शंकर IAS: अक्षय ऊर्जा का सारांश | पर्यावरण (Environment) for UPSC CSE in Hindi PDF Download

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।

स्रोत
(i) प्राथमिक स्रोत - अक्षय ऊर्जा जैसे सौर, पवन, भूतापीय
(ii) माध्यमिक स्रोत - कोयला, तेल, प्राकृतिक गैस आदि के रूपांतरण के माध्यम से उत्पन्न गैर-नवीकरणीय ऊर्जा।

सरकार ने वर्ष 2022 तक नवीकरणीय ऊर्जा क्षमता के 175 गीगावॉट तक के लक्ष्य को बढ़ाया है, जिसमें सौर से 100 गीगावॉट, हवा से 60 गीगावॉट, जैव ऊर्जा से 10 गीगावॉट और छोटे जल विद्युत से 5 गीगावॉट शामिल हैं।

सौर ऊर्जा

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

• फोटोवोल्टिक विद्युत - फोटोवोल्टिक कोशिकाओं का उपयोग करता है जो बिजली उत्पन्न करने के लिए प्रत्यक्ष सूर्य के प्रकाश को अवशोषित 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।

(i) 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 की सौर ऊर्जा भारत के भूमि क्षेत्र पर प्रति दिन 4-7 kWh प्रति वर्ग-मी प्राप्त करने वाले अधिकांश भागों 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।

(ii) स्थापित क्षमता - भारत

• ग्रिड से जुड़ी बिजली में सौर की मौजूदा स्थापित क्षमता एमएनआरई के अनुमान के अनुसार, 2017 तक 10,000 मेगावाट को पार कर गई।
• 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।

(iii) अंतर्राष्ट्रीय सौर गठबंधन

• इंटरनेशनल सोलर अलायंस (ISA) 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।

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 आमतौर पर एक बहुलक (जैसे पॉलीमेथाइल मेथैक्रिलेट (पीएमएमए)) होता है, जो ल्यूमिनसेंट प्रजातियों जैसे कि कार्बनिक रंगों, क्वांटम डॉट्स या दुर्लभ पृथ्वी परिसरों के साथ डोप होता 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।

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

(ii) पवन टरबाइनों का कार्य करना

• पवन टर्बाइन हवा 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।

(iii) 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 विंड एनर्जी रिसोर्स मैप 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)

हाइड्रो पावर

• हाइड्रोलिक पावर को तब पकड़ा जा सकता है जब पानी एक उच्च स्तर से निचले स्तर तक नीचे की ओर बहता है जो तब टरबाइन को चालू करने के लिए उपयोग किया जाता है, जिससे जनरेटर को चलाने के लिए पानी की गतिज ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।
• पनबिजली सबसे सस्ती है, और ऊर्जा का सबसे स्वच्छ स्रोत है लेकिन टिहरी, नर्मदा, आदि जैसी परियोजनाओं में देखे गए बड़े बाँधों से जुड़े कई पर्यावरणीय और सामाजिक मुद्दे हैं, लघु जल विद्युत इन समस्याओं से मुक्त हैं।
• हाइड्रो पावर स्टेशनों के प्रकार
  (i) इंपाउंडमेंट
  (ii) डायवर्सन
  (iii) पंपेड स्टोरेज

भारत में लघु जल क्षमता

• छोटे जलविद्युत के अनुमानित 5,415 स्थलों की पहचान लगभग 19,750 मेगावाट की क्षमता के साथ की गई है।
  (i) हिमालयी राज्यों में नदी आधारित परियोजनाएँ और अन्य राज्यों में सिंचाई नहरों से लघु जलविद्युत परियोजनाओं के विकास की व्यापक संभावनाएँ हैं। 
• Xllth पंचवर्षीय योजना के लक्ष्य के अनुसार, लघु हाइड्रो परियोजनाओं से क्षमता वृद्धि 2011-17 की अवधि में 2.1 GW पर लक्षित है।
• नवीन और नवीकरणीय ऊर्जा मंत्रालय सार्वजनिक और निजी दोनों क्षेत्रों में लघु पनबिजली परियोजनाओं के विकास को प्रोत्साहित कर रहा है और इसका उद्देश्य अगले 10 वर्षों में कम से कम 50% वर्तमान क्षमता का दोहन करना है।

