मानवता की ऊर्जा समस्याएं

मानवता की ऊर्जा आवश्यकताओं को प्रस्तुत करने और उनकी तुलना पृथ्वी के भू-मंडल में होने वाली प्रक्रियाओं की ऊर्जा से करने के लिए, हम इन ऊर्जा मूल्यों को तालिका में प्रस्तुत करते हैं। 21.1.

तालिका के परीक्षण से पता चलता है कि मानवता के पास शक्तिशाली ऊर्जा स्रोत आरक्षित हैं। हालाँकि, उनका उपयोग संभवतः दूर के भविष्य की बात है। तालिका यह भी दर्शाती है कि तकनीकी प्रक्रियाओं की ऊर्जा पहले से ही बड़ी भूभौतिकीय प्रक्रियाओं की ऊर्जा के बराबर हो गई है।

इस अध्याय की सामग्रियाँ मुख्यतः के कार्यों पर आधारित हैं।

ऊर्जा के लिए प्राकृतिक संसाधनों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। जीवाश्म ईंधन, रेडियोधर्मी तत्व और पानी की संभावित ऊर्जा मुख्य प्रकार के ऊर्जा संसाधन हैं। इनके प्रयोग से पर्यावरण को काफी नुकसान होता है।

ऊर्जा मानव कल्याण का आधार है। दुनिया भर में ऊर्जा की खपत में लगातार बढ़ोतरी हो रही है। उदाहरण के लिए, 50-70 के दशक में। XX सदी प्रति व्यक्ति औसत ऊर्जा खपत लगभग दोगुनी हो गई है। 200 वर्षों में, वैश्विक ऊर्जा खपत लगभग 30 गुना बढ़ गई है और 13 Gt cu तक पहुंच गई है। टी. (मानक ईंधन का एक टन (सीई) 29.3 जीजे के बराबर है)। सभी देशों की जनसंख्या का जीवन स्तर ऊर्जा की उपलब्धता से निर्धारित होता है, हालाँकि ऊर्जा की उपलब्धता बहुत भिन्न हो सकती है, उदाहरण के लिए, जलवायु परिस्थितियों के कारण। प्रति व्यक्ति ऊर्जा खपत सबसे महत्वपूर्ण संकेतक है जो न केवल देश के निवासियों की भलाई के स्तर को दर्शाता है, बल्कि इसके आर्थिक विकास के चरण को भी दर्शाता है। सबसे अमीर देशों में, प्रति व्यक्ति प्रति वर्ष 10-14 टन ईंधन के बराबर ईंधन होता है। (यूएसए, कनाडा, नॉर्वे), सबसे गरीब में - 0.3-0.4 टी.ई. टी. (माली, चाड, बांग्लादेश). प्रति व्यक्ति ईंधन खपत के पूर्ण आंकड़े यह अनुमान नहीं देते हैं कि ईंधन की खपत कैसे होती है। गंभीर जलवायु परिस्थितियों में स्थित देशों में, महत्वपूर्ण के साथ

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3. जलमंडल प्रदूषण: जल निकायों का तापीय प्रदूषण,
प्रदूषकों का उत्सर्जन, परिचालन स्थितियों में परिवर्तन
भूजल और सतही जल.

4. ऊर्जा परिवहन के दौरान स्थलमंडल का प्रदूषण
ऊर्जा उत्पादन के दौरान निकाय और अपशिष्ट निपटान।

5. रेडियोधर्मी और विषैले कचरे से प्रदूषण
पर्यावरण।

6. जलविद्युत नदियों के जलवैज्ञानिक शासन में परिवर्तन
स्टेशन और, परिणामस्वरूप, क्षेत्र में प्रदूषण
धार

7. विद्युत लाइनों के चारों ओर विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का निर्माण
संचरण

8. प्रजाति विविधता वितरण के क्षेत्रों में परिवर्तन
ईंधन और ऊर्जा परिसर की वस्तुएं। "

9. भूवैज्ञानिक प्रक्रियाओं की शुरूआत.

ईंधन और ऊर्जा परिसर पर्यावरण को भारी मात्रा में कार्बन मोनोऑक्साइड, सल्फर डाइऑक्साइड, नाइट्रोजन ऑक्साइड, हाइड्रोकार्बन, कालिख, भारी धातु, पेट्रोलियम उत्पाद, फिनोल, क्लोराइड, सल्फेट्स आदि की आपूर्ति करता है।

यह कैसे सुनिश्चित किया जाए कि ऊर्जा खपत में निरंतर वृद्धि के साथ वृद्धि न हो नकारात्मक परिणामऊर्जा, यह देखते हुए कि निकट भविष्य में मानवता जीवाश्म ईंधन की सीमाओं को महसूस करेगी? निम्नलिखित को समस्या को हल करने के तरीकों के रूप में दर्शाया जा सकता है।

1. ऊर्जा की बचत. ऊर्जा बचत पर प्रगति के प्रभाव की डिग्री को भाप इंजन के उदाहरण से प्रदर्शित किया जा सकता है। जैसा कि आप जानते हैं, 100 साल पहले भाप इंजनों की दक्षता 3-5% थी, और अब यह 40% तक पहुँच जाती है। 70 के दशक के ऊर्जा संकट के बाद विश्व अर्थव्यवस्था के विकास ने यह भी दिखाया कि मानवता के पास इस पथ पर महत्वपूर्ण भंडार हैं। 1975 और 1985 के बीच, अमेरिका के सकल राष्ट्रीय उत्पाद की ऊर्जा तीव्रता में 71%, फ्रांस में 70% और जापान में 78% की कमी आई। हालाँकि, कुल ऊर्जा खपत में वृद्धि जारी रही। संसाधन-बचत और ऊर्जा-बचत प्रौद्योगिकियों के उपयोग ने विकसित देशों में ईंधन और सामग्री की खपत में उल्लेखनीय कमी सुनिश्चित की है।

चौ. 21. ऊर्जा की पर्यावरणीय समस्याएँ

2. पर्यावरण की दृष्टि से स्वच्छ प्रकार के ऊर्जा उत्पादन का विकास।

समस्या को संभवतः वैकल्पिक प्रकार की ऊर्जा, जैसे सौर और भूतापीय ऊर्जा, पवन ऊर्जा, समुद्री ऊर्जा और अन्य प्रकार की ऊर्जा के उपयोग से हल किया जा सकता है। /स्वीकृत शब्दावली के अनुसार सौर ऊर्जा पर आधारित सभी प्रकार की ऊर्जा नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत कहलाती है। यूरोप में, कुल ऊर्जा खपत का 6% बायोमास और जल विद्युत का उपयोग करके उत्पादित किया जाता है।

नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों का उपयोग करने वाली मुख्य प्रौद्योगिकियाँ तालिका में दी गई हैं। 21.2.

तालिका में दी गई सूची काफी व्यापक है; इसके विचार से पता चलता है कि भविष्य में, नवीकरणीय प्रकार के ऊर्जा उत्पादन जीवाश्म ईंधन पर आधारित ऊर्जा उत्पादन के तरीकों को विस्थापित कर सकते हैं। विश्व के अधिकांश देशों में नवीकरणीय प्रकार की ऊर्जा का भंडार गैर-नवीकरणीय प्रकार की ऊर्जा के भंडार से कहीं अधिक है। उदाहरण के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका में, कुल नवीकरणीय ऊर्जा भंडार का अनुमान लगभग 600,000 बिलियन बैरल तेल के बराबर है, और कुल गैर-नवीकरणीय ऊर्जा भंडार का अनुमान लगभग 45,000 बिलियन बैरल तेल के बराबर है। अधिक यथार्थवादी अनुमान, भूतापीय और पवन ऊर्जा के उपयोग पर लगाई गई सीमाओं को ध्यान में रखते हुए, नवीकरणीय ऊर्जा भंडार की इस श्रेष्ठता को कम करते हैं, लेकिन भंडार की संभावना बनी रहती है।

अब तक, नवीकरणीय स्रोत वैश्विक ऊर्जा खपत का 20% से अधिक प्रदान नहीं करते हैं। इस 20% में मुख्य योगदान बायोमास और जल विद्युत के उपयोग से आता है। जैसे-जैसे प्रौद्योगिकी में सुधार होता है, सौर और पवन ऊर्जा का योगदान बढ़ता है। किसी विशेष प्रकार की ऊर्जा के विकास की संभावनाओं का निर्धारण करते समय, पर्यावरणीय जोखिम के आकलन का प्रश्न उठता है। पर्यावरणीय जोखिम से तात्पर्य मनुष्यों और जीव-जंतुओं के लिए पर्यावरण प्रदूषण के प्रतिकूल परिणामों की संभावना से है। पर्यावरणीय जोखिम में आर्थिक, पर्यावरणीय, जैविक, सामाजिक, विष विज्ञान संबंधी पहलू शामिल हैं।

वर्तमान में अधिकांश बिजली का उत्पादन ताप विद्युत संयंत्रों (टीपीपी) में किया जाता है। 1989 में, यूएसएसआर में, 65% थर्मल पावर प्लांटों में, 24% हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर स्टेशनों पर, और 11% परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में उत्पादित किया गया था। 1997 में रूस में, बिजली उत्पादन में विभिन्न स्रोतों की हिस्सेदारी इस प्रकार थी: प्राकृतिक गैस - 41.7%;

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दसियों बार. अंततः, जलाशय के पारिस्थितिकी तंत्र की प्रजाति संरचना बदल जाती है - नीले-हरे शैवाल का विकास, प्लवक और मछली की बहुतायत और प्रजातियों की संरचना में परिवर्तन, उदाहरण के लिए, ध्रुवीय झील इमंद्रा में, जिसका उपयोग कोला परमाणु के पानी को ठंडा करने के लिए किया जाता है पावर प्लांट, ठंड से प्यार करने वाला चार गायब हो गया, लेकिन गर्मी से प्यार करने वाला इंद्रधनुष ट्राउट दिखाई दिया। ऐसे कई मामले हैं जहां गर्मी से प्यार करने वाली प्रजातियों की मछलियाँ मध्य क्षेत्र के ठंडे जलाशयों में अच्छी तरह से अनुकूलित हो जाती हैं। उदाहरण के लिए, बेरेज़ोव्स्काया टीपीपी के शीतलन तालाब में, बिगहेड कार्प और भैंस जैसी गर्मी-प्रेमी प्रजातियों को अनुकूलित किया गया था, और शख्तिंस्काया टीपीपी के शीतलन तालाब में, अफ्रीकी मछली तिलापिया को अनुकूलित किया गया था। कभी-कभी शाकाहारी गर्मी-प्रेमी प्रजातियाँ जल निकायों की अतिवृद्धि से लड़ने में "मदद" करती हैं।

थर्मल और परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले बाष्पीकरणीय कूलिंग टॉवर, 10 हर्ट्ज से कम आवृत्तियों के साथ इन्फ़्रासोनिक शोर के शक्तिशाली स्रोत साबित हुए हैं। कूलिंग टॉवर द्वारा उत्सर्जित इन्फ्रासोनिक शोर कमजोर रूप से क्षीण होता है और कूलिंग टॉवर के थर्मल टॉर्च द्वारा गठित ध्वनिक चैनल के साथ काफी दूरी तक फैलता है। यह पर्यावरण पर ताप विद्युत संयंत्रों और परमाणु ऊर्जा संयंत्रों का एक और नकारात्मक प्रभाव है। इन्फ्रासाउंड विकिरण के संपर्क में आने वाले निवासियों को रक्तचाप और हृदय गति में परिवर्तन का अनुभव हो सकता है।

ताप विद्युत संयंत्रों की विशेषता उच्च विकिरण और विषाक्त पर्यावरण प्रदूषण है। यह इस तथ्य के कारण है कि साधारण कोयले और इसकी राख में पृथ्वी की पपड़ी की तुलना में अधिक सांद्रता में यूरेनियम की सूक्ष्म अशुद्धियाँ और कई जहरीले तत्व (कैडमियम, कोबाल्ट, आर्सेनिक, आदि) होते हैं। ताप विद्युत संयंत्रों के संचालन के दौरान, रेडियोन्यूक्लाइड और जहरीले तत्व वायुमंडल, मिट्टी और जल निकायों में प्रवेश करते हैं। परिणामस्वरूप, कोयले से चलने वाले थर्मल पावर प्लांटों के आसपास विकिरण संदूषण और जहरीले तत्वों से संदूषण पृष्ठभूमि संदूषण की तुलना में औसतन 10-100 गुना अधिक है।

ताप विद्युत संयंत्रों के आसपास के महत्वपूर्ण क्षेत्र अम्लीय वर्षा और जहरीली अशुद्धियों वाली राख के संपर्क में हैं। जिन क्षेत्रों में थर्मल पावर प्लांट स्थित हैं, वहां वनस्पति का दीर्घकालिक दमन देखा जाता है। परिणामस्वरूप कृषि उत्पादों में कमी आती है तथा पौधों में विषैले तत्वों का संचय होता है।

रूसी संघ में, थर्मल पावर प्लांट ठोस और तरल प्रदूषण, सल्फर डाइऑक्साइड और नाइट्रोजन ऑक्साइड की ऊर्जा सुविधाओं से वायुमंडल में कुल उत्सर्जन का 90-95% हिस्सा बनाते हैं। स्थलीय और जलीय पारिस्थितिकी तंत्र मुख्य रूप से ताप विद्युत संयंत्रों द्वारा प्रदूषित होते हैं।

चौ. 21. ऊर्जा की पर्यावरणीय समस्याएँ

बड़े ताप विद्युत संयंत्रों या उनके परिसरों के निर्माण के दौरान, पर्यावरण प्रदूषण और भी अधिक महत्वपूर्ण है। इस मामले में, नए प्रभाव उत्पन्न हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, किसी दिए गए क्षेत्र में स्थलीय पौधों के प्रकाश संश्लेषण के कारण इसके गठन की दर से ऑक्सीजन दहन की दर की अधिकता या कार्बन डाइऑक्साइड की एकाग्रता में वृद्धि के कारण। ज़मीन की परत.

जीवाश्म ईंधन स्रोतों में, कोयला सबसे अधिक आशाजनक है - यह इस तथ्य के कारण है कि इसका भंडार तेल और गैस भंडार की तुलना में बहुत बड़ा है। दुनिया का सबसे बड़ा कोयला भंडार रूस, चीन और संयुक्त राज्य अमेरिका में केंद्रित है। वर्तमान में, थर्मल पावर प्लांटों में ऊर्जा की मुख्य मात्रा पेट्रोलियम उत्पादों के उपयोग के माध्यम से उत्पन्न होती है। इस प्रकार, जीवाश्म ईंधन भंडार की संरचना ऊर्जा उत्पादन के लिए इसके आधुनिक उपयोग की संरचना के अनुरूप नहीं है। भविष्य में, जीवाश्म ईंधन की खपत की एक नई संरचना में परिवर्तन से महत्वपूर्ण पर्यावरणीय समस्याएं, सामग्री लागत और पूरे उद्योग में बड़े बदलाव होंगे। दुनिया के कई विकसित देशों ने पहले ही ऊर्जा क्षेत्र का संरचनात्मक पुनर्गठन शुरू कर दिया है। उदाहरण के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका में बिजली उत्पादन के विकास की अवधारणा में कोयले के योगदान में वृद्धि जबकि गैस और तेल के योगदान में कमी की विशेषता है।

पनबिजली संयंत्रों के मुख्य लाभ उत्पन्न बिजली की कम लागत, त्वरित भुगतान (लागत लगभग 4 गुना कम है, और थर्मल पावर संयंत्रों की तुलना में भुगतान 3-4 गुना तेज है), उच्च गतिशीलता, जो बहुत महत्वपूर्ण है चरम भार की अवधि, और ऊर्जा संचय करने की क्षमता। पृथ्वी की सभी नदियों की पूरी क्षमता के साथ भी, मानवता की वर्तमान ऊर्जा जरूरतों का एक चौथाई से अधिक प्रदान करना संभव नहीं है। रूस में, वर्तमान में 20% से कम जलविद्युत क्षमता का उपयोग किया जाता है। हालाँकि, और भी पूर्ण उपयोगरूसी संघ की जलविद्युत क्षमता महत्वपूर्ण आर्थिक लागतों से जुड़ी है, क्योंकि उपयोग के लिए आशाजनक नदियाँ दुर्गम क्षेत्रों में स्थित हैं। विकसित देशों में जल संसाधनों के उपयोग की दक्षता रूस की तुलना में 2-3 गुना अधिक है, इसलिए रूस के पास यहां कुछ निश्चित भंडार हैं।

तराई की नदियों पर पनबिजली स्टेशनों के निर्माण से कई पर्यावरणीय समस्याएं पैदा होती हैं। जलविद्युत ऊर्जा संयंत्रों के समान संचालन को सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक जलाशय, सैकड़ों किलोमीटर की दूरी पर आसन्न क्षेत्रों में जलवायु परिवर्तन का कारण बनते हैं, और रेडियोधर्मी सहित प्रदूषण के प्राकृतिक भंडार हैं। यदि आप कुछ लागू करते हैं

