वर्षों में, इथेनॉल और बायोडीजल जैसे संयंत्र ईंधन का उपयोग कई गुना बढ़ गया है। इनका उपयोग ऊर्जा के स्वतंत्र स्रोत और गैसोलीन में योजक दोनों के रूप में किया जाता है। कुछ समय पहले, "कैनोला" नामक एक विशेष बाजरा फसल पर उम्मीदें लगाई गई थीं। यह लोगों या पशुओं के भोजन के लिए पूरी तरह से अनुपयुक्त है, लेकिन इसमें तेल की मात्रा अधिक है। इस तेल से उन्होंने "बायोडीजल" का उत्पादन शुरू किया। लेकिन अगर आप ग्रह के कम से कम हिस्से के लिए ईंधन उपलब्ध कराने के लिए इसे पर्याप्त मात्रा में उगाने की कोशिश करेंगे तो यह फसल बहुत अधिक जगह ले लेगी।

अब वैज्ञानिक शैवाल के प्रयोग की बात कर रहे हैं। इनमें तेल की मात्रा लगभग 50% होती है, जिससे तेल निकालना आसान हो जाएगा और कचरे को उर्वरक में बदला जा सकेगा, जिसके आधार पर नए शैवाल उगाए जाएंगे। इस विचार को दिलचस्प माना जाता है, लेकिन अभी तक इसकी व्यवहार्यता साबित नहीं हुई है: इस क्षेत्र में सफल प्रयोग अभी तक प्रकाशित नहीं हुए हैं।

थर्मोन्यूक्लियर संलयन

आधुनिक वैज्ञानिकों के अनुसार, दुनिया का भविष्य का ऊर्जा क्षेत्र प्रौद्योगिकी के बिना असंभव है। यह इस समय सबसे आशाजनक विकास है, जिसमें पहले से ही अरबों डॉलर का निवेश किया जा रहा है।

B विखंडन ऊर्जा का उपयोग करता है। यह खतरनाक है क्योंकि एक अनियंत्रित प्रतिक्रिया का खतरा है जो रिएक्टर को नष्ट कर देगा और भारी मात्रा में रेडियोधर्मी पदार्थों को छोड़ देगा: शायद हर किसी को चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र में दुर्घटना याद है।

जैसा कि नाम से पता चलता है, संलयन प्रतिक्रियाएं परमाणुओं के एक साथ संलयन होने पर निकलने वाली ऊर्जा का उपयोग करती हैं। परिणामस्वरूप, परमाणु विखंडन के विपरीत, कोई रेडियोधर्मी कचरा उत्पन्न नहीं होता है।

मुख्य समस्या यह है कि थर्मोन्यूक्लियर संलयन से एक ऐसा पदार्थ उत्पन्न होता है जिसका तापमान इतना अधिक होता है कि यह पूरे रिएक्टर को नष्ट कर सकता है।

भविष्य वास्तविकता है. और यहां कल्पनाएं अनुचित हैं; फिलहाल, फ्रांसीसी क्षेत्र में एक रिएक्टर का निर्माण शुरू हो चुका है। पायलट प्रोजेक्ट में कई अरब डॉलर का निवेश किया गया है, जिसे कई देशों द्वारा वित्त पोषित किया गया है, जिसमें यूरोपीय संघ के अलावा, चीन और जापान, अमेरिका, रूस और अन्य शामिल हैं। प्रारंभ में, पहला प्रयोग 2016 में लॉन्च करने की योजना बनाई गई थी, लेकिन गणना से पता चला कि बजट बहुत छोटा था (5 बिलियन के बजाय, 19 की आवश्यकता थी), और लॉन्च को अगले 9 वर्षों के लिए स्थगित कर दिया गया था। शायद कुछ वर्षों में हम देखेंगे कि थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा क्या करने में सक्षम है।

