भविष्य के वैकल्पिक ऊर्जा स्रोत। भविष्य की ऊर्जा: वास्तविकता और कल्पना

वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों के विकास में महत्वपूर्ण निवेश के बावजूद, वे अब बिजली की वैश्विक मानवीय जरूरतों के 1% से भी कम को पूरा करते हैं। लेकिन यह आंकड़ा हर साल लगातार बढ़ रहा है।

1872 में, रूसी आविष्कारक अलेक्जेंडर लॉडगिन ने एक गरमागरम प्रकाश बल्ब बनाया, लेकिन उस समय वह कल्पना भी नहीं कर सकता था कि 20 वीं शताब्दी के उत्तरार्ध से, सामान्य प्रकार के बिजली संयंत्र मानव जाति की बढ़ती जरूरतों को पूरा करने में सक्षम नहीं होंगे। पर्यावरण को नुकसान पहुंचा रहे हैं। और यह रहने वाले क्वार्टरों को रोशन करने की बात भी नहीं है, क्योंकि कई देशों में हलोजन लैंप पहले से ही एक मानक बन गए हैं, और इससे भी अधिक ऊर्जा-कुशल तकनीक रास्ते में है - एलईडी। ग्रह पर बिजली की खपत के तेजी से बढ़ते स्तर का मुख्य कारण पूरी तरह से नए प्रकार के उपकरणों का उदय है जो गीगावाट बिजली की खपत करते हैं। सबसे पहले हम बात कर रहे हैं डाटा सेंटर्स और इलेक्ट्रिक वाहनों की।

डेटा सेंटर - आज की कंप्यूटिंग प्रौद्योगिकियां - न केवल शहर के पूरे आवासीय क्षेत्र में उतनी ही बिजली की खपत करती हैं, बल्कि भारी मात्रा में गर्मी भी पैदा करती हैं। इसके अलावा, यह कल्पना करना मुश्किल है कि निकट भविष्य में इलेक्ट्रिक कारों की ऊर्जा खपत का स्तर कितना ऊंचा हो जाएगा - बहुत ही आशाजनक, लेकिन व्यापक उपयोग के विकास के लिए अभी तक अनुपयुक्त। ये समस्याएं हमारे समय के सबसे अच्छे दिमागों को बिजली पैदा करने के नए, लागत प्रभावी तरीकों की तलाश करने के लिए मजबूर करती हैं जो जीवमंडल पर नकारात्मक प्रभाव को कम करते हैं। सभी महाद्वीपों पर पहले से ही कई तकनीकों का सक्रिय रूप से उपयोग किया जा रहा है। दूसरों के आधार पर, अभी तक केवल प्रायोगिक प्रतिष्ठान बनाए गए हैं - उनके रचनाकारों को अभी तक अपने विचारों की तर्कसंगतता साबित नहीं करनी है। लेकिन, शायद, हमारे ग्रह का भविष्य सबसे शानदार तरीकों में निहित है।

सौर ऊर्जा

सौर ऊर्जा में किसी भी रूप में ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए सौर विकिरण का प्रत्यक्ष उपयोग शामिल है। हवा की तरह, सूर्य एक अक्षय स्रोत है।

फोटोवोल्टिक कोशिकाओं पर आधारित सौर सेल जो फोटॉन ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करते हैं, कोई हानिकारक अपशिष्ट उत्पन्न नहीं करते हैं। उनका मुख्य लाभ गर्मी इंजनों के साथ संयोजन करने की क्षमता है, जो आपको न केवल बिजली के साथ, बल्कि हीटिंग और गर्म पानी के साथ भी एक व्यक्ति को प्रदान करने की अनुमति देता है। फर्स्ट सोलर, सनटेक और शार्प शीर्ष तीन फोटो सेल मार्केट लीडर हैं। सौर ऊर्जा संयंत्र (एसपीपी) जर्मनी, स्पेन और जापान में व्यापक हैं। दुर्भाग्य से, 2010 में सौर ऊर्जा ने दुनिया की बिजली का केवल 0.1% हिस्सा लिया, क्योंकि इस पद्धति में इसकी कमियां हैं। सौर पैनल महंगे हैं (उच्च दक्षता वाले सौर कोशिकाओं के उत्पादन के लिए काफी लागत की आवश्यकता होती है), इसके अलावा, उनकी दक्षता सीधे मौसम और दिन के समय पर निर्भर करती है। इसके अलावा, कैडमियम आधारित सौर कोशिकाओं को रीसायकल करना मुश्किल होता है। फिर भी, हाल ही में इलेक्ट्रॉनिक्स में लघु सौर कोशिकाओं का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है।

तरंगों से बिजली प्राप्त करना

प्राचीन यूनानी कवियों और दार्शनिकों ने लहरों की शक्ति की प्रशंसा की थी। आधुनिक विशेषज्ञ अधिक व्यावहारिक हैं: वे न केवल बिजली उत्पन्न करने के लिए, बल्कि अत्यधिक शुष्क जलवायु वाले क्षेत्रों में पानी को विलवणीकरण करने के लिए तरंग ऊर्जा का उपयोग करते हैं। सिद्धांत रूप में, पानी में हवा की तुलना में बहुत अधिक गतिज ऊर्जा होती है, जिससे कई गुना अधिक बिजली प्राप्त करना संभव हो जाता है। वेव पावर प्लांट के निर्माण के लिए उपकरण मरीन करंट टर्बाइन, वेवजेन, ओशन पावर डिलीवरी और अन्य उद्यमों द्वारा डिजाइन किए गए हैं। इस तरह के समाधान लंबी समुद्री तटरेखा और तेज हवा के झोंके वाले देशों के लिए आदर्श हैं। उदाहरण के लिए, यूके में ऑयस्टर वेव पावर प्लांट हाइड्रोजन और एल्यूमीनियम के उत्पादन के लिए उत्पन्न बिजली का उपयोग करता है।

हाइड्रोजन और हाइड्रोजन सल्फाइड

हाइड्रोजन बिजली का पूरी तरह से बेकार-मुक्त स्रोत है, क्योंकि इसके दहन के परिणामस्वरूप, बड़ी मात्रा में गर्मी के अलावा, केवल पानी (H2O) निकलता है - पर्यावरण के लिए एक प्राकृतिक और पूरी तरह से हानिरहित पदार्थ। प्रमुख ऑटोमोटिव कंपनियां - डेमलर, होंडा, जनरल मोटर्स, हुंडई और फिएट - पहले से ही हाइड्रोजन पर चलने में सक्षम आंतरिक दहन इंजन वाली कारों का उत्पादन कर रही हैं। जापान दुनिया की पहली हाइड्रोजन ट्रेन को चालू करने की तैयारी कर रहा है, और जर्मनी पहले ही सीमेंस हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं के साथ U-212 श्रेणी की पनडुब्बियों को कन्वेयर तक पहुंचा चुका है। संयुक्त राज्य अमेरिका में, 275 मेगावाट फ्यूचरजेन हाइड्रोजन पावर प्लांट का निर्माण चल रहा है, चीन इसका जवाब तैयार कर रहा है - ग्रीनजेन पावर प्लांट दो बार क्षमता वाला।

दोनों परियोजनाएं कोयला गैसीकरण प्रौद्योगिकी का उपयोग करती हैं, जो वर्तमान में सबसे सस्ती है - हाइड्रोजन के प्रति किलोग्राम 2 डॉलर (16 रिव्निया)। हाइड्रोजन सल्फाइड (H2S) इसके उत्पादन के लिए कच्चे माल के रूप में भी काम करता है - समुद्र और महासागरों के गहरे पानी में इसकी सांद्रता बहुत अधिक होती है। हाइड्रोजन सल्फाइड को हाइड्रोजन में परिवर्तित करने से न केवल वाहनों और बिजली संयंत्रों के लिए बड़ी मात्रा में ईंधन प्राप्त करना संभव होगा, बल्कि समुद्र के पानी में इस जहरीले पदार्थ की सांद्रता में वृद्धि को भी रोका जा सकेगा।

अंतरिक्ष से ऊर्जा

बिजली के पहले वर्णित सभी वैकल्पिक स्रोतों ने प्रायोगिक प्रतिष्ठानों के चरण को लंबे समय से पारित किया है और वास्तव में कार्य करते हैं, जिससे मूर्त लाभ मिलते हैं।

