शक्ति (ऊर्जा) संसाधन: पाठ, हल किए गए प्रश्न और अभ्यास

शक्ति संसाधन: ईंधन से बिजली तक

खेत में सिंचाई का पंप, कारखाने की मशीन, सड़क पर बस, घर की रसोई और अस्पताल, सबको ऊर्जा चाहिए। पर हर जगह स्रोत और तरीका अलग है। बस में पेट्रोलियम से बना ईंधन जलता है, छत पर लगा सौर पैनल धूप से बिजली बनाता है और जल विद्युत केंद्र में ऊँचाई से गिरता पानी टरबाइन घुमाता है।

शक्ति संसाधन वे स्रोत हैं जिनसे काम करने के लिए ऊर्जा मिलती है। इनके बिना आज का उत्पादन और सेवाएँ नहीं चल सकतीं। किसी स्रोत के बारे में यह भी देखा जाता है कि वह कितने का पड़ता है, आपूर्ति नियमित है या नहीं, स्थानीय जरूरत क्या है और पर्यावरण पर उसका क्या असर है। गाँव में धूप तो खूब है, पर उससे घर का बल्ब जले, इसके लिए उपकरण और पूरी व्यवस्था चाहिए।

इस अध्याय में पहले वर्गीकरण, फिर कोयला, पेट्रोलियम और गैस, उसके बाद बिजली बनने के तरीके, वैकल्पिक स्रोत और संरक्षण पढ़ेंगे। हर स्रोत के बारे में पूछिए: यह कहाँ से आता है, इससे काम कैसे लिया जाता है, यह कहाँ मिलता है और इसके लाभ तथा सीमाएँ क्या हैं? वितरण के प्रश्न में स्थान लिखिए, और उत्पादन की प्रक्रिया पूछी जाए तो उसके चरण क्रम से लिखिए।

1. प्राथमिक ऊर्जा, द्वितीयक ऊर्जा और विद्युत की इकाई

प्राथमिक ऊर्जा सीधे प्रकृति से मिलने वाले स्रोतों में होती है, जैसे कोयला, कच्चा पेट्रोलियम, प्राकृतिक गैस, सूर्य का विकिरण और बहता पानी। द्वितीयक ऊर्जा किसी प्राथमिक स्रोत का रूप बदलकर मिलती है, और इसका सबसे बड़ा उदाहरण बिजली है। बिजली कोयले से भी बनती है और सूर्य या पानी से भी, इसलिए वह नवीकरणीय है या नहीं, यह उसके स्रोत से तय होता है।

ऊर्जा और शक्ति में अंतर है। शक्ति वह दर है जिससे काम होता है या ऊर्जा मिलती है। बिजलीघर की क्षमता किलोवाट या मेगावाट में बताई जाती है, जबकि किसी समय में बनी या खर्च हुई बिजली किलोवाट-घंटे में मापी जाती है। घर के बिजली बिल में जो “यूनिट” लिखी होती है, वह एक किलोवाट-घंटा है।

मान लीजिए एक किलोवाट का उपकरण लगातार दो घंटे चला। उसने दो यूनिट बिजली खर्च की। यानी खपत जानने के लिए क्षमता के साथ चलने का समय भी चाहिए। इसी तरह एक जैसी क्षमता के दो बिजलीघर अलग-अलग समय तक चलें, तो उनका उत्पादन भी अलग होगा।

2. ऊर्जा संसाधनों का वर्गीकरण

ऊर्जा संसाधनों को कई आधारों पर बाँटा जाता है, और आधार बदलते ही एक ही स्रोत दूसरे समूह में आ जाता है। जैसे जल विद्युत परंपरागत भी है और नवीकरणीय भी।

नवीकरणीय स्रोतों की भरपाई प्रकृति करती रहती है, फिर भी किसी एक जगह हर समय भरपूर आपूर्ति नहीं मिलती: रात में धूप नहीं होती और हवा हर दिन एक-सी नहीं चलती। पाठ्यपुस्तक परमाणु ऊर्जा को गैरपरंपरागत समूह में रखती है, पर उसका खनिज ईंधन अनवीकरणीय है। लकड़ी तभी टिकाऊ स्रोत है जब कटाई जितने पेड़ फिर उगते रहें। और वही लकड़ी बाजार में बिके, तो उसका उपयोग व्यावसायिक गिना जाता है।

3. कोयला: निर्माण और गुणवत्ता

कोयला मुख्यतः प्राचीन वनस्पति से बना जीवाश्म ईंधन है। बहुत पुराने पेड़-पौधे जमीन में दबे और बहुत लंबे भूगर्भीय समय में बदलकर कोयला बन गए। जितना कोयला हम निकालते हैं, उतना मनुष्य के जीवनकाल में फिर नहीं बनता। इसलिए कितनी भी नई खानें मिलें, कोयला अनवीकरणीय ही है। इसका उपयोग ताप विद्युत, उद्योगों और उपयुक्त कोयले से कोक बनाने में होता है।

कोयले की गुणवत्ता उसके काले रंग से नहीं, उसकी नमी, राख, कार्बन और जलने पर मिलने वाली ऊष्मा से तय होती है। “सर्वोत्तम कोयला” पूछा जाए तो उत्तर ऐंथ्रासाइट है। पर कोक बनाने का गुण उपयुक्त बिटुमिनस कोयले में होता है, इसलिए ऐंथ्रासाइट को कोकिंग कोयले का पर्याय मत लिखिए।

4. भारत के कोयला क्षेत्र

भारत के गोंडवाना कोयला क्षेत्र प्रायद्वीप की पुरानी नदी-घाटियों में हैं। इनमें दामोदर घाटी सबसे प्रमुख है: झरिया और बोकारो झारखंड में, रानीगंज पश्चिम बंगाल में। झरिया और बोकारो कभी संयुक्त बिहार में थे, इसलिए कई विद्यार्थी आज भी इन्हें बिहार में लिख देते हैं।