वर्तमान की समस्याएँ और भविष्य के अवसर

न केवल वैज्ञानिक, बल्कि विज्ञान कथा लेखक भी ऊर्जा क्षेत्र में भविष्य की तकनीक को लागू करने के लिए कई विचार देते हैं, लेकिन सभी इस बात से सहमत हैं कि अब तक प्रस्तावित विकल्पों में से कोई भी हमारी सभ्यता की सभी जरूरतों को पूरी तरह से पूरा नहीं कर सकता है। उदाहरण के लिए, यदि संयुक्त राज्य अमेरिका में सभी कारें जैव ईंधन पर चलती हैं, तो पूरे देश के आधे के बराबर क्षेत्र में कैनोला खेतों को लगाना होगा, इस तथ्य को ध्यान में रखे बिना कि संयुक्त राज्य अमेरिका में खेती के लिए उपयुक्त जमीन नहीं है। . इसके अलावा, अब तक वैकल्पिक ऊर्जा उत्पादन के सभी तरीके महंगे हैं। शायद हर सामान्य शहरी निवासी इस बात से सहमत है कि पर्यावरण के अनुकूल, नवीकरणीय संसाधनों का उपयोग करना महत्वपूर्ण है, लेकिन तब नहीं जब उन्हें इस समय इस तरह के बदलाव की लागत बताई जाती है। इस क्षेत्र में वैज्ञानिकों को अभी भी बहुत काम करना है। नई खोज, नई सामग्री, नए विचार - यह सब मानवता को उभरते संसाधन संकट से सफलतापूर्वक निपटने में मदद करेगा। ग्रहों का निवारण व्यापक उपायों से ही संभव है। कुछ क्षेत्रों में पवन ऊर्जा उत्पादन का उपयोग करना अधिक सुविधाजनक है, अन्य में सौर पैनलों का उपयोग करना अधिक सुविधाजनक है, इत्यादि। लेकिन शायद मुख्य कारक सामान्य रूप से ऊर्जा की खपत में कमी और ऊर्जा-बचत प्रौद्योगिकियों का निर्माण होगा। प्रत्येक व्यक्ति को यह समझना चाहिए कि वे ग्रह के लिए जिम्मेदार हैं, और प्रत्येक को स्वयं से यह प्रश्न पूछना चाहिए: "मैं भविष्य के लिए किस प्रकार की ऊर्जा चुनूं?" अन्य संसाधनों पर आगे बढ़ने से पहले, हर किसी को यह महसूस करना चाहिए कि यह वास्तव में आवश्यक है। केवल एक एकीकृत दृष्टिकोण से ही ऊर्जा खपत की समस्या का समाधान संभव होगा।

वैकल्पिक ऊर्जा- ऊर्जा उत्पादन के आशाजनक तरीकों का एक सेट, जो पारंपरिक तरीकों की तरह व्यापक नहीं हैं, लेकिन पर्यावरण को नुकसान पहुंचाने के कम जोखिम के साथ उनके उपयोग की लाभप्रदता के कारण रुचि रखते हैं।

वैकल्पिक ऊर्जा स्रोत- एक विधि, उपकरण या संरचना जो विद्युत ऊर्जा (या अन्य आवश्यक प्रकार की ऊर्जा) प्राप्त करना संभव बनाती है और तेल, निकाली गई प्राकृतिक गैस और कोयले पर चलने वाले पारंपरिक ऊर्जा स्रोतों को प्रतिस्थापित करती है।

वैकल्पिक ऊर्जा के प्रकार:सौर ऊर्जा, पवन ऊर्जा, बायोमास ऊर्जा, तरंग ऊर्जा, ढाल-तापमान ऊर्जा, आकार स्मृति प्रभाव, ज्वारीय ऊर्जा, भूतापीय ऊर्जा।

सौर ऊर्जा- फोटोइलेक्ट्रिक और थर्मोडायनामिक विधियों का उपयोग करके सौर ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करना। फोटोइलेक्ट्रिक विधि के लिए, प्रकाश क्वांटा (फोटॉन) की ऊर्जा को सीधे बिजली में परिवर्तित करने के लिए फोटोइलेक्ट्रिक कन्वर्टर्स (पीईसी) का उपयोग किया जाता है।