हालांकि, यह विकल्प नहीं है: यह अभी भी विज्ञान कथा के क्लासिक्स और नवीनतम तकनीक के कार्यों के बीच एक अच्छी रेखा पर संतुलन रखता है।

हम बात कर रहे हैं अंतरिक्ष ऊर्जा की। यह उद्योग सौर ऊर्जा से निकटता से संबंधित है, क्योंकि यह फोटोवोल्टिक कोशिकाओं पर आधारित समान सौर कोशिकाओं का उपयोग करता है। केवल एक ही अंतर है: सौर कोशिकाओं का विशाल आकार पृथ्वी की कक्षा में स्थित होना चाहिए, जहां से उत्पन्न धारा को रेडियो तरंगों के रूप में प्रेषित किया जाएगा। व्यावहारिक प्रयोग करने की कठिनाई इस प्रकार की पावर इंजीनियरिंग के तेजी से विकास में बाधा डालती है, क्योंकि केवल वे देश जिनके पास अपने स्वयं के कॉस्मोड्रोम हैं, वे परीक्षण प्रतिष्ठानों को कक्षा में लॉन्च करने का जोखिम उठा सकते हैं। इसके अलावा, यह अभी तक स्पष्ट नहीं है कि इंजीनियरों ने ऊर्जा के गीगावाट से होने वाले नुकसान को कम करने की योजना कैसे बनाई है, जो रेडियो तरंगों के रूप में पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश करेगी, जो पहले से ही उपग्रह टेलीविजन और सेलुलर संचार के साथ अत्यधिक अतिभारित है। सामान्य तौर पर, अंतरिक्ष ऊर्जा अभी भी एक प्रयोग है, और आने वाले दशकों में इसे अपनी क्षमता का प्रदर्शन करना होगा। लेकिन यह पहले से ही स्पष्ट है कि जल्द ही मानव जाति के पास केवल पृथ्वी पर पर्याप्त बिजली उत्पन्न नहीं होगी - उसे ग्रह के बाहर अपने स्रोतों की तलाश करनी होगी।

जैव ईंधन से बिजली प्राप्त करना

बायोगैस और पारंपरिक ईंधन पर चलने वाली कार का आरेख जैव ईंधन को केवल प्रसंस्करण संयंत्र के तने और बीज के उत्पाद कहना एक गलती है। वास्तव में, मानव सभ्यता की शुरुआत से ही सबसे सरल ठोस जैव ईंधन का उपयोग कर रहा है। यह, ज़ाहिर है, पेड़ के बारे में है। अब लकड़ी की खपत कम होती जा रही है: यह बहुत मूल्यवान सामग्री है। इसे प्रेस की हुई छीलन से ब्रिकेट्स द्वारा बदल दिया गया था। लेकिन भविष्य अभी भी ठोस नहीं, बल्कि तरल जैव ईंधन के लिए है।

बायोएथेनॉल को रेपसीड, मकई और गन्ने के प्रसंस्करण से प्राप्त किया जाता है, बायोमेथेनॉल को फाइटोप्लांकटन के किण्वन से प्राप्त किया जाता है, और बायोडीजल को पशु और वनस्पति वसा से प्राप्त किया जाता है। अक्सर, जैव ईंधन का उपयोग गैसोलीन के विकल्प के रूप में किया जाता है, लेकिन कई देशों में थर्मल पावर प्लांट (टीपीपी) ने इसे ईंधन तेल और कोयले से बदल दिया है। बायोएथेनॉल, जिसका उत्पादन ब्राजील और संयुक्त राज्य अमेरिका में केंद्रित है, वैश्विक तरल ईंधन मांग का 1.5% कवर करता है। यह आंकड़ा छोटा लग सकता है, लेकिन प्रमुख विश्लेषकों का अनुमान है कि सभी जैव ईंधन के बंद होने से एक बैरल तेल की लागत में 15 प्रतिशत की वृद्धि होगी। 2010 में, यूरोपीय संघ ने एक एकीकृत जैव ईंधन मानकीकरण - EN-PLUS पेश किया।

लेकिन ऊर्जा के इस स्रोत के मामले में भी, यह नकारात्मकता के बिना नहीं था। विश्व समुदाय जैव ईंधन की बढ़ती खपत के बारे में चिंतित है, क्योंकि उपजाऊ भूमि वाले खेतों को खाद्य फसलों (गेहूं, राई या चावल) के साथ नहीं, बल्कि रेपसीड के साथ बोया जा रहा है।

संचालन में प्रायोगिक प्रौद्योगिकियां

कई हरित विद्युत परियोजनाएं हैं जिनमें काफी संभावनाएं हैं लेकिन अभी भी विकास के अधीन हैं। आज सबसे आशाजनक में से एक उच्च तेल सामग्री के साथ एक विशेष प्रकार के शैवाल के प्रसंस्करण के परिणामस्वरूप तीसरी पीढ़ी के जैव ईंधन का उत्पादन है। अपनी ऊर्जा विशेषताओं के संदर्भ में, वे अन्य कच्चे माल की तुलना में काफी बेहतर हैं। इस तरह के शैवाल अपने प्राकृतिक वातावरण में व्यापक नहीं हैं, लेकिन कृत्रिम जलाशयों में बहुत जल्दी बढ़ते हैं। हालांकि, मुख्य तकनीकी कठिनाई इस तथ्य में निहित है कि शैवाल तापमान परिवर्तन के प्रति बहुत संवेदनशील हैं - इसे न्यूनतम उतार-चढ़ाव के बिना एक निश्चित स्तर पर बनाए रखा जाना चाहिए।

antimatter

वैज्ञानिकों का एक पुराना सपना एंटीमैटर प्राप्त करना है। कोई भी पदार्थ कणों से बना होता है, और एंटीमैटर एंटीपार्टिकल्स से बना होता है। ये दो पदार्थ पूरी तरह से विपरीत हैं: सामान्य पदार्थ में, परमाणु में प्रोटॉन का धनात्मक आवेश होता है, और इलेक्ट्रॉनों का ऋणात्मक आवेश होता है, एंटीमैटर में सब कुछ विपरीत होता है - ऋणात्मक आवेश वाले एंटीप्रोटॉन और धनात्मक आवेश वाले पॉज़िट्रॉन। एंटीमैटर और साधारण पदार्थ के कण संपर्क में आने पर नष्ट हो जाते हैं - वे गायब हो जाते हैं, और एक ही समय में भारी मात्रा में ऊर्जा निकलती है। एक टन एंटीमैटर पूरे ग्रह की वार्षिक ऊर्जा आवश्यकता को पूरा कर सकता है।

बिजली आरक्षण और भंडारण

एक समय में उत्पन्न ऊर्जा की अधिकता और दूसरे में इसकी कमी सभी की विशेषता है, बिना किसी अपवाद के, अस्थिर स्रोत - हवा, सूरज, लहरें, आदि।

सिद्धांत रूप में, इस समस्या का काफी सरल समाधान है - बैटरी का उपयोग करें। लेकिन व्यवहार में, सब कुछ पहली नज़र में लगता है की तुलना में बहुत अधिक जटिल है।

बैटरियों का उपयोग करने की आवश्यकता से उत्पन्न बिजली की एक मेगावाट की लागत में काफी वृद्धि होती है।

आज, लेड एसिड, निकल मेटल हाइड्राइड, लिथियम आयन और लिथियम पॉलीमर बैटरी का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। लीड-एसिड, दुनिया में सबसे आम, उच्च ईएमएफ (इलेक्ट्रोमोटिव बल) और ऑपरेटिंग तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला (-40 से +40 डिग्री सेल्सियस तक) द्वारा प्रतिष्ठित है। वे अक्सर बिजली के आपातकालीन स्रोतों के रूप में उपयोग किए जाते हैं। लेकिन लिथियम-आयन और लिथियम-पॉलीमर बैटरी के पक्ष में, उनके लघु आकार और रखरखाव में आसानी बोलती है। लेकिन यह ध्यान देने योग्य है कि वे उम्र बढ़ने के प्रभाव से ग्रस्त हैं, और उनका जीवन चक्र खराब है।