टर्शियरी कोयला उत्तर-पूर्व के असम, मेघालय, नागालैंड और अरुणाचल प्रदेश के भागों में मिलता है। ध्यान रखिए कि गोंडवाना और टर्शियरी कोयले की भूगर्भीय आयु बताते हैं, जबकि ऐंथ्रासाइट और बिटुमिनस उसकी गुणवत्ता।

वितरण के उत्तर में पहले क्षेत्र का आधार लिखिए, जैसे दामोदर घाटी, फिर दो-चार स्थान उनके राज्य के साथ। नदी घाटी या राज्य का संबंध देने से उत्तर लंबी सूची से कहीं अधिक साफ बनता है।

5. पेट्रोलियम और शोधन

पेट्रोलियम अनेक हाइड्रोकार्बनों का प्राकृतिक मिश्रण है, जो प्राचीन जैव पदार्थ में लंबे समय तक हुए भूगर्भीय बदलावों से बना है। यह छिद्रों वाली चट्टानों में फँसा मिलता है। कुएँ से निकला कच्चा तेल कई पदार्थों का मिश्रण होता है, उसे सीधे गाड़ी में नहीं डाला जाता।

रिफाइनरी में कच्चे तेल का शोधन करके उसे अलग-अलग अंशों में बाँटा जाता है। इससे पेट्रोल, डीजल, मिट्टी का तेल, स्नेहक और दूसरे उत्पाद मिलते हैं। ये परिवहन, मशीनों, सड़क निर्माण और पेट्रो-रसायन उद्योग में काम आते हैं, और हर उत्पाद का काम अलग है: डीजल इंजन चलाता है, स्नेहक मशीन के पुर्जों को घिसने से बचाता है।

तेल क्षेत्र और रिफाइनरी अलग-अलग जगह हो सकते हैं। कच्चा तेल पाइपलाइन या जहाज से दूर की रिफाइनरी तक पहुँचाया जाता है। बेगूसराय की बरौनी रिफाइनरी तक भी कच्चा तेल पाइपलाइन से दूर से आता है।

समुद्र में तेल खोजने और निकालने के लिए ड्रिलिंग की व्यवस्था चाहिए। सागर सम्राट समुद्र में तेल खोजने वाला ड्रिलिंग जहाज है, तेल शोधनशाला नहीं। खनिज तेल का आर्थिक महत्त्व लिखते समय उसके दोनों उपयोग लिखिए: ईंधन के रूप में और उद्योगों के कच्चे माल के रूप में।

6. तेल क्षेत्र और प्रमुख रिफाइनरियाँ

तेल क्षेत्र दो तरह के होते हैं। स्थलवर्ती क्षेत्र जमीन पर होते हैं और अपतटीय क्षेत्र समुद्र में, तट से दूर। अरब सागर का मुंबई हाई प्रसिद्ध अपतटीय क्षेत्र है।

रिफाइनरियाँ अलग से याद कीजिए: बरौनी (बिहार), डिगबोई (असम), मथुरा (उत्तर प्रदेश), पानीपत (हरियाणा), हल्दिया (पश्चिम बंगाल), जामनगर (गुजरात) और मंगलूरु (कर्नाटक)। इस सूची में पहला नाम अपने राज्य का है। डिगबोई में तेल क्षेत्र भी है और रिफाइनरी भी।

मानचित्र में पहले राज्य या तट पहचानिए, फिर स्थान अंकित कीजिए। मुंबई हाई महाराष्ट्र के तट के पास है, पर समुद्र पूछा जाए तो उत्तर अरब सागर होगा।

7. प्राकृतिक गैस, CNG और LPG

प्राकृतिक गैस का मुख्य भाग मीथेन है। यह पेट्रोलियम के साथ भी मिलती है और अलग गैस क्षेत्रों में भी। इसका उपयोग बिजली बनाने, उद्योगों, उर्वरक कारखानों और ईंधन के रूप में होता है। उत्पादन क्षेत्र से उपभोक्ता तक इसे पाइपलाइन और दूसरी सुरक्षित व्यवस्थाओं से पहुँचाया जाता है।

CNG संपीडित प्राकृतिक गैस है। LPG द्रवित पेट्रोलियम गैस है, जिसमें प्रोपेन-ब्यूटेन जैसे घटक होते हैं, और घर की रसोई का गैस सिलिंडर इसी का होता है। दोनों गैसीय ईंधन हैं, पर उनकी बनावट, भंडारण और उपयोग की व्यवस्था अलग है।

जलने पर गैस कोयले से कम कण देती है और उतनी ही ऊर्जा के लिए कम कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ती है। फिर भी यह जीवाश्म और अनवीकरणीय ईंधन है, और उत्पादन तथा ढुलाई में रिसने वाली मीथेन जलवायु को नुकसान पहुँचाती है।

छोटे उत्तर में “पेट्रोलियम के साथ मिलने वाला मीथेन-प्रधान ईंधन” लिखकर दो उपयोग लिखिए। लंबे उत्तर में वितरण, परिवहन, लाभ और सीमाएँ भी जोड़िए। एक बात घर के लिए भी याद रखिए: गैस का रिसाव कभी माचिस या लौ से मत जाँचिए, यह बहुत खतरनाक है। उपकरणों की नियमित देखभाल ही सुरक्षा है।

8. ताप विद्युत कैसे बनती है?