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जलाशयों के परिसमापन की परियोजनाएँ, तो जलाशयों में लंबे समय से जमा हुए प्रदूषण के पुनर्चक्रण का भी उतना ही जटिल कार्य सामने आएगा। जलाशयों में नीले-हरे शैवाल विकसित होते हैं, यूट्रोफिकेशन प्रक्रियाएं तेज हो जाती हैं, जिससे पानी की गुणवत्ता में गिरावट आती है और पारिस्थितिक तंत्र की कार्यप्रणाली बाधित होती है। जलाशयों के निर्माण के दौरान, प्राकृतिक प्रजनन भूमि परेशान हो जाती है, उपजाऊ भूमि में बाढ़ आ जाती है और भूजल स्तर बदल जाता है। पहाड़ी नदियों पर पनबिजली स्टेशनों का निर्माण अधिक आशाजनक है। इसका कारण तराई की नदियों की तुलना में पहाड़ी नदियों की उच्च जलविद्युत क्षमता है। पर्वतीय क्षेत्रों में जलाशयों का निर्माण करते समय उपजाऊ भूमि के बड़े क्षेत्रों को भूमि उपयोग से नहीं हटाया जाता है। छोटे और मध्यम शक्ति के जलविद्युत संयंत्रों का व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया जाता है, क्योंकि उनमें विशिष्ट पूंजी निवेश ताप विद्युत संयंत्रों और बड़े जलविद्युत संयंत्रों और परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की तुलना में बहुत अधिक है। हालाँकि, हाल ही में, सुदूर उत्तर और अन्य दुर्गम क्षेत्रों में ईंधन की डिलीवरी में आने वाली कठिनाइयों के कारण, छोटे और मध्यम आकार के पनबिजली संयंत्रों के निर्माण में नए सिरे से रुचि बढ़ी है। संघीय लक्ष्य कार्यक्रम "ईंधन और ऊर्जा" के ढांचे के भीतर, उपप्रोग्राम "सुदूर उत्तर और समकक्ष क्षेत्रों के क्षेत्रों के साथ-साथ उपयोग के माध्यम से उत्तर, साइबेरिया और सुदूर पूर्व के छोटे लोगों के निवास स्थानों को ऊर्जा आपूर्ति" गैर-पारंपरिक नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों और स्थानीय ईंधनों के लिए", पनबिजली स्टेशनों के निर्माण से दसियों डब्ल्यू से दसियों मेगावाट तक बिजली मिलनी शुरू हो गई है। पिछले पांच वर्षों में सखालिन, कामचटका, सुदूर उत्तर, अल्ताई और उराल के कई क्षेत्रों में दर्जनों कम-शक्ति वाले जलविद्युत संयंत्र बनाए गए हैं।

कई विकसित देशों में, परमाणु ऊर्जा संयंत्रों (एनपीपी) में उत्पन्न बिजली का हिस्सा अधिक है। इस प्रकार, फ्रांस में, परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में उत्पन्न ऊर्जा का हिस्सा देश की ऊर्जा आपूर्ति का 77% तक पहुँच जाता है, जर्मनी में - 34%। परमाणु ऊर्जा संयंत्र कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन नहीं करते हैं, और थर्मल ऊर्जा संयंत्रों की तुलना में अन्य वायु और भूमि प्रदूषण की मात्रा भी कम है। परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के सामान्य संचालन के दौरान, संयंत्र क्षेत्रों में रेडियोधर्मी संदूषण प्राकृतिक पृष्ठभूमि की तुलना में छोटा होता है और आबादी और बायोटा पर विकिरण खुराक पर कोई उल्लेखनीय प्रभाव नहीं पड़ता है। परमाणु ऊर्जा संयंत्र के संचालन के दौरान उत्पन्न रेडियोधर्मी पदार्थों की मात्रा अपेक्षाकृत कम होती है। कचरे का रेडियोलॉजिकल प्रभाव लंबे समय के बाद और एक सीमित क्षेत्र में दिखाई दे सकता है। यह है

चौ. 21. ऊर्जा की पर्यावरणीय समस्याएँ

ताप विद्युत संयंत्रों की तुलना में परमाणु ऊर्जा संयंत्रों का एक महत्वपूर्ण लाभ यह है कि कचरे के जहरीले प्रभाव तुरंत और बड़े क्षेत्रों में दिखाई देते हैं। लंबे समय तक, परमाणु ऊर्जा संयंत्रों को सबसे अधिक पर्यावरण अनुकूल के रूप में प्रस्तुत किया गया था साफ़ नज़रबिजली संयंत्र और ग्लोबल वार्मिंग को प्रभावित करने वाले तापीय बिजली संयंत्रों के लिए एक आशाजनक प्रतिस्थापन के रूप में। हालाँकि, परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के सुरक्षित संचालन की प्रक्रिया अभी तक हल नहीं हुई है, और रेडियोधर्मी कचरे के निपटान की समस्या, उदाहरण के लिए, लंबे समय तक रहने वाले सी 14 (आधा जीवन 5,760 वर्ष है, और इसलिए यह जीवमंडल में जमा हो सकता है) ), का समाधान नहीं किया गया है। कार्बन सभी कार्बनिक यौगिकों का आधार है और प्रोटीन अणुओं और डीएनए का हिस्सा है। कार्बनिक यौगिकों के अणुओं में प्रवेश करके, C 14 एक आंतरिक विकिरणक है।

दूसरी ओर, ग्रहीय पैमाने पर वायुमंडलीय प्रदूषण में उनके योगदान को खत्म करने के लिए बड़ी संख्या में ताप विद्युत संयंत्रों को परमाणु ऊर्जा संयंत्रों से बदलना भारी आर्थिक लागत के कारण संभव नहीं है।

परमाणु ऊर्जा के अस्तित्व के दौरान, तीन प्रमुख विकिरण दुर्घटनाएँ हुईं: 1957 में यूके (विंडस्केल) में, 1979 में यूएसए (थ्री माइल आइलैंड) में, और 1986 में चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र में। संदूषण के क्षेत्र और जारी गतिविधि की मात्रा के संदर्भ में, चेरनोबिल दुर्घटना सबसे गंभीर है। दुर्घटना के परिणामस्वरूप, न केवल यूएसएसआर, बल्कि अन्य यूरोपीय देशों का क्षेत्र भी रेडियोधर्मी संदूषण के संपर्क में आया, और प्रभावित क्षेत्रों को महत्वपूर्ण आर्थिक क्षति हुई। चेरनोबिल आपदा के कारण परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के प्रति आबादी के रवैये में आमूल-चूल परिवर्तन आया, मुख्य रूप से उन क्षेत्रों में जहां स्टेशन स्थित हैं या जहां उनका निर्माण किया जा सकता है। कई देशों में परमाणु ऊर्जा की सामाजिक निरंतरता की समस्या उत्पन्न हो गई है। दूषित क्षेत्रों में रहने और प्रभावित आबादी को स्थानांतरित करने से जुड़ा मनोवैज्ञानिक तनाव लंबे समय तक बना रहेगा। इसलिए, आने वाले वर्षों में परमाणु ऊर्जा के विकास की संभावनाएँ अस्पष्ट हैं।

परमाणु ऊर्जा और जलविद्युत की सीमित क्षमताएं, थर्मल पावर प्लांटों के संचालन के लिए आवश्यक जीवाश्म ईंधन के सीमित भंडार (और भविष्य में - कमी), और वायुमंडल पर उनके शक्तिशाली थर्मल प्रभाव हमें गैर-पर करीब से नज़र डालने के लिए मजबूर करते हैं। ऊर्जा के पारंपरिक स्रोत.

कुछ देशों ने ऊर्जा उत्पादन के गैर-पारंपरिक तरीकों के उपयोग में पहले ही महत्वपूर्ण सफलता हासिल कर ली है। उदाहरण के लिए, भारत कुल के मामले में दुनिया में तीसरे स्थान पर है

चौ. 21. ऊर्जा की पर्यावरणीय समस्याएँ 493

पवन ऊर्जा संयंत्रों की शक्ति. हिमालयी क्षेत्रों में छोटे पनबिजली स्टेशनों का निर्माण व्यापक है। जिसकी कुल क्षमता पहले ही 160 मेगावाट से अधिक हो चुकी है। भारत के ग्रामीण समुदायों में बायोगैस संयंत्र और सौर कुकर बनाए जा रहे हैं, जिनके उपयोग से वातावरण में दहन उत्पादों का प्रवाह काफी कम हो जाता है। कैलिफ़ोर्निया में तीन दर्रों (अल्टामोंट, तेहाचापी, सैन गोर्गोनियो) पर पवन टर्बाइनों की कुल क्षमता 1,500 मेगावाट है। डेनमार्क में पवन ऊर्जा संयंत्र देश में उत्पादित कुल ऊर्जा का 5% से अधिक प्रदान करते हैं, और पवन ऊर्जा संयंत्रों से प्राप्त बिजली की लागत पहले से ही परमाणु ऊर्जा संयंत्रों और ताप विद्युत संयंत्रों से प्राप्त ऊर्जा की लागत से कम है।

रूस गैर-पारंपरिक ऊर्जा स्रोतों के विकास के लिए एक व्यापक कार्यक्रम लागू कर रहा है। कार्यक्रम 1991-2005 के लिए विकसित किया गया था; इसमें 2000 तक घरेलू ऊर्जा खपत में गैर-पारंपरिक ऊर्जा स्रोतों की हिस्सेदारी 0.8% तक लाने का प्रावधान था। राज्य वैज्ञानिक और तकनीकी कार्यक्रम "पर्यावरणीय रूप से स्वच्छ ऊर्जा" फोटोइलेक्ट्रिक कन्वर्टर्स के विकास की दिशा और गति निर्धारित करता है। गैर-पारंपरिक प्रकार की ऊर्जा के विकास के विशिष्ट मुद्दों को संघीय लक्ष्य कार्यक्रम "ईंधन और ऊर्जा", उप-कार्यक्रम "सुदूर उत्तर और समकक्ष क्षेत्रों के क्षेत्रों के लिए ऊर्जा आपूर्ति, साथ ही साथ" के ढांचे के भीतर हल किया जा रहा है। गैर-पारंपरिक नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों और स्थानीय ईंधन के उपयोग के माध्यम से उत्तर, साइबेरिया और सुदूर पूर्व के स्वदेशी लोगों के निवास स्थान।" रूस में लगभग 45% घरों को स्टोव द्वारा गर्म किया जाता है। वर्तमान में, रूसी संघ में, 10 मिलियन लोगों की आबादी वाला लगभग 70% क्षेत्र विकेंद्रीकृत ऊर्जा आपूर्ति के क्षेत्र से संबंधित है। ऐसे क्षेत्रों में बिजली उत्पादन मुख्य रूप से कम-शक्ति वाले गैसोलीन और डीजल जनरेटर द्वारा किया जाता है। आयातित जैविक ईंधन की लागत में तेज वृद्धि रूसी संघ के सुदूर उत्तर और सुदूर पूर्व के दूरदराज के क्षेत्रों को गैर-पारंपरिक ऊर्जा स्रोतों के विकास के लिए आशाजनक बनाती है।

सौर ऊर्जा

वायुमंडल और पृथ्वी की सतह द्वारा अवशोषित सौर विकिरण की शक्ति 10 5 TW (10 17 W) है। यह मूल्य 10 TW की वर्तमान वैश्विक ऊर्जा खपत की तुलना में बहुत बड़ा लगता है। पृथ्वी की सतह के निकट अन्य महान ऊर्जा प्रवाह भी हैं। अत: वातावरण द्वारा ऊष्मा का स्थानांतरण होता है

अध्याय 21. ऊर्जा की पर्यावरणीय समस्याएँ 495

कनवर्टर एक बड़े क्षेत्र का अर्धचालक डायोड है। प्रकाश अवशोषण की दक्षता तत्व की सामग्री और मोटाई पर निर्भर करती है, उदाहरण के लिए, अनाकार सिलिकॉन क्रिस्टलीय सिलिकॉन की तुलना में 50 गुना अधिक कुशलता से अवशोषित करता है। सेमीकंडक्टर कन्वर्टर्स का प्रदर्शन सामग्री की शुद्धता पर अत्यधिक निर्भर है। सिलिकॉन की शुद्धता 99.99% होनी चाहिए; इसे प्राप्त करने के लिए जटिल प्रौद्योगिकी और महत्वपूर्ण लागत की आवश्यकता होती है। कनवर्टर की दक्षता सामग्री की वर्णक्रमीय संवेदनशीलता पर भी निर्भर करती है। क्रिस्टलीय सिलिकॉन पर आधारित तत्व सौर स्पेक्ट्रम के पराबैंगनी, दृश्यमान और निकट-अवरक्त क्षेत्रों में संवेदनशील होते हैं। सैद्धांतिक रूप से, क्रिस्टलीय सिलिकॉन कनवर्टर की दक्षता 28% तक पहुंच जाती है।

जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, सौर विकिरण का कम घनत्व इसके व्यापक उपयोग में बाधाओं में से एक है। इस कमी को दूर करने के लिए फोटोइलेक्ट्रिक कन्वर्टर्स के डिजाइन में विभिन्न प्रकार के विकिरण सांद्रक का उपयोग किया जाता है। सौर ऊर्जा की आवधिकता की भरपाई के लिए, हाइब्रिड स्टेशनों में फोटोवोल्टिक प्रणालियों को शामिल करने की सलाह दी जाती है। ऐसे स्टेशनों पर, खराब मौसम की स्थिति के दौरान, पारंपरिक प्रणालियों का उपयोग करके ऊर्जा उत्पन्न की जा सकती है। फोटोवोल्टिक संस्थापन के मुख्य लाभ इस प्रकार हैं। उनके पास कोई चलने वाला भाग नहीं है, उनका डिज़ाइन बहुत सरल है, और उनका उत्पादन तकनीकी रूप से उन्नत है। सौर बैटरियों को एक ही प्रकार के मॉड्यूल से असेंबल किया जाता है। फोटोइलेक्ट्रिक कन्वर्टर्स का एक महत्वपूर्ण लाभ उनकी लागत को कम करने की दिशा में स्थिर प्रवृत्ति है। 90 के दशक की शुरुआत में. दुनिया में सौर ऊर्जा के फोटोवोल्टिक रूपांतरण का उपयोग करके 7 मेगावाट तक की क्षमता वाले लगभग 20 बड़े सौर ऊर्जा संयंत्र थे।

फोटोइलेक्ट्रिक कन्वर्टर्स के नुकसान में समय के साथ अर्धचालक सामग्री का विनाश, इसकी धूल सामग्री पर सिस्टम की दक्षता की निर्भरता और संदूषण से बैटरी की सफाई के लिए जटिल तरीकों को विकसित करने की आवश्यकता शामिल है। यह सब फोटोइलेक्ट्रिक कन्वर्टर्स की सेवा जीवन को सीमित करता है।

फोटोवोल्टिक कन्वर्टर्स और डीजल जनरेटर से युक्त हाइब्रिड स्टेशन पहले से ही उन क्षेत्रों में बिजली की आपूर्ति के लिए व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं जहां कोई विद्युत वितरण नेटवर्क नहीं है। उदाहरण के लिए, इस प्रकार की प्रणाली टोरेस जलडमरूमध्य में स्थित कोकोस द्वीप के निवासियों को बिजली प्रदान करती है।

चौ. 21. ऊर्जा की पर्यावरणीय समस्याएँ 497

थर्मल संचायक जो नरमी प्रदान करता है
दैनिक परिवर्तनशीलता और मौसम की स्थिति पर निर्भर करता है
Viy;

हीट एक्सचेंजर्स हीटिंग और कूलिंग बनाते हैं
ताप इंजन के टेल्नी स्रोत।

डिज़ाइन के आधार पर सौर विकिरण कैप्चर सिस्टम, एकाग्रता की विभिन्न डिग्री प्रदान करते हैं। उदाहरण के लिए, परवलयिक परावर्तकों का उपयोग करके एकाग्रता की निम्न डिग्री (100 तक) प्राप्त की जाती है, जिसकी धुरी सूर्य की गति के तल के लंबवत होती है। स्वतंत्रता की दो डिग्री द्वारा नियंत्रित फोकसिंग हेलियोस्टैट्स का उपयोग करके एकाग्रता की औसत डिग्री (1000 तक) प्राप्त की जा सकती है। ऐसे हेलियोस्टैट का एक उदाहरण घूर्णन के परवलय के आकार का एक दर्पण है, जिसकी धुरी सूर्य की ओर उन्मुख है। उच्च डिग्रीसांद्रता (1000 से अधिक) एक ऑप्टिकल प्रणाली द्वारा की जाती है जिसमें फ्लैट हेलियोस्टैट्स और एक पैराबोलॉइड रिफ्लेक्टर शामिल होता है। संचय प्रणाली मौसम परिवर्तनशीलता और दैनिक परिवर्तनशीलता के प्रभाव को कम करने में मदद करती है। बादलों के कारण ताप भार में उतार-चढ़ाव को रोकने के लिए संचय अल्पकालिक हो सकता है, दैनिक - रात में बिजली उत्पन्न करने के लिए, और मौसमी - प्रतिकूल मौसम के दौरान उपभोक्ताओं को ऊर्जा प्रदान करने के लिए। ऊर्जा संचय आमतौर पर ऊष्मा संचय के माध्यम से किया जाता है। निम्न-तापमान संचय प्रणालियाँ (100°C तक), विशेष रूप से जल संचयन प्रणालियाँ, इमारतों को गर्म करने और गर्म पानी की आपूर्ति के लिए व्यापक रूप से उपयोग की जाती हैं। कम तापमान वाली प्रणालियाँ चरण संक्रमण और जलयोजन और लवण और एसिड के घुलनशीलता की प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाओं का भी उपयोग करती हैं। मध्यम-तापमान संचय (100 से 550 डिग्री सेल्सियस तक) के लिए क्षारीय पृथ्वी धातु ऑक्साइड के हाइड्रेट्स का उपयोग किया जाता है। उच्च तापमान संचय (550 डिग्री सेल्सियस से ऊपर तापमान) प्रतिवर्ती एक्सो-एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाओं का उपयोग करके किया जाता है।