निष्कर्ष

वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों के विकास में महत्वपूर्ण निवेश के बावजूद, वे अब बिजली की वैश्विक मानवीय जरूरतों के 1% से भी कम को पूरा करते हैं। लेकिन इस तरह के तरीकों से उत्पन्न एक मेगावाट बिजली की तेजी से घटती लागत के कारण यह संकेतक हर साल लगातार बढ़ रहा है। फिलहाल, चीन, संयुक्त राज्य अमेरिका, यूनाइटेड किंगडम और भारत स्वच्छ ऊर्जा के विकास में सबसे अधिक निवेश कर रहे हैं। 2020 तक अक्षय ऊर्जा में वैश्विक निवेश बढ़कर 1.7 ट्रिलियन डॉलर होने की उम्मीद है।

आज पूरी दुनिया को कोयले और गैस (जीवाश्म ईंधन) के दहन, जल प्रवाह के दोहन और परमाणु प्रतिक्रियाओं के नियंत्रण के माध्यम से बिजली की आपूर्ति की जाती है। ये दृष्टिकोण काफी प्रभावी हैं, लेकिन भविष्य में हमें वैकल्पिक ऊर्जा के रूप में ऐसी दिशा में मुड़कर उन्हें छोड़ना होगा।

इसकी अधिकांश आवश्यकता इस तथ्य के कारण है कि जीवाश्म ईंधन सीमित हैं। इसके अलावा, बिजली पैदा करने के पारंपरिक तरीके पर्यावरण प्रदूषण के कारकों में से एक हैं। इसलिए दुनिया को एक "स्वस्थ" विकल्प की जरूरत है.

हम ऊर्जा पैदा करने के अपरंपरागत तरीकों के टॉप के अपने संस्करण की पेशकश करते हैं, जो भविष्य में सामान्य बिजली संयंत्रों के लिए एक प्रतिस्थापन बन सकता है।

7 वां स्थान। वितरित ऊर्जा

वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों पर विचार करने से पहले, आइए हम एक दिलचस्प अवधारणा की जांच करें, जो भविष्य में, ऊर्जा प्रणाली की संरचना को बदलने में सक्षम है।

आज, बिजली बड़े स्टेशनों में उत्पन्न होती है, वितरण नेटवर्क को प्रेषित की जाती है और हमारे घरों में आपूर्ति की जाती है। वितरित दृष्टिकोण का तात्पर्य एक क्रमिक केंद्रीकृत बिजली उत्पादन का परित्याग... इसे उपभोक्ता या उपभोक्ताओं के समूह के निकट ऊर्जा के छोटे स्रोतों के निर्माण के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है।

निम्नलिखित का उपयोग ऊर्जा स्रोतों के रूप में किया जा सकता है:

• माइक्रोटर्बाइन बिजली संयंत्र;
• गैस टरबाइन बिजली संयंत्र;
• भाप बॉयलर;
• सौर पेनल्स;
• पवन वाली टर्बाइन;
• गर्मी पंप, आदि।

घर के लिए ऐसे मिनी पावर प्लांट को सामान्य नेटवर्क से जोड़ा जाएगा। अधिशेष ऊर्जा वहां प्रवाहित होगी, और यदि आवश्यक हो, तो पावर ग्रिड बिजली की कमी की भरपाई कर सकता है, उदाहरण के लिए, जब बादल मौसम के कारण सौर पैनल खराब प्रदर्शन करते हैं।

हालाँकि, इस अवधारणा के आज और निकट भविष्य में लागू होने की संभावना नहीं है, अगर हम वैश्विक स्तर की बात करें। यह मुख्य रूप से केंद्रीकृत से वितरित ऊर्जा में संक्रमण की उच्च लागत के कारण है।

छठा स्थान। गरज ऊर्जा

जब आप इसे पतली हवा से "पकड़" सकते हैं तो बिजली क्यों उत्पन्न करें? औसतन, एक बिजली गिरने से 5 बिलियन जूल ऊर्जा निकलती है, जो 145 लीटर गैसोलीन जलाने के बराबर है। सैद्धांतिक रूप से, गरज के साथ बिजली संयंत्र बिजली की लागत को काफी कम कर देंगे।

सब कुछ इस तरह दिखेगा:स्टेशन उन क्षेत्रों में स्थित हैं जहां गरज के साथ वृद्धि हुई है, "एकत्रित" निर्वहन और ऊर्जा जमा करते हैं। उसके बाद, नेटवर्क को ऊर्जा की आपूर्ति की जाती है। विशाल बिजली की छड़ों की मदद से बिजली पकड़ना संभव है, लेकिन मुख्य समस्या बनी हुई है - एक विभाजित सेकंड में जितना संभव हो उतना बिजली की ऊर्जा जमा करना। वर्तमान चरण में, कोई सुपरकैपेसिटर और वोल्टेज कन्वर्टर्स के बिना नहीं कर सकता है, लेकिन भविष्य में एक अधिक नाजुक दृष्टिकोण दिखाई दे सकता है।

अगर हम "पतली हवा से बाहर" बिजली के बारे में बात करते हैं, तो कोई भी मुक्त ऊर्जा के गठन के अनुयायियों को याद नहीं कर सकता है। उदाहरण के लिए, एक समय में निकोला टेस्ला जाहिरा तौर पर एक कार चलाने के लिए ईथर से विद्युत प्रवाह प्राप्त करने के लिए एक उपकरण का प्रदर्शन किया।

5 वां स्थान। नवीकरणीय ईंधनों का दहन

कोयले के बजाय, बिजली संयंत्र तथाकथित "को जला सकते हैं" जैव ईंधन ". ये संसाधित पौधे और पशु कच्चे माल, जीवों के अपशिष्ट उत्पाद और जैविक मूल के कुछ औद्योगिक अपशिष्ट हैं। उदाहरणों में आम जलाऊ लकड़ी, लकड़ी के चिप्स और बायोडीजल शामिल हैं, जो गैस स्टेशनों पर पाए जाते हैं।

ऊर्जा क्षेत्र में, लकड़ी के चिप्स का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। इसे लॉगिंग या वुडवर्किंग उद्योगों से काटा जाता है। कुचलने के बाद, इसे ईंधन कणिकाओं में दबाया जाता है और इस रूप में टीपीपी को भेजा जाता है।

2019 तक, बेल्जियम को जैव ईंधन पर काम करने वाले सबसे बड़े बिजली संयंत्र का निर्माण पूरा कर लेना चाहिए था। पूर्वानुमानों के अनुसार, इसे 215 मेगावाट बिजली का उत्पादन करना होगा। यह 450,000 घरों के लिए पर्याप्त है।

रोचक तथ्य!कई देश तथाकथित "ऊर्जा वन" की खेती का अभ्यास करते हैं - पेड़ और झाड़ियाँ जो ऊर्जा की जरूरतों के लिए सबसे उपयुक्त हैं।

यह अभी भी संभावना नहीं है कि वैकल्पिक ऊर्जा जैव ईंधन की दिशा में विकसित होगी, क्योंकि अधिक आशाजनक समाधान हैं।

चौथा स्थान। ज्वार और लहर बिजली संयंत्र

पारंपरिक पनबिजली संयंत्र निम्नलिखित सिद्धांत के अनुसार काम करते हैं:

1. टर्बाइनों को पानी के दबाव की आपूर्ति की जाती है।
2. टर्बाइन मुड़ने लगते हैं।
3. रोटेशन बिजली उत्पन्न करने वाले जनरेटर को प्रेषित किया जाता है।

पनबिजली स्टेशन का निर्माण थर्मल पावर प्लांट की तुलना में अधिक महंगा है और केवल उन जगहों पर संभव है जहां जल ऊर्जा के बड़े भंडार हैं। लेकिन सबसे बड़ी समस्या बांधों के निर्माण की आवश्यकता के कारण पारिस्थितिक तंत्र को नुकसान है।

ज्वारीय बिजली संयंत्र एक समान सिद्धांत पर काम करते हैं, लेकिन ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए उतार और प्रवाह की शक्ति का उपयोग करें.