कोयले वाले सामान्य ताप विद्युत केंद्र में कोयला जलाकर पानी को भाप में बदला जाता है। ऊँचे दाब की यह भाप टरबाइन घुमाती है, और टरबाइन से जुड़ा जनरेटर बिजली बनाता है। फिर भाप को ठंडा करके पानी बनाया जाता है, जो दोबारा काम में आता है। कहलगाँव और बरौनी जैसे बिहार के ताप बिजलीघर इसी क्रम से चलते हैं।

कोयले की ऊष्मा से बनी भाप टरबाइन घुमाती है और टरबाइन से जुड़ा जनित्र बिजली बनाता है। संघनक में भाप फिर पानी बनती है, जो वापस बॉयलर में जाता है।

इस पूरे क्रम में ऊर्जा का रूप बदलता रहता है: कोयले में रासायनिक ऊर्जा, भाप में ऊष्मीय ऊर्जा, घूमती टरबाइन में यांत्रिक ऊर्जा और जनरेटर से विद्युत ऊर्जा। ईंधन की सारी ऊर्जा बिजली नहीं बनती, कुछ ऊष्मा बनकर बाहर निकल जाती है।

ताप विद्युत केंद्र को ईंधन की लगातार आपूर्ति, ठंडा करने के लिए पानी, परिवहन और ग्रिड चाहिए। गैस से चलने वाले संयंत्र की तकनीक कुछ अलग होती है, यहाँ भाप वाले कोयला केंद्र का क्रम दिया गया है। यह स्रोत अनवीकरणीय है, क्योंकि इसका ईंधन कोयला सीमित है।

9. जल विद्युत की प्रक्रिया और अनुकूल दशाएँ

ऊँचाई पर जमा पानी में स्थितिज ऊर्जा होती है। उसे नियंत्रित ढंग से नीचे बहाया जाता है, पानी टरबाइन घुमाता है और जनरेटर बिजली बनाता है। पानी जलता नहीं, टरबाइन घुमाकर आगे बह जाता है। कुछ योजनाएँ बड़े जलाशय के बजाय नदी के बहाव पर ही अधिक निर्भर रहती हैं।

चित्र में: A = ऊँचा जलाशय, B = दबाव-नली, C = टरबाइन, D = जनरेटर, E = नीचे बहता पानी। ऊँचाई और बहाव, दोनों मिलकर तय करते हैं कि कितनी बिजली बनेगी। पानी खुद बिजली नहीं बनता, वह मशीन घुमाता है।

अनुकूल दशाएँ हैं: पर्याप्त और नियमित जलप्रवाह, ढाल या ऊँचाई का अंतर, मजबूत भूगर्भीय आधार, उपयुक्त स्थल, पूँजी और बिजली पहुँचाने की व्यवस्था। केवल बहुत वर्षा होना काफी नहीं।

पानी की भरपाई जलचक्र से होती रहती है, इसलिए जल विद्युत नवीकरणीय है। पर सूखा पड़े, मौसम बदले या जलाशय में गाद भरे, तो उत्पादन घट जाता है। बड़े बाँध से जमीन डूबती है, लोग विस्थापित होते हैं और नदी का प्राकृतिक बहाव बदलता है।

10. नदी घाटी परियोजनाएँ

नदी घाटी परियोजना से बिजली के साथ सिंचाई, बाढ़ नियंत्रण, जलापूर्ति, मत्स्य पालन और परिवहन जैसे लाभ भी लिए जाते हैं। कई उद्देश्यों वाली ऐसी योजना को बहुउद्देशीय परियोजना कहते हैं। बिहार के लिए सबसे नजदीकी उदाहरण कोसी परियोजना है। कोसी की बाढ़ ने इतनी तबाही मचाई कि उसे “बिहार का शोक” कहा गया, और उसे काबू में करना इस योजना का बड़ा उद्देश्य था। हर परियोजना में सब उद्देश्य बराबर पूरे हों, ऐसा नहीं होता।

दामोदर घाटी क्षेत्र में जल और ताप, दोनों तरह के बिजलीघर हैं, इसलिए इसे केवल एक बाँध समझना अधूरा होगा। रिहंद के जलाशय का नाम गोविंद बल्लभ पंत सागर है, और तुंगभद्रा कृष्णा की सहायक नदी है।

चार अंक के वर्णन में नदी, स्थान, प्रमुख उद्देश्य और लाभ लिखिए, फिर एक सीमा भी, जैसे गाद, डूब-क्षेत्र, पुनर्वास या नदी के बहाव का प्रबंधन। बाँध की पुरानी ऊँचाई या क्षमता रटने से ज्यादा जरूरी उसके उद्देश्य और प्रभाव समझना है।

11. बिहार के प्रमुख ताप विद्युत केंद्र

अब अपने राज्य की बात। बिहार के बिजलीघरों को उनके जिले के साथ याद कीजिए। चार नाम माँगे जाएँ तो बरौनी, कहलगाँव, कांटी और बाढ़ लिखिए। नबीनगर भी राज्य का प्रमुख ताप विद्युत केंद्र है।

“बाढ़” यहाँ पटना जिले के एक स्थान का नाम है, प्राकृतिक आपदा नहीं। कहलगाँव का राज्य पूछा जाए तो बिहार, जिला पूछा जाए तो भागलपुर लिखिए। कांटी के लिए मुजफ्फरपुर याद रखिए। बरौनी में रिफाइनरी भी है और ताप विद्युत केंद्र भी, पर ये दो अलग औद्योगिक इकाइयाँ हैं।

अब एक सवाल: बिहार में कोयले का बड़ा खनन नहीं होता, फिर ये ताप विद्युत केंद्र चलते कैसे हैं? इन्हें कोयला दूसरे राज्यों से मिलता है, और बिहार को राष्ट्रीय ग्रिड से भी बिजली मिलती है।