महासागर थर्मल ऊर्जा

• महासागरों और समुद्रों में बड़ी मात्रा में सौर ऊर्जा संग्रहीत है। उष्णकटिबंधीय समुद्रों के औसतन 60 मिलियन वर्ग किलोमीटर में 245 अरब बैरल तेल की गर्मी सामग्री के बराबर सौर विकिरण अवशोषित होता है।
• इस ऊर्जा के दोहन की प्रक्रिया को ओटीईसी (महासागर थर्मल ऊर्जा रूपांतरण) कहा जाता है। यह एक गर्मी इंजन को संचालित करने के लिए समुद्र की सतह और लगभग 1000 मीटर की गहराई के बीच तापमान के अंतर का उपयोग करता है, जो विद्युत शक्ति का उत्पादन करता है

(i) तरंग ऊर्जा

• लहरें समुद्र की सतह के साथ हवा की बातचीत के परिणामस्वरूप होती हैं और हवा से समुद्र में ऊर्जा के हस्तांतरण का प्रतिनिधित्व करती हैं।
• पहली लहर ऊर्जा, 150MW की क्षमता वाली परियोजना, त्रिवेंद्रम के पास विझिनजाम में स्थापित की गई है।

(ii) ज्वारीय ऊर्जा

• एक बैराज के पीछे एक जलाशय या बेसिन बनाकर और फिर बिजली उत्पन्न करने के लिए बैराज में टर्बाइन के माध्यम से ज्वारीय पानी गुजरने से ज्वार से ऊर्जा निकाली जा सकती है।
• गुजरात में कच्छ की खाड़ी में हंथल क्रीक में 5000 करोड़ रुपये की लागत वाली एक प्रमुख ज्वार की लहर बिजली परियोजना स्थापित करने का प्रस्ताव है।

(iii) बायोमास

• बायोमास एक नवीकरणीय ऊर्जा संसाधन है जो विभिन्न मानवीय और प्राकृतिक गतिविधियों के कार्बोनेस अपशिष्ट से प्राप्त होता है। यह कई स्रोतों से प्राप्त होता है, जिसमें इमारती लकड़ी उद्योग, कृषि फसलों, घास और लकड़ी के पौधों के उपोत्पाद, कृषि या वानिकी के अवशेष, तेल युक्त शैवाल और नगरपालिका और औद्योगिक कचरे के कार्बनिक घटक शामिल हैं। ताप और ऊर्जा उत्पादन के उद्देश्यों के लिए बायोमास पारंपरिक जीवाश्म ईंधन का एक अच्छा विकल्प है।
• जलता हुआ बायोमास जीवाश्म ईंधन के रूप में कार्बन डाइऑक्साइड की समान मात्रा के बारे में जारी करता है। हालांकि, जीवाश्म ईंधन कार्बन डाइऑक्साइड को प्रकाश संश्लेषण द्वारा अपने प्रारंभिक वर्षों में कब्जा कर लेते हैं। दूसरी ओर, बायोमास कार्बन डाइऑक्साइड को मुक्त करता है जो अपने स्वयं के विकास में कैप्चर किए गए कार्बन डाइऑक्साइड द्वारा काफी हद तक संतुलित होता है (यह निर्भर करता है कि ईंधन को उगाने, कटाई करने और संसाधित करने के लिए कितनी ऊर्जा का उपयोग किया गया था)। इसलिए, बायोमास कार्बन डाइऑक्साइड को वायुमंडल में नहीं जोड़ता क्योंकि यह कार्बन की उतनी ही मात्रा में अवशोषित करता है जितना कि यह ईंधन के रूप में खपत होने पर छोड़ता है।