"जल" प्रकार की वैकल्पिक ऊर्जा में तरंग ऊर्जा जैसे दिलचस्प क्षेत्र शामिल हैं। इसका सार समुद्र की लहरों की ऊर्जा का उपयोग करके बिजली उत्पादन के लिए उबलता है, जो ज्वार की लहर से बहुत अधिक है। आज का सबसे शक्तिशाली वेव पावर प्लांट है पेलामिस पी-750 , जो 2.25 मेगावाट बिजली पैदा करता है।

लहरों पर झूलते हुए, ये विशाल संवहनी ("सांप") झुकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप हाइड्रोलिक पिस्टन अंदर चले जाते हैं। वे हाइड्रोलिक मोटर्स के माध्यम से तेल पंप करते हैं, जो बदले में विद्युत जनरेटर बनाते हैं। परिणामी बिजली एक केबल के माध्यम से किनारे तक पहुंचाई जाती है जो नीचे की ओर चलती है। भविष्य में कन्वेक्टरों की संख्या कई गुना बढ़ जाएगी और स्टेशन 21 मेगावाट तक उत्पादन कर सकेगा।

तीसरा स्थान। भूतापीय स्टेशन

वैकल्पिक ऊर्जा भूतापीय दिशा में अच्छी तरह से विकसित है। भूतापीय संयंत्र वास्तव में पृथ्वी की ऊर्जा, या यों कहें, भूमिगत स्रोतों की तापीय ऊर्जा को परिवर्तित करके बिजली उत्पन्न करते हैं।

ऐसे बिजली संयंत्र कई प्रकार के होते हैं, लेकिन सभी मामलों में वे उसी पर आधारित होते हैं काम का सिद्धांत: एक भूमिगत स्रोत से भाप कुएं से ऊपर उठती है और एक विद्युत जनरेटर से जुड़े टर्बाइन को घुमाती है। आज, यह प्रथा व्यापक है जब पानी को एक भूमिगत जलाशय में एक बड़ी गहराई तक पंप किया जाता है, जहां यह उच्च तापमान के प्रभाव में वाष्पित हो जाता है और दबाव में भाप के रूप में टर्बाइनों में प्रवेश करता है।

बड़ी संख्या में गीजर और खुले थर्मल स्प्रिंग्स वाले क्षेत्र, जो ज्वालामुखी गतिविधि से गर्म होते हैं, भू-तापीय ऊर्जा उद्देश्यों के लिए सबसे उपयुक्त हैं।

तो, कैलिफ़ोर्निया में एक संपूर्ण भू-तापीय परिसर है जिसे "कहा जाता है" गीजर ". यह 955 मेगावाट बिजली पैदा करने वाले 22 स्टेशनों को जोड़ती है। इस मामले में ऊर्जा स्रोत 6.4 किमी की गहराई पर 13 किमी व्यास का एक मैग्मा कक्ष है।

दूसरा स्थान। पवन ऊर्जा संयंत्र

पवन ऊर्जा बिजली पैदा करने के सबसे लोकप्रिय और आशाजनक स्रोतों में से एक है।

पवन टरबाइन के संचालन का सिद्धांत सरल है:

• पवन बल के प्रभाव में, ब्लेड घूमते हैं;
• रोटेशन जनरेटर को प्रेषित किया जाता है;
• जनरेटर प्रत्यावर्ती धारा उत्पन्न करता है;
• परिणामी ऊर्जा आमतौर पर बैटरी में संग्रहीत होती है।

पवन जनरेटर की शक्ति ब्लेड की अवधि और उसकी ऊंचाई पर निर्भर करती है। इसलिए, वे खुले क्षेत्रों, खेतों, पहाड़ियों और तटीय क्षेत्र में स्थापित किए जाते हैं। 3 ब्लेड वाले इंस्टॉलेशन और रोटेशन की एक ऊर्ध्वाधर धुरी सबसे कुशलता से काम करती है।

रोचक तथ्य!वास्तव में पवन ऊर्जा सौर ऊर्जा का ही एक रूप है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि सूर्य की किरणों द्वारा पृथ्वी के वायुमंडल और सतह के असमान ताप के कारण हवाएं उत्पन्न होती हैं।

पवन टरबाइन बनाने के लिए आपको इंजीनियरिंग के गहरे ज्ञान की आवश्यकता नहीं है। इसलिए, कई शिल्पकार सामान्य पावर ग्रिड से डिस्कनेक्ट करने और वैकल्पिक ऊर्जा पर स्विच करने में सक्षम थे।

वेस्टस वी-164 अब तक की सबसे शक्तिशाली पवन टरबाइन है। यह 8 मेगावाट बिजली पैदा करता है।

औद्योगिक पैमाने पर बिजली के उत्पादन के लिए पवन खेतों का उपयोग किया जाता है, जिसमें कई पवन टर्बाइन होते हैं। सबसे बड़ा पावर प्लांट है" वाइला "कैलिफोर्निया में स्थित है। इसकी क्षमता 1550 मेगावाट है।

पहला स्थान। सौर ऊर्जा संयंत्र (एसईएस)

सौर ऊर्जा की सबसे बड़ी संभावनाएं हैं। सौर कोशिकाओं की मदद से सौर विकिरण को परिवर्तित करने की तकनीक साल-दर-साल विकसित हो रही है, और अधिक कुशल होती जा रही है।

ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए समुद्र की लहरों का उपयोग करने का विचार पूरी तरह से नया नहीं है: एक लहर मिल के लिए एक पेटेंट आवेदन 1799 में दायर किया गया था। उन्नीसवीं शताब्दी के अंत में, उन्होंने तरंगों की गतिज ऊर्जा को बिजली में बदलना सीखा - और केवल 2008 में पुर्तगाल में पहला तरंग बिजली संयंत्र शुरू किया गया था। इसकी क्षमता छोटी थी - केवल 2.25 मेगावाट - लेकिन तरंग ऊर्जा की क्षमता को इसके वास्तविक मूल्य पर सराहा गया था, और अब इसी तरह की परियोजनाएं रूस सहित एक दर्जन देशों में बनाई जा रही हैं।

वैज्ञानिकों के अनुसार, भविष्य में, तरंग ऊर्जा पवन ऊर्जा की तुलना में अधिक लाभदायक निकलेगी (लहरों की विशिष्ट शक्ति हवा की विशिष्ट शक्ति से अधिक परिमाण का एक क्रम है), और समुद्र से सटे देश सक्षम होंगे तरंगों से 5% तक बिजली उत्पन्न करने के लिए।

वायरस की ऊर्जा

कल्पना कीजिए कि वायरस - रोग फैलाने वाले सूक्ष्म कीट - ऊर्जा का एक अच्छा स्रोत हो सकते हैं। लॉरेंस नेशनल लेबोरेटरी (यूएसए) के वैज्ञानिक उन्हें इस तरह के उपयोग के लिए अनुकूलित करने में कामयाब रहे। उनके द्वारा संशोधित बैक्टीरियोफेज वायरस, जिसे M13 कहा जाता है, एक विद्युत आवेश बनाता है जब यह सतह को "संक्रमित" छूता है। दूसरे शब्दों में, इससे बिजली प्राप्त करने के लिए, आपको बस अपनी उंगली को स्लाइड करने की आवश्यकता है, उदाहरण के लिए, अपने स्मार्टफोन की स्क्रीन पर - व्यवसाय! सच है, वैज्ञानिकों ने M13 से जो अधिकतम चार्ज हासिल करने में कामयाबी हासिल की, वह AAA बैटरी का एक चौथाई था। हालांकि, सूक्ष्म ऊर्जा में यह केवल पहली सफलता थी: वैज्ञानिकों का मानना ​​​​है कि इसकी क्षमता बहुत अधिक है।

शैवाल जैव ईंधन

एक और समान रूप से सरल समाधान जलीय वनस्पति का ईंधन के रूप में उपयोग था। इस तरह से प्राप्त ऊर्जा की तुलना तेल और गैस उत्पादन से प्राप्त ऊर्जा के साथ मात्रा में शायद ही की जा सकती है, लेकिन यह जल निकायों के प्रदूषण की समस्या को हल करने में सक्षम होगी, जो हर साल कई देशों में तीव्र होती जा रही है। बता दें जापान में। देश की सरकार सालाना शैवाल से तट को साफ करने के लिए काफी रकम आवंटित करती है - उनके प्रसंस्करण से कम से कम खर्च किए गए धन की भरपाई हो जाएगी।