12. परमाणु ऊर्जा की मूल प्रक्रिया

परमाणु बिजलीघर में नियंत्रित नाभिकीय अभिक्रिया से ऊष्मा मिलती है। इस ऊष्मा से भाप बनती है, भाप टरबाइन घुमाती है और टरबाइन जनरेटर चलाती है। यानी आगे का काम ताप बिजलीघर जैसा ही है। फर्क ऊष्मा के स्रोत का है: कोयला केंद्र में ऊष्मा जलने से मिलती है, परमाणु केंद्र में नाभिकीय प्रक्रिया से।

यूरेनियम प्रमुख परमाणु ईंधन संसाधन है। थोरियम भी भारत के परमाणु कार्यक्रम का महत्त्वपूर्ण संसाधन है, पर उसे सीधे सामान्य रिएक्टर में तैयार ईंधन की तरह नहीं डाला जाता। पहले उपयुक्त नाभिकीय प्रक्रिया से उससे विखंडनीय पदार्थ बनाना पड़ता है। थोरियम मोनाजाइट खनिज से जुड़ा है, जो तटीय बालू के निक्षेपों में मिलता है।

रिएक्टरों में ग्रेफाइट जैसे कुछ पदार्थ दूसरी भूमिका निभाते हैं, ईंधन का काम यूरेनियम जैसे पदार्थ करते हैं। परमाणु ईंधन खनिज भंडारों से आता है, इसलिए अनवीकरणीय है।

थोड़े-से ईंधन से बहुत ऊर्जा मिलती है, यह इसका बड़ा लाभ है। साथ ही सुरक्षा, शीतलन, रेडियोधर्मी अपशिष्ट का प्रबंधन और प्रशिक्षित कर्मचारी जरूरी हैं। चलते समय इससे सीधा कार्बन उत्सर्जन कम होता है, फिर भी पूरी व्यवस्था के पर्यावरणीय प्रभावों का ध्यान रखना पड़ता है।

13. परमाणु केंद्र: सही स्थान

भारत का पहला वाणिज्यिक परमाणु विद्युत केंद्र महाराष्ट्र के तारापुर में है। इसकी पहली दो इकाइयों का वाणिज्यिक संचालन 1969 में शुरू हुआ। अनुसंधान रिएक्टर और बिजली बेचने वाला वाणिज्यिक केंद्र अलग चीजें हैं, इसलिए दोनों की शुरुआत के वर्ष भी अलग हैं।

कलपक्कम और कुडनकुलम, दोनों तमिलनाडु में हैं। कैगा कर्नाटक में है और काकरापार गुजरात में। नाम सुनने में मिलते-जुलते लगते हैं, इसलिए हर नाम को उसके राज्य के साथ याद कीजिए।

“चार केंद्रों के नाम लिखिए” में चार सही नाम काफी हैं। राज्य भी पूछा जाए, तो हर नाम के साथ राज्य लिखिए।

14. सौर ऊर्जा: प्रकाश से बिजली और ताप

सूर्य से हमें प्रकाश भी मिलता है और ऊष्मा भी, और दोनों का उपयोग अलग तकनीक से होता है। प्रकाश-विद्युत या सौर सेल सूर्य के प्रकाश को सीधे बिजली में बदलता है। कई सेल मिलकर मॉड्यूल या पैनल बनाते हैं, और नियंत्रक तथा जरूरत हो तो इन्वर्टर के सहारे यह बिजली उपकरणों या ग्रिड तक पहुँचती है।

सौर तापीय उपकरण सूर्य की ऊष्मा से काम करते हैं। सौर कुकर खाना पकाता है और सौर जल-तापक पानी गरम करता है। “सौर ऊर्जा का उत्पादन” पूछा जाए, तो लिखिए कि सूर्य के विकिरण को उपयोगी ऊर्जा में कैसे बदला जाता है।

भारत के अनेक भागों में भरपूर धूप मिलती है, इसलिए यहाँ सौर ऊर्जा की बड़ी संभावना है। घर की छत, खुली जमीन, खेत का पंप और दूर-दराज के गाँव, सबमें इसके अलग-अलग उपयोग हैं। क्या आपके गाँव में किसी खेत में सौर पंप लगा है? इसका लाभ है जीवाश्म ईंधन की बचत और चलते समय कम प्रत्यक्ष प्रदूषण। सीमाएँ हैं रात में प्रकाश न मिलना, बादल और धूल का असर, जगह और शुरुआती लागत, और जरूरत के अनुसार भंडारण या ग्रिड का सहारा।

धूप निःशुल्क है, पर पैनल, उनकी देखभाल और पुराने पैनलों के प्रबंधन पर खर्च आता है।

15. पवन ऊर्जा

चलती हवा में गतिज ऊर्जा होती है। हवा टरबाइन के पंखे घुमाती है, यह घुमाव जनरेटर चलाता है और बिजली बनती है। पवनचक्की से पानी उठाने जैसे यांत्रिक काम भी होते रहे हैं, पर बिजली बनाने के लिए उसके साथ जनरेटर चाहिए।

पवन बिजलीघर के लिए ऐसी जगह चुनी जाती है जहाँ लंबे समय तक पर्याप्त और नियमित हवा चले, खुली जगह हो, पहुँचने का रास्ता हो, भू-आकृति अनुकूल हो और ग्रिड से जुड़ाव हो सके। एक दिन की तेज आँधी किसी जगह को साल भर के लिए उपयुक्त नहीं बनाती। बहुत धीमी या बहुत तेज हवा में टरबाइन ठीक से नहीं चल पाती।