थर्मोडायनामिक चक्र और कार्यशील तरल पदार्थ का प्रकार ताप इंजन के ऑपरेटिंग तापमान रेंज द्वारा निर्धारित किया जाता है।

वर्तमान में, थर्मोडायनामिक परिवर्तन के विचारों को दो प्रकार की योजनाओं में लागू किया जाता है: टॉवर-प्रकार के हेलियोस्टैट और वितरित ऊर्जा रिसीवर वाले स्टेशन।

टावर-प्रकार के सौर स्टेशन में, प्रत्येक हेलियोस्टेट से ऊर्जा वैकल्पिक रूप से प्रसारित होती है। हेलियोस्टैट्स को कंप्यूटर द्वारा नियंत्रित किया जाता है। स्टेशन की लागत का 80% तक हेलियोस्टैट्स की लागत है। ऊर्जा संग्रहण एवं पारेषण प्रणाली

अध्याय 21 ऊर्जा की पर्यावरणीय समस्याएँ 499

निम्न-पृथ्वी कक्षा में सौर स्टेशन। डिजाइनरों ने उच्च-शक्ति वाली सौर बैटरियों को भू-तुल्यकालिक कक्षा में स्थापित करने का प्रस्ताव रखा है। किसी स्टेशन को जियोसिंक्रोनस कक्षा में रखने से यह सुनिश्चित होता है कि स्टेशन पृथ्वी पर एक निश्चित बिंदु से ऊपर स्थित है। ऊर्जा पृथ्वी की सतह पर उच्च आवृत्ति विद्युत चुम्बकीय विकिरण के रूप में संचारित होती है। भू-तुल्यकालिक कक्षा में सौर विकिरण का घनत्व पृथ्वी की तुलना में अधिक होता है। कक्षीय तल की स्थिति का उचित चयन स्टेशन की बैटरियों को लगभग साल भर सौर ऊर्जा की आपूर्ति सुनिश्चित करता है, जिससे स्टेशन के पैनलों की सफाई और भूमि उपयोग में गड़बड़ी और थर्मल प्रदूषण में कोई समस्या नहीं होती है।

सौर ऊर्जा का जैव रूपांतरण

बायोमास का उपयोग प्राचीन काल से ही ऊर्जा स्रोत के रूप में किया जाता रहा है। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान, सौर ऊर्जा पौधों के हरे द्रव्यमान में रासायनिक ऊर्जा के रूप में संग्रहीत होती है। बायोमास में संग्रहीत ऊर्जा का उपयोग मनुष्यों या जानवरों द्वारा भोजन के रूप में या रोजमर्रा की जिंदगी और उत्पादन में ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है। वर्तमान में, दुनिया की 15% तक ऊर्जा बायोमास से उत्पन्न होती है - एक टन चूरा से आधुनिक प्रौद्योगिकियाँ 700 किलोग्राम तरल ईंधन प्राप्त करना संभव बनाता है, और रूस के पास ग्रह के 20% वन संसाधन हैं।

बायोमास से ऊर्जा प्राप्त करने की सबसे प्राचीन और अभी भी व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली विधि इसे जलाना है। ग्रामीण क्षेत्रों में 85% तक ऊर्जा इसी प्रकार प्राप्त की जाती है। ईंधन के रूप में, जीवाश्म ईंधन की तुलना में बायोमास के कई फायदे हैं। बायोमास जलाने पर कोयला जलाने की तुलना में 10-20 गुना कम सल्फर और 3-5 गुना कम राख निकलती है। बायोमास के दहन के दौरान निकलने वाली कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में खर्च होने वाली कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा के बराबर होती है। यह कार्बन मोनोऑक्साइड उत्सर्जन का शून्य संतुलन सुनिश्चित करता है।

बायोमास ऊर्जा विशेष फसलों से प्राप्त की जा सकती है। उदाहरण के लिए, रूस के उपोष्णकटिबंधीय क्षेत्र में तेजी से बढ़ने वाली पपीता प्रजाति की बौनी नस्लें उगाने का प्रस्ताव है। प्रायोगिक भूखंडों पर 6 महीने में एक हेक्टेयर से शुष्क भार के अनुसार 5 टन से अधिक बायोमास प्राप्त होता है, जिसका उपयोग बायोगैस का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है। बायोमास का उपयोग जैविक रूप से सक्रिय भोजन और फ़ीड योजक प्राप्त करने के लिए भी किया जा सकता है। आशाजनक प्रजातियों में कार्बोहाइड्रेट से भरपूर तेजी से बढ़ने वाले पेड़ और पौधे शामिल हैं, जिनका उपयोग एथिल अल्कोहल का उत्पादन करने के लिए किया जाता है।

अध्याय 21 ऊर्जा की पर्यावरणीय समस्याएँ

इथाइल अल्कोहल के उत्पादन के लिए गन्ने का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। ब्राज़ील में, शुद्ध इथेनॉल और इथेनॉल-गैसोलीन मिश्रण व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले ईंधन हैं। इस तरह के जैव ईंधन को भंडारण और परिवहन करना आसान होता है, इसका कैलोरी मान उच्च होता है और यह इंजन में पूरी तरह से जलता है। ऐसे ईंधन को जलाने पर पारंपरिक ईंधन जलाने की तुलना में वातावरण बहुत कम प्रदूषित होता है। ब्राज़ील, जिसने 70 के दशक में वाहन ईंधन के रूप में इथेनॉल का उपयोग शुरू किया, के पास दुनिया की सबसे अच्छी उत्पादन तकनीक है। आशाजनक जैवरूपांतरण विधियों में रेपसीड से मोटर ईंधन (मिथाइल एस्टर) का उत्पादन करने की एक विधि शामिल है। रेपसीड पर आधारित मोटर ईंधन, जिसकी विशेषताएं डीजल ईंधन के समान हैं, वस्तुतः हानिकारक पदार्थों का कोई उत्सर्जन नहीं करता है। चेक गणराज्य प्रति वर्ष लगभग 1 मिलियन टन बायोडीजल ईंधन का उत्पादन करता है। संयुक्त राज्य अमेरिका में, मकई से अल्कोहल बनाने की एक विधि विकसित की गई है; इटली में, ज्वार से अल्कोहल के लागत प्रभावी उत्पादन के लिए एक विधि विकसित करने पर काम चल रहा है। स्टॉकहोम में लगभग 200 बसें पहले से ही शराब पर चलती हैं।

बायोमास से ऊर्जा प्राप्त करने की एक व्यापक विधि अवायवीय पाचन के माध्यम से बायोगैस का उत्पादन करना है। इस गैस में लगभग 70% मीथेन होती है। बायोमेथेनोजेनेसिस की खोज 1776 में वोल्टा ने की थी, जिन्होंने दलदली गैस में मीथेन की खोज की थी। बायोगैस गैस टर्बाइनों के उपयोग की अनुमति देता है, जो थर्मल पावर इंजीनियरिंग का सबसे आधुनिक साधन हैं। कृषि और उद्योग से निकलने वाले जैविक कचरे का उपयोग बायोगैस के उत्पादन के लिए किया जाता है। यह दिशा ग्रामीण क्षेत्रों में ऊर्जा आपूर्ति की समस्या को हल करने के आशाजनक और आशाजनक तरीकों में से एक है। उदाहरण के लिए, 300 टन खाद के सूखे पदार्थ को बायोगैस में परिवर्तित करने से, ऊर्जा उपज लगभग 30 टन तेल के बराबर होती है। बायोमास का थर्मोकेमिकल रूपांतरण अधिक आशाजनक है, जिसमें बायोमास को 800-15,000 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर जलाकर सिंथेटिक गैस प्राप्त की जाती है। गैसीकरण इकाइयों वाले गैस टरबाइन बिजली संयंत्रों की दक्षता 40-45% है।

भारत और चीन में, ग्रामीण क्षेत्रों में करोड़ों बायोगैस उत्पादन संयंत्र संचालित हैं।

बाद के बायोगैस उत्पादन के लिए बायोमास को शैवाल और सूक्ष्म शैवाल की खेती करके जलीय वातावरण में उगाया जा सकता है।

अध्याय 21 ऊर्जा की पर्यावरणीय समस्याएँ 503

अपेक्षाकृत कम घनत्व, मजबूत समय परिवर्तनशीलता और तरंग ऊर्जा संयंत्रों की उच्च लागत।

वर्तमान में, विश्व महासागर में पवन तरंगों के वाद्य माप की एक महत्वपूर्ण मात्रा जमा हो गई है। इन आंकड़ों के आधार पर, तरंग जलवायु विज्ञान सबसे तीव्र और लगातार लहरों वाले क्षेत्रों की पहचान करता है। ग्लोब के लिए सर्फ के कारण तरंग ऊर्जा हानि का अनुमान 2 ■ 10 9 किलोवाट है। समुद्र तट की कुल लंबाई 200,000 किमी है, यानी समुद्र तट की प्रति मीटर औसतन 10 किलोवाट। हालाँकि, ऐसे तटीय क्षेत्र भी हैं जिनमें औसत तरंग शक्ति काफी अधिक है। वे लगातार 50-200 मीटर लंबी और 2-5 मीटर से अधिक ऊंची समुद्री लहरों के संपर्क में रहते हैं। इन लहरों का निर्माण आवश्यक रूप से स्थानीय हवाओं की कार्रवाई से संबंधित नहीं है। समुद्र के एक हिस्से से उठने वाली लहरें सैकड़ों और हजारों मील की विशाल दूरी तय करने में सक्षम होती हैं, क्योंकि गहरे समुद्र में वे कमजोर रूप से क्षीण हो जाती हैं। कुछ अनुमानों के अनुसार, ग्रेट ब्रिटेन के पश्चिमी तट की प्रति मीटर औसत वार्षिक तरंग शक्ति 80 किलोवाट तक पहुँचती है, और तट की कुल तरंग शक्ति 120 गीगावॉट है, जो लगभग 5 गुना अधिक है आधुनिक जरूरतेंदेश में बिजली. संयुक्त राज्य अमेरिका और जापान के शेल्फ क्षेत्र के कई क्षेत्रों में, तरंग ऊर्जा घनत्व लगभग 40 किलोवाट/मीटर है।

अधिकांश तरंग ऊर्जा कनवर्टर पहले चरण में दो-चरण रूपांतरण योजना का उपयोग करते हैं, ऊर्जा को तरंग से अवशोषक शरीर में स्थानांतरित किया जाता है और तरंग ऊर्जा को केंद्रित करने की समस्या हल हो जाती है। दूसरे चरण में, अवशोषित ऊर्जा को उपभोग के लिए सुविधाजनक रूप में परिवर्तित किया जाता है। तरंग ऊर्जा संचयन परियोजनाएँ तीन मुख्य प्रकार की हैं। पहला तरंग ऊर्जा की सांद्रता को बढ़ाने और उसे परिवर्तित करने की एक विधि का उपयोग करता है संभावित ऊर्जापानी। दूसरे में, कई डिग्री की स्वतंत्रता वाला एक पिंड पानी की सतह पर स्थित है। किसी पिंड पर कार्य करने वाली तरंग शक्तियाँ तरंग ऊर्जा का कुछ भाग उसमें स्थानांतरित कर देती हैं। ऐसी परियोजना का मुख्य नुकसान तरंगों के प्रभाव में शरीर की भेद्यता है। तीसरे प्रकार की परियोजना में, तरंग ऊर्जा को अवशोषित करने वाली प्रणाली पानी के नीचे स्थित होती है। प्राप्त उपकरण में तरंग ऊर्जा का स्थानांतरण तरंग दबाव या गति के प्रभाव में होता है। तरंग परिवर्तकों का अधिक सामान्य वर्गीकरण सक्रिय और निष्क्रिय में उनका विभाजन है। सक्रिय प्रकार के तरंग ऊर्जा परिवर्तकों में ऐसे परिवर्तक शामिल होते हैं

चौ. 21 ऊर्जा की पर्यावरणीय समस्याएँ

इसके आविष्कारक का नाम. इंग्लैंड में, जहां स्थापना में कई सुधार प्रस्तावित किए गए हैं, इसे दोलनशील जल स्तंभ कहा जाता है। स्वायत्त बोया स्टेशनों को बिजली की आपूर्ति करने के लिए इस प्रकार के उपकरणों का पहले से ही व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

तटीय क्षेत्र में संरचनाओं पर लहरें जिस बल से कार्य करती हैं वह कई टन प्रति वर्ग मीटर तक पहुँच जाती है। इस बल क्रिया का उपयोग तरंग ऊर्जा को परिवर्तित करने के लिए भी किया जा सकता है। आइए एक समलम्बाकार आधार वाले एक बोया की कल्पना करें, जो तटीय क्षेत्र में लंगर डाले हुए है। ट्रेपेज़ॉइड का चौड़ा भाग समुद्र की ओर है - यह आपको तरंग ऊर्जा को केंद्रित करने की अनुमति देता है। बोया का यह किनारा लहरों के लिए खुला है। अंदर, बोया को खंडों में विभाजित किया गया है जो पिस्टन के साथ सिलेंडर में समाप्त होता है। पिस्टन पर कार्य करने वाली तरंगें हवा को गति प्रदान करती हैं, जो बदले में वायु टरबाइन को गति देती हैं। 350 मीटर के आधार आकार और 20 मीटर की बोया ऊंचाई के साथ, बिजली लगभग 100 मेगावाट होगी।

तरंग ऊर्जा कन्वर्टर्स, जिनमें महत्वपूर्ण संख्या में चलने वाले हिस्से होते हैं, समुद्री जल और अनियमित बिजली भार के प्रति संवेदनशील होते हैं। इसलिए, न्यूनतम संख्या में गतिशील भागों वाले सिस्टम को प्राथमिकता दी जाती है।

अपवर्तन की घटना के कारण तटीय क्षेत्र में तरंग शिखरों की समानता का उपयोग अगले प्रकार के तरंग ऊर्जा कनवर्टर में किया जाता है। धनात्मक उत्प्लावन सिलेंडर पूरी तरह से पानी में डूबा हुआ है। सिलेंडर की धुरी आपतित तरंग के शिखर के समानांतर होती है। एक निश्चित गहराई पर, सिलेंडर को चार तटस्थ उत्प्लावक केबलों का उपयोग करके पकड़ा जाता है। केबलों के सिरों पर एक स्प्रिंग लोड लगा होता है। यह बन्धन प्रणाली सिलेंडर को क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर विमानों में स्थानांतरित करने की अनुमति देती है। यदि आपतित तरंग का शिखर सिलेंडर की धुरी के समानांतर है, तो सिलेंडर तरंग में पानी के कणों के समान गति करेगा। अन्य मापदंडों के साथ अतिरिक्त सिलेंडरों की व्यवस्था तरंग दैर्ध्य की सीमा का विस्तार करना संभव बनाती है जिसमें तरंग ऊर्जा प्रभावी ढंग से अवशोषित होती है। पूरी तरह से दबे हुए सिलेंडर उन योजनाओं की तुलना में सिस्टम की परिचालन विश्वसनीयता को बढ़ाते हैं जिनमें चलने वाले हिस्से पानी की सतह पर स्थित होते हैं।

इंडक्शन-कैपेसिटिव वेव एनर्जी कन्वर्टर्स को हाल ही में वेव एनर्जी कन्वर्टर्स के आशाजनक प्रकार के रूप में माना गया है। इस प्रकार के कन्वर्टर्स में, संधारित्र की एक प्लेट एक तरंग होती है

अध्याय 21 ऊर्जा की पर्यावरणीय समस्याएँ

ऊर्जा समस्या मानवता को ईंधन और ऊर्जा विश्वसनीय रूप से उपलब्ध कराने की समस्या है। वैश्विक स्तर पर, यह समस्या 20वीं सदी के 70 के दशक में स्वयं प्रकट हुई, जब ऊर्जा संकट उत्पन्न हुआ, जिससे सस्ते तेल के युग का अंत हुआ। ईंधन और ऊर्जा उपलब्ध कराने की वैश्विक समस्या आज भी महत्वपूर्ण बनी हुई है।

ऊर्जा समस्या के कारण चित्र में प्रस्तुत किए गए हैं। 3

बीसवीं सदी की शुरुआत से 80 के दशक तक दुनिया में मानव जाति के पूरे पिछले इतिहास की तुलना में अधिक खनिज ईंधन का उपयोग किया गया था। केवल 1960 से 1980 तक को शामिल करते हुए, सदी की शुरुआत से उत्पादित 40% कोयला, लगभग 75% तेल और लगभग 80% प्राकृतिक गैस पृथ्वी के आंत्र से निकाला गया था।

ईंधन और ऊर्जा संसाधनों के निष्कर्षण की मात्रा के कारण पर्यावरणीय स्थिति में गिरावट आई है। और इन संसाधनों की मांग में वृद्धि ने ईंधन संसाधनों का निर्यात करने वाले देशों के बीच प्रतिस्पर्धा बढ़ा दी है बेहतर स्थितियाँऊर्जा संसाधनों तक पहुंच के लिए बिक्री और आयातक देशों के बीच।

ऊर्जा संकट के प्रभाव में बड़े पैमाने पर भूवैज्ञानिक अन्वेषण कार्य तेज हो गया है, जिससे नई ऊर्जा भंडार की खोज और विकास हुआ है। सबसे महत्वपूर्ण प्रकार के खनिज ईंधन की उपलब्धता में सीधे तौर पर वृद्धि हुई है। गणना के अनुसार, सिद्ध कोयला भंडार का निष्कर्षण 325 वर्षों के लिए, तेल का 37 वर्षों के लिए और प्राकृतिक गैस का 62 वर्षों के लिए पर्याप्त होना चाहिए।

ऊर्जा समस्या के समाधान में ऊर्जा उत्पादन में और वृद्धि और ऊर्जा खपत में वृद्धि शामिल है। 1996 से 2003 तक पूर्ण रूप से विश्व ऊर्जा खपत 12 बिलियन से बढ़कर 15.2 बिलियन टन ईंधन के बराबर हो गई। हालाँकि, कई देशों को इस सीमा तक पहुँचने का सामना करना पड़ रहा है खुद का उत्पादनऊर्जा संसाधन (चीन) या इस उत्पादन को कम करने की संभावना के साथ (ग्रेट ब्रिटेन)। यह विकास ऊर्जा संसाधनों का अधिक तर्कसंगत उपयोग करने के तरीकों की खोज को प्रोत्साहित करता है।

वैश्विक ऊर्जा समस्या को हल करने के मुख्य तरीके चित्र में प्रस्तुत किए गए हैं। 4.

