अक्षय ऊर्जा - (भाग - 1 | पर्यावरण (Environment) for UPSC CSE in Hindi PDF Download

ऊर्जा के गैर-नवीकरणीय स्रोतों के उपभोग से किसी भी अन्य मानव गतिविधि की तुलना में अधिक पर्यावरणीय क्षति हुई है। जीवाश्म ईंधन से उत्पन्न बिजली से वायुमंडल में हानिकारक गैसों की उच्च सांद्रता हुई है। इसके कारण आज कई पर्यावरणीय और स्वास्थ्य समस्याओं का सामना करना पड़ रहा है। इसलिए, ऊर्जा के वैकल्पिक स्रोत बहुत महत्वपूर्ण और प्रासंगिक हो गए हैं।
नवीकरणीय ऊर्जा वह ऊर्जा है जो प्राकृतिक संसाधनों से उत्पन्न होती है जिन्हें लगातार भर दिया जाता है। इसमें सूरज की रोशनी, भूतापीय गर्मी, हवा, ज्वार, पानी और बायोमास के विभिन्न रूप शामिल हैं। यह ऊर्जा समाप्त नहीं हो सकती है और इसे लगातार नवीनीकृत किया जाता है।
वे स्वच्छ असीम ऊर्जा के व्यवहार्य स्रोत हैं, कम उत्सर्जन का कारण बनते हैं, और स्थानीय रूप से उपलब्ध हैं। नवीकरणीय ऊर्जा का उपयोग गैर-दृश्य ऊर्जा के सभी प्रकार के प्रदूषणों को बहुत कम करता है। ऊर्जा के अधिकांश नवीकरणीय स्रोत काफी गैर-प्रदूषणकारी हैं और स्वच्छ माने जाते हैं। लेकिन बायोमास हालांकि एक अक्षय स्रोत है, जो इनडोर प्रदूषण का प्रमुख योगदानकर्ता है।

अक्षय ऊर्जा का समावेश है

• सौर ऊर्जा - सूर्य से उत्पन्न ऊर्जा 

• हाइडल ऊर्जा - पानी से प्राप्त ऊर्जा 

• बायोमास - जलाऊ लकड़ी, जानवरों के गोबर, बायोडिग्रेडेबल कचरे और फसल के अवशेषों से ऊर्जा, जब यह जलाया जाता है। 

• भूतापीय ऊर्जा- गर्म सूखी चट्टानों, मैग्मा, गर्म पानी के झरनों, प्राकृतिक गीजर आदि से ऊर्जा। 

• महासागर थर्मल - तरंगों से ऊर्जा और ज्वार की लहरों से भी। 

• सह-उत्पादन - एक ईंधन से ऊर्जा के दो रूपों का उत्पादन करना। 

• ईंधन कोशिकाओं का उपयोग क्लीनर ऊर्जा स्रोत के रूप में भी किया जा रहा है।

विद्युत ऊर्जा या प्रवाह का प्रवाह है और दुनिया भर में ऊर्जा के सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले रूपों में से एक है।

स्रोत
प्राथमिक स्रोत - सौर, पवन, भूतापीय माध्यमिक स्रोत जैसे नवीकरणीय ऊर्जा - कोयला, तेल, प्राकृतिक गैस आदि के रूपांतरण के माध्यम से उत्पन्न गैर-नवीकरणीय ऊर्जा। सरकार ने वर्ष तक 175 गीगावॉट तक नवीकरणीय ऊर्जा क्षमता के लक्ष्य को बढ़ाया है 2022 जिसमें सौर से 100 गीगावॉट, हवा से 60 गीगावॉट, बायोपावर से 10 गीगावॉट और छोटी पनबिजली से 5 गीगावॉट शामिल हैं।

भारत में स्थापित बिजली उत्पादन क्षमता
अप्रैल 2016 को अक्षय ऊर्जा से भारत में कुल स्थापित क्षमता 42,800 मेगावाट है। कुल क्षमता का अधिकांश भाग राज्य क्षेत्र के खाते में लगभग 39 प्रतिशत (ऐप) द्वारा विकसित किया गया है, इसके बाद निजी क्षेत्र में लगभग 31 प्रतिशत (ऐप।) और केंद्र में लगभग 29 प्रतिशत (ऐप) है।