तमिलनाडु, गुजरात, राजस्थान, महाराष्ट्र और कर्नाटक के उपयुक्त भाग पवन ऊर्जा के जाने-पहचाने क्षेत्र हैं। इसमें ईंधन नहीं जलता और जीवाश्म स्रोतों पर दबाव घटता है। सीमाएँ हैं हवा की अनियमितता, रखरखाव, जगह और स्थानीय पर्यावरण पर असर, इसलिए स्थल चुनते समय पक्षियों और आसपास की बस्तियों का ध्यान रखा जाता है।

सौर और पवन को साथ लगाने पर भी आपूर्ति की योजना और जरूरत के अनुसार भंडारण या दूसरा स्रोत चाहिए।

16. ज्वारीय और तरंग ऊर्जा

समुद्र का पानी नियमित रूप से चढ़ता और उतरता है। इसे ज्वार-भाटा कहते हैं, और यह चंद्रमा तथा सूर्य के गुरुत्वाकर्षण से होता है। चढ़ते-उतरते जलस्तर के अंतर और उससे बने बहाव से टरबाइन चलाकर बिजली बनाई जाती है। यह प्रक्रिया रोज होती रहती है, इसलिए ज्वारीय ऊर्जा नवीकरणीय स्रोत है।

भारत में कच्छ और खंभात की खाड़ियाँ तथा सुंदरवन क्षेत्र ज्वारीय ऊर्जा की संभावना वाले क्षेत्र हैं। संभावना और चालू बड़ा बिजलीघर, दो अलग बातें हैं: परियोजना तभी लगती है जब स्थल, लागत, ज्वार का अंतर और समुद्री पर्यावरण पर असर, सब देख लिए जाएँ। हर तट इसके लिए उपयोगी नहीं होता।

समुद्री तरंग ऊर्जा अलग है। इसमें सतह पर उठती लहरों की गति से ऊर्जा ली जाती है। ज्वार और लहर दोनों समुद्र के हैं, पर उनके कारण और उपकरणों का काम अलग है।

छोटे उत्तर में प्राकृतिक प्रक्रिया, बिजली बनाने का तरीका और एक संभावित क्षेत्र लिखिए। लाभ में ईंधन की बचत, और सीमाओं में खास स्थल की जरूरत, लागत तथा समुद्री जीवों और तटीय बहाव पर असर लिखिए।

17. भू-तापीय ऊर्जा

पृथ्वी के भीतर बहुत ऊष्मा है, और इससे मिलने वाली ऊर्जा भू-तापीय ऊर्जा कहलाती है। कुछ जगहों पर गरम पानी या भाप सतह के पास ही मिल जाती है। पर्याप्त ताप और तकनीक हो, तो इससे सीधे ताप लिया जाता है या टरबाइन-जनरेटर चलाकर बिजली बनाई जाती है।

हिमाचल प्रदेश की पार्वती घाटी में मणिकरण और लद्दाख की पूगा घाटी में भू-तापीय ऊर्जा की प्रयोगात्मक परियोजनाएँ लगाई गई हैं। ये प्रयोग के स्तर की परियोजनाएँ हैं। बड़े बिजलीघर के लिए स्थानीय ताप, पानी, चट्टान, ड्रिलिंग और आर्थिक व्यवहार्यता की जाँच चाहिए।

इसका लाभ यह है कि उपयुक्त स्थल पर उपयोगी ऊष्मा मिल जाती है। सीमाएँ हैं खास भूगर्भीय दशाओं पर निर्भरता, खोज और ड्रिलिंग का शुरुआती खर्च, गरम द्रवों का प्रबंधन और स्थानीय प्रभाव। बहुत अधिक दोहन से किसी स्थल की उपलब्धता घट भी सकती है।

उत्तर में मणिकरण को हिमाचल प्रदेश से और पूगा को लद्दाख से जोड़िए।

18. बायोगैस और बायोमास

गोबर और दूसरे उपयुक्त जैविक कचरे को बंद टंकी में रखा जाए, तो ऑक्सीजन के बिना सूक्ष्मजीव उसे सड़ाते हैं और बायोगैस बनती है। इसमें जलने वाली मुख्य गैस मीथेन है। इससे खाना पकता है, ताप मिलता है और उपयुक्त व्यवस्था हो तो बिजली भी बनती है। टंकी से निकला घोल ठीक से सँभालने पर खाद का काम करता है। गाँवों में जहाँ पशु हैं, वहाँ गोबर रोज मिलता है, इसलिए यह तकनीक वहाँ खास उपयोगी है।

बायोमास का अर्थ है ऊर्जा देने वाला जैव पदार्थ, जैसे फसलों के अवशेष और लकड़ी। इसे जलाकर, इससे ईंधन बनाकर या दूसरी तकनीक से ऊर्जा ली जाती है। बायोगैस बायोमास से ऊर्जा लेने का ही एक तरीका है। टंकी में केवल सड़ने वाला उपयुक्त जैविक पदार्थ डाला जाता है, प्लास्टिक और धातु नहीं।

गाँव में बायोगैस तभी सफल होती है जब नियमित गोबर, पानी, उचित ताप, देखभाल और गैस के उपयोग की व्यवस्था हो। फसल के अवशेष या लकड़ी खुले में अधजली जलाई जाएँ तो धुआँ और हानिकारक कण फैलते हैं।

बायोमास तभी नवीकरणीय है जब वह बार-बार उपलब्ध होता रहे। जंगल से लगातार लकड़ी काटना और नए पेड़ न उगने देना टिकाऊ व्यवस्था नहीं है।

19. ऊर्जा और आर्थिक विकास

ऊर्जा खेती, उद्योग, परिवहन और सेवाओं, सबको काम करने की शक्ति देती है। सिंचाई पंप, अनाज की प्रोसेसिंग, कोल्ड स्टोरेज, कारखानों की मशीनें और संचार उपकरण इसी से चलते हैं। बिजली नियमित मिले, तो काम के घंटे और उत्पादन दोनों बढ़ते हैं। बिजली कटे तो अस्पताल, पढ़ाई, जलापूर्ति और छोटे व्यवसाय, सब पर असर पड़ता है। शाम को बिजली जाने से पढ़ाई कैसे रुकती है, यह आप खुद जानते हैं।