उभरते बाजारों वाले कई देश (रूस, यूक्रेन, चीन, भारत) ऊर्जा-गहन उद्योगों का विकास जारी रखते हैं, साथ ही पुरानी प्रौद्योगिकियों का उपयोग भी करते हैं। इन देशों में, हमें वृद्धि के कारण ऊर्जा खपत में वृद्धि की उम्मीद करनी चाहिए जीवन स्तरऔर जनसंख्या की जीवनशैली में बदलाव, साथ ही अर्थव्यवस्था की ऊर्जा तीव्रता को कम करने के लिए धन की कमी। इसलिए, उभरते बाजारों वाले देशों में ऊर्जा संसाधनों की खपत बढ़ रही है, जबकि विकसित देशों में खपत अपेक्षाकृत स्थिर स्तर पर बनी हुई है।

आधुनिक काल में भी और आज भी लंबे सालभविष्य में, वैश्विक ऊर्जा समस्या का समाधान अर्थव्यवस्था की ऊर्जा तीव्रता में कमी की डिग्री पर निर्भर करेगा, यानी उत्पादित सकल घरेलू उत्पाद की प्रति यूनिट ऊर्जा खपत पर।

इस प्रकार, वैश्विक ऊर्जा समस्या अपनी पिछली समझ में दुनिया में संसाधनों की पूर्ण कमी के खतरे के रूप में मौजूद नहीं है। फिर भी, ऊर्जा संसाधन उपलब्ध कराने की समस्या संशोधित रूप में बनी हुई है।

कच्चे माल की समस्या

कच्चे माल की समस्या एक ऐसी समस्या है जो मानव जाति की तकनीकी प्रगति और उसके जीवन के लिए अधिक ईंधन और कच्चे माल के उपयोग के कारण अत्यावश्यक हो गई है।

वैश्विक संसाधन और कच्चे माल की समस्या का उद्भव, काफी हद तक, खनिज ईंधन और कच्चे माल की खपत में बहुत तेजी से और विस्फोटक वृद्धि और, तदनुसार, के आंत्र से उनके निष्कर्षण के पैमाने द्वारा समझाया गया है। धरती।

केवल बीसवीं सदी की शुरुआत से लेकर 80 के दशक तक की अवधि के दौरान, मानव जाति के पूरे पिछले इतिहास की तुलना में दुनिया में अधिक ईंधन और कच्चे माल का उत्पादन और उपभोग किया गया था। 1960 से 1980 तक, 40% कोयला, 50% तांबा और जस्ता, 55% लौह अयस्क, 60% हीरे, 65% निकल, पोटेशियम लवण और फॉस्फोराइट्स, लगभग 75% तेल और लगभग 80% प्राकृतिक गैस और बॉक्साइट को सदी की शुरुआत से ही पृथ्वी की गहराई से खनन किया गया था।

कच्चे माल की समस्या को हल करने के मुख्य तरीके चित्र में प्रस्तुत किए गए हैं। 5.

हर साल मानवता बड़ी होती जा रही है। यह ग्रह की जनसंख्या में वृद्धि और प्रौद्योगिकी के गहन विकास के कारण है, जिससे ऊर्जा खपत का स्तर लगातार बढ़ रहा है। परमाणु, वैकल्पिक और जलविद्युत के उपयोग के बावजूद, लोग पृथ्वी के आंत्र से ईंधन का बड़ा हिस्सा निकालना जारी रखते हैं। तेल, प्राकृतिक गैस और कोयला गैर-नवीकरणीय प्राकृतिक संसाधन हैं ऊर्जा संसाधन, अब तक उनका भंडार गंभीर स्तर तक कम हो चुका है।

अंत की शुरुआत

मानवता की ऊर्जा समस्या का वैश्वीकरण पिछली शताब्दी के 70 के दशक में शुरू हुआ, जब सस्ते तेल का युग समाप्त हो गया। इस प्रकार के ईंधन की कमी और कीमत में तेज वृद्धि ने वैश्विक अर्थव्यवस्था में गंभीर संकट पैदा कर दिया। और यद्यपि समय के साथ इसकी लागत में कमी आई है, इसकी मात्रा में लगातार गिरावट आ रही है, इसलिए मानवता की ऊर्जा और कच्चे माल की समस्या अधिक गंभीर होती जा रही है।

उदाहरण के लिए, केवल बीसवीं सदी के 60 से 80 के दशक की अवधि में, कोयला उत्पादन की वैश्विक मात्रा 40%, तेल - 75%, प्राकृतिक गैस - शुरुआत से उपयोग किए गए इन संसाधनों की कुल मात्रा का 80% थी। सदी का.

इस तथ्य के बावजूद कि 70 के दशक में ईंधन की कमी शुरू हुई और यह पता चला कि ऊर्जा समस्या मानवता के लिए एक वैश्विक समस्या है, पूर्वानुमानों ने इसकी खपत में वृद्धि का अनुमान नहीं लगाया। यह योजना बनाई गई थी कि खनिज निष्कर्षण की मात्रा 2000 तक 3 गुना बढ़ जाएगी। इसके बाद, बेशक, इन योजनाओं को कम कर दिया गया, लेकिन संसाधनों के बेहद बेकार दोहन के परिणामस्वरूप, जो दशकों तक चला, आज व्यावहारिक रूप से ऐसी कोई योजना नहीं बची है।

मानवता की ऊर्जा समस्या के मुख्य भौगोलिक पहलू

ईंधन की बढ़ती कमी का एक कारण इसके निष्कर्षण के लिए बढ़ती कठिन परिस्थितियाँ और परिणामस्वरूप, इस प्रक्रिया की लागत में वृद्धि है। यदि कुछ दशक पहले तक प्राकृतिक संसाधन सतह पर थे, तो आज हमें खदानों, गैस और तेल के कुओं की गहराई लगातार बढ़ानी पड़ रही है। उत्तरी अमेरिका, पश्चिमी यूरोप, रूस और यूक्रेन के पुराने औद्योगिक क्षेत्रों में ऊर्जा संसाधनों की घटना के लिए खनन और भूवैज्ञानिक स्थितियाँ विशेष रूप से खराब हो गई हैं।

मानवता की ऊर्जा और कच्चे माल की समस्याओं के भौगोलिक पहलुओं को ध्यान में रखते हुए, यह कहा जाना चाहिए कि उनका समाधान संसाधन सीमाओं के विस्तार में निहित है। आसान खनन और भूवैज्ञानिक परिस्थितियों वाले नए क्षेत्रों को विकसित करना आवश्यक है। इस तरह ईंधन उत्पादन की लागत को कम किया जा सकता है. यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि नए स्थानों में ऊर्जा संसाधन निष्कर्षण की कुल पूंजी तीव्रता आमतौर पर बहुत अधिक है।

मानवता की ऊर्जा और कच्चे माल की समस्याओं के आर्थिक और भूराजनीतिक पहलू

प्राकृतिक ईंधन भंडार की कमी ने आर्थिक, राजनीतिक और भूराजनीतिक क्षेत्रों में भयंकर प्रतिस्पर्धा पैदा कर दी है। विशाल ईंधन निगम ईंधन और ऊर्जा संसाधनों के विभाजन और इस उद्योग में प्रभाव क्षेत्रों के पुनर्वितरण में लगे हुए हैं, जिससे गैस, कोयला और तेल के विश्व बाजार में कीमतों में लगातार उतार-चढ़ाव होता है। स्थिति की अस्थिरता मानवता की ऊर्जा समस्या को गंभीर रूप से बढ़ा रही है।

वैश्विक ऊर्जा सुरक्षा

यह अवधारणा 21वीं सदी की शुरुआत में प्रयोग में आई। ऐसी सुरक्षा रणनीति के सिद्धांत एक विश्वसनीय, दीर्घकालिक और पर्यावरण की दृष्टि से स्वीकार्य ऊर्जा आपूर्ति प्रदान करते हैं, जिसकी कीमतें ईंधन निर्यात और आयात करने वाले दोनों देशों के लिए उचित और स्वीकार्य होंगी।

इस रणनीति का कार्यान्वयन तभी संभव है जब मानवता की ऊर्जा समस्या के कारणों को समाप्त किया जाए और व्यावहारिक उपायों का उद्देश्य विश्व अर्थव्यवस्था को पारंपरिक प्रकार के ईंधन और वैकल्पिक स्रोतों से ऊर्जा दोनों प्रदान करना हो। इसके अलावा वैकल्पिक ऊर्जा के विकास पर भी बल दिया जाना चाहिए विशेष ध्यान.

ऊर्जा बचत नीति

सस्ते ईंधन के समय में, दुनिया भर के कई देशों ने बहुत संसाधन-गहन अर्थव्यवस्थाएँ विकसित की हैं। सबसे पहले यह घटना खनिज संसाधनों से समृद्ध देशों में देखी गई। इस सूची में सोवियत संघ, अमेरिका, कनाडा, चीन और ऑस्ट्रेलिया शीर्ष पर थे। उसी समय, यूएसएसआर में ईंधन की खपत की मात्रा अमेरिका की तुलना में कई गुना अधिक थी।

इस स्थिति में सार्वजनिक उपयोगिताओं, औद्योगिक, परिवहन और अर्थव्यवस्था के अन्य क्षेत्रों में ऊर्जा बचत नीतियों की तत्काल शुरूआत की आवश्यकता थी। मानवता की ऊर्जा और कच्चे माल की समस्याओं के सभी पहलुओं को ध्यान में रखते हुए, इन देशों की जीडीपी की विशिष्ट ऊर्जा तीव्रता को कम करने के उद्देश्य से प्रौद्योगिकियों को विकसित और कार्यान्वित किया जाने लगा और विश्व अर्थव्यवस्था की संपूर्ण आर्थिक संरचना का पुनर्निर्माण शुरू हुआ।

सफलताएँ और असफलताएँ

ऊर्जा बचत के क्षेत्र में सर्वाधिक उल्लेखनीय सफलताएँ आर्थिक रूप से विकसित पश्चिमी देशों में प्राप्त हुई हैं। पहले 15 वर्षों में, वे अपने सकल घरेलू उत्पाद की ऊर्जा तीव्रता को 1/3 तक कम करने में कामयाब रहे, जिसके परिणामस्वरूप वैश्विक ऊर्जा खपत में उनकी हिस्सेदारी 60 से घटकर 48 प्रतिशत हो गई। आज, यह प्रवृत्ति जारी है, और पश्चिम में सकल घरेलू उत्पाद की वृद्धि ईंधन की खपत की बढ़ती मात्रा को पीछे छोड़ रही है।

मध्य-पूर्वी यूरोप, चीन और सीआईएस देशों में स्थिति बहुत खराब है। उनकी अर्थव्यवस्था की ऊर्जा तीव्रता बहुत धीरे-धीरे घट रही है। लेकिन आर्थिक विरोधी रेटिंग के नेता विकासशील देश हैं। उदाहरण के लिए, अधिकांश अफ्रीकी और एशियाई देशों में, संबंधित ईंधन (प्राकृतिक गैस और तेल) की हानि 80 से 100 प्रतिशत तक होती है।

वास्तविकताएँ और संभावनाएँ

मानवता की ऊर्जा समस्या और इसके समाधान के उपाय आज पूरी दुनिया के लिए चिंता का विषय हैं। मौजूदा स्थिति को सुधारने के लिए विभिन्न तकनीकी और तकनीकी नवाचार पेश किए जा रहे हैं। ऊर्जा बचाने के लिए, औद्योगिक और उपयोगिता उपकरणों में सुधार किया जा रहा है, अधिक किफायती कारों का उत्पादन किया जा रहा है, आदि।

प्राथमिकता वाले व्यापक आर्थिक उपायों में गैर-पारंपरिक और नवीकरणीय ऊर्जा संसाधनों की हिस्सेदारी बढ़ाने की संभावना के साथ गैस, कोयला और तेल की खपत की संरचना में क्रमिक बदलाव शामिल है।

मानवता की ऊर्जा समस्या को सफलतापूर्वक हल करने के लिए आधुनिक में उपलब्ध मौलिक रूप से नई प्रौद्योगिकियों के विकास और कार्यान्वयन पर विशेष ध्यान देना आवश्यक है।

परमाणु शक्ति

ऊर्जा आपूर्ति के क्षेत्र में सबसे आशाजनक क्षेत्रों में से एक यह है कि कुछ विकसित देशों में नई पीढ़ी के परमाणु रिएक्टर पहले ही चालू किए जा चुके हैं। परमाणु वैज्ञानिक अब फिर से तेज़ न्यूरॉन्स द्वारा संचालित रिएक्टरों के विषय पर सक्रिय रूप से चर्चा कर रहे हैं, जो, जैसा कि एक बार उम्मीद की गई थी, परमाणु ऊर्जा की एक नई और अधिक कुशल लहर बन जाएगी। हालाँकि, उनका विकास रोक दिया गया था, लेकिन अब यह मुद्दा फिर से प्रासंगिक हो गया है।

एमएचडी जनरेटर का उपयोग करना

भाप बॉयलरों और टर्बाइनों के बिना ऊष्मा ऊर्जा का बिजली में सीधा रूपांतरण पिछली शताब्दी के शुरुआती 70 के दशक में शुरू हुई इस आशाजनक दिशा के विकास को संभव बनाता है। 1971 में, 25,000 किलोवाट की क्षमता वाला पहला पायलट औद्योगिक एमएचडी मास्को में लॉन्च किया गया था।

मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक जनरेटर के मुख्य लाभ हैं:

• उच्च दक्षता;
• पर्यावरण मित्रता (वायुमंडल में कोई हानिकारक उत्सर्जन नहीं);
• तुरंत लॉन्च.