शैवाल ईंधन में कैसे बदलते हैं? पहला कदम कटी हुई वनस्पति को एक टैंक में रखना है। फिर इसमें विशेष बैक्टीरिया की मदद से किण्वन की प्रक्रिया शुरू हो जाती है। किण्वन के दौरान, मीथेन जारी किया जाता है, जिसे अंततः एक विद्युत जनरेटर को भेजा जाता है।

जैसा कि आप कल्पना कर सकते हैं, शैवाल से प्राप्त ऊर्जा इसे आवासीय भवनों के साथ प्रदान करने की कोशिश करने के लिए पर्याप्त नहीं है, लेकिन यह जैविक ईंधन के अन्य सभी स्रोतों की ऊर्जा से कई गुना बेहतर है और इसे प्राप्त करना अपेक्षाकृत आसान है। इसका मतलब है कि वे अधिक से अधिक बार उसकी ओर रुख करेंगे।

विश्व महासागर की ऊर्जा क्षमता

तरंग ऊर्जा और शैवाल समुद्र से उपलब्ध ऊर्जा के कुछ स्रोत हैं। बाकी कम लोकप्रिय हैं - लेकिन कम आशाजनक नहीं:

ज्वार की ऊर्जा। इसे प्राप्त करने के लिए ज्वारीय बिजली संयंत्रों का उपयोग किया जाता है। रूस सहित एक दर्जन देशों में इसी तरह के प्रतिष्ठान पहले से मौजूद हैं। वैज्ञानिकों के अनुसार, यह स्रोत तरंग ऊर्जा से थोड़ा नीचा है।

धाराओं की ऊर्जा। क्या आप कल्पना कर सकते हैं कि गल्फ स्ट्रीम कितनी ऊर्जा उत्पन्न कर सकती है? और कोशिश मत करो: बहुत कुछ। अब तक, यूनाइटेड किंगडम और संयुक्त राज्य अमेरिका इस दिशा के विकास में लगे हुए हैं। संयुक्त राज्य अमेरिका में, वैसे, 400 kW टरबाइन पहले ही विकसित की जा चुकी है।

समुद्री जल के तापमान प्रवणता की ऊर्जा। या केवल सतह पर और गहराई पर पानी के तापमान के बीच के अंतर से प्राप्त ऊर्जा। एक अपेक्षाकृत नया स्रोत, मुख्य रूप से संयुक्त राज्य अमेरिका द्वारा शोध किया गया। क्षमता अभी तक पूरी तरह से खोजी नहीं गई है।

आसमाटिक ऊर्जा। तरल पदार्थों की प्रसार ऊर्जा भी कहा जाता है, यह वहां उत्पन्न होता है जहां नमक और ताजे पानी का मिश्रण होता है। इस तरह का इकलौता पावर प्लांट फिलहाल नॉर्वे में बनाया गया है।

जल प्रवाह की तथाकथित ऊर्जा के बारे में मत भूलना। कोई नई बात नहीं: जिन पनबिजली संयंत्रों को आप जानते हैं, वे इसके विकास में लगे हुए हैं।

पृथ्वी के आंतरिक भाग की ऊर्जा

तेल और गैस ही पृथ्वी को ड्रिल करने का एकमात्र कारण नहीं हैं: भू-तापीय ऊर्जा, या पृथ्वी के आंतरिक भाग की ऊर्जा, एक दिन उनके साथ प्रतिस्पर्धा कर सकती है। इसे प्राप्त करने के लिए, भूतापीय स्टेशनों का उपयोग किया जाता है। ज्वालामुखियों के पास स्थापित, ऐसे प्रतिष्ठान आइसलैंड, जापान, इंडोनेशिया और कई अन्य देशों को सफलतापूर्वक ऊर्जा की आपूर्ति करते हैं। उसी समय, मैग्मा स्वयं उनके द्वारा उपयोग नहीं किया जाता है: ऊर्जा उबलते पानी द्वारा प्रदान की जाती है जैसे कि गीजर में सतह पर टूट जाता है।

उप-भूमि की ऊर्जा क्षमता उतनी अधिक नहीं है जितनी कि उपरोक्त स्रोतों में। लेकिन इस प्रकार की ऊर्जा भूमि से घिरे देशों के लिए उपयुक्त है।

संलयन ऊर्जा

ग्रह पर होने वाली प्राकृतिक प्रक्रियाओं में वैकल्पिक ऊर्जा का कितना भी उपयोग क्यों न हो, ऊर्जा का सबसे शक्तिशाली स्रोत पूरी तरह से मानव निर्मित होगा। यह ITER होगा - अंतर्राष्ट्रीय प्रायोगिक थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर, जो तारों के अंदर होने वाली प्रक्रियाओं की नकल करने में सक्षम है।

प्रारंभ में, ITER के लॉन्च की योजना 2016 के लिए बनाई गई थी, लेकिन अब तारीखें 30 के दशक की शुरुआत में स्थानांतरित हो गई हैं। इसके अलावा, अधिष्ठापन को अधिक से अधिक 2040 तक पावर ग्रिड से जोड़ना संभव होगा। हालांकि, परिणाम उम्मीदों के लायक है: थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन के दौरान जारी ऊर्जा कई देशों के लिए पर्याप्त होनी चाहिए।

वे कई दशक पहले खनन बंद करने की बात करने लगे। तेल, गैस और कोयले के उपलब्ध भंडार पृथ्वीवासियों के लिए लंबे समय तक नहीं रहेंगे, इसलिए ऊर्जा दक्षता में सुधार की आवश्यकता है। एक अन्य कारण पर्यावरणीय समस्याएं हैं जो ग्रह के सभी निवासियों द्वारा महसूस की जाती हैं। लेकिन शास्त्रीय ऊर्जा स्रोतों को त्यागने के लिए, उनके लिए एक प्रतिस्थापन खोजना आवश्यक है - यदि अधिक लाभदायक नहीं है, तो कम से कम दक्षता में तुलनीय। गैस, तेल और कोयले के बजाय वैज्ञानिक क्या पेशकश करते हैं?

1. अंतरिक्ष सौर स्टेशन जमीन पर आधारित . की तुलना में सूर्य की अधिक ऊर्जा एकत्र करते हैं

सौर ऊर्जा को आर्थिक रूप से बनाना मुश्किल है क्योंकि पृथ्वी के वायुमंडल में सौर रोशनी की तीव्रता अपर्याप्त है। समस्या के समाधानों में से एक अंतरिक्ष "सौर खेतों" का निर्माण करना है जो सौर विकिरण को "अपने शुद्ध रूप में" एकत्र करेगा और संचित ऊर्जा को लेजर बीम या माइक्रोवेव का उपयोग करके पृथ्वी तक पहुंचाएगा। समस्या कीमत है - यह उचित मूल्य से अधिक है। लेकिन भविष्य में, सौर पैनल अधिक कुशल होंगे, जहाजों और कार्गो को कक्षा में लॉन्च करने की लागत कम हो जाएगी, और "अंतरिक्ष सौर फार्म" हमें ऊर्जा प्रदान करने में सक्षम हो सकते हैं।

सौर पृथ्वी स्टेशन (बाएं) और अंतरिक्ष स्टेशन (दाएं) से टकराने वाली किरणों की संख्या में अंतर दिखाने वाला आरेख।

एक स्टेशन की अवधारणा जो सूर्य से ऊर्जा एकत्र करेगी, नासा के लेखक

2. मानव ऊर्जा गैजेट चार्ज करती है

मांसपेशियों की शक्ति से चार्ज किए जा सकने वाले सिस्टम पहले से मौजूद हैं। लेकिन एक व्यक्ति बड़ी संख्या में आंदोलनों का उत्पादन करता है - सिद्धांत रूप में - ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है। अपेक्षाकृत बोलते हुए, अब आप अपनी उंगली स्मार्टफोन स्क्रीन पर "व्यर्थ" चलाते हैं - लेकिन आप इस प्रक्रिया में स्मार्टफोन को चार्ज कर सकते हैं। यदि डिवाइस चरणों की संख्या गिन सकता है और गति का जवाब दे सकता है, तो इसे अपनी उंगलियों को घुमाकर चार्ज क्यों नहीं किया जा सकता है? वैज्ञानिक इस मुद्दे की जांच कर रहे हैं, लेकिन अभी तक सेल्फ-चार्जिंग उपकरणों के कोई परिणाम या प्रोटोटाइप नहीं हैं।