किसी क्षेत्र में ईंधन का भंडार होने भर से सबको सस्ती बिजली नहीं मिल जाती। उसके लिए बिजलीघर, लाइनें, वितरण, रखरखाव और भुगतान की व्यवस्था चाहिए। दूसरी ओर, कोयला क्षेत्रों से दूर बसा बिहार जैसा राज्य ग्रिड, परिवहन और दूसरे स्रोतों से अपनी जरूरत पूरी करता है।

ऊर्जा सुरक्षा का अर्थ है पर्याप्त और भरोसेमंद आपूर्ति की व्यवस्था। एक ही ईंधन या एक ही आपूर्ति-मार्ग पर बहुत अधिक निर्भरता जोखिम बढ़ाती है। स्थानीय स्रोतों का सही उपयोग, कई तरह के स्रोत, कुशल उपकरण और अच्छा नेटवर्क इसमें मदद करते हैं।

विकास वाले प्रश्न में पहले खेती, उद्योग और सेवा के उदाहरण दीजिए, फिर सस्ती और नियमित आपूर्ति का महत्त्व समझाइए। बढ़ती माँग पूरी करने के साथ ऊर्जा की बर्बादी घटाना भी आर्थिक लाभ देता है।

20. पर्यावरण, स्वास्थ्य और लोगों पर प्रभाव

हर ऊर्जा स्रोत का असर अलग है। कोयला खनन से जमीन और बस्तियाँ प्रभावित होती हैं, और उसे जलाने से कार्बन डाइऑक्साइड, राख और दूसरे प्रदूषक निकलते हैं। तेल रिसने से पानी और तटीय जीवन को नुकसान होता है, और गैस के रिसाव में मीथेन बड़ी समस्या है।

बिजलीघर में ठंडा करने के काम आया गरम पानी बिना पर्याप्त नियंत्रण के नदी या जलाशय में छोड़ा जाए, तो वहाँ के पानी का तापमान बढ़ जाता है। इसे तापीय प्रदूषण कहते हैं। गरम पानी में घुली ऑक्सीजन घटती है और मछलियाँ तथा दूसरे जलीय जीव प्रभावित होते हैं। इसकी मुख्य पहचान पानी के तापमान का असामान्य रूप से बढ़ना है।

जल विद्युत में डूब-क्षेत्र और पुनर्वास, परमाणु ऊर्जा में सुरक्षा और रेडियोधर्मी अपशिष्ट, तथा सौर-पवन में जमीन, उपकरण और स्थानीय पारिस्थितिकी का ध्यान रखना पड़ता है। यानी हर स्रोत के लाभ के साथ उसकी कीमत भी देखी जाती है।

उपाय हैं: साफ तकनीक, सही स्थल, उत्सर्जन पर नियंत्रण, अपशिष्ट का सुरक्षित निपटान, प्रभावित लोगों की भागीदारी और ऊर्जा दक्षता। बदलाव की योजना में कामगारों, किसानों और कम आय वाले उपभोक्ताओं की जरूरतें भी ध्यान में रखी जाती हैं।

21. ऊर्जा संरक्षण के व्यावहारिक उपाय

ऊर्जा संरक्षण का अर्थ है वही जरूरी काम कम बर्बादी और अधिक दक्षता से करना। ऊर्जा दक्षता यानी कम ऊर्जा में वही उपयोगी सेवा। खाली कमरे की बत्ती बुझाना बचत है, और उतनी ही रोशनी देने वाला अधिक दक्ष उपकरण लगाना दक्षता। दोनों जरूरी हैं।

1. जरूरत न हो तो बत्ती, पंखा और उपकरण बंद कीजिए। दिन के प्रकाश और प्राकृतिक हवा का उपयोग कीजिए।
2. दक्ष उपकरण चुनिए और उनकी देखभाल कीजिए। धूल, खराब मोटर और रिसाव से हानि बढ़ती है।
3. सार्वजनिक परिवहन, साझा यात्रा और छोटी दूरी पर पैदल या साइकिल से चलकर ईंधन बचाइए।
4. उद्योगों में ऊर्जा लेखा-जाँच, बची हुई ऊष्मा का उपयोग और उत्पादन की बेहतर योजना जरूरी है।
5. बिजली उत्पादन और वितरण की तकनीकी हानियाँ घटानी चाहिए। सिंचाई में सही पंप, पाइप और चलाने का सही समय बहुत बचत करते हैं।
6. स्थानीय दशाओं के अनुसार सौर, पवन, बायोगैस और दूसरे उपयुक्त स्रोत बढ़ाने चाहिए।

नई खोज और नए बिजलीघर आपूर्ति बढ़ाते हैं, पर बर्बादी रोके बिना बढ़ती माँग पूरी नहीं होती। अंतरराष्ट्रीय सहयोग से तकनीक, शोध और धन में मदद मिलती है। उत्तर में हर उपाय के साथ उसका लाभ भी लिखिए, जैसे “दक्ष पंप से कम बिजली में उतनी ही सिंचाई”।

22. तुलना और उत्तर लिखने का तरीका

दो अंक के उत्तर में परिभाषा और छोटा कारण, या माँगे गए नाम लिखिए। चार अंक में प्रश्न के हर हिस्से को अलग बिंदु में पूरा कीजिए: वर्गीकरण में आधार और उदाहरण, वितरण में स्थान, और संरक्षण में उपाय तथा उनके परिणाम।