सौर ऊर्जा
भारत कुछ देशों में से एक है जो स्वाभाविक रूप से लंबे दिनों और बहुत धूप के साथ धन्य है।
सूरज की रोशनी से हम दो तरीके निकाल सकते हैं:

• फोटोवोल्टिक विद्युत - विद्युत उत्पन्न करने के लिए प्रत्यक्ष सूर्य के प्रकाश को अवशोषित करने वाली फोटोवोल्टिक कोशिकाओं का उपयोग करता है 
• सोलर-थर्मल इलेक्ट्रिसिटी - एक सोलर कलेक्टर का उपयोग करता है जिसमें एक मिरर सतह होती है जो एक रिसीवर पर सूरज की रोशनी को प्रतिबिंबित करती है जो एक तरल को गर्म करती है। इस हीट अप लिक्विड का इस्तेमाल बिजली बनाने वाली भाप बनाने के लिए किया जाता है।

फोटोवोल्टिक विद्युत
सौर पैनल एक एल्यूमीनियम बढ़ते सिस्टम से जुड़े होते हैं। फोटोवोल्टिक (पीवी) कोशिकाएं कम से कम 2 अर्धचालक परतों से बनी होती हैं - एक सकारात्मक चार्ज और एक नकारात्मक चार्ज। जैसा कि पीवी सेल सूर्य के प्रकाश के संपर्क में है, फोटॉन परिलक्षित होते हैं, सही माध्यम से गुजरते हैं, या सौर सेल द्वारा अवशोषित होते हैं। जब पर्याप्त फोटॉनों को फोटोवोल्टिक सेल की नकारात्मक परत द्वारा अवशोषित किया जाता है, तो इलेक्ट्रॉनों को नकारात्मक अर्धचालक सामग्री से मुक्त किया जाता है।
ये मुक्त इलेक्ट्रॉन एक वोल्टेज अंतर बनाने वाली सकारात्मक परत की ओर पलायन करते हैं। जब दो परतें एक बाहरी भार से जुड़ी होती हैं, तो इलेक्ट्रॉन विद्युत बनाने वाले सर्किट से प्रवाहित होते हैं। उत्पन्न शक्ति - डायरेक्ट करंट (डीसी) इनवर्टर के उपयोग के साथ वैकल्पिक वर्तमान (एसी) में परिवर्तित हो जाती है।

केंद्रित सौर ऊर्जा (सीएसपी) या सौर तापीय प्रौद्योगिकी
यह केंद्रित सूर्य के प्रकाश का उपयोग करता है और इसे उच्च तापमान गर्मी में परिवर्तित करता है। उस गर्मी को फिर बिजली पैदा करने के लिए एक पारंपरिक जनरेटर के माध्यम से प्रसारित किया जाता है। सौर संग्राहक सूर्य के प्रकाश को एक तरल पदार्थ को गर्म करने के लिए कैप्चर करते हैं और बदले में बिजली उत्पन्न करते हैं।
कलेक्टरों के आकार में कई भिन्नताएँ हैं। सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला परवलय गर्त हैं। परवलयिक गर्त बिजली संयंत्र एक घुमावदार, प्रतिबिंबित दर्पण का उपयोग करते हैं जो एक तरल ट्यूब पर प्रत्यक्ष सौर विकिरण को दर्शाता है और द्रव केंद्रित सौर विकिरण के कारण द्रव गर्म हो जाता है और उत्पन्न गर्म भाप का उपयोग बिजली उत्पन्न करने के लिए टरबाइन को घुमाने के लिए किया जाता है। आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले तरल पदार्थ सिंथेटिक तेल, पिघले हुए नमक और दबाव वाली भाप हैं। उत्पन्न शक्ति - डायरेक्ट करंट (डीसी) इनवर्टर के उपयोग के साथ वैकल्पिक वर्तमान (एसी) में परिवर्तित हो जाती है।