क्रायोजेनिक टर्बोजेनरेटर

क्रायोजेनिक जनरेटर का संचालन सिद्धांत यह है कि रोटर को ठंडा किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप अतिचालकता का प्रभाव होता है। इस इकाई के निर्विवाद लाभों में उच्च दक्षता, कम वजन और आयाम शामिल हैं।

क्रायोजेनिक टर्बोजेनरेटर का एक पायलट औद्योगिक प्रोटोटाइप सोवियत काल में बनाया गया था, और अब जापान, अमेरिका और अन्य विकसित देशों में इसी तरह के विकास चल रहे हैं।

हाइड्रोजन

ईंधन के रूप में हाइड्रोजन के उपयोग की अपार संभावनाएँ हैं। कई विशेषज्ञों के अनुसार, यह तकनीक मानवता की सबसे महत्वपूर्ण वैश्विक समस्याओं - ऊर्जा और कच्चे माल की समस्या को हल करने में मदद करेगी। सबसे पहले, हाइड्रोजन ईंधन मैकेनिकल इंजीनियरिंग में प्राकृतिक ऊर्जा संसाधनों का विकल्प बन जाएगा। पहला 90 के दशक की शुरुआत में जापानी कंपनी माज़्दा द्वारा बनाया गया था, और इसके लिए एक नया इंजन विकसित किया गया था। प्रयोग काफी सफल रहा, जो इस दिशा के वादे की पुष्टि करता है।

इलेक्ट्रोकेमिकल जनरेटर

ये ईंधन सेल हैं जो हाइड्रोजन पर भी चलते हैं। ईंधन को एक विशेष पदार्थ - एक उत्प्रेरक - के साथ बहुलक झिल्ली के माध्यम से पारित किया जाता है। ऑक्सीजन के साथ रासायनिक प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, हाइड्रोजन स्वयं पानी में परिवर्तित हो जाता है, दहन पर रासायनिक ऊर्जा छोड़ता है, जो विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।

ईंधन सेल वाले इंजन उच्चतम दक्षता (70% से अधिक) की विशेषता रखते हैं, जो पारंपरिक बिजली संयंत्रों की तुलना में दोगुना है। इसके अलावा, उनका उपयोग करना आसान है, ऑपरेशन के दौरान वे शांत रहते हैं और मरम्मत की आवश्यकता नहीं होती है।

हाल तक, ईंधन कोशिकाओं के अनुप्रयोग का दायरा सीमित था, उदाहरण के लिए अंतरिक्ष अनुसंधान में। लेकिन अब अधिकांश आर्थिक रूप से विकसित देशों में इलेक्ट्रोकेमिकल जनरेटर की शुरूआत पर सक्रिय रूप से काम चल रहा है, जिनमें जापान पहले स्थान पर है। विश्व में इन इकाइयों की कुल शक्ति लाखों किलोवाट में मापी जाती है। उदाहरण के लिए, ऐसे तत्वों का उपयोग करने वाले बिजली संयंत्र पहले से ही न्यूयॉर्क और टोक्यो में काम कर रहे हैं, और जर्मन ऑटोमेकर डेमलर-बेंज इस सिद्धांत पर चलने वाले इंजन के साथ कार का एक कामकाजी प्रोटोटाइप बनाने वाला पहला था।

नियंत्रित थर्मोन्यूक्लियर संलयन

थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा के क्षेत्र में अनुसंधान कई दशकों से चल रहा है। परमाणु ऊर्जा परमाणु विखंडन की प्रतिक्रिया पर आधारित है, और थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा रिवर्स प्रक्रिया पर आधारित है - हाइड्रोजन आइसोटोप (ड्यूटेरियम, ट्रिटियम) के नाभिक विलीन हो जाते हैं। 1 किलो ड्यूटेरियम के परमाणु दहन की प्रक्रिया में निकलने वाली ऊर्जा की मात्रा कोयले से प्राप्त ऊर्जा की मात्रा से 10 मिलियन गुना अधिक होती है। परिणाम सचमुच प्रभावशाली है! इसीलिए थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा को वैश्विक ऊर्जा की कमी की समस्याओं को हल करने में सबसे आशाजनक क्षेत्रों में से एक माना जाता है।

पूर्वानुमान

आज, भविष्य में वैश्विक ऊर्जा स्थिति के विकास के लिए अलग-अलग परिदृश्य हैं। उनमें से कुछ के अनुसार, 2060 तक तेल के बराबर वैश्विक ऊर्जा खपत बढ़कर 20 बिलियन टन हो जाएगी। साथ ही, उपभोग की मात्रा के मामले में, वर्तमान में विकासशील देश विकसित देशों से आगे निकल जाएंगे।

21वीं सदी के मध्य तक, जीवाश्म ऊर्जा संसाधनों की मात्रा में उल्लेखनीय रूप से कमी आनी चाहिए, लेकिन नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों, विशेष रूप से पवन, सौर, भूतापीय और ज्वारीय ऊर्जा स्रोतों की हिस्सेदारी बढ़ जाएगी।

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अमूर्त

विषय पर: "वैश्विक ऊर्जा समस्या"

वैश्विक ऊर्जा समस्या मानवता को अभी और निकट भविष्य में ईंधन और ऊर्जा प्रदान करने की समस्या है। वैश्विक ऊर्जा समस्या का मुख्य कारण 20वीं सदी में खनिज ईंधन की खपत में तेजी से हुई वृद्धि को माना जाना चाहिए। आपूर्ति पक्ष पर, यह पश्चिमी साइबेरिया, अलास्का और उत्तरी सागर तट पर विशाल तेल और गैस क्षेत्रों की खोज और दोहन के कारण होता है, और मांग पक्ष पर, वाहन बेड़े में वृद्धि और वृद्धि के कारण होता है। पॉलिमर सामग्री का उत्पादन. मुख्य पर्यावरणीय समस्याएँ खपत की बढ़ती दर के साथ गैर-नवीकरणीय जीवाश्म ईंधन की तेजी से कमी की समस्या हैं - तेल, कोयला, प्राकृतिक गैस की आपूर्ति की समस्या, बिजली की खपत में वृद्धि, इसके उत्पादन से कई गुना अधिक। ऐसा माना जाता है कि खनन के वर्तमान स्तर पर सिद्ध कोयला भंडार 325 वर्षों तक रहना चाहिए। प्राकृतिक गैस - 62 वर्षों के लिए, और तेल - 37 वर्षों के लिए। आज, दुनिया में थर्मल ऊर्जा की कुल खपत एक बड़ी मात्रा है - प्रति वर्ष 1013 डब्ल्यू से अधिक (36 बिलियन टन मानक ईंधन के बराबर)।

जहां तक ​​परमाणु ऊर्जा की संभावनाओं का सवाल है, 21वीं सदी के पहले दशक में यूरेनियम के सभी ज्ञात औद्योगिक भंडार समाप्त हो जाएंगे। ईंधन निष्कर्षण, तटस्थीकरण, पुनर्चक्रण और कचरे के निपटान, खर्च किए गए रिएक्टरों के संरक्षण (और उनका संसाधन 30 वर्ष से अधिक नहीं है) की लागत, सामाजिक और पर्यावरणीय जरूरतों की लागत को ध्यान में रखते हुए, परमाणु ऊर्जा संयंत्र ऊर्जा की लागत कई गुना होगी किसी भी आर्थिक रूप से स्वीकार्य स्तर से अधिक। विशेषज्ञों के अनुसार, रूसी उद्यमों में जमा हुए परमाणु कचरे को हटाने, निपटान और बेअसर करने की लागत अकेले लगभग 400 बिलियन डॉलर होगी, और तकनीकी सुरक्षा के आवश्यक स्तर को सुनिश्चित करने के लिए - 25 बिलियन डॉलर की संभावना है उनकी दुर्घटनाएं बढ़ जाती हैं. इस प्रकार, परमाणु ऊर्जा की कोई दीर्घकालिक संभावना नहीं है।

वैश्विक ऊर्जा समस्या को हल करने के मुख्य तरीके:

ऊर्जा समस्या को हल करने के एक व्यापक तरीके में ऊर्जा उत्पादन में और वृद्धि शामिल है पूर्ण विकासऊर्जा की खपत। यह मार्ग आधुनिक विश्व अर्थव्यवस्था के लिए प्रासंगिक बना हुआ है। 1996 से 2003 तक पूर्ण रूप से विश्व ऊर्जा खपत 12 बिलियन से बढ़कर 15.2 बिलियन टन ईंधन के बराबर हो गई। साथ ही, कई देशों को अपने स्वयं के ऊर्जा उत्पादन (चीन) की सीमा तक पहुंचने या इस उत्पादन (ग्रेट ब्रिटेन) को कम करने की संभावना का सामना करना पड़ रहा है। घटनाओं का यह विकास ऊर्जा संसाधनों के अधिक तर्कसंगत उपयोग और गैर-पारंपरिक, वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों (एईएस) में संक्रमण के तरीकों की खोज को प्रोत्साहित करता है। वे पर्यावरण के अनुकूल, नवीकरणीय हैं और सूर्य और पृथ्वी की ऊर्जा पर आधारित हैं। सौर ऊर्जा किसी न किसी रूप में ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए सौर विकिरण के प्रत्यक्ष उपयोग पर आधारित है। सौर ऊर्जा ऊर्जा के एक अटूट स्रोत का उपयोग करती है और पर्यावरण के अनुकूल है, अर्थात यह हानिकारक अपशिष्ट उत्पन्न नहीं करती है। लाभ: सार्वजनिक उपलब्धता और स्रोत की अटूटता और पर्यावरण के लिए पूर्ण सुरक्षा। नुकसान: मौसम और दिन के समय पर निर्भरता, परिणामस्वरूप, ऊर्जा संचय की आवश्यकता,

निर्माण की उच्च लागत, धूल से परावर्तक सतह को समय-समय पर साफ करने की आवश्यकता, बिजली संयंत्र के ऊपर वातावरण का गर्म होना।

2010 में, स्पेन की 2.7% बिजली सौर ऊर्जा से आती थी, और जर्मनी की 2% बिजली फोटोवोल्टिक से आती थी। दिसंबर 2011 में, यूक्रेन में पेरोवो में सौर पार्क के अंतिम, पांचवें, 20-मेगावाट चरण का निर्माण पूरा हुआ, जिसके परिणामस्वरूप इसकी कुल स्थापित क्षमता बढ़कर 100 मेगावाट हो गई। इसके बाद कनाडाई बिजली संयंत्र सार्निया (97 मेगावाट), इतालवी मोंटाल्टो डि कास्त्रो (84.2 मेगावाट) और जर्मन फिनस्टरवाल्डे (80.7 मेगावाट) का स्थान है। दुनिया के शीर्ष पांच सबसे बड़े फोटोवोल्टिक पार्कों में से एक यूक्रेन में एक और परियोजना है - क्रीमिया के साकी क्षेत्र में 80 मेगावाट का ओखोटनिकोव बिजली संयंत्र। 100 किलोवाट की क्षमता वाला रूस का पहला सौर ऊर्जा संयंत्र सितंबर 2010 में बेलगोरोड क्षेत्र में लॉन्च किया गया था। सौर विकिरण से उत्पन्न ऊर्जा काल्पनिक रूप से 2050 तक मानवता की 20-25% बिजली की जरूरतें प्रदान करने और कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन को कम करने में सक्षम होगी। अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी (IEA) के विशेषज्ञों के अनुसार, 40 वर्षों में सौर ऊर्जा, उन्नत प्रौद्योगिकियों के प्रसार के उचित स्तर के साथ, लगभग 9 हजार टेरावाट-घंटे - या सभी आवश्यक बिजली का 20-25% उत्पन्न करेगी, और यह होगी कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन को सालाना 6 अरब टन कम करें।

पवन ऊर्जा। पवन टरबाइन पर्यावरण के अनुकूल स्रोत से ऊर्जा प्राप्त करने का एक काफी आशाजनक तरीका है। विशेषकर तेल, गैस और कोयले की बढ़ती कीमतों की स्थिति में। पवन ऊर्जा मध्यम से उच्च हवा की गति वाले क्षेत्रों में प्रतिस्पर्धी है। इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि पवन ऊर्जा उत्पादन की प्रक्रिया में पवन टरबाइन के अलावा किसी अन्य चीज़ की आवश्यकता नहीं होती है। कच्चे माल की खरीद और वितरण या पर्यावरण प्रदूषण को कम करने के लिए कोई लागत नहीं है। आधुनिक बिजली संयंत्रों के विपरीत, एक पवन ऊर्जा संयंत्र निर्बाध रूप से काम कर सकता है, भले ही पवन टरबाइनों में से एक खराब हो जाए - क्योंकि बाकी प्रतिष्ठान काम करना जारी रखेंगे। एक पवन फार्म केवल 10% समय ही पूरी क्षमता पर काम कर सकता है, इस तथ्य के बावजूद कि वे उन क्षेत्रों में बनाए गए हैं जहां आमतौर पर हवा चलती है। हालाँकि, पवन टरबाइन अपने संचालन के दौरान अधिकांश समय (65-80%) विद्युत ऊर्जा का उत्पादन करते हैं, हालाँकि उत्पादित ऊर्जा की मात्रा भिन्न हो सकती है। एक सामान्य दो मेगावाट की स्थापना 600-800 घरों के लिए बिजली का उत्पादन करती है। और नई तकनीकों के इस्तेमाल से यह आंकड़ा बढ़ सकता है.

पृथ्वी की तापीय ऊर्जा. दुनिया के कुछ देश (सभी नहीं) गर्म झरनों और क्रोनोमीटर सटीकता के साथ जमीन से निकलने वाले गर्म पानी के प्रसिद्ध गीजर-फव्वारों से समृद्ध हैं। उदाहरण के लिए, आइसलैंड। इस छोटे से उत्तरी देश के निवासी भूमिगत बॉयलर हाउस का बहुत गहनता से संचालन करते हैं। राजधानी रेक्जाविक, जहां देश की आधी आबादी रहती है, भूमिगत स्रोतों से ही गर्म होती है। यहां तक ​​कि गर्म भूमिगत झरनों का उपयोग करने वाले बिजली संयंत्र भी हैं। आइसलैंड टमाटर, सेब और यहां तक ​​कि केले के मामले में पूरी तरह आत्मनिर्भर है! कई आइसलैंडिक ग्रीनहाउस पृथ्वी की गर्मी से अपनी ऊर्जा प्राप्त करते हैं - आइसलैंड में व्यावहारिक रूप से कोई अन्य स्थानीय ऊर्जा स्रोत नहीं हैं। ईंधन ऊर्जा समस्या बायोएनर्जी

बायोमास ऊर्जा। शब्द "बायोमास" कार्बनिक पदार्थ को संदर्भित करता है जिसने प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के माध्यम से सूर्य की ऊर्जा को बरकरार रखा है। अपने मूल रूप में यह पौधों के रूप में विद्यमान है। खाद्य शृंखला के साथ-साथ इसे शाकाहारी जीवों में भी प्रसारित किया जा सकता है, और यदि उन्हें खाया जाता है, तो मांसाहारियों में भी। जब बायोमास (लकड़ी, सूखी वनस्पति) को जलाया जाता है, तो संग्रहीत ऊर्जा और कार्बन डाइऑक्साइड निकलती है। आज यह उद्योग अपनी सस्तीता एवं उपलब्धता के कारण वैकल्पिक स्रोतों की सूची में जल विद्युत के बाद दूसरे स्थान पर है। यह दुनिया की ऊर्जा आपूर्ति का 15% और विकासशील देशों में 35% तक का योगदान देता है। मुख्य रूप से खाना पकाने और गर्म करने के लिए उपयोग किया जाता है। सकारात्मक पक्ष यह है कि कम शुद्ध कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जित होगा, जिससे ग्रीनहाउस प्रभाव पैदा होगा। लेकिन दूसरी ओर वनों की कटाई बढ़ेगी. और आज यह वैश्विक समस्याओं में से एक है। रेगिस्तान अधिकाधिक स्थान प्राप्त कर रहे हैं। एक समय उपजाऊ भूमि, वनस्पति आवरण के बिना छोड़ दी गई, कटाव का शिकार होगी और कार्बनिक पदार्थ खो देगी।

इस प्रकार, वैश्विक ऊर्जा समस्या अपनी पिछली समझ में दुनिया में संसाधनों की पूर्ण कमी के खतरे के रूप में मौजूद नहीं है। हालाँकि, ऊर्जा संसाधन उपलब्ध कराने की समस्या संशोधित रूप में बनी हुई है।

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उच्च व्यावसायिक शिक्षा के संघीय राज्य शैक्षिक संस्थान यूराल राज्य कृषि अकादमी

पारिस्थितिकी और पशु स्वच्छता विभाग

पारिस्थितिकी पर सार:

मानवता की ऊर्जा समस्याएं

कलाकार: एंटोनियो

छात्र एफटीजे 212टी

प्रमुख: लोपेवा

नादेज़्दा लियोनिदोव्ना

एकाटेरिनबर्ग 2007

परिचय। 3

ऊर्जा: मानवता के सतत विकास के परिप्रेक्ष्य से पूर्वानुमान। 5

गैर पारंपरिक ऊर्जा स्रोत. ग्यारह

सूर्य की ऊर्जा. 12

पवन ऊर्जा। 15

पृथ्वी की तापीय ऊर्जा. 18

अंतर्देशीय जल की ऊर्जा. 19

बायोमास ऊर्जा..20

निष्कर्ष। 21

साहित्य। 23

परिचय

अब, पहले से कहीं अधिक, यह प्रश्न उठ खड़ा हुआ है कि ऊर्जा की दृष्टि से ग्रह का भविष्य क्या होगा। मानवता का क्या इंतजार है - ऊर्जा की भूख या ऊर्जा की प्रचुरता? समाचार पत्रों और विभिन्न पत्रिकाओं में ऊर्जा संकट के बारे में लेख आम होते जा रहे हैं। तेल के कारण युद्ध होते हैं, राज्य समृद्ध और गरीब हो जाते हैं और सरकारें बदल जाती हैं। समाचार पत्रों की संवेदनाओं में ऊर्जा के क्षेत्र में नए प्रतिष्ठानों या नए आविष्कारों के शुभारंभ के बारे में रिपोर्टें शामिल होने लगीं। विशाल ऊर्जा कार्यक्रम विकसित किए जा रहे हैं, जिनके कार्यान्वयन के लिए भारी प्रयासों और भारी सामग्री लागत की आवश्यकता होगी।

यदि 19वीं शताब्दी के अंत में ऊर्जा ने, सामान्य तौर पर, वैश्विक संतुलन में एक सहायक और महत्वहीन भूमिका निभाई, तो पहले से ही 1930 में दुनिया ने लगभग 300 बिलियन किलोवाट-घंटे बिजली का उत्पादन किया। समय के साथ - विशाल संख्या, भारी विकास दर! और फिर भी थोड़ी ऊर्जा होगी - इसकी आवश्यकता और भी तेजी से बढ़ रही है। लोगों की सामग्री और अंततः आध्यात्मिक संस्कृति का स्तर सीधे तौर पर उनके पास उपलब्ध ऊर्जा की मात्रा पर निर्भर करता है।