एक उदाहरण लीजिए। ताप और जल विद्युत का अंतर पूछा जाए, तो लिखिए कि ताप केंद्र में ईंधन से मिली ऊष्मा भाप बनाती है और भाप टरबाइन घुमाती है, जबकि जल केंद्र में पानी की गति सीधे टरबाइन चलाती है। जनरेटर दोनों में होता है। फिर स्रोत की भरपाई और पर्यावरण पर प्रभाव जोड़ दीजिए, उत्तर पूरा हो जाएगा।

प्राथमिक और द्वितीयक ऊर्जा

प्रश्न 1. प्राथमिक और द्वितीयक ऊर्जा में अंतर उदाहरण सहित लिखिए। (2 अंक)

उत्तर:

1. प्राथमिक ऊर्जा सीधे प्रकृति से मिलने वाले स्रोत में होती है। कोयला और सूर्य का प्रकाश इसके उदाहरण हैं।
2. प्राथमिक स्रोत का रूप बदलकर द्वितीयक ऊर्जा मिलती है। बिजली इसका उदाहरण है, जो कोयले, पानी या सूर्य से बनाई जाती है।

कोयला अनवीकरणीय क्यों

प्रश्न 2. कोयला मिलने और उसके नवीकरणीय होने में क्या अंतर है? (2 अंक)

उत्तर:

नई खान मिलने से हमें पता चलता है कि कोयला अधिक है, यानी ज्ञात भंडार बढ़ता है। पर कोयला बनने में बहुत लंबा भूगर्भीय समय लगता है, और जितना निकालते हैं उतना जल्दी नहीं बनता। इसलिए कोयला अनवीकरणीय ही रहता है।

ऐंथ्रासाइट और कोकिंग कोयला

प्रश्न 3. ऐंथ्रासाइट और कोकिंग कोयले को अलग क्यों समझना चाहिए? (2 अंक)

उत्तर:

ऐंथ्रासाइट सबसे उच्च कोटि का कोयला है, जिसमें कार्बन अधिक होता है। कोकिंग कोयला वह है जिससे कोक बन सके, और यह गुण मुख्यतः कुछ बिटुमिनस कोयलों में होता है। इसलिए दोनों नाम एक ही गुण के लिए नहीं हैं।

तेल क्षेत्र और शोधनशाला

प्रश्न 4. तेल क्षेत्र और शोधनशाला का अंतर बताइए। (2 अंक)

उत्तर:

तेल क्षेत्र वह जगह है जहाँ से प्राकृतिक कच्चा तेल निकाला जाता है। शोधनशाला में उस कच्चे तेल से पेट्रोल, डीजल और दूसरे उत्पाद बनते हैं। तेल पाइपलाइन से दूर तक भेजा जाता है, जैसे बरौनी तक, इसलिए शोधनशाला के नीचे तेल क्षेत्र होना जरूरी नहीं।

CNG और LPG

प्रश्न 5. CNG और LPG में दो अंतर लिखिए। (2 अंक)

उत्तर:

1. CNG संपीडित प्राकृतिक गैस है और इसमें मुख्यतः मीथेन होती है। LPG द्रवित पेट्रोलियम गैस है, जिसमें प्रोपेन-ब्यूटेन जैसे घटक होते हैं।
2. दोनों की बनावट और भंडारण की व्यवस्था अलग है। इसलिए घर का LPG सिलिंडर CNG नहीं कहलाता।

जल विद्युत और वर्षा

प्रश्न 6. जल विद्युत के लिए केवल वर्षा पर्याप्त क्यों नहीं है? (2 अंक)

उत्तर:

वर्षा से पानी मिलता है, पर जल विद्युत के लिए पानी का अच्छा बहाव और ऊँचाई का अंतर भी चाहिए। साथ में उपयुक्त स्थल, मजबूत आधार, तकनीक और बिजली पहुँचाने की व्यवस्था न हो, तो केवल वर्षा से बिजली नहीं बनती।

सौर सेल और सौर जल-तापक

प्रश्न 7. सौर सेल और सौर जल-तापक में अंतर लिखिए। (2 अंक)

उत्तर:

सौर सेल सूर्य के प्रकाश को सीधे बिजली में बदलता है। सौर जल-तापक सूर्य की ऊष्मा से पानी गरम करता है। दोनों सूर्य से काम लेते हैं, पर उनकी तकनीक और उनसे मिलने वाला परिणाम अलग है।

बायोगैस संयंत्र की शर्तें

प्रश्न 8. बायोगैस संयंत्र के सफल उपयोग की दो शर्तें लिखिए। (2 अंक)

उत्तर:

1. गोबर या दूसरे उपयुक्त जैविक पदार्थ और पानी की नियमित आपूर्ति होनी चाहिए।
2. बंद टंकी, उचित ताप, रखरखाव और बनी गैस के सुरक्षित उपयोग की व्यवस्था होनी चाहिए। केवल संयंत्र लगा देना काफी नहीं।

ताप विद्युत की प्रक्रिया

प्रश्न 9. कोयला-आधारित भाप विद्युत केंद्र की प्रक्रिया चरणों में लिखिए। (4 अंक)

उत्तर:

1. बॉयलर में कोयला जलाकर पानी को ऊँचे दाब की भाप में बदला जाता है।
2. भाप टरबाइन को घुमाती है। इससे ऊष्मीय ऊर्जा यांत्रिक ऊर्जा में बदलती है।
3. टरबाइन से जुड़ा जनरेटर बिजली बनाता है, जो ग्रिड तक पहुँचाई जाती है।
4. भाप को संघनक में ठंडा करके फिर पानी बनाया जाता है, और वह दोबारा काम में आता है।