भारत में सौर ऊर्जा की क्षमता

• भारत में सौर फोटोवोल्टिक और सौर तापीय ऊर्जा का उपयोग करके 35 मेगावाट / किमी 2 उत्पन्न करने की क्षमता है। 
• लगभग 5,000 ट्रिलियन kWh प्रति वर्ष r की सौर ऊर्जा भारत के भूमि क्षेत्र पर प्रति दिन 4-7 kWh प्रति वर्ग-मीटर प्राप्त करने वाले अधिकांश हिस्सों के साथ घटना है। इसलिए, भारत में सौर विकिरण और बिजली में सौर विकिरण के रूपांतरण के लिए दोनों प्रौद्योगिकी मार्ग (सौर तापीय और सौर फोटोवोल्टिक) को प्रभावी ढंग से भारत में सौर ऊर्जा के लिए भारी मापक क्षमता प्रदान करने का दोहन किया जा सकता है। 
• बहुत अधिक सौर विकिरण वाले राज्य राजस्थान, उत्तरी गुजरात और लद्दाख क्षेत्र, आंध्र प्रदेश, महाराष्ट्र और मध्य प्रदेश के कुछ हिस्से हैं।

स्थापित क्षमता - भारत
ग्रिड से जुड़ी बिजली में सौर की वर्तमान स्थापित क्षमता, एमएनआरई के अनुमान के अनुसार, 2017 तक 10,000 मेगावाट से अधिक थी। 'द नेशनल सोलर मिशन' नामक एक बड़ी पहल भारत सरकार और उसकी राज्य सरकारों द्वारा तैयार की गई थी।
मिशन की मुख्य विशेषताओं में से एक भारत को सौर ऊर्जा में वैश्विक नेता बनाना है और मिशन 2022 तक 100 गीगावॉट (संशोधित लक्ष्य) की स्थापित सौर ऊर्जा क्षमता की परिकल्पना करता है।

इंटरनेशनल सोलर अलायंस
इंटरनेशनल सोलर अलायंस (ISA) को 30 नवंबर को पेरिस में CoP21 क्लाइमेट कॉन्फ्रेंस में लॉन्च किया गया, जो 121 सौर संसाधन संपन्न देशों के बीच परस्पर सहयोग के लिए एक विशेष मंच के रूप में पूर्ण रूप से या आंशिक रूप से कर्क रेखा और मकर रेखा के बीच स्थित है। गठबंधन आईएसए सदस्य देशों की विशेष ऊर्जा जरूरतों को संबोधित करने के लिए समर्पित है। इंटरनेशनल एजेंसी फॉर सोलर पॉलिसी एंड एप्लीकेशन (IASPA) अंतर्राष्ट्रीय सौर गठबंधन का औपचारिक नाम होगा। आईएसए सचिवालय राष्ट्रीय सौर ऊर्जा संस्थान, गुड़गांव में स्थापित किया जाएगा।

उद्देश्य
1. मांग को कम करके कीमतों को मजबूर करना;
2. सौर प्रौद्योगिकियों में मानकीकरण लाने के लिए
3. अनुसंधान और विकास को बढ़ावा देना। प्रधान मंत्री ने सभी देशों के लिए नया शब्द "सूर्यपुत्र" गढ़ा और जो ट्रोपिक ऑफ कैंसर और ट्रोपिक ऑफ मकर के बीच आता है, और जिसे गठबंधन में शामिल होने के लिए आमंत्रित किया गया है। इन देशों के लिए उपयोग किया जाने वाला दूसरा शब्द "सनशाइन कंट्रीज" है।
IESS 2047 का उद्देश्य भारत ऊर्जा सुरक्षा परिदृश्य 2047 कैलकुलेटर है, जिसे भारत द्वारा भारत के लिए भविष्य के ऊर्जा परिदृश्यों की क्षमता का पता लगाने के लिए लॉन्च किया गया है।