सह-उत्पादन

• सह-पीढ़ी एक ईंधन से दो प्रकार की ऊर्जा का उत्पादन कर रही है। ऊर्जा के रूपों में से एक हमेशा गर्मी होना चाहिए और दूसरा बिजली या यांत्रिक ऊर्जा हो सकती है। एक पारंपरिक बिजली संयंत्र में, उच्च दबाव वाली भाप उत्पन्न करने के लिए बॉयलर में ईंधन जलाया जाता है। इस भाप का उपयोग टरबाइन को चलाने के लिए किया जाता है, जो बदले में भाप टरबाइन के माध्यम से विद्युत शक्ति का उत्पादन करने के लिए एक अल्टरनेटर चलाता है। निकास भाप आमतौर पर पानी के लिए गाढ़ा होता है जो बॉयलर में वापस जाता है।
• चूंकि कम दबाव वाली भाप में बड़ी मात्रा में गर्मी होती है जो संघनक की प्रक्रिया में खो जाती है, पारंपरिक बिजली संयंत्रों की दक्षता लगभग 35% होती है। एक कोजेनरेशन प्लांट में, टरबाइन से निकलने वाली निम्न दबाव वाली निकास भाप को संघनित नहीं किया जाता है, लेकिन इसका उपयोग हीटिंग उद्देश्यों के लिए किया जाता है

भारत में संभावित

• बायोमास ऊर्जा ऊर्जा के सबसे महत्वपूर्ण स्रोतों में से एक है, जो देश में कुल प्राथमिक ऊर्जा उपयोग का 32% हिस्सा है, जिसकी 70% से अधिक भारतीय आबादी अपनी ऊर्जा जरूरतों के लिए इस पर निर्भर है।
  (i) बायोमास की वर्तमान उपलब्धता अनुमानित रूप से 450-500 मिलियन टन सालाना है, जो कि लगभग 18000 मेगावाट की क्षमता का अनुवाद है।
• इसके अलावा, देश की 550 चीनी मिलों में बैगास आधारित कोग्नेरेशन के माध्यम से लगभग 5000 मेगावाट अतिरिक्त बिजली पैदा की जा सकती है 
• यह 5000 मिलियन से अधिक बिजली उत्पादन करते हुए 10 मिलियन से अधिक दिनों के ग्रामीण रोजगार पैदा करने वाले निवेश में 600 करोड़ रुपये से अधिक आकर्षित करता है।

ऊर्जा की वर्बादी

• आज के युग में, शहरीकरण, औद्योगीकरण और जीवन पद्धति में बदलाव के कारण कचरे की मात्रा बढ़ रही है जो पर्यावरण के लिए हानिकारक हैं। हाल के दिनों में, प्रौद्योगिकी के विकास ने इसके सुरक्षित निपटान के लिए कचरे की मात्रा को कम करने और इससे बिजली पैदा करने में मदद की है।
• अपशिष्ट-से-ऊर्जा में कचरे को लैंडफिल से हटाने और हानिकारक ग्रीनहाउस गैस के उत्सर्जन के बिना स्वच्छ शक्ति उत्पन्न करने की क्षमता है। यह कचरे की मात्रा को काफी कम कर देता है जिसे निपटाने की आवश्यकता होती है और इससे बिजली उत्पन्न हो सकती है और गैसीयकरण आम भस्मारती और बायोमेथेनेशन के अलावा उभरती हुई प्रौद्योगिकियां हैं।

अपशिष्ट-से-ऊर्जा की क्षमता

• सभी सीवेज से लगभग 225 मेगावाट और भारत में म्यूनिसिपल सॉलिड वेस्ट (MSW) से लगभग 1460 मेगावाट बिजली की कुल क्षमता लगभग 1700 मेगावाट है।
• औद्योगिक कचरे से 1,300 मेगावाट बिजली की वसूली की वर्तमान संभावना है, जिसे 2017 तक 2,000 मेगावाट तक बढ़ाने का अनुमान है।
• अपशिष्ट से ऊर्जा तक ग्रिड इंटरएक्टिव पावर की कुल स्थापित क्षमता 99.08 मेगावाट ग्रिड पावर और लगभग 115.07 मेगावाट ऑफ-ग्रिड पावर है।
• एमएनआरई परियोजनाओं पर प्रोत्साहन और सब्सिडी प्रदान करके कचरे से ऊर्जा उत्पादन को सक्रिय रूप से बढ़ावा दे रहा है