थर्मोडायनामिक इंस्टॉलेशन, जो सूर्य की ऊर्जा को पहले गर्मी में, फिर यांत्रिक और फिर विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं, उनमें एक "सौर बॉयलर", एक टरबाइन और एक जनरेटर होता है। हालाँकि, पृथ्वी पर पड़ने वाले सौर विकिरण में कई विशिष्ट विशेषताएं हैं: कम ऊर्जा प्रवाह घनत्व, दैनिक और मौसमी चक्रीयता, और मौसम की स्थिति पर निर्भरता। इसलिए, थर्मल स्थितियों में बदलाव से सिस्टम के संचालन पर गंभीर प्रतिबंध लग सकते हैं। ऐसी प्रणाली में परिचालन स्थितियों में यादृच्छिक उतार-चढ़ाव को खत्म करने या समय के साथ ऊर्जा उत्पादन में आवश्यक परिवर्तन सुनिश्चित करने के लिए एक भंडारण उपकरण होना चाहिए। सौर ऊर्जा संयंत्रों को डिजाइन करते समय मौसम संबंधी कारकों का सही आकलन करना आवश्यक है।

भू - तापीय ऊर्जा- पृथ्वी की आंतरिक ऊष्मा (गर्म भाप-जल स्रोतों की ऊर्जा) को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करके बिजली पैदा करने की एक विधि।

बिजली पैदा करने की यह विधि इस तथ्य पर आधारित है कि चट्टानों का तापमान गहराई के साथ बढ़ता है, और पृथ्वी की सतह से 2-3 किमी के स्तर पर 100°C से अधिक हो जाता है। भूतापीय ऊर्जा संयंत्र से बिजली पैदा करने की कई योजनाएँ हैं।

प्रत्यक्ष योजना: प्राकृतिक भाप को पाइपों के माध्यम से विद्युत जनरेटर से जुड़े टर्बाइनों तक निर्देशित किया जाता है। अप्रत्यक्ष योजना: भाप को पहले (टरबाइनों में प्रवेश करने से पहले) उन गैसों से शुद्ध किया जाता है जो पाइप के विनाश का कारण बनती हैं। मिश्रित योजना: अनुपचारित भाप टर्बाइनों में प्रवेश करती है, और फिर जो गैसें इसमें नहीं घुलती हैं उन्हें संघनन के परिणामस्वरूप बने पानी से निकाल दिया जाता है।

ऐसे बिजली संयंत्र के लिए "ईंधन" की लागत उत्पादक कुओं और भाप संग्रह प्रणाली की लागत से निर्धारित होती है और अपेक्षाकृत कम होती है। पावर प्लांट की लागत स्वयं कम है, क्योंकि इसमें फायरबॉक्स, बॉयलर प्लांट या चिमनी नहीं है।

भूतापीय विद्युत प्रतिष्ठानों के नुकसान में स्थानीय मिट्टी के धंसने और भूकंपीय गतिविधि के जागृत होने की संभावना शामिल है। और जमीन से निकलने वाली गैसों में जहरीले पदार्थ हो सकते हैं। इसके अलावा, भूतापीय ऊर्जा संयंत्र के निर्माण के लिए कुछ भूवैज्ञानिक स्थितियों की आवश्यकता होती है।

पवन ऊर्जाऊर्जा की एक शाखा है जो पवन ऊर्जा (वायुमंडल में वायु द्रव्यमान की गतिज ऊर्जा) के उपयोग में विशेषज्ञता रखती है।

पवन ऊर्जा संयंत्र एक ऐसा संस्थापन है जो हवा की गतिज ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। इसमें एक पवन टरबाइन, एक विद्युत प्रवाह जनरेटर, पवन टरबाइन और जनरेटर के संचालन को नियंत्रित करने के लिए एक स्वचालित उपकरण और उनकी स्थापना और रखरखाव के लिए संरचनाएं शामिल हैं।

पवन ऊर्जा प्राप्त करने के लिए, विभिन्न डिज़ाइनों का उपयोग किया जाता है: मल्टी-ब्लेड "डेज़ीज़"; हवाई जहाज प्रोपेलर जैसे प्रोपेलर; ऊर्ध्वाधर रोटर, आदि