ल्यूमिनेटर सोलर कंसट्रेंटस
एक luminescent सौर संकेंद्रक (एलएससी) एक उपकरण है जो सामग्री परत के पतले किनारों पर घुड़सवार कोशिकाओं को ऊर्जा (ल्यूमिनसेंट उत्सर्जन के माध्यम से) से पहले सौर विकिरण को एक बड़े क्षेत्र में फंसाने के लिए सामग्री की एक पतली शीट का उपयोग करता है।
सामग्री की पतली शीट में आम तौर पर एक बहुलक (जैसे पॉलीमेथाइलमेटेक्रिलेट (पीएमएमए)) होता है, जो ल्यूमिनसेंट प्रजातियों जैसे कि कार्बनिक रंगों, क्वांटम डॉट्स या दुर्लभ पृथ्वी परिसरों के साथ डोप होता है।

LSCs के लिए क्या आवश्यक है?

• LSCs को लागू करने के लिए मुख्य प्रेरणा एक सस्ते विकल्प के साथ एक स्टैंड-आर्द फ्लैट प्लेट पीवी पैनल में महंगी सौर कोशिकाओं के एक बड़े क्षेत्र को बदलना है। इसलिए मॉड्यूल की लागत (£ / W) और उत्पादित सौर ऊर्जा (£ / kWh) दोनों में कमी है।
• विशिष्ट सांद्रता प्रणालियों पर एक प्रमुख लाभ यह है कि एलएससी प्रत्यक्ष और विरल सौर विकिरण दोनों को इकट्ठा कर सकते हैं। इसलिए सूर्य की ट्रैकिंग की आवश्यकता नहीं है। 
• LSCs एकीकृत फोटोवोल्टिक (BIPV) के निर्माण और क्लाउडियर उत्तरी जलवायु के लिए उत्कृष्ट उम्मीदवार हैं।

आदर्श एलएससी

• सौर स्पेक्ट्रम का कुशलतापूर्वक उपयोग करने के लिए एक व्यापक अवशोषण रेंज। 
• अवशोषित ल्यूमिनेसेंट प्रजातियों से प्रकाश का 100% उत्सर्जन। 
• अवशोषण को कम करने के लिए अवशोषण और उत्सर्जन स्पेक्ट्रा के बीच एक बड़ी पारी। 
• दीर्घकालिक स्थिरता।

एलएससी के लिए चुनौतियां

• एलएससी के विकास का उद्देश्य एक ऐसी कार्य संरचना तैयार करना है जो सैद्धांतिक अधिकतम दक्षता के करीब हो।

अंतर्राष्ट्रीय अक्षय ऊर्जा एजेंसी (IRENA)
IRENA के अबू धाबी में मुख्यालय के साथ 150 सदस्य राष्ट्र हैं। इंटरनेशनल रिन्यूएबल एनर्जी एजेंसी (IRENA) एक अंतर-सरकारी संगठन है जो स्थायी ऊर्जा भविष्य के लिए अपने संक्रमण में देशों का समर्थन करता है, और अंतर्राष्ट्रीय सहयोग के लिए प्रमुख मंच, उत्कृष्टता का केंद्र, और नीति, प्रौद्योगिकी, संसाधन और वित्तीय का भंडार है। अक्षय ऊर्जा पर ज्ञान।
आईआरईएनए सतत विकास, ऊर्जा पहुंच, ऊर्जा सुरक्षा और निम्न-कार्बन आर्थिक विकास और समृद्धि की खोज में बायोएनर्जी, जियोथर्मल, जलविद्युत, महासागर, सौर और पवन ऊर्जा सहित अक्षय ऊर्जा के सभी रूपों के व्यापक रूप से अपनाने और स्थायी उपयोग को बढ़ावा देता है।

वायु ऊर्जा
पवन ऊर्जा वायुमंडलीय वायु की गति से जुड़ी गतिज ऊर्जा है। पवन टरबाइन हवा में ऊर्जा को यांत्रिक शक्ति में परिवर्तित करते हैं, आगे बिजली उत्पन्न करने के लिए विद्युत शक्ति में परिवर्तित होते हैं। पाँच राष्ट्र - जर्मनी, अमेरिका, डेनमार्क, स्पेन और भारत - दुनिया की स्थापित पवन ऊर्जा क्षमता का 80% हिस्सा हैं।