ईंधन की पूरी ऊर्जा बिजली नहीं बनती, कुछ ऊष्मा बाहर निकल जाती है। इसलिए दक्षता बढ़ाना और प्रदूषण तथा गरम पानी का प्रबंधन जरूरी है।

जल विद्युत के कारक और सीमाएँ

प्रश्न 10. जल विद्युत के अनुकूल कारक और उसकी दो सीमाएँ समझाइए। (4 अंक)

उत्तर:

जल विद्युत के लिए पर्याप्त जलप्रवाह और ऊँचाई का अंतर चाहिए। मजबूत भूगर्भीय आधार और उपयुक्त स्थल हो, तभी बाँध, नली और मशीनें लग पाती हैं। पूँजी, तकनीक और ग्रिड भी जरूरी हैं।

पानी टरबाइन घुमाता है और जनरेटर बिजली बनाता है। यह जलचक्र पर टिका नवीकरणीय स्रोत है। इसकी सीमाएँ ये हैं:

1. सूखे में या मौसम के अनुसार बहाव घटने से उत्पादन घटता है।
2. बड़े जलाशय से जमीन डूबती है, लोग विस्थापित होते हैं और नदी का पर्यावरण बदलता है।

पेट्रोलियम का वितरण और उपयोग

प्रश्न 11. भारत में पेट्रोलियम का वितरण और उपयोग समझाइए। (4 अंक)

उत्तर:

भारत के प्रमुख तेल क्षेत्रों में असम के डिगबोई-नाहरकटिया-मोरान, गुजरात के अंकलेश्वर-कलोल-मेहसाणा और राजस्थान का बाड़मेर क्षेत्र आते हैं। मुंबई हाई अरब सागर का अपतटीय क्षेत्र है। पूर्वी तट के कृष्णा-गोदावरी और कावेरी बेसिन भी महत्त्वपूर्ण हैं।

कच्चे तेल के शोधन से पेट्रोल, डीजल, मिट्टी का तेल और स्नेहक जैसे उत्पाद मिलते हैं। ये परिवहन, मशीन, उद्योग और पेट्रो-रसायन के काम आते हैं। तेल क्षेत्र और रिफाइनरी अलग जगह हो सकते हैं, क्योंकि पाइपलाइन और जहाज कच्चा तेल दूर की रिफाइनरी तक पहुँचाते हैं।

सौर और पवन ऊर्जा

प्रश्न 12. सौर और पवन ऊर्जा के लाभ तथा सीमाएँ लिखिए। (4 अंक)

उत्तर:

सौर सेल प्रकाश से बिजली बनाता है, जबकि पवन टरबाइन हवा की गति से जनरेटर चलाता है। दोनों नवीकरणीय स्रोत हैं।

1. इनमें जीवाश्म ईंधन नहीं जलता, इसलिए ईंधन की बचत होती है और प्रत्यक्ष प्रदूषण कम होता है।
2. उपयुक्त क्षेत्रों में स्थानीय बिजली की जरूरत पूरी करने में मदद मिलती है।
3. सौर उत्पादन धूप पर और पवन उत्पादन उपयुक्त हवा पर निर्भर है। इसलिए रात, बादल और अनियमित हवा के लिए आपूर्ति की योजना चाहिए।
4. उपकरण, जमीन, रखरखाव, ग्रिड और जरूरत के अनुसार भंडारण का खर्च आता है। स्थानीय पर्यावरण और पुराने उपकरणों के निपटान का भी ध्यान रखना पड़ता है।

परमाणु ऊर्जा

प्रश्न 13. परमाणु ऊर्जा के संसाधन, प्रक्रिया और सावधानियाँ समझाइए। (4 अंक)

उत्तर:

यूरेनियम प्रमुख परमाणु ईंधन संसाधन है। थोरियम भी उपयोगी संसाधन है, पर उससे उपयुक्त नाभिकीय प्रक्रिया द्वारा विखंडनीय पदार्थ बनाना पड़ता है।

नियंत्रित नाभिकीय अभिक्रिया से ऊष्मा मिलती है। उससे बनी भाप टरबाइन चलाती है और जनरेटर बिजली बनाता है। तारापुर, रावतभाटा, नरौरा और कैगा प्रमुख केंद्रों के उदाहरण हैं।

थोड़े ईंधन से बहुत ऊर्जा मिलती है। फिर भी सुरक्षित संचालन, शीतलन, प्रशिक्षित कर्मचारी और रेडियोधर्मी अपशिष्ट का लंबे समय तक प्रबंधन जरूरी है। इसका ईंधन खनिज है, इसलिए यह अनवीकरणीय संसाधन है।

गाँव की ऊर्जा योजना

प्रश्न 14. किसी गाँव के लिए ऊर्जा योजना बनाते समय किन बातों को ध्यान में रखेंगे? (4 अंक)

उत्तर:

1. पहले जरूरत पहचानेंगे: घरों की रोशनी, खाना पकाना, सिंचाई और छोटे उद्योग। इनकी मात्रा और समय अलग-अलग होते हैं।
2. गाँव में उपलब्ध धूप, जैविक कचरा, पानी और ग्रिड की जाँच करेंगे, क्योंकि हर जगह एक ही तकनीक नहीं चलती।
3. दक्ष पंप और उपकरण, रखरखाव और बर्बादी पर रोक से माँग घटाएँगे। जहाँ ठीक हो, वहाँ सौर और बायोगैस जोड़ेंगे।
4. लागत, नियमित आपूर्ति, मरम्मत, सुरक्षा और पर्यावरण पर असर देखेंगे। रात या खराब मौसम के लिए दूसरी आपूर्ति की व्यवस्था रखेंगे।

इस तरह बनी योजना गाँव के लोगों की असली जरूरत पूरी करेगी।