भू - तापीय ऊर्जा

भूतापीय पीढ़ी का तात्पर्य भू-तापीय ऊर्जा या पृथ्वी के भीतरी कोर में संग्रहीत ऊष्मा के विशाल भंडार से है। पृथ्वी की पपड़ी के नीचे एक परत ओई गर्म और पिघली हुई चट्टान है जिसे 'मैग्मा' कहा जाता है। गर्मी का उत्पादन लगातार वहां होता है, ज्यादातर प्राकृतिक रूप से रेडियोधर्मी पदार्थों जैसे कि यूरेनियम और पोटेशियम के क्षय से।

(i) इसे कैसे पकड़ा जाता है

• भू-तापीय प्रणाली सामान्य भू-तापीय प्रवणता के तापमान वाले सामान्य या थोड़े से ऊपर के क्षेत्रों में पाई जा सकती है (तापमान में धीरे-धीरे परिवर्तन को भू-तापीय प्रवणता के रूप में जाना जाता है, जो पृथ्वी की पपड़ी में गहराई के साथ तापमान में वृद्धि को व्यक्त करती है। औसत भू-तापीय ढाल लगभग 2.5-3 है। ° C / 100 m।) और विशेष रूप से प्लेट मार्जिन के आसपास के क्षेत्रों में जहां भूतापीय ग्रेडिएंट औसत मूल्य से काफी अधिक हो सकते हैं।
• भू-तापीय स्रोतों से ऊर्जा को कैप्चर करने का सबसे आम वर्तमान तरीका प्राकृतिक रूप से "हाइड्रोथर्मल संवहन" प्रणालियों में टैप करना है, जहां कूलर का पानी पृथ्वी की पपड़ी में रिसता है, गर्म होता है और फिर सतह पर उगता है। जब गर्म पानी को सतह के लिए मजबूर किया जाता है, तो उस भाप को पकड़ना और इलेक्ट्रिक जनरेटर को चलाने के लिए उपयोग करना अपेक्षाकृत आसान होता है।

(ii)
भारत में संभावित भारत में भू-तापीय संसाधनों से लगभग १०,६०० मेगावाट बिजली उत्पादन की संभावना है। हालांकि भारत 1970 के बाद से भू-तापीय परियोजनाएं शुरू करने वाला सबसे पहला देश था, वर्तमान में भारत में कोई परिचालन भू-तापीय संयंत्र नहीं हैं। पूरे भारत में 340 हॉट स्प्रिंग्स की पहचान की गई थी। इन्हें एक साथ समूहीकृत किया गया है और विभिन्न भू-तापीय क्षेत्रों, भूवैज्ञानिक और संरचनात्मक क्षेत्रों जैसे कि ओरोजेनिक बेल्ट क्षेत्रों, संरचनात्मक हड़पने, गहरी गलती क्षेत्रों, सक्रिय ज्वालामुखी क्षेत्रों में होने वाली घटनाओं के आधार पर विभिन्न भू-तापीय प्रांतों के रूप में जाना जाता है। आदि।

ईंधन कोष

• ईंधन सेल विद्युत रासायनिक उपकरण हैं जो ईंधन की रासायनिक ऊर्जा को सीधे और बहुत कुशलता से बिजली (डीसी) और गर्मी में परिवर्तित करते हैं, इस प्रकार दहन के साथ दूर करते हैं। ऐसी कोशिकाओं के लिए सबसे उपयुक्त ईंधन हाइड्रोजन या हाइड्रोजन युक्त यौगिकों का मिश्रण है।
• एक ईंधन सेल में दो इलेक्ट्रोड के बीच एक इलेक्ट्रोलाइट होता है। ऑक्सीजन एक इलेक्ट्रोड और हाइड्रोजन दूसरे पर से गुजरती है, और वे विद्युत, पानी और गर्मी उत्पन्न करने के लिए विद्युत रूप से प्रतिक्रिया करते हैं।