पवन खेत
एक पवन खेत उसी स्थान पर पवन टरबाइन का एक समूह है जिसका उपयोग बिजली के उत्पादन के लिए किया जाता है। एक पवन खेत तटवर्ती और अपतटीय स्थित हो सकता है। 

• ऑनशोर विंड फ़ार्म: भूमि पर संचालित होते हैं, जहाँ हवा सबसे मजबूत होती है। एक अपतटीय पवन खेतों की टर्बाइन अपतटीय टरबाइनों की तुलना में कम खर्चीली और स्थापित करने, बनाए रखने और संचालित करने में आसान हैं। 
• अपतटीय पवन फार्म: बिजली उत्पन्न करने के लिए पानी के बड़े निकायों में पवन खेतों का निर्माण। अपतटीय पवन फार्म एक ही नाममात्र शक्ति के तटवर्ती पवन खेतों की तुलना में अधिक महंगे हैं।

पवन टरबाइन का कार्य पवन टरबाइन पवन में गतिज ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। इस यांत्रिक शक्ति का उपयोग विशिष्ट कार्यों के लिए किया जा सकता है (जैसे अनाज को पीसना या पानी पंप करना) या एक जनरेटर इस यांत्रिक शक्ति को बिजली में परिवर्तित कर सकता है। अधिकांश टर्बाइनों में तीन वायुगतिकीय रूप से निर्मित ब्लेड होते हैं। हवा में ऊर्जा एक रोटर के चारों ओर दो या तीन प्रोपेलर-ब्लेड की तरह मुड़ती है जो मुख्य शाफ्ट से जुड़ी होती है, जो बिजली पैदा करने के लिए एक जनरेटर को घूमती है। सबसे अधिक ऊर्जा पर कब्जा करने के लिए पवन टरबाइन एक टॉवर पर लगाए जाते हैं। 100 फीट (30 मीटर) या उससे अधिक जमीन पर, वे तेज और कम अशांत हवा का लाभ उठा सकते हैं।

तीन मुख्य चर निर्धारित करते हैं कि एक टरबाइन कितनी बिजली का उत्पादन कर सकता है:
1. हवा की गति - तेज हवाएं अधिक ऊर्जा का उत्पादन करती हैं। पवन टरबाइन 4-25 मीटर प्रति सेकंड की गति से ऊर्जा उत्पन्न करती है
। ब्लेड त्रिज्या - ब्लेड की त्रिज्या जितनी बड़ी होती है, उतनी ही अधिक ऊर्जा उत्पन्न होती है। ब्लेड त्रिज्या को दोगुना करने के परिणामस्वरूप चार गुना अधिक शक्ति हो सकती है।
3. वायु घनत्व - भारी वायु एक रोटर पर अधिक वायु निकास करती है। वायु घनत्व ऊंचाई, तापमान और दबाव का एक कार्य है। उच्च ऊंचाई वाले स्थानों में कम वायुदाब और हल्की हवा होती है इसलिए वे कम उत्पादक टरबाइन स्थान होते हैं। समुद्र तल के पास घनी भारी हवा तेजी से घूमती है और इस तरह अपेक्षाकृत अधिक प्रभावी ढंग से चलती है।

दो प्रकार के पवन टर्बाइन
(1) क्षैतिज - अक्ष डिजाइन में दो या तीन ब्लेड होते हैं जो टॉवर के ऊपर की तरफ घूमते हैं। एक क्षैतिज अक्ष मशीन जमीन के समानांतर एक अक्ष पर घूर्णन करती है।
(2) वर्टिकल - अक्ष टर्बाइनों में ऊर्ध्वाधर ब्लेड होते हैं जो हवा के अंदर और बाहर घूमते हैं। ऊर्ध्वाधर अक्ष टरबाइन में जमीन के अक्ष पर लंबवत घूर्णन के ब्लेड होते हैं। यह ड्रैग-टाइप टरबाइन अपेक्षाकृत धीमी गति से मुड़ता है लेकिन एक उच्च टॉर्क पैदा करता है। यह अनाज पीसने, पानी पंप करने और कई अन्य कार्यों के लिए उपयोगी है, लेकिन इसकी धीमी गति से घूर्णी गति बिजली पैदा करने के लिए इष्टतम नहीं है। वर्टिकल-ऐक्सिस टर्बाइन ग्राउंड विज़-ए-विज़ हॉरिज़ॉन्टल एक्सिस टर्बाइन से अधिक ऊँचाई (100 फीट और इससे अधिक) पर उच्च हवा की गति का लाभ नहीं उठाते हैं।