अयस्क निकालने, उससे धातु गलाने, घर बनाने, कोई भी चीज़ बनाने के लिए आपको ऊर्जा खर्च करने की ज़रूरत होती है। लेकिन इंसान की ज़रूरतें हर समय बढ़ रही हैं, और अधिक से अधिक लोग हैं। तो रुकें क्यों? वैज्ञानिकों और अन्वेषकों ने लंबे समय से ऊर्जा, मुख्य रूप से विद्युत ऊर्जा, का उत्पादन करने के कई तरीके विकसित किए हैं। आइए फिर अधिक से अधिक बिजली संयंत्र बनाएं, और जितनी जरूरत होगी उतनी ऊर्जा होगी! एक जटिल समस्या का यह स्पष्ट प्रतीत होने वाला समाधान कई नुकसानों से भरा हुआ साबित होता है। प्रकृति के कठोर नियम बताते हैं कि उपयोग के लिए उपयुक्त ऊर्जा केवल अन्य रूपों से इसके परिवर्तन के माध्यम से प्राप्त करना संभव है।

सतत गति मशीनें, जो कथित तौर पर ऊर्जा उत्पन्न करती हैं और इसे कहीं से नहीं लेती हैं, दुर्भाग्य से असंभव हैं। और विश्व ऊर्जा अर्थव्यवस्था की संरचना आज इस तरह से विकसित हो गई है कि उत्पादित प्रत्येक पांच किलोवाट में से चार सैद्धांतिक रूप से उसी तरह से प्राप्त होते हैं जैसे आदिम मनुष्य गर्म रखने के लिए इस्तेमाल करते थे, यानी ईंधन जलाकर, या इसका उपयोग करके। इसमें संग्रहीत रासायनिक ऊर्जा, इसे ताप विद्युत संयंत्रों में विद्युत में परिवर्तित करती है।

सच है, ईंधन जलाने के तरीके बहुत अधिक जटिल और उन्नत हो गए हैं। पर्यावरण संरक्षण की बढ़ती माँगों के लिए ऊर्जा के प्रति एक नए दृष्टिकोण की आवश्यकता है। ऊर्जा कार्यक्रम के विकास में विभिन्न क्षेत्रों के सबसे प्रमुख वैज्ञानिकों और विशेषज्ञों ने भाग लिया। नवीनतम गणितीय मॉडल का उपयोग करते हुए, इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटरों ने भविष्य के ऊर्जा संतुलन की संरचना के लिए कई सौ विकल्पों की गणना की है। मौलिक समाधान पाए गए जिन्होंने आने वाले दशकों के लिए ऊर्जा विकास रणनीति निर्धारित की। यद्यपि निकट भविष्य का ऊर्जा क्षेत्र अभी भी गैर-नवीकरणीय संसाधनों पर आधारित ताप विद्युत उत्पादन पर आधारित होगा, इसकी संरचना बदल जाएगी। तेल का प्रयोग कम करना चाहिए। परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में बिजली उत्पादन में उल्लेखनीय वृद्धि होगी।

ऊर्जा: मानवता के सतत विकास के परिप्रेक्ष्य से पूर्वानुमान

मानवता के सतत विकास की संयुक्त राष्ट्र अवधारणा के आधार पर भविष्य में विश्व का ऊर्जा क्षेत्र किन कानूनों के अनुसार विकसित होगा? इरकुत्स्क वैज्ञानिकों के शोध के परिणामों और अन्य लेखकों के कार्यों के साथ उनकी तुलना ने कई सामान्य पैटर्न और विशेषताओं को स्थापित करना संभव बना दिया।

रियो डी जनेरियो में 1992 के संयुक्त राष्ट्र सम्मेलन में तैयार की गई मानवता के सतत विकास की अवधारणा निस्संदेह ऊर्जा को प्रभावित करती है। सम्मेलन दर्शाता है कि मानवता पारंपरिक तरीके से विकास जारी नहीं रख सकती है, जो प्राकृतिक संसाधनों के अतार्किक उपयोग और पर्यावरण पर प्रगतिशील नकारात्मक प्रभावों की विशेषता है। यदि विकासशील देश उसी रास्ते पर चलते हैं जिस पर विकसित देशों ने अपनी समृद्धि हासिल की है, तो वैश्विक पर्यावरणीय तबाही अपरिहार्य होगी।

सतत विकास की अवधारणा तीसरी दुनिया के देशों के सामाजिक-आर्थिक विकास की वस्तुनिष्ठ आवश्यकता (साथ ही अधिकार और अपरिहार्यता) पर आधारित है। विकसित देश, जाहिरा तौर पर, ग्रह के संसाधनों की भलाई और खपत के प्राप्त स्तर के साथ (कम से कम कुछ समय के लिए) "समझौता" कर सकते हैं। हालाँकि, यह केवल पर्यावरण और मानव अस्तित्व की स्थितियों को संरक्षित करने के बारे में नहीं है, बल्कि विकासशील देशों ("दक्षिण") के सामाजिक-आर्थिक स्तर को बढ़ाने और इसे विकसित देशों ("उत्तर") के स्तर के करीब लाने के बारे में भी है। ”)।

निस्संदेह, टिकाऊ ऊर्जा की आवश्यकताएं स्वच्छ ऊर्जा की तुलना में अधिक व्यापक होंगी। पर्यावरण के अनुकूल ऊर्जा प्रणाली की अवधारणा में अंतर्निहित प्रयुक्त ऊर्जा संसाधनों की अटूटता और पर्यावरणीय स्वच्छता की आवश्यकताएं, दो को संतुष्ट करती हैं सबसे महत्वपूर्ण सिद्धांतसतत विकास - भावी पीढ़ियों के हितों का सम्मान करना और पर्यावरण का संरक्षण करना। सतत विकास की अवधारणा के शेष सिद्धांतों और विशेषताओं का विश्लेषण करते हुए, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि इस मामले में ऊर्जा क्षेत्र पर कम से कम दो अतिरिक्त आवश्यकताएं लगाई जानी चाहिए:

यह सुनिश्चित करना कि ऊर्जा खपत (जनसंख्या के लिए ऊर्जा सेवाओं सहित) एक निश्चित सामाजिक न्यूनतम से कम न हो;

राष्ट्रीय ऊर्जा (साथ ही अर्थव्यवस्था) के विकास को क्षेत्रीय और वैश्विक स्तर पर इसके विकास के साथ पारस्परिक रूप से समन्वित किया जाना चाहिए।

पहला प्राथमिकता के सिद्धांतों से चलता है सामाजिक परिस्थितिऔर सामाजिक न्याय सुनिश्चित करना: लोगों के स्वस्थ और फलदायी जीवन के अधिकार को साकार करने, दुनिया के लोगों के जीवन स्तर में अंतर को कम करने, गरीबी और दुख को खत्म करने के लिए, एक निश्चित जीवनयापन सुनिश्चित करना आवश्यक है, जिसमें जनसंख्या और अर्थव्यवस्था की न्यूनतम आवश्यक ऊर्जा जरूरतों को पूरा करना शामिल है।

दूसरी आवश्यकता आसन्न पर्यावरणीय आपदा की वैश्विक प्रकृति और इस खतरे को खत्म करने के लिए पूरे विश्व समुदाय द्वारा समन्वित कार्यों की आवश्यकता से संबंधित है। यहां तक ​​कि जिन देशों के पास अपने स्वयं के पर्याप्त ऊर्जा संसाधन हैं, जैसे कि रूस, वैश्विक और क्षेत्रीय पर्यावरणीय और आर्थिक बाधाओं को ध्यान में रखने की आवश्यकता के कारण अपने ऊर्जा विकास की योजना अलग से नहीं बना सकते हैं।

1998-2000 में आईएसईएम एसबी आरएएस ने 21वीं सदी में दुनिया और उसके क्षेत्रों में ऊर्जा के विकास की संभावनाओं पर शोध किया, जिसमें ऊर्जा विकास में दीर्घकालिक रुझानों को निर्धारित करने के लिए आमतौर पर निर्धारित लक्ष्यों के साथ-साथ वैज्ञानिक और तकनीकी प्रगति की तर्कसंगत दिशाएं भी बताई गईं। , वगैरह। परिणामी ऊर्जा विकास विकल्पों का परीक्षण "स्थिरता के लिए" करने का प्रयास किया गया, अर्थात। सतत विकास की शर्तों और आवश्यकताओं के अनुपालन के लिए। इसके अलावा, विकास विकल्पों के विपरीत जो पहले "क्या होगा अगर..." के सिद्धांत पर विकसित किए गए थे, लेखकों ने दुनिया के ऊर्जा क्षेत्र और इसके क्षेत्रों के विकास के लिए यथासंभव प्रशंसनीय पूर्वानुमान पेश करने की कोशिश की। 21वीं सदी. अपनी सभी पारंपरिकता के बावजूद, यह ऊर्जा के भविष्य, पर्यावरण पर इसके संभावित प्रभाव, आवश्यक आर्थिक लागत आदि का अधिक यथार्थवादी विचार देता है।

इन अध्ययनों की सामान्य योजना काफी हद तक पारंपरिक है: गणितीय मॉडल का उपयोग जिसके लिए ऊर्जा आवश्यकताओं, संसाधनों, प्रौद्योगिकियों और सीमाओं पर जानकारी तैयार की जाती है। जानकारी की अनिश्चितता को ध्यान में रखते हुए, मुख्य रूप से ऊर्जा आवश्यकताओं और सीमाओं के संबंध में, भविष्य की ऊर्जा विकास स्थितियों के लिए परिदृश्यों का एक सेट तैयार किया जाता है। फिर मॉडल गणना के परिणामों का उचित निष्कर्ष और सिफारिशों के साथ विश्लेषण किया जाता है।

मुख्य अनुसंधान उपकरण ग्लोबल एनर्जी मॉडल GEM-10R था। यह मॉडल अनुकूलन, रैखिक, स्थिर, बहु-क्षेत्रीय है। एक नियम के रूप में, दुनिया को 10 क्षेत्रों में विभाजित किया गया था: उत्तरी अमेरिका, यूरोप, पूर्व यूएसएसआर के देश, लैटिन अमेरिका, चीन, आदि। मॉडल निर्यात-आयात को ध्यान में रखते हुए, सभी क्षेत्रों की ऊर्जा संरचना को एक साथ अनुकूलित करता है। 25-वर्ष के अंतराल पर ईंधन और ऊर्जा - 2025, 2050, 2075 और 2100 संपूर्ण तकनीकी श्रृंखला को अनुकूलित किया गया है, जो प्राथमिक ऊर्जा संसाधनों के निष्कर्षण (या उत्पादन) से शुरू होकर चार प्रकार की अंतिम ऊर्जा (इलेक्ट्रिकल, थर्मल, मैकेनिकल और रासायनिक) के उत्पादन के लिए प्रौद्योगिकियों तक समाप्त होती है। यह मॉडल प्राथमिक ऊर्जा संसाधनों और माध्यमिक ऊर्जा वाहकों के उत्पादन, प्रसंस्करण, परिवहन और खपत के लिए कई सौ प्रौद्योगिकियों को प्रस्तुत करता है। पर्यावरणीय क्षेत्रीय और वैश्विक प्रतिबंध प्रदान किए जाते हैं (सीओ 2, एसओ 2 और पार्टिकुलेट मैटर के उत्सर्जन पर), प्रौद्योगिकियों के विकास पर प्रतिबंध, क्षेत्रीय ऊर्जा क्षेत्र के विकास और संचालन के लिए लागत की गणना, दोहरे मूल्यांकन का निर्धारण, आदि। प्राथमिक क्षेत्रों में ऊर्जा संसाधनों (नवीकरणीय सहित) को 4-9 लागत श्रेणियों में विभाजित किया गया है।

परिणामों के विश्लेषण से पता चला कि विश्व और क्षेत्रीय ऊर्जा क्षेत्र के विकास के लिए प्राप्त विकल्पों को लागू करना अभी भी मुश्किल है और सामाजिक-आर्थिक पहलुओं में विश्व के सतत विकास के लिए आवश्यकताओं और शर्तों को पूरी तरह से पूरा नहीं करते हैं। विशेष रूप से, एक ओर विचाराधीन ऊर्जा खपत के स्तर को प्राप्त करना कठिन लग रहा था, और दूसरी ओर, प्रति व्यक्ति ऊर्जा खपत और आर्थिक विकास (विशिष्ट) के मामले में विकासशील देशों का विकसित देशों के साथ वांछित सन्निकटन सुनिश्चित नहीं किया जा रहा था। जीडीपी). इस संबंध में, जीडीपी की ऊर्जा तीव्रता में कमी की उच्च दर और विकसित देशों से विकासशील देशों को आर्थिक सहायता के प्रावधान को मानते हुए, ऊर्जा खपत (कम) का एक नया पूर्वानुमान लगाया गया था।

ऊर्जा खपत का उच्च स्तर विशिष्ट सकल घरेलू उत्पाद के आधार पर निर्धारित किया जाता है, जो काफी हद तक विश्व बैंक के पूर्वानुमानों के अनुरूप है। वहीं, 21वीं सदी के अंत में विकासशील देश केवल विकसित देशों के जीडीपी के मौजूदा स्तर को ही हासिल कर पाएंगे, यानी। अंतराल लगभग 100 वर्ष होगा। कम ऊर्जा खपत विकल्प में, विकसित देशों से विकासशील देशों को सहायता की राशि रियो डी जनेरियो में चर्चा किए गए संकेतकों पर आधारित है: विकसित देशों की जीडीपी का लगभग 0.7%, या 100-125 बिलियन डॉलर। साल में। वहीं, विकसित देशों की जीडीपी वृद्धि कुछ हद तक कम हो जाती है, जबकि विकासशील देशों की बढ़ जाती है। इस परिदृश्य में औसतन विश्व की प्रति व्यक्ति जीडीपी बढ़ जाती है, जो संपूर्ण मानवता के दृष्टिकोण से ऐसी सहायता प्रदान करने की व्यवहार्यता को इंगित करती है।

औद्योगिक देशों में निम्न संस्करण में प्रति व्यक्ति ऊर्जा खपत स्थिर हो जाएगी, विकासशील देशों में सदी के अंत तक यह लगभग 2.5 गुना बढ़ जाएगी, और दुनिया भर में औसतन - 1990 की तुलना में 1.5 गुना। अंतिम की पूर्ण विश्व खपत ऊर्जा (जनसंख्या वृद्धि को ध्यान में रखते हुए) सदी के अंत तक, एक उच्च पूर्वानुमान के अनुसार, लगभग 3.5 गुना और कम पूर्वानुमान के अनुसार, 2.5 गुना बढ़ जाएगी।

कुछ प्रकार के प्राथमिक ऊर्जा संसाधनों का उपयोग निम्नलिखित विशेषताओं द्वारा दर्शाया जाता है। सभी परिदृश्यों में तेल की खपत लगभग समान होती है - 2050 में इसका उत्पादन चरम पर पहुंच जाता है, और 2100 तक सस्ते संसाधन (पहली पांच लागत श्रेणियों में से) पूरी तरह या लगभग पूरी तरह से समाप्त हो जाते हैं। इस स्थिर प्रवृत्ति को यांत्रिक और रासायनिक ऊर्जा, साथ ही गर्मी और चरम बिजली के उत्पादन के लिए तेल की उच्च दक्षता द्वारा समझाया गया है। सदी के अंत में, तेल का स्थान सिंथेटिक ईंधन (मुख्य रूप से कोयले से) ने ले लिया है।

प्राकृतिक गैस का उत्पादन पूरी शताब्दी में लगातार बढ़ता है, जो इसके अंत में चरम पर होता है। दो सबसे महंगी श्रेणियां (अपरंपरागत मीथेन और मीथेन हाइड्रेट्स) अप्रतिस्पर्धी साबित हुईं। गैस का उपयोग सभी प्रकार की अंतिम ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए किया जाता है, लेकिन सबसे महत्वपूर्ण रूप से गर्मी उत्पादन के लिए किया जाता है।

कोयला और परमाणु ऊर्जा लगाए गए प्रतिबंधों के आधार पर सबसे बड़े परिवर्तनों के अधीन हैं। लगभग समान रूप से किफायती होने के कारण, वे एक-दूसरे की जगह लेते हैं, खासकर "चरम" परिदृश्यों में। इनका उपयोग अधिकतर बिजली संयंत्रों में किया जाता है। सदी के उत्तरार्ध में अधिकांश कोयले को सिंथेटिक मोटर ईंधन में संसाधित किया जाता है, और कड़े सीओ 2 उत्सर्जन प्रतिबंधों के साथ परिदृश्यों में हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए परमाणु ऊर्जा का बड़े पैमाने पर उपयोग किया जाता है।

नवीकरणीय ऊर्जा का उपयोग विभिन्न परिदृश्यों में काफी भिन्न होता है। केवल पारंपरिक जलविद्युत और बायोमास, साथ ही कम लागत वाले पवन संसाधनों का ही स्थायी रूप से उपयोग किया जाता है। शेष प्रकार के नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत सबसे महंगे संसाधन हैं, वे ऊर्जा संतुलन को बंद कर देते हैं और आवश्यकतानुसार विकसित किये जाते हैं।

