पूरा अध्याय एक नज़र में
बुनियादी बातें
- कुल ऊर्जा संरक्षित रहती है, पर काम के बाद उसका उपयोगी रूप वातावरण में बिखर जाता है। ऊर्जा संकट उपयोगी ऊर्जा का संकट है।
- उत्तम स्रोत: प्रति एकांक आयतन या द्रव्यमान अधिक कार्य, सरलता से सुलभ, भंडारण-परिवहन आसान, सस्ता।
- स्रोत चुनने के आधार: ऊर्जा पाने में सरलता, खर्च, प्रौद्योगिकी की दक्षता, पर्यावरण की क्षति।
पारंपरिक स्रोत
| स्रोत |
मुख्य बातें |
| जीवाश्मी ईंधन (कोयला, पेट्रोलियम) |
करोड़ों वर्षों में बने, अनवीकरणीय। C, N, S के अम्लीय ऑक्साइड से अम्लीय वर्षा, CO₂ से ग्रीन हाउस प्रभाव |
| तापीय विद्युत संयंत्र |
ईंधन जलाकर भाप, भाप से टरबाइन। कोयला/तेल क्षेत्रों के पास, क्योंकि बिजली भेजना ईंधन ढोने से दक्ष है |
| जल विद्युत |
स्थितिज → गतिज → विद्युत। भारत की माँग का लगभग चौथाई। नवीकरणीय। बाँध से भूमि-घर डूबना, मेथेन, पुनर्वास (टिहरी: गंगा, सरदार सरोवर: नर्मदा) |
| जैव-मात्रा |
लकड़ी, उपले। कम ऊष्मा, अधिक धुआँ। सीमित हवा में लकड़ी जलाने से चारकोल: बिना ज्वाला, कम धुआँ |
| जैव गैस |
गोबर + पानी = कर्दम, संपाचित्र में अवायवीय अपघटन। 75% तक मेथेन, धुआँ-राख नहीं। स्लरी में N, P: उत्तम खाद |
| पवन ऊर्जा |
पवन फ़ार्म। हवा 15 km/h से अधिक, 1 MW के लिए लगभग 2 हेक्टेयर। डेनमार्क "पवनों का देश", भारत पाँचवाँ, कन्याकुमारी 380 MW, क्षमता लगभग 45,000 MW |
वैकल्पिक स्रोत
| स्रोत |
मुख्य बातें |
| सौर ऊर्जा |
सौर स्थिरांक लगभग 1.4 kW/m², साफ़ दिन में 4 से 7 kWh/m² प्रतिदिन। काला पृष्ठ अधिक ऊष्मा सोखता है |
| सौर कुकर |
काला भीतरी भाग, काँच का ढक्कन (पौधघर प्रभाव), दर्पण। फ़ोकसन के लिए अवतल दर्पण। रात और बादल में बेकार |
| सौर सेल |
सिलिकॉन, 0.5 से 1.0 V, लगभग 0.7 W। गतिमान पुर्ज़ा नहीं। पैनल जोड़ने में चाँदी। उपग्रह, ट्रैफ़िक सिग्नल, कैलकुलेटर |
| ज्वारीय |
चंद्रमा का खिंचाव, संकरे क्षेत्र पर बाँध |
| तरंग |
प्रबल तरंगों की गतिज ऊर्जा |
| महासागरीय तापीय (OTEC) |
सतह और 2 km गहराई के पानी में कम से कम 20 °C अंतर, अमोनिया उबालते हैं |
| भूतापीय |
तप्त स्थल, गरम चश्मा। लागत कम, क्षेत्र कम। न्यूज़ीलैंड, अमेरिका |
नाभिकीय ऊर्जा
- विखंडन: भारी नाभिक (U, Pu, Th) पर निम्न ऊर्जा न्यूट्रॉन, हल्के नाभिक बनते हैं, श्रृंखला अभिक्रिया। U के एक परमाणु से कार्बन के एक परमाणु के दहन की तुलना में लगभग 1 करोड़ गुनी ऊर्जा।
- संलयन: दो हल्के नाभिक जुड़कर भारी नाभिक, जैसे 2H+2H→3He+n। सूर्य और तारों की ऊर्जा। हाइड्रोजन बम में ताप 107 K तक।
- E=Δmc2, 1 eV=1.602×10−19 J, 1 u लगभग 931 MeV।
- संयंत्र: तारापुर (महाराष्ट्र), राणा प्रताप सागर (राजस्थान), कलपक्कम (तमिलनाडु), नरौरा (उत्तर प्रदेश), काकरापार (गुजरात), कैगा (कर्नाटक)। भारत में क्षमता 3% से कम।