भारत में पवन ऊर्जा की क्षमता
नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ विंड एनर्जी (NIWE) ने हाल ही में ऑनलाइन भौगोलिक सूचना प्रणाली प्लेटफॉर्म पर ग्राउंड लेवल (AGL) से 100 मीटर ऊपर भारत का पवन ऊर्जा संसाधन मानचित्र लॉन्च किया है।
देश में 100 मीटर एजीएल पर पवन ऊर्जा की क्षमता 302 गीगावॉट से अधिक है। गुजरात में संसाधन मानचित्र के अनुसार कर्नाटक, महाराष्ट्र, आंद्रा प्रदेश के बाद अधिकतम क्षमता है।

पवन ऊर्जा लक्ष्य

• 2022 तक 60000 मेगावाट (60 गीगावॉट) 
• 2022 तक 200000 मेगावाट (200 गीगावॉट)

क्षमता स्थापित

• तमिलनाडु - 7200 मेगावाट 
• Maharastra – 4000 MW 
• कर्नाटक - 2700 मेगावाट 
• राजस्थान - 2700 मेगावाट

आंद्रा प्रदेश, मध्य प्रदेश, केरला 1000 मेगावाट से कम की स्थापित क्षमता वाले छोटे खिलाड़ी हैं

राष्ट्रीय अपतटीय पवन ऊर्जा नीति, 2015
इस नीति के तहत, नई और नवीकरणीय ऊर्जा मंत्रालय (MNRE) को देश के अनन्य आर्थिक क्षेत्र (EEZ) और राष्ट्रीय पवन संस्थान के भीतर अपतटीय क्षेत्रों के उपयोग के लिए नोडल मंत्रालय के रूप में अधिकृत किया गया है। ऊर्जा (NIWE) को देश में अपतटीय पवन ऊर्जा के विकास के लिए और संबंधित पवन मंत्रालयों और एजेंसियों के साथ अपतटीय पवन ऊर्जा ब्लॉक, समन्वय और संबद्ध कार्यों के आवंटन के लिए नोडल एजेंसी के रूप में अधिकृत किया गया है।
यह अपतटीय पवन ऊर्जा विकास सहित, अपतटीय पवन ऊर्जा परियोजनाओं और अनुसंधान और विकास गतिविधियों की स्थापना, पानी में, या देश से सटे, 200 समुद्री मील (देश के EEZ) की समुद्री दूरी तक का मार्ग प्रशस्त करेगा। बेस लाइन से।
यह नीति घरेलू और अंतर्राष्ट्रीय सभी निवेशकों / लाभार्थियों को एक स्तरीय खेल मैदान प्रदान करेगी।

राष्ट्रीय पवन ऊर्जा मिशन (प्रस्तावित)
ने राष्ट्रीय पवन ऊर्जा मिशन की स्थापना की प्रक्रिया शुरू की। मिशन की स्थापना
से एनएपीसीसी के तहत निर्धारित नवीकरणीय ऊर्जा से 12 वीं योजना और ऊर्जा उत्पादन के लक्ष्यों को प्राप्त करने में (ए) में मदद मिलेगी , और
(बी) उन मुद्दों और चुनौतियों का समाधान होगा जिनसे पवन क्षेत्र का सामना होता है, जैसे सटीक संसाधन पवन क्षेत्र में इसके तुलनात्मक लाभ को बनाए रखने के लिए मूल्यांकन, प्रभावी ग्रिड एकीकरण, प्रौद्योगिकी और विनिर्माण आधार में सुधार।