पवन फार्म उत्पादन के लिए बहुत सस्ते हैं, लेकिन उनकी शक्ति कम है और उनका संचालन मौसम पर निर्भर है। इसके अलावा, वे बहुत शोर करते हैं, इसलिए बड़े पवन ऊर्जा संयंत्रों को रात में भी बंद करना पड़ता है। इसके अलावा, पवन ऊर्जा संयंत्र हवाई यातायात और यहां तक ​​कि रेडियो तरंगों में भी हस्तक्षेप करते हैं। पवन ऊर्जा संयंत्रों के उपयोग से वायु प्रवाह की शक्ति स्थानीय रूप से कमजोर हो जाती है, जो औद्योगिक क्षेत्रों के वेंटिलेशन में हस्तक्षेप करती है और यहां तक ​​कि जलवायु को भी प्रभावित करती है। अंत में, पवन ऊर्जा संयंत्रों के उपयोग के लिए विशाल क्षेत्रों की आवश्यकता होती है, जो अन्य प्रकार के विद्युत जनरेटरों की तुलना में बहुत बड़े होते हैं।

तरंग ऊर्जा- तरंगों की स्थितिज ऊर्जा को स्पंदनों की गतिज ऊर्जा में परिवर्तित करके और स्पंदनों को एक यूनिडायरेक्शनल बल में बनाकर विद्युत ऊर्जा प्राप्त करने की एक विधि जो विद्युत जनरेटर के शाफ्ट को घुमाती है।

पवन और सौर ऊर्जा की तुलना में, तरंग ऊर्जा में बहुत अधिक शक्ति घनत्व होता है। इस प्रकार, समुद्र और महासागरों की औसत शक्ति, एक नियम के रूप में, 15 किलोवाट/मीटर से अधिक है। 2 मीटर की लहर ऊंचाई के साथ, शक्ति 80 किलोवाट/मीटर तक पहुंच जाती है। अर्थात महासागरों की सतह का विकास करते समय ऊर्जा की कमी नहीं हो सकती। तरंग शक्ति का केवल एक हिस्सा यांत्रिक और विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है, लेकिन पानी के लिए रूपांतरण गुणांक हवा की तुलना में अधिक है - 85 प्रतिशत तक।

ज्वारीय ऊर्जा, अन्य प्रकार की वैकल्पिक ऊर्जा की तरह, एक नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत है।

इस प्रकार के बिजली संयंत्र बिजली उत्पन्न करने के लिए ज्वारीय ऊर्जा का उपयोग करते हैं। एक साधारण ज्वारीय विद्युत स्टेशन (टीपीपी) स्थापित करने के लिए, आपको एक पूल - एक क्षतिग्रस्त खाड़ी या एक नदी के मुहाने की आवश्यकता होती है। बांध में पुलिया हैं और हाइड्रोलिक टर्बाइन स्थापित हैं जो जनरेटर को घुमाते हैं।

उच्च ज्वार पर, पानी कुंड में बहता है। जब ताल और समुद्र में पानी का स्तर बराबर होता है तो पुलियों के द्वार बंद कर दिए जाते हैं। निम्न ज्वार की शुरुआत के साथ, समुद्र में पानी का स्तर कम हो जाता है, और जब दबाव पर्याप्त हो जाता है, तो इससे जुड़े टर्बाइन और विद्युत जनरेटर काम करना शुरू कर देते हैं, और पानी धीरे-धीरे पूल छोड़ देता है।

कम से कम 4 मीटर के समुद्र स्तर में ज्वारीय उतार-चढ़ाव वाले क्षेत्रों में ज्वारीय बिजली संयंत्रों का निर्माण करना आर्थिक रूप से व्यवहार्य माना जाता है। ज्वारीय बिजली संयंत्र की डिजाइन क्षमता उस क्षेत्र में ज्वार की प्रकृति पर निर्भर करती है जहां स्टेशन बनाया गया है ज्वारीय बेसिन की मात्रा और क्षेत्रफल, और बांध निकाय में स्थापित टर्बाइनों की संख्या पर।

ज्वारीय ऊर्जा संयंत्रों का नुकसान यह है कि वे केवल समुद्रों और महासागरों के किनारों पर बनाए जाते हैं, इसके अलावा, वे बहुत अधिक शक्ति विकसित नहीं करते हैं, और ज्वार दिन में केवल दो बार आते हैं। और यहां तक ​​कि वे पर्यावरण के अनुकूल भी नहीं हैं। वे नमक और ताजे पानी के सामान्य आदान-प्रदान को बाधित करते हैं और इस प्रकार समुद्री वनस्पतियों और जीवों की रहने की स्थिति को बाधित करते हैं। वे जलवायु को भी प्रभावित करते हैं, क्योंकि वे समुद्री जल की ऊर्जा क्षमता, उनकी गति और गति के क्षेत्र को बदल देते हैं।