विभिन्न परिदृश्यों में वैश्विक ऊर्जा लागत का विश्लेषण करना दिलचस्प है। स्वाभाविक रूप से, उनके दो होने की संभावना कम से कम है नवीनतम परिदृश्यकम बिजली की खपत और मध्यम प्रतिबंधों के साथ। सदी के अंत तक, वे 1990 की तुलना में लगभग 4 गुना बढ़ जाएंगे। ऊर्जा की खपत में वृद्धि और सख्त प्रतिबंधों के परिदृश्य में सबसे अधिक लागत खर्च की गई थी। सदी के अंत में, वे 1990 की लागत से 10 गुना अधिक और नवीनतम परिदृश्य में लागत से 2.5 गुना अधिक हैं।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि CO2 उत्सर्जन पर प्रतिबंध के अभाव में परमाणु ऊर्जा पर रोक लगाने से लागत में केवल 2% की वृद्धि होती है, जिसे परमाणु ऊर्जा संयंत्रों और कोयले से चलने वाले बिजली संयंत्रों की लगभग समान आर्थिक दक्षता द्वारा समझाया गया है। हालाँकि, यदि, परमाणु ऊर्जा पर रोक के दौरान, CO2 उत्सर्जन पर सख्त प्रतिबंध लगाए जाते हैं, तो ऊर्जा लागत लगभग दोगुनी हो जाएगी।

नतीजतन, परमाणु अधिस्थगन और CO2 उत्सर्जन पर प्रतिबंध की "कीमतें" बहुत अधिक हैं। विश्लेषण से पता चला कि CO2 उत्सर्जन को कम करने की लागत वैश्विक सकल घरेलू उत्पाद का 1-2% हो सकती है, यानी। वे ग्रह पर जलवायु परिवर्तन (कई डिग्री तापमान बढ़ने के साथ) से होने वाली अपेक्षित क्षति के बराबर हैं। यह CO2 उत्सर्जन पर प्रतिबंधों में ढील की स्वीकार्यता (या यहां तक ​​कि आवश्यकता) के बारे में बात करने का आधार देता है। वास्तव में, CO2 उत्सर्जन और जलवायु परिवर्तन से होने वाले नुकसान को कम करने के लिए लागत की मात्रा को कम करना आवश्यक है (जो, निश्चित रूप से, एक अत्यंत कठिन कार्य का प्रतिनिधित्व करता है)।

यह बहुत महत्वपूर्ण है कि CO2 उत्सर्जन को कम करने की अतिरिक्त लागत मुख्य रूप से विकासशील देशों द्वारा वहन की जानी चाहिए। इस बीच, ये देश, एक ओर, ग्रीनहाउस प्रभाव से उत्पन्न स्थिति के लिए दोषी नहीं हैं, और दूसरी ओर, उनके पास ऐसे धन नहीं हैं। विकसित देशों से इन निधियों को प्राप्त करना निस्संदेह बड़ी कठिनाइयों का कारण बनेगा और यह सतत विकास प्राप्त करने में सबसे गंभीर समस्याओं में से एक है।

21वीं सदी में, हम तीसरी सहस्राब्दी की वास्तविकताओं से भली-भांति परिचित हैं। दुर्भाग्य से, तेल, गैस और कोयले के भंडार किसी भी तरह से अंतहीन नहीं हैं। इन भंडारों को बनाने में प्रकृति को लाखों वर्ष लगे; इनका उपयोग सैकड़ों की संख्या में किया जाएगा। आज दुनिया इस बात पर गंभीरता से विचार करने लगी है कि सांसारिक संपदा की हिंसक लूट को कैसे रोका जाए। आख़िरकार, केवल इसी स्थिति में ईंधन का भंडार सदियों तक बना रह सकता है। दुर्भाग्य से, कई तेल उत्पादक देश आज ही के लिए जीते हैं। वे प्रकृति द्वारा दिए गए तेल भंडार का बेरहमी से उपभोग करते हैं। तब क्या होगा, और देर-सबेर ऐसा होगा, जब तेल और गैस क्षेत्र ख़त्म हो जायेंगे? वैश्विक ईंधन भंडार में तेजी से कमी की संभावना, साथ ही साथ दुनिया में पर्यावरणीय स्थिति में गिरावट (तेल शोधन और इसके परिवहन के दौरान लगातार होने वाली दुर्घटनाएं पर्यावरण के लिए एक वास्तविक खतरा पैदा करती हैं) ने हमें अन्य प्रकार के बारे में सोचने के लिए मजबूर किया है। ईंधन जो तेल और गैस की जगह ले सकता है।

अब दुनिया में, अधिक से अधिक वैज्ञानिक इंजीनियर नए, अपरंपरागत स्रोतों की खोज कर रहे हैं जो मानवता को ऊर्जा की आपूर्ति की चिंताओं का कम से कम कुछ हिस्सा ले सकें। गैर-पारंपरिक नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों में सौर, पवन, भूतापीय, बायोमास और समुद्री ऊर्जा शामिल हैं।

सूर्य की ऊर्जा

हाल ही में, सौर ऊर्जा के उपयोग की समस्या में रुचि तेजी से बढ़ी है, और यद्यपि यह स्रोत भी एक नवीकरणीय स्रोत है, दुनिया भर में इस पर दिया गया ध्यान हमें इसकी संभावनाओं पर अलग से विचार करने के लिए मजबूर करता है। प्रत्यक्ष सौर विकिरण के उपयोग पर आधारित ऊर्जा की क्षमता बहुत बड़ी है। ध्यान दें कि सौर ऊर्जा की इस मात्रा का केवल 0.0125% उपयोग करने से आज की विश्व की सभी ऊर्जा जरूरतों को पूरा किया जा सकता है, और 0.5% का उपयोग भविष्य की जरूरतों को पूरी तरह से पूरा कर सकता है। दुर्भाग्य से, यह संभावना नहीं है कि इन विशाल संभावित संसाधनों को कभी भी बड़े पैमाने पर साकार किया जाएगा। इस तरह के कार्यान्वयन में सबसे गंभीर बाधाओं में से एक सौर विकिरण की कम तीव्रता है।

सर्वोत्तम वायुमंडलीय परिस्थितियों (दक्षिणी अक्षांश, साफ़ आसमान) में भी, सौर विकिरण प्रवाह घनत्व 250 W/m2 से अधिक नहीं है। इसलिए, सौर विकिरण संग्राहकों को एक वर्ष में मानवता की सभी जरूरतों को पूरा करने के लिए आवश्यक ऊर्जा "एकत्रित" करने के लिए, उन्हें 130,000 किमी 2 के क्षेत्र में रखने की आवश्यकता है! बड़े आकार के संग्राहकों का उपयोग करने की आवश्यकता में महत्वपूर्ण सामग्री लागत भी शामिल होती है। सबसे सरल सौर विकिरण संग्राहक एक काली धातु की शीट होती है, जिसके अंदर पाइप होते हैं जिनमें तरल पदार्थ घूमता रहता है। कलेक्टर द्वारा अवशोषित सौर ऊर्जा द्वारा गर्म करके, तरल को सीधे उपयोग के लिए आपूर्ति की जाती है। गणना के अनुसार, 1 किमी 2 क्षेत्र वाले सौर विकिरण संग्राहकों के उत्पादन के लिए लगभग 10 4 टन एल्यूमीनियम की आवश्यकता होती है। आज इस धातु का सिद्ध विश्व भंडार 1.17*10 9 टन अनुमानित है।

यह स्पष्ट है कि सौर ऊर्जा की शक्ति को सीमित करने वाले कई कारक हैं। आइए मान लें कि भविष्य में कलेक्टरों के निर्माण के लिए न केवल एल्यूमीनियम, बल्कि अन्य सामग्रियों का भी उपयोग करना संभव हो जाएगा। क्या ऐसे में बदलेंगे हालात? हम इस तथ्य से आगे बढ़ेंगे कि ऊर्जा विकास के एक अलग चरण (2100 के बाद) में, सभी वैश्विक ऊर्जा ज़रूरतें सौर ऊर्जा से पूरी की जाएंगी। इस मॉडल के ढांचे के भीतर, यह अनुमान लगाया जा सकता है कि इस मामले में 1*10 6 से 3*10 6 किमी 2 तक के क्षेत्र में सौर ऊर्जा को "एकत्रित" करना आवश्यक होगा। वहीं, आज विश्व में कृषि योग्य भूमि का कुल क्षेत्रफल 13*10 6 किमी 2 है। सौर ऊर्जा ऊर्जा उत्पादन के सबसे अधिक सामग्री-गहन प्रकारों में से एक है। सौर ऊर्जा के बड़े पैमाने पर उपयोग से सामग्री की आवश्यकता में भारी वृद्धि होती है, और परिणामस्वरूप, कच्चे माल के निष्कर्षण, उनके संवर्धन, सामग्री प्राप्त करने, हेलियोस्टैट्स, कलेक्टरों, अन्य उपकरणों के निर्माण और उनके परिवहन के लिए श्रम संसाधनों में भारी वृद्धि होती है। गणना से पता चलता है कि सौर ऊर्जा का उपयोग करके प्रति वर्ष 1 मेगावाट विद्युत ऊर्जा का उत्पादन करने में 10,000 से 40,000 मानव-घंटे लगेंगे।

जीवाश्म ईंधन का उपयोग करके पारंपरिक ऊर्जा उत्पादन में, यह आंकड़ा 200-500 मानव-घंटे है। सौर किरणों से उत्पन्न विद्युत ऊर्जा अभी भी प्राप्त ऊर्जा से कहीं अधिक महंगी है पारंपरिक तरीके. वैज्ञानिकों को उम्मीद है कि पायलट प्रतिष्ठानों और स्टेशनों पर वे जो प्रयोग करेंगे, उससे न केवल तकनीकी, बल्कि आर्थिक समस्याओं को भी हल करने में मदद मिलेगी।

व्यावसायिक आधार पर सौर ऊर्जा का उपयोग करने का पहला प्रयास पिछली शताब्दी के 80 के दशक में हुआ था। इस क्षेत्र में सबसे बड़ी सफलता लूज़ इंडस्ट्रीज (यूएसए) द्वारा हासिल की गई है। दिसंबर 1989 में, इसने 80 मेगावाट की क्षमता वाला एक सौर-गैस स्टेशन चालू किया। यहां, कैलिफ़ोर्निया में, 1994 में, 480 मेगावाट विद्युत ऊर्जा की शुरुआत की गई, और 1 किलोवाट/घंटा ऊर्जा की लागत 7-8 सेंट थी। यह पारंपरिक स्टेशनों की तुलना में कम है। रात और सर्दियों में, ऊर्जा मुख्य रूप से गैस द्वारा प्रदान की जाती है, और गर्मियों में और दिन के दौरान - सूर्य द्वारा प्रदान की जाती है। कैलिफ़ोर्निया में एक बिजली संयंत्र ने प्रदर्शित किया है कि गैस और सौर, निकट भविष्य के मुख्य ऊर्जा स्रोतों के रूप में, प्रभावी रूप से एक दूसरे के पूरक हो सकते हैं। इसलिए सौर ऊर्जा का भागीदार बनना आकस्मिक नहीं है विभिन्न प्रकारतरल या गैसीय ईंधन. सबसे संभावित "उम्मीदवार" हाइड्रोजन है।

सौर ऊर्जा का उपयोग करके इसका उत्पादन, उदाहरण के लिए, पानी के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा, काफी सस्ता हो सकता है, और गैस, जिसका कैलोरी मान उच्च है, को आसानी से लंबे समय तक परिवहन और संग्रहीत किया जा सकता है। इसलिए निष्कर्ष: सौर ऊर्जा का उपयोग करने की सबसे किफायती संभावना, जो आज दिखाई देती है, इसे विश्व के धूप वाले क्षेत्रों में द्वितीयक प्रकार की ऊर्जा प्राप्त करने के लिए निर्देशित करना है। परिणामी तरल या गैसीय ईंधन को पाइपलाइनों के माध्यम से पंप किया जा सकता है या टैंकर द्वारा अन्य क्षेत्रों में ले जाया जा सकता है। तेजी से विकासप्रति 1 वॉट स्थापित बिजली पर फोटोवोल्टिक कन्वर्टर्स की लागत 1970 में 1000 डॉलर से घटकर 1997 में 3-5 डॉलर और उनकी दक्षता में 5 से 18% की वृद्धि के कारण सौर ऊर्जा संभव हो गई। सौर वाट की लागत को 50 सेंट तक कम करने से सौर ऊर्जा संयंत्रों को डीजल बिजली संयंत्रों जैसे अन्य स्वायत्त ऊर्जा स्रोतों के साथ प्रतिस्पर्धा करने की अनुमति मिलेगी।

पवन ऊर्जा

गतिमान वायुराशियों की ऊर्जा बहुत अधिक होती है। पवन ऊर्जा भंडार ग्रह पर सभी नदियों के जलविद्युत ऊर्जा भंडार से सौ गुना अधिक है। हमारे देश के विशाल विस्तार में चलने वाली हवाएं इसकी बिजली की सभी जरूरतों को आसानी से पूरा कर सकती हैं! जलवायु परिस्थितियाँ हमारी पश्चिमी सीमाओं से लेकर येनिसेई के तटों तक एक विशाल क्षेत्र में पवन ऊर्जा के विकास की अनुमति देती हैं। आर्कटिक महासागर के तट के साथ देश के उत्तरी क्षेत्र पवन ऊर्जा से समृद्ध हैं, जहाँ इन समृद्ध भूमि में रहने वाले साहसी लोगों को इसकी विशेष आवश्यकता है। ऊर्जा के इतने प्रचुर, सुलभ और पर्यावरण के अनुकूल स्रोत का इतना कम उपयोग क्यों किया जाता है? आज, पवन चालित इंजन दुनिया की ऊर्जा जरूरतों का केवल एक हजारवां हिस्सा ही पूरा करते हैं। 20वीं सदी की तकनीक ने पवन ऊर्जा के लिए पूरी तरह से नए अवसर खोले, जिसका कार्य अलग हो गया - बिजली पैदा करना। सदी की शुरुआत में एन.ई. ज़ुकोवस्की ने पवन इंजन का सिद्धांत विकसित किया, जिसके आधार पर उच्च-प्रदर्शन वाले प्रतिष्ठान बनाए जा सकते हैं जो सबसे कमजोर हवा से ऊर्जा प्राप्त कर सकते हैं। पवन टरबाइनों के कई डिज़ाइन सामने आए हैं जो पुरानी पवन चक्कियों की तुलना में अतुलनीय रूप से अधिक उन्नत हैं। नई परियोजनाएँ ज्ञान की कई शाखाओं की उपलब्धियों का उपयोग करती हैं। आजकल, विमान विशेषज्ञ जो सबसे उपयुक्त ब्लेड प्रोफाइल का चयन करना और पवन सुरंग में इसका अध्ययन करना जानते हैं, पवन पहिया डिजाइन के निर्माण में शामिल हैं - जो किसी भी पवन ऊर्जा संयंत्र का दिल है। वैज्ञानिकों और इंजीनियरों के प्रयासों से, आधुनिक पवन टर्बाइनों के विविध प्रकार के डिज़ाइन तैयार किए गए हैं।

पवन ऊर्जा का उपयोग करने वाली पहली ब्लेड वाली मशीन पाल थी। ऊर्जा के एक स्रोत के अलावा, एक पाल और एक पवन इंजन एक ही सिद्धांत साझा करते हैं। यू. एस. क्रायचकोव के शोध से पता चला कि एक पाल को अनंत पहिया व्यास वाले पवन इंजन के रूप में दर्शाया जा सकता है। पाल उच्चतम दक्षता वाली सबसे उन्नत ब्लेड वाली मशीन है, जो प्रणोदन के लिए सीधे पवन ऊर्जा का उपयोग करती है।

पवन पहियों और पवन हिंडोले का उपयोग करके पवन ऊर्जा को अब मुख्य रूप से जमीन-आधारित प्रतिष्ठानों में पुनर्जीवित किया जा रहा है। संयुक्त राज्य अमेरिका में वाणिज्यिक प्रतिष्ठान पहले ही बनाए जा चुके हैं और संचालित हो रहे हैं। परियोजनाओं को राज्य के बजट से आधा वित्तपोषित किया जाता है। दूसरी छमाही स्वच्छ ऊर्जा के भावी उपभोक्ताओं द्वारा निवेश की जाती है।

पवन इंजन के सिद्धांत का पहला विकास 1918 में हुआ। वी. ज़ाल्वेस्की को एक ही समय में पवन टरबाइन और विमानन में रुचि हो गई। उन्होंने पवनचक्की का एक संपूर्ण सिद्धांत बनाना शुरू किया और कई सैद्धांतिक सिद्धांत निकाले जो एक पवन टरबाइन को पूरा करना चाहिए।

बीसवीं शताब्दी की शुरुआत में, प्रोपेलर और पवन पहियों में रुचि उस समय के सामान्य रुझानों से अलग नहीं थी - जहां भी संभव हो हवा का उपयोग करना। प्रारंभ में, पवन टरबाइन कृषि में सबसे अधिक व्यापक थे। प्रोपेलर का उपयोग जहाज तंत्र को चलाने के लिए किया जाता था। विश्व प्रसिद्ध "फ्रैम" पर उन्होंने डायनेमो घुमाया। सेलबोटों पर, पवन चक्कियाँ पंप और लंगर तंत्र चलाती थीं।