- खतरे: बचे ईंधन का भंडारण-निपटारा, विकिरण रिसाव, ऊँची लागत, सीमित यूरेनियम।
| नाभिकीय विखंडन |
नाभिकीय संलयन |
| भारी नाभिक टूटकर हल्के नाभिक बनाता है |
दो हल्के नाभिक जुड़कर भारी नाभिक बनाते हैं |
| ईंधन: यूरेनियम, प्लूटोनियम, थोरियम |
ईंधन: हाइड्रोजन के समस्थानिक |
| निम्न ऊर्जा न्यूट्रॉन की बमबारी से शुरू |
मिलियन कोटि केल्विन ताप और ऊँचा दाब चाहिए |
| आज के सभी व्यापारिक रिएक्टर इसी पर चलते हैं |
सूर्य और तारों की ऊर्जा इसी से, हाइड्रोजन बम भी |
| बचा ईंधन विकिरण देता रहता है |
बिजली के लिए अपेक्षाकृत सुरक्षित प्रक्रिया मानी जाती है, अभी शोध चल रहा है |
ऊर्जा के रूप बदलने का क्रम
- तापीय संयंत्र: रासायनिक → ऊष्मीय → यांत्रिक → विद्युत
- जल विद्युत: स्थितिज → गतिज → यांत्रिक → विद्युत
- पवन-चक्की: पवन की गतिज → घूर्णी यांत्रिक → विद्युत
- सौर सेल: प्रकाश (सौर) → सीधे विद्युत
- मोमबत्ती: रासायनिक → ऊष्मा और प्रकाश
याद रखने लायक आँकड़े
- जैव गैस में मेथेन: 75% तक। जल विद्युत: भारत की माँग का लगभग चौथाई।
- पवन: 15 km/h से अधिक चाल, 1 MW पर 2 हेक्टेयर, डेनमार्क में 25% से अधिक बिजली पवन से।
- सौर सेल: 0.5 से 1.0 V, लगभग 0.7 W। सौर स्थिरांक लगभग 1.4 kW/m²। भारत को सालाना लगभग 5000 ट्रिलियन kWh सौर ऊर्जा।
- OTEC: 20 °C अंतर, 2 km तक गहराई।
- नाभिकीय: भारत में क्षमता 3% से कम, कई औद्योगिक देशों में 30% से अधिक।
- सूर्य के प्रकाश का लगभग आधा भाग वायुमंडल में अवशोषित हो जाता है।
- सूर्य लगभग 5 अरब (500 करोड़) वर्ष से चमक रहा है और लगभग इतने ही वर्ष और चमकेगा (पाठ्यपुस्तक में छपा "5 करोड़" भूल है)।
वर्गीकरण और अंतिम स्रोत
- अनवीकरणीय (समाप्य): कोयला, पेट्रोलियम, प्राकृतिक गैस। नवीकरणीय (अक्षय): सौर, पवन, जल, जैव-मात्रा, ज्वारीय, तरंग, भूतापीय।
- सूर्य से व्युत्पन्न: जैव-मात्रा, जीवाश्मी ईंधन, पवन, तरंग, जल विद्युत, महासागरीय तापीय। सूर्य से नहीं: नाभिकीय और भूतापीय।
- कोई स्रोत पूरी तरह प्रदूषण-मुक्त नहीं, तुलना में "अधिक स्वच्छ" कहना सही है। हाइड्रोजन जलकर केवल जल बनाती है, इसलिए CNG से स्वच्छ है।
अब अपनी जाँच कीजिए
आगे के 25 प्रश्न सारांश की तालिकाओं की हर पंक्ति से जुड़े हैं, और कुछ में छोटा-सा हिसाब भी करना है। पूरी क्विज़ एक साथ हल कीजिए और कॉपी पास रखिए, ताकि गुणा-भाग वाले प्रश्न लिखकर कर सकें।
जिस प्रश्न में चूक हो, उसके आँकड़े या नाम को सारांश की तालिका में ढूँढिए और उस पंक्ति को ज़ोर से दो बार पढ़िए। इस अध्याय के ज़्यादातर अंक ऐसे ही छोटे तथ्यों पर टिके हैं, जो दो-तीन बार दोहराने पर पक्के हो जाते हैं।