ढाल-तापमान ऊर्जावान. ऊर्जा उत्पादन की यह विधि तापमान अंतर पर आधारित है। यह बहुत व्यापक नहीं है. इसकी मदद से आप बिजली उत्पादन की मध्यम लागत पर काफी बड़ी मात्रा में ऊर्जा उत्पन्न कर सकते हैं।

अधिकांश ढाल-तापमान वाले बिजली संयंत्र समुद्री तट पर स्थित हैं और संचालन के लिए समुद्र के पानी का उपयोग करते हैं। विश्व के महासागर पृथ्वी पर पड़ने वाली लगभग 70% सौर ऊर्जा को अवशोषित करते हैं। कई सौ मीटर की गहराई पर ठंडे पानी और समुद्र की सतह पर गर्म पानी के बीच तापमान का अंतर ऊर्जा के एक विशाल स्रोत का प्रतिनिधित्व करता है, जिसका अनुमान 20-40 हजार TW है, जिसमें से केवल 4 TW का ही व्यावहारिक रूप से उपयोग किया जा सकता है।

इसी समय, समुद्री जल के तापमान अंतर पर निर्मित समुद्री ताप स्टेशन, बड़ी मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड की रिहाई, गहरे पानी के दबाव को गर्म करने और कम करने और सतह के पानी को ठंडा करने में योगदान करते हैं। और ये प्रक्रियाएँ क्षेत्र की जलवायु, वनस्पतियों और जीवों को प्रभावित नहीं कर सकती हैं।

बायोमास ऊर्जा. जब बायोमास (खाद, मृत जीव, पौधे) सड़ते हैं, तो उच्च मीथेन सामग्री वाली बायोगैस निकलती है, जिसका उपयोग हीटिंग, बिजली पैदा करने आदि के लिए किया जाता है।

ऐसे उद्यम (सूअरबाड़े और गौशाला, आदि) हैं जो इस तथ्य के कारण खुद को बिजली और गर्मी प्रदान करते हैं कि उनके पास कई बड़े "वैट" हैं जिनमें जानवरों से बड़े पैमाने पर खाद डाला जाता है। इन सीलबंद टैंकों में खाद सड़ जाती है और निकलने वाली गैस का उपयोग खेत की जरूरतों के लिए किया जाता है।

इस प्रकार की ऊर्जा का एक अन्य लाभ यह है कि ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए गीली खाद का उपयोग करने के परिणामस्वरूप, खाद से सूखा अवशेष बच जाता है, जो खेतों के लिए एक उत्कृष्ट उर्वरक है।

तेजी से बढ़ने वाले शैवाल और कुछ प्रकार के जैविक अपशिष्ट (मकई के डंठल, नरकट, आदि) का उपयोग जैव ईंधन के रूप में भी किया जा सकता है।

आकार स्मृति प्रभाव एक भौतिक घटना है जिसे सबसे पहले 1949 में सोवियत वैज्ञानिकों कुर्द्युमोव और होंड्रोस ने खोजा था।

आकार स्मृति प्रभाव विशेष मिश्र धातुओं में देखा जाता है और इसमें यह तथ्य शामिल होता है कि उनसे बने हिस्से, विरूपण के बाद, गर्मी के संपर्क में आने पर अपने प्रारंभिक आकार को बहाल कर देते हैं। मूल आकार को पुनर्स्थापित करते समय, वह कार्य किया जा सकता है जो ठंडी अवस्था में विरूपण पर खर्च किए गए कार्य से काफी अधिक है। इस प्रकार, जब मिश्रधातुओं को उनके मूल आकार में बहाल किया जाता है, तो वे महत्वपूर्ण मात्रा में ऊष्मा (ऊर्जा) उत्पन्न करते हैं।

आकार बहाली प्रभाव का मुख्य नुकसान कम दक्षता है - केवल 5-6 प्रतिशत।

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