रूस में, पिछली शताब्दी की शुरुआत तक, दस लाख किलोवाट की कुल क्षमता वाले लगभग 2,500 हजार पवन टरबाइन घूम रहे थे। 1917 के बाद, मिलें मालिकों के बिना रह गईं और धीरे-धीरे ढह गईं। सच है, वैज्ञानिक और सरकारी आधार पर पवन ऊर्जा का उपयोग करने का प्रयास किया गया है। 1931 में, याल्टा के पास, 100 किलोवाट की क्षमता वाला उस समय का सबसे बड़ा पवन ऊर्जा संयंत्र बनाया गया था, और बाद में 5000 किलोवाट इकाई के लिए एक डिज़ाइन विकसित किया गया था। लेकिन इसे लागू करना संभव नहीं था, क्योंकि पवन ऊर्जा संस्थान, जो इस समस्या से निपटता था, बंद हो गया था।

संयुक्त राज्य अमेरिका में, 1940 तक, 1250 किलोवाट की क्षमता वाली एक पवन टरबाइन का निर्माण किया गया था। युद्ध के अंत में इसका एक ब्लेड क्षतिग्रस्त हो गया। उन्होंने इसकी मरम्मत की भी जहमत नहीं उठाई - अर्थशास्त्रियों ने गणना की कि पारंपरिक डीजल बिजली संयंत्र का उपयोग करना अधिक लाभदायक होगा। इस स्थापना पर आगे का शोध रोक दिया गया।

20वीं सदी के चालीसवें दशक में बड़े पैमाने पर ऊर्जा उत्पादन में पवन ऊर्जा का उपयोग करने के असफल प्रयास आकस्मिक नहीं थे। तेल अपेक्षाकृत सस्ता रहा, बड़े ताप विद्युत संयंत्रों में विशिष्ट पूंजी निवेश में तेजी से गिरावट आई, और जलविद्युत का विकास, जैसा कि तब लग रहा था, कम कीमतों और संतोषजनक पर्यावरणीय स्वच्छता दोनों की गारंटी देगा।

पवन ऊर्जा का एक महत्वपूर्ण नुकसान समय के साथ इसकी परिवर्तनशीलता है, लेकिन इसकी भरपाई पवन टर्बाइनों के स्थान से की जा सकती है। यदि, पूर्ण स्वायत्तता की शर्तों के तहत, कई दर्जन बड़े पवन टर्बाइनों को जोड़ दिया जाए, तो उनकी औसत शक्ति स्थिर रहेगी। यदि अन्य ऊर्जा स्रोत उपलब्ध हैं, तो एक पवन जनरेटर मौजूदा स्रोतों का पूरक हो सकता है। और अंत में, यांत्रिक ऊर्जा सीधे पवन टरबाइन से प्राप्त की जा सकती है।

पृथ्वी की तापीय ऊर्जा

लोग विश्व की गहराइयों में छिपी विशाल ऊर्जा की सहज अभिव्यक्ति के बारे में लंबे समय से जानते हैं। विस्फोट की शक्ति मानव हाथों द्वारा बनाए गए सबसे बड़े बिजली संयंत्रों की शक्ति से कई गुना अधिक है। सच है, ज्वालामुखी विस्फोटों की ऊर्जा के प्रत्यक्ष उपयोग के बारे में बात करने की कोई आवश्यकता नहीं है - लोगों के पास अभी तक इस विद्रोही तत्व पर अंकुश लगाने की क्षमता नहीं है, और, सौभाग्य से, ये विस्फोट काफी दुर्लभ घटनाएं हैं। लेकिन ये पृथ्वी की गहराई में छिपी ऊर्जा की अभिव्यक्तियाँ हैं, जब इस अटूट ऊर्जा का केवल एक छोटा सा अंश ज्वालामुखियों के अग्नि-श्वास छिद्रों के माध्यम से निकलता है। छोटा सा यूरोपीय देश आइसलैंड टमाटर, सेब और यहां तक ​​कि केले के मामले में पूरी तरह आत्मनिर्भर है! कई आइसलैंडिक ग्रीनहाउस पृथ्वी की गर्मी से अपनी ऊर्जा प्राप्त करते हैं - आइसलैंड में व्यावहारिक रूप से कोई अन्य स्थानीय ऊर्जा स्रोत नहीं हैं। लेकिन यह देश गर्म झरनों और क्रोनोमीटर सटीकता के साथ जमीन से फूटने वाले गर्म पानी के प्रसिद्ध गीजर-फव्वारों में बहुत समृद्ध है। और यद्यपि आइसलैंडवासियों को भूमिगत स्रोतों से गर्मी का उपयोग करने में प्राथमिकता नहीं है, इस छोटे से उत्तरी देश के निवासी भूमिगत बॉयलर हाउस का बहुत गहनता से संचालन करते हैं।

देश की आधी आबादी का घर रेकजाविक केवल भूमिगत स्रोतों से गर्म होता है। लेकिन लोग न केवल गर्म करने के लिए पृथ्वी की गहराई से ऊर्जा खींचते हैं। गर्म भूमिगत झरनों का उपयोग करने वाले बिजली संयंत्र लंबे समय से काम कर रहे हैं। इस तरह का पहला बिजली संयंत्र, जो अभी भी बहुत कम बिजली वाला है, 1904 में छोटे इतालवी शहर लार्डेरेलो में बनाया गया था। धीरे-धीरे, बिजली संयंत्र की शक्ति बढ़ी, अधिक से अधिक नई इकाइयों को परिचालन में लाया गया, गर्म पानी के नए स्रोतों का उपयोग किया गया, और आज स्टेशन की शक्ति पहले से ही एक प्रभावशाली मूल्य - 360 हजार किलोवाट तक पहुंच गई है। न्यूजीलैंड में वैराकेई क्षेत्र में एक ऐसा बिजली संयंत्र है, जिसकी क्षमता 160 हजार किलोवाट है। संयुक्त राज्य अमेरिका में सैन फ्रांसिस्को से 120 किलोमीटर दूर, 500 हजार किलोवाट की क्षमता वाला एक भूतापीय स्टेशन बिजली पैदा करता है।

अंतर्देशीय जल ऊर्जा

सबसे पहले लोगों ने नदियों की ऊर्जा का उपयोग करना सीखा। लेकिन बिजली के स्वर्ण युग के दौरान, पानी के पहिये का जल टरबाइन के रूप में पुनर्जन्म हुआ। ऊर्जा उत्पन्न करने वाले विद्युत जनरेटरों को घुमाने की आवश्यकता है, और पानी यह काम काफी सफलतापूर्वक कर सकता है। आधुनिक जलविद्युत का जन्म 1891 में माना जा सकता है। पनबिजली संयंत्रों के फायदे स्पष्ट हैं - प्रकृति द्वारा लगातार नवीनीकृत ऊर्जा की आपूर्ति, संचालन में आसानी और पर्यावरण प्रदूषण की कमी। और जल पहियों के निर्माण और संचालन का अनुभव जलविद्युत इंजीनियरों को काफी सहायता प्रदान कर सकता है।

हालाँकि, शक्तिशाली हाइड्रोलिक टर्बाइनों को घुमाने के लिए, बांध के पीछे पानी की एक बड़ी आपूर्ति जमा करना आवश्यक है। बांध बनाने के लिए इतनी सामग्री बिछानी जरूरी है कि मिस्र के विशाल पिरामिडों का आयतन उसकी तुलना में नगण्य लगे। 1926 में, वोल्खोव पनबिजली स्टेशन परिचालन में आया, और अगले वर्ष प्रसिद्ध नीपर पनबिजली स्टेशन का निर्माण शुरू हुआ। हमारे देश की ऊर्जा नीति ने शक्तिशाली जलविद्युत स्टेशनों की एक प्रणाली के विकास को प्रेरित किया है। कोई भी राज्य वोल्गा, क्रास्नोयार्स्क और ब्रात्स्क, सयानो-शुशेंस्काया पनबिजली स्टेशनों जैसे ऊर्जा दिग्गजों का दावा नहीं कर सकता है। रेंस नदी पर स्थित बिजली संयंत्र, जिसमें 24 प्रतिवर्ती टरबाइन जनरेटर शामिल हैं और 240 मेगावाट की उत्पादन शक्ति है, फ्रांस में सबसे शक्तिशाली जलविद्युत ऊर्जा संयंत्रों में से एक है। पनबिजली संयंत्र ऊर्जा का सबसे किफायती स्रोत हैं। लेकिन उनके नुकसान भी हैं - बिजली लाइनों के माध्यम से बिजली परिवहन करते समय, 30% तक की हानि होती है और पर्यावरणीय रूप से खतरनाक विद्युत चुम्बकीय विकिरण पैदा होता है। अब तक, पृथ्वी की जलविद्युत क्षमता का केवल एक छोटा सा हिस्सा ही लोगों के काम आता है। हर साल, बारिश और पिघलती बर्फ से उत्पन्न पानी की विशाल धाराएँ बिना उपयोग के समुद्र में प्रवाहित होती हैं। यदि बांधों की मदद से उन्हें विलंबित करना संभव होता, तो मानवता को अतिरिक्त भारी मात्रा में ऊर्जा प्राप्त होती।

बायोमास ऊर्जा

संयुक्त राज्य अमेरिका में, 70 के दशक के मध्य में, समुद्र अनुसंधान विशेषज्ञों, समुद्री इंजीनियरों और गोताखोरों के एक समूह ने सैन शहर के पास प्रशांत महासागर की धूप वाली सतह के नीचे 12 मीटर की गहराई पर दुनिया का पहला समुद्री ऊर्जा फार्म बनाया। क्लेमेंटे। खेत में विशाल कैलिफोर्निया समुद्री घास उगी। सैन डिएगो, कैलिफ़ोर्निया में समुद्री और महासागर प्रणाली अनुसंधान केंद्र के परियोजना निदेशक डॉ. हॉवर्ड ए. विलकॉक्स के अनुसार, "इन शैवाल से 50% तक ऊर्जा को ईंधन - प्राकृतिक गैस मीथेन में परिवर्तित किया जा सकता है। महासागरीय फार्म भविष्य में बढ़ने वाले भूरे शैवाल "लगभग 100,000 एकड़ (40,000 हेक्टेयर) के क्षेत्र में, 50,000 लोगों की आबादी वाले अमेरिकी शहर की जरूरतों को पूरी तरह से पूरा करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्रदान करने में सक्षम होंगे।"

शैवाल के अलावा, बायोमास में घरेलू पशुओं के अपशिष्ट उत्पाद भी शामिल हो सकते हैं। इस प्रकार, 16 जनवरी, 1998 को, समाचार पत्र "सेंट पीटर्सबर्ग वेदोमोस्ती" ने "चिकन की बूंदों से बिजली..." शीर्षक से एक लेख प्रकाशित किया, जिसमें कहा गया था कि अंतरराष्ट्रीय नॉर्वेजियन जहाज निर्माण चिंता क्वार्नर की एक सहायक कंपनी, फिनिश शहर टाम्परे में स्थित है। , ब्रिटिश नॉर्थम्प्टन में एक बिजली संयंत्र के निर्माण के लिए यूरोपीय संघ से समर्थन मांग रहा था, जो चिकन की बूंदों पर काम कर रहा था। यह परियोजना ईयू थर्मि कार्यक्रम का हिस्सा है, जो नए, गैर-पारंपरिक ऊर्जा स्रोतों के विकास और ऊर्जा संसाधनों को बचाने के तरीकों का प्रावधान करता है। यूरोपीय संघ आयोग ने 13 जनवरी को 134 परियोजनाओं को 140 मिलियन ईसीयू वितरित किए।

फिनिश कंपनी द्वारा डिजाइन किया गया बिजली संयंत्र भट्टियों में प्रति वर्ष 120 हजार टन चिकन खाद जलाएगा, जिससे 75 मिलियन किलोवाट-घंटे ऊर्जा पैदा होगी।

निष्कर्ष

हम सदी की शुरुआत में विश्व ऊर्जा के विकास में कई सामान्य रुझानों और विशेषताओं की पहचान कर सकते हैं।

1. 21वीं सदी में. वैश्विक ऊर्जा खपत में उल्लेखनीय वृद्धि अपरिहार्य है, मुख्यतः विकासशील देशों में। औद्योगिक देशों में, ऊर्जा की खपत मौजूदा स्तर के आसपास स्थिर हो सकती है या सदी के अंत तक इसमें गिरावट भी आ सकती है। लेखकों द्वारा किए गए कम पूर्वानुमान के अनुसार, वैश्विक अंतिम ऊर्जा खपत 2050 में 350 मिलियन टीजे/वर्ष और 2100 में 450 मिलियन टीजे/वर्ष (लगभग 200 मिलियन टीजे/वर्ष की वर्तमान खपत के साथ) हो सकती है।

2. 21वीं सदी के लिए मानवता को ऊर्जा संसाधन पर्याप्त रूप से उपलब्ध कराए गए हैं, लेकिन ऊर्जा की बढ़ती कीमतें अपरिहार्य हैं। 1990 की तुलना में वैश्विक ऊर्जा की वार्षिक लागत सदी के मध्य तक 2.5-3 गुना और इसके अंत तक 4-6 गुना बढ़ जाएगी। अंतिम ऊर्जा की एक इकाई की औसत लागत इन अवधियों में 20-30 गुना बढ़ जाएगी और क्रमशः 40 गुना, 80% (ईंधन और ऊर्जा की कीमतों में वृद्धि और भी अधिक हो सकती है)।

3. CO2 उत्सर्जन (सबसे महत्वपूर्ण ग्रीनहाउस गैस) पर वैश्विक प्रतिबंधों की शुरूआत से क्षेत्रों और पूरी दुनिया की ऊर्जा संरचना पर बहुत प्रभाव पड़ेगा। वैश्विक उत्सर्जन को वर्तमान स्तर पर बनाए रखने के प्रयासों को एक कठिन विरोधाभास के कारण अवास्तविक माना जाना चाहिए: CO2 उत्सर्जन को सीमित करने के लिए अतिरिक्त लागत (सदी के मध्य में लगभग 2 ट्रिलियन डॉलर/वर्ष और सदी के अंत में 5 ट्रिलियन डॉलर/वर्ष से अधिक) सदी) को मुख्य रूप से विकासशील देशों को वहन करना होगा, जो इस बीच, उत्पन्न हुई समस्या के लिए "दोषी नहीं" हैं और उनके पास आवश्यक धन नहीं है; विकसित देशों के ऐसी लागतों का भुगतान करने के इच्छुक या सक्षम होने की संभावना नहीं है। सदी के उत्तरार्ध में वैश्विक CO2 उत्सर्जन को 12-14 Gt C/वर्ष तक सीमित करना दुनिया के क्षेत्रों (और इसके विकास की लागत) के लिए संतोषजनक ऊर्जा संरचना सुनिश्चित करने के दृष्टिकोण से यथार्थवादी माना जा सकता है। , अर्थात। 1990 की तुलना में लगभग दोगुने ऊंचे स्तर पर। साथ ही, देशों और क्षेत्रों के बीच उत्सर्जन को सीमित करने के लिए कोटा और अतिरिक्त लागत वितरित करने की समस्या बनी हुई है।

4. परमाणु ऊर्जा का विकास सबसे अधिक प्रतिनिधित्व करता है प्रभावी उपाय CO2 उत्सर्जन में कमी. ऐसे परिदृश्यों में जहां CO2 उत्सर्जन पर सख्त या मध्यम प्रतिबंध लगाए गए थे और परमाणु ऊर्जा पर कोई प्रतिबंध नहीं था, इसके विकास का इष्टतम पैमाना बहुत बड़ा निकला। इसकी प्रभावशीलता का एक अन्य संकेतक परमाणु अधिस्थगन की "कीमत" थी, जिसके परिणामस्वरूप CO2 उत्सर्जन पर सख्त प्रतिबंध के कारण वैश्विक ऊर्जा लागत में 80 प्रतिशत की वृद्धि हुई (21वीं सदी के अंत में $8 ट्रिलियन/वर्ष से अधिक) . इस संबंध में, वास्तविक रूप से संभावित विकल्पों की खोज के लिए परमाणु ऊर्जा के विकास पर "मध्यम" प्रतिबंधों वाले परिदृश्यों पर विचार किया गया।

5. सतत विकास में परिवर्तन के लिए एक अनिवार्य शर्त विकसित देशों से सबसे पिछड़े देशों को सहायता (वित्तीय, तकनीकी) है। वास्तविक परिणाम प्राप्त करने के लिए, अगले दशकों में ऐसी सहायता प्रदान की जानी चाहिए, एक ओर विकासशील देशों के जीवन स्तर को विकसित देशों के स्तर के करीब लाने की प्रक्रिया में तेजी लाने के लिए, और दूसरी ओर, ऐसी सहायता प्रदान की जानी चाहिए। विकासशील देशों की तेजी से बढ़ती कुल जीडीपी में अभी भी महत्वपूर्ण हिस्सेदारी बना सकता है।

साहित्य

1. रूसी विज्ञान अकादमी की साइबेरियाई शाखा का साप्ताहिक समाचार पत्र संख्या 3 (2289) 19 जनवरी 2001

2. एंट्रोपोव पी.वाई.ए. पृथ्वी की ईंधन और ऊर्जा क्षमता। एम., 1994

3. ओडुम जी., ओडुम ई. मनुष्य और प्रकृति का ऊर्जा आधार। एम., 1998