3. ज्वार ऊर्जा का एक अन्य स्रोत हैं

ज्वारीय ऊर्जा में सैकड़ों कंपनियां काम कर रही हैं, और कुछ क्षेत्रों में तरंग ऊर्जा का उपयोग व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए किया जाता है। तो, ऑस्ट्रेलिया में, कुछ विलवणीकरण संयंत्रों को ईब और प्रवाह के कारण पूरी तरह से ऊर्जा की आपूर्ति की जाती है।

4. हाइड्रोजन सस्ता और पर्यावरण के अनुकूल है

पहले, नासा के शटल इस विशेष प्रकार के ईंधन से ईंधन भरते थे। समस्या यह है कि, हालांकि हाइड्रोजन अंतरिक्ष में सबसे प्रचुर मात्रा में तत्व है, यह केवल यौगिकों के रूप में पृथ्वी पर मौजूद है। इसका मतलब है कि शुद्ध तत्व प्राप्त करने के लिए, आपको ऊर्जा खर्च करने की आवश्यकता है। लेकिन उसके बाद इसे ईंधन कोशिकाओं में "पैक" किया जा सकता है और इसके इच्छित उद्देश्य के लिए उपयोग किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, होंडा इन "हाइड्रोजन कोशिकाओं" से ऊर्जा पर चलने वाली कारें बनाती है। कैलिफ़ोर्निया (यूएसए), दक्षिण कोरिया और जर्मनी में हाइड्रोजन ईंधन भरने वाले स्टेशन बनाए जा रहे हैं।

5. भूतापीय ऊर्जा - लावा ऊर्जा

लावा फिलीपींस में 27% ऊर्जा और आइसलैंड में 30% ऊर्जा का उत्पादन करता है। आइसलैंड में, उन्होंने हाल ही में भूतापीय ऊर्जा के एक तीव्र स्रोत की खोज की - एक भूमिगत मैग्मा झील, और भूतापीय ऊर्जा उत्पादन की दक्षता में 10 गुना वृद्धि हुई है।

यह एक लाभदायक प्रणाली है, लेकिन यह क्षेत्र की भूवैज्ञानिक विशेषताओं पर बहुत अधिक निर्भर है। मैग्मा, गैस या तेल के विपरीत, एक पाइपलाइन के माध्यम से पंप नहीं किया जा सकता है।

6. परमाणु अपशिष्ट - पुरानी यूरेनियम की छड़ों का पुन: उपयोग किया जा सकता है

एक "क्लासिक" परमाणु ऊर्जा संयंत्र के डिजाइन में, यूरेनियम की छड़ें पानी में डूबी हुई हैं, और उनके सेवा जीवन के अंत तक केवल 5% यूरेनियम परमाणुओं का उपयोग किया जाता है - शेष 95% को "परमाणु अपशिष्ट" लेबल के साथ हटा दिया जाता है। . नई तकनीक में तरल सोडियम में छड़ों को डुबोना शामिल है और उपयोग किए गए और अप्रयुक्त संसाधनों के अनुपात को बदल देगा - 5% यूरेनियम बर्बाद हो जाएगा, और 95% ऊर्जा में बदल जाएगा। इसके अलावा, ऐसे रिएक्टरों में, आप पिछली पीढ़ी के परमाणु ऊर्जा संयंत्रों से लिखी गई छड़ों का पुन: उपयोग कर सकते हैं। हिताची ने पहले ही नए "फास्ट रिएक्टर" बनाए हैं और उन्हें बेच रहा है, लेकिन ऐसा प्लांट बनाना बहुत महंगा है। इसके अलावा, दुनिया अभी भी परमाणु ऊर्जा संयंत्रों से सावधान है - हर कोई कई बड़ी दुर्घटनाओं को याद करता है, जिसमें चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र में आपदा भी शामिल है।

7. पारदर्शी (खिड़की) सौर पैनल

जर्मनी, जहां की जलवायु यूक्रेनी से बहुत अलग नहीं है, सौर ऊर्जा के उत्पादन में लगा हुआ है। बैटरी निर्माण लागत गिर रही है, जबकि दक्षता और लोकप्रियता बढ़ रही है। इसके अलावा, लॉस एंजिल्स के वैज्ञानिक पारदर्शी सौर पैनल लेकर आए हैं जो सीधे खिड़की के शीशे पर लगे होते हैं। प्रौद्योगिकी महंगी है, लेकिन अगले 2-3 वर्षों में यह प्रस्ताव आर्थिक रूप से व्यवहार्य होने के लिए काफी सस्ता हो जाएगा।

8. शैवाल से जैव ईंधन

11 वर्षों के लिए - 2002 से 2013 तक - जैव ईंधन के उत्पादन में लगभग 500% की वृद्धि हुई है। इसका कारण इथेनॉल (अल्कोहल) और बायोडीजल की आवश्यकता है, जो ईंधन में मिलाए जाते हैं। आधुनिक कार के आविष्कारक हेनरी फोर्ड के विचार के अनुसार, इंजन को इथेनॉल पर चलाना था। लेकिन फिर, उसी समय, कई नए तेल क्षेत्रों की खोज की गई, और यह बहुत सस्ता था। यह अभी सबसे अधिक लाभदायक ईंधन नहीं है, और इथेनॉल वापसी कर रहा है। "क्लासिक" जैव ईंधन - इथेनॉल के साथ समस्या यह है कि उसी कच्चे माल और उसी भूमि का उपयोग इसके उत्पादन के लिए किया जाता है जैसे कि खाद्य फसलों को उगाने के लिए। यानी ऊर्जा उद्योग खाद्य उद्योग के साथ प्रतिस्पर्धा करने लगा है।

आप शैवाल की मदद से इस समस्या का समाधान कर सकते हैं। सरल, तेजी से बढ़ने वाला, आपको आवश्यक घटकों को आसानी से निकालने की अनुमति देता है, और "सूखे अवशेषों" को संसाधित करने और शैवाल की एक नई फसल उगाने के लिए उपयोग किया जाता है।

9. फ्लाइंग विंड टर्बाइन - पुरानी तकनीक का पुनर्जन्म

पवन ऊर्जा का उपयोग एक उत्कृष्ट तकनीक है। लेकिन इसकी दक्षता में काफी वृद्धि की जा सकती है, और ऊर्जा पूरी दुनिया में निकाली जा सकती है, न कि केवल अनुकूल राहत वाले क्षेत्रों में। "पवन चक्कियों" के प्रभावी होने के लिए, महत्वपूर्ण पवन ऊर्जा की आवश्यकता होती है। और समस्या को आसानी से हल किया जाता है: पवन टरबाइन को समुद्र तल से 300-600 मीटर ऊपर उठाने के लिए पर्याप्त है, जहां हवा का प्रवाह मजबूत और अधिक स्थिर होता है। अलास्का में पहला "फ्लाइंग विंड टर्बाइन" स्थापित किया जाएगा। संरचनात्मक रूप से, यह एक घुड़सवार टरबाइन के साथ एक हवाई पोत है। यदि हवा बहुत तेज है, तो ऐसी पवनचक्की अपने आप जमीन पर "पार्क" करती है। और स्वचालन उसे अंतरिक्ष में इष्टतम स्थिति चुनने की अनुमति देगा।

10. थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन लगभग अनंत ऊर्जा का स्रोत है

परमाणु संलयन सुरक्षित है क्योंकि, परमाणु रिएक्टर के विपरीत, यह परमाणुओं को विभाजित करने के बजाय जोड़ देगा। थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर के विकास के लिए एक अंतरराष्ट्रीय परियोजना है - ITER, जिसके लिए यूरोपीय संघ के देश (आधिकारिक तौर पर इस परियोजना के ढांचे के भीतर घोषित), साथ ही साथ चीन, भारत, रूस, कोरिया गणराज्य, संयुक्त राज्य अमेरिका कजाकिस्तान और जापान शामिल हो गए हैं। यह परियोजना 25 वर्षों से अस्तित्व में है, और रिएक्टर के तकनीकी डिजाइन का इंजीनियरिंग डिजाइन बहुत पहले पूरा हो चुका है। 2013 में, फ्रांस में निर्माण शुरू हुआ। 2020 तक, वैज्ञानिकों ने प्लाज्मा के साथ पहला प्रयोग शुरू करने की योजना बनाई है।

समानांतर में, कुछ वाणिज्यिक संगठन उसी दिशा में अपना स्वयं का शोध कर रहे हैं। सफल होने पर, दुनिया सस्ती और लगभग अंतहीन ऊर्जा से संचालित होगी।

सही समय पर ऊर्जा कैसे प्राप्त करें और इसकी आवश्यकता कहाँ है?

चीन और भारत जैसे देशों में तीव्र आर्थिक विकास का मतलब है कि 2030 तक वैश्विक ऊर्जा मांग में कम से कम 50% की वृद्धि होगी। कई बड़े उभरते आर्थिक क्षेत्र ऐसे क्षेत्रों में स्थित हैं जिनके पास बिजली की आपूर्ति के लिए कभी भी बुनियादी ढांचा नहीं था। साथ ही, परंपरागत रूप से ऊर्जा उत्पादन के लिए उपयोग किए जाने वाले संसाधन समाप्त हो रहे हैं। यह सब मानवता को सक्रिय रूप से ऊर्जा के नए स्रोतों की तलाश करने के लिए मजबूर करता है - और इसे स्थानांतरित करने के नए तरीके।

मुख्य कार्य अक्षय ऊर्जा स्रोतों की खोज और सबसे कुशल उपयोग है, साथ ही प्राप्त ऊर्जा को संग्रहीत करने के नवीन तरीकों का विकास है, जो इसे धूप या हवा की अनुपस्थिति में उपयोग करने की अनुमति देता है। इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण सॉफ्टवेयर, सेंसर, इलेक्ट्रॉनिक मीटर और इंटरनेट का उपयोग कर स्मार्ट ग्रिड है। ये घटक आपको जानकारी का प्रबंधन करने, ऊर्जा की मांग और आपूर्ति को अधिक प्रभावी ढंग से नियंत्रित करने और इसे उस समय वितरित करने की अनुमति देते हैं जहां इसकी आवश्यकता है।

नीचे दी गई सामग्री (वीडियो, लेख और इन्फोग्राफिक्स) ऊर्जा में महत्वपूर्ण परिवर्तनों को दर्शाती है और ये परिवर्तन ऊर्जा के साथ हमारी दुनिया के प्रावधान को कैसे प्रभावित कर रहे हैं। यह एक बड़ा कदम है। परिवर्तनों में बिजली के उत्पादन, मीटरिंग, मुद्रीकरण, खपत, नियंत्रण, भंडारण, व्यापार और ट्रांसमिशन सहित सभी पहलुओं को शामिल किया गया है। इस प्रक्रिया में स्मार्ट ग्रिड क्या भूमिका निभाते हैं? एक मंच के रूप में 3डीक्या अनुभव कंपनियों को ऊर्जा उत्पादन और वितरण को बदलने और सहयोग और नवाचार में सुधार करने में मदद कर रहा है?

क्या यह सच है कि सौर ऊर्जा का युग आ रहा है?

वर्ष 2035 है। दुनिया के रेगिस्तानों और उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में शक्तिशाली सौर पैनल स्थापित किए जाते हैं, जो बिजली उत्पन्न करने के लिए सूर्य से ऊर्जा का संचयन करते हैं, जिसे आधुनिक वायरलेस पावर ग्रिड के माध्यम से वितरित किया जाता है। पर्याप्त ऊर्जा भंडार सूर्यास्त के बाद बिजली उत्पादन जारी रखने की अनुमति देते हैं।

लाखों घर और कार्यालय कम लागत वाले, ऊर्जा कुशल सौर पैनल और सौर ऊर्जा से चलने वाली खिड़कियां स्थापित कर रहे हैं जो दिन के दौरान बहुत कम ऊर्जा उत्पन्न करते हैं। 2010 में, ऑडी, बीएमडब्ल्यू, टोयोटा और होंडा सहित दुनिया के अग्रणी निर्माताओं ने टिकाऊ, हाइड्रोजन से चलने वाले वाहन विकसित किए। हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में अतिरिक्त पानी को विभाजित करके सौर ऊर्जा का उपयोग करके हाइड्रोजन ईंधन बनाए जाते हैं। और जब रात होती है, सौर पैनलों के साथ विशाल परिक्रमा करने वाले उपग्रह तारों वाले आकाश में टिमटिमाते हैं, अंतरिक्ष में चौबीसों घंटे सौर ऊर्जा एकत्र करते हैं और इसे माइक्रोवेव या लेजर बीम का उपयोग करके जमीन-आधारित रिसीवरों तक पहुंचाते हैं।

कल्पना? बिल्कुल नहीं। सौर ऊर्जा का उपयोग करने का विचार - पृथ्वी पर सबसे महत्वपूर्ण ऊर्जा संसाधनों में से एक - जलवायु परिवर्तन के खतरे और आसानी से निकाले गए जैविक ईंधन संसाधनों की कमी से बहुत पहले उत्पन्न हुआ था। पहली सौर बैटरी 1883 में बनाई गई थी, और 1941 में लेखक आइजैक असिमोव ने "कारण" कहानी प्रकाशित की, जिसमें एक अंतरिक्ष स्टेशन का वर्णन किया गया था जो माइक्रोवेव दालों के माध्यम से बड़ी मात्रा में सौर ऊर्जा का उत्सर्जन करता है। 1968 में, अमेरिकी वैज्ञानिक पीटर ग्लेज़र ने असिमोव के सपनों को साकार करने का फैसला किया, लेकिन समय की तकनीकी सीमाओं के कारण उनकी योजनाओं का सच होना तय नहीं था।

लेकिन सौर प्रौद्योगिकी आज पहले से ही उपयोग में है, आलोचकों का तर्क है कि दुनिया का सौर उद्योग कभी भी धूप से कम धूप वाले क्षेत्रों में लंबी दूरी पर ऊर्जा स्थानांतरित करने की समस्याओं को हल करने में सक्षम नहीं होगा, या भंडारण समाधान तैयार करने में सक्षम नहीं होगा जो ऊर्जा को बाद में उत्पन्न करने की अनुमति देता है। अंधेरा।

उदाहरण के लिए, चीन पहले से ही नए सौर ऊर्जा संयंत्रों द्वारा उत्पन्न ऊर्जा को व्यापक रूप से वितरित करने के लिए उच्च-वोल्टेज बिजली लाइनों का निर्माण कर रहा है। अकेले 2015 के पहले तीन महीनों के दौरान, इस राज्य ने अपनी ऊर्जा प्रणाली में 5 गीगावाट की क्षमता वाले कई सौर ऊर्जा संयंत्र जोड़े, जो इस क्षेत्र के प्रमुख यूरोपीय देशों में से एक - फ्रांस में उत्पन्न ऊर्जा की कुल मात्रा के बराबर है।

ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ पहले से ही दुनिया भर में उपयोग में हैं, और वे सफलतापूर्वक दो तकनीकों का उपयोग करती हैं। कुछ प्रणालियों में, सौर ऊर्जा का उपयोग पिघला हुआ लवण बनाने के लिए किया जाता है जो गर्मी बरकरार रखता है। यह रात में बिजली जनरेटर के टर्बाइनों को घुमाने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्रदान करता है। अन्य बिजली संयंत्रों में, सूर्य की किरणें गैस को संपीड़ित करती हैं, जो अंधेरे के बाद अपनी मूल स्थिति में लौट आती है और टर्बाइनों को घूमती रहती है।

ऊपर देखना

अंतरिक्ष इस सवाल का एक क्रांतिकारी जवाब है कि सूर्यास्त के बाद ऊर्जा कैसे उत्पन्न होगी, क्योंकि अंतरिक्ष में सूर्यास्त और भोर जैसी कोई अवधारणा नहीं है। चीन और जापान 2030 में पहला अंतरिक्ष बिजली संयंत्र (एसबीएसपी) लॉन्च करने की योजना बना रहे हैं, और वे शायद इतिहास की सबसे बड़ी परियोजनाओं में से कुछ होंगे। "एक आर्थिक रूप से व्यवहार्य अंतरिक्ष बिजली संयंत्र विशाल होना चाहिए। इसके सौर पैनलों का कुल क्षेत्रफल 5 से 6 वर्ग किलोमीटर होगा," चीनी विज्ञान अकादमी के एक शिक्षाविद वांग शीजी बताते हैं।

लेकिन अंतरिक्ष में बिजली संयंत्र क्यों बनाते हैं? इसका मुख्य कारण बाहरी अंतरिक्ष में सौर विकिरण की उच्च सांद्रता है। पृथ्वी के वायुमंडल द्वारा इसके प्रतिबिंब और अवशोषण की प्रक्रिया में 60% से अधिक सौर ऊर्जा खो जाती है, और अंतरिक्ष में यह पूरे और चौबीसों घंटे उपलब्ध रहती है। अंतरिक्ष इंजीनियर डुआन बाओयान ने कहा, "अंतरिक्ष सौर पैनल एक ही आकार के ग्राउंड-आधारित पैनलों की तुलना में दस गुना अधिक बिजली उत्पन्न कर सकते हैं।"

एसबीएसपी का विकास महत्वपूर्ण चुनौतियों से भरा है, जिनमें से एक अति-सटीक विद्युत संचरण प्रदान करने की आवश्यकता है। अन्यथा, ऊर्जा की एक शक्तिशाली भटकती किरण पृथ्वी की विशाल सतहों को जला सकती है। यासुयुकी फुकुमुरो कहते हैं, "जब माइक्रोवेव दालों द्वारा ऊर्जा का संचार किया जाता है, तो प्रवाह को निर्देशित करना बहुत मुश्किल होता है ताकि यह जमीन के रिसीवर से टकराए। माइक्रोवेव को 36,000 किमी से समतल सतह पर 3 किमी व्यास में स्थानांतरित करने की तुलना सुई को पिरोने से की जा सकती है।" यासुयुकी फुकुमुरो) जापानी एयरोस्पेस एजेंसी JAXA से।

जापानी निगम शिमिज़ू एक और भी अधिक अविश्वसनीय विकल्प प्रदान करता है - 400 किमी चौड़ी सौर पैनलों की एक पट्टी, जो चंद्रमा के भूमध्य रेखा के आसपास स्थित है और जो 11,000 किमी लंबी है। चंद्रमा को घेरने वाली यह ऊर्जा प्रणाली इतनी ऊर्जा उत्पन्न कर सकती है कि दुनिया की सभी जरूरतें पल भर में पूरी हो जाएंगी।

खतरनाक अंतरिक्ष स्थितियों में प्रणालियों के रखरखाव और कक्षा में एसबीएसपी स्टेशनों के प्रक्षेपण के साथ कठिनाइयां भी जुड़ी हुई हैं। एक व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य अंतरिक्ष बिजली संयंत्र का वजन 10,000 टन से अधिक होगा, जबकि आधुनिक रॉकेटों को केवल 100 टन से अधिक का पेलोड ले जाने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

एसबीएसपी स्टेशनों का निर्माण भारी कठिनाइयों से भरा है, जो उन लोगों के लिए तुलनीय हैं जिन्हें पिछली शताब्दी के 60 के दशक में अंतरिक्ष में जाने वाले लोगों के लिए दूर करना पड़ा था। फिर, बहुतों को संदेह था कि लोगों को अंतरिक्ष में भेजा जाना चाहिए, लेकिन इन कठिनाइयों पर काबू पाने के बाद प्राप्त तकनीकी और वैज्ञानिक लाभ आधुनिक दुनिया के लिए अपना महत्व नहीं खोते हैं।

ग्राउंड रिमोट कंट्रोल

लेकिन इस तथ्य के बावजूद कि एसबीएसपी स्टेशन नई प्रौद्योगिकियों के विकास के लिए एक मंच बनाते हैं, वे सभी जमीन पर बने होते हैं, और यही वास्तविक क्षमता है। सच तो यह है कि सौर ऊर्जा की शक्ति पृथ्वी की सतह तक - कमजोर वातावरण में भी - मानवता की जरूरतों से कई गुना अधिक है। 2015 में, यूके के प्रमुख ऊर्जा विशेषज्ञों ने ग्लोबल अपोलो कार्यक्रम का अनावरण किया, जिसमें दावा किया गया था कि सूर्य वर्तमान में मनुष्यों की तुलना में पृथ्वी पर 5,000 गुना अधिक ऊर्जा भेज रहा है।

इसके अलावा, सौर ऊर्जा से बिजली का उत्पादन हर साल सस्ता होता जा रहा है। आधुनिक सौर पैनलों की लागत 25 साल पहले उनकी लागत के 1/20 तक गिर गई है, जबकि दक्षता में वृद्धि हुई है। आधुनिक अर्धचालक सौर पैनल आने वाली सभी सूर्य के प्रकाश का लगभग 20% बिजली में परिवर्तित करते हैं - पहले की तुलना में तीन गुना अधिक। गैलियम आर्सेनाइड जैसे कंपोजिट से बने नए पैनल, जिनमें सिलिकॉन की तुलना में अधिक विद्युत चालकता है, और भी प्रभावशाली परिणाम प्राप्त करेंगे। यह इस तथ्य के बावजूद है कि सौर पैनलों की दक्षता विभिन्न भौतिक कारकों द्वारा सीमित है। इन कारकों में शामिल हैं, उदाहरण के लिए, परावर्तन के दौरान ऊर्जा की हानि और प्रवाहकीय सामग्रियों द्वारा इसका आंशिक अवशोषण (शॉकली-क्विसर सीमा)।

तो क्यों सौर ऊर्जा आज दुनिया की बिजली की मांग का केवल 1% ही आपूर्ति करती है? सौर ऊर्जा के भविष्य पर ग्लोबल अपोलो कार्यक्रम और एमआईटी की 2015 की रिपोर्ट के अनुसार, मुख्य सीमा प्रौद्योगिकी नहीं है, बल्कि राजनीतिक जड़ता है, जो मुख्य रूप से विशाल जीवाश्म ईंधन निगमों के हितों द्वारा समर्थित है। इसके अलावा, निवेश की कमी है। इन रिपोर्टों से पता चलता है कि कैसे विशाल वैश्विक सब्सिडी जीवाश्म-ईंधन वाली बिजली की वास्तविक लागत को छिपाती है, और कैसे उस लागत को इन ऊर्जा स्रोतों से जुड़ी पर्यावरणीय और स्वास्थ्य समस्याओं को खत्म करने की लागत को शामिल करने का असफल प्रयास किया गया है।

एक अन्य कारण, डसॉल्ट सिस्टम्स में एनर्जी, रिफाइनिंग, यूटिलिटीज के उपाध्यक्ष, स्टीफन डेक्ले के अनुसार, "विधायकों, नियामकों और प्रौद्योगिकी नेताओं के बीच संरेखण की कमी है।"

"हमारे ग्राहकों को बदलती नियामक आवश्यकताओं के अनुकूल होने के लिए मजबूर किया जाता है। 3डीअनुभव सौर प्रदाता नियामकों, वित्तीय संस्थानों, जनता और मीडिया सहित कई हितधारकों के लिए अपने समाधानों की व्यवहार्यता और विश्वसनीयता प्रदर्शित करने में सक्षम होंगे।"

स्थिति इस तथ्य से जटिल है कि "सौर सहित मध्यवर्ती अक्षय ऊर्जा स्रोतों का हिस्सा बढ़ता है, ऊर्जा उत्पादन की मात्रा हमेशा उच्च मांग की अवधि के साथ मेल नहीं खाती है," डेक्ले ने कहा। एक समाधान के रूप में, डेक्ले ने ऐसे सिस्टम विकसित करने का प्रस्ताव रखा है जो मांग के बेहतर नियंत्रण की अनुमति देते हैं (उदाहरण के लिए, स्मार्ट ग्रिड) और सिस्टम जो मध्यवर्ती स्रोतों के लिए अधिक लचीली मांग प्रदान करते हैं, उदाहरण के लिए, भविष्य में उपयोग के लिए आंशिक रूप से अक्षय ऊर्जा का भंडारण करके।