एनसीईआरटी कक्षा 10 विज्ञान अध्याय 14 - ऊर्जा संशोधन नोट्स के स्रोत

• ऊर्जा विभिन्न रूपों में आती है और ऊर्जा को केवल एक रूप से दूसरे रूप में परिवर्तित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए यदि हम किसी प्लेट को ऊंचाई से गिराते हैं, तो प्लेट के जमीन से टकराने पर उसकी स्थितिज ऊर्जा ज्यादातर ध्वनि ऊर्जा में बदल जाती है।
• यदि हम एक मोमबत्ती जलाते हैं, तो प्रक्रिया अत्यधिक ऊष्माक्षेपी होती है जिससे मोम की रासायनिक ऊर्जा जलने पर ऊष्मा ऊर्जा और प्रकाश ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।

ऊर्जा का एक अच्छा स्रोत एक होगा

• जिसका उच्च ऊष्मीय मान होता है।
• आसानी से सुलभ हो।
• स्टोर करना और परिवहन करना आसान हो
• किफायती हो।
• इंटरमीडिएट इग्निशन तापमान।
• पर्यावरण के अनुकूल।
• कम ज्वलनशील।
  
• जीवाश्म ईंधन *सौर ऊर्जा

• उदा. कोयला और पेट्रोलियम। सोलर कुकर, सोलर सेल पैनल

  • थर्मल पावर प्लांट  *  समुद्र से ऊर्जा
  • जल विद्युत संयंत्र उदा. ज्वारीय और तरंग ऊर्जा, ओटी एमर्जी
  • बायो-मास बायो गैस प्लांट *  जियोथर्मल एनर्जी
  • पवन ऊर्जा * परमाणु ऊर्जा।
  • ऊर्जा के स्रोतों में से कुछ समाप्त हो जाते हैं (गैर-नवीकरणीय) जबकि उनमें से कुछ समाप्त नहीं होते हैं, इसलिए इसे ऊर्जा का नवीकरणीय स्रोत कहा जाता है। उदाहरण:

  1. ऊर्जा का गैर-नवीकरणीय स्रोत  कोयला, पेट्रोलियम, प्राकृतिक गैस

• 1.  वायु, जल, सौर विकिरण, भूतापीय ऊर्जा, महासागरीय तरंगें आदि।

  ऊर्जा का पारंपरिक स्रोत

  1.  जीवाश्म ईंधन  : जीवाश्मों से विकसित ईंधन। जैसे कोयला और पेट्रोलियम।

  • लाखों साल पहले गठित केवल सीमित भंडार है
  • ये ऊर्जा के अनवीकरणीय स्रोत हैं
  • विश्व के आरक्षित कोयले में भारत का लगभग 6% हिस्सा है, जो खपत की वर्तमान दर पर 250 साल अधिक हो सकता है।

  जीवाश्म ईंधन जलाने के नुकसान

  • कार्बन, नाइट्रोजन, सल्फर (अम्लीय प्रकृति) के मुक्त ऑक्साइड वायु प्रदूषण और अम्लीय वर्षा और ग्रीन-हाउस प्रभाव का कारण बनते हैं।
    

  थर्मोइलेक्ट्रिक उत्पादन का एक मॉडल।

  • टेनिस बॉल जिसमें अर्धवृत्ताकार (प्लास्टर या धातुई) टिन से भरे तीन स्लिट होते हैं, बिजली पैदा करने के लिए हमारी टर्बाइन है। वास्तव में उत्पादित भाप टरबाइन के रोटर को ऊर्जा प्रदान करती है जो बिजली पैदा करने के लिए जनरेटर के शाफ्ट को स्थानांतरित कर सकती है। थर्मल पावर प्लांट में पानी को गर्म करने के लिए भाप पैदा करने के लिए बहुत बड़ी मात्रा में जीवाश्म ईंधन जलाए जाते हैं।
  • हाइड्रो-पावर प्लांट  गिरते पानी की संभावित ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करते हैं क्योंकि कुछ जल-प्रपात हैं जो संभावित ऊर्जा के स्रोत के रूप में हो सकते हैं, इसलिए यही कारण है कि पूरी दुनिया में बड़ी संख्या में बांध बनाए गए हैं।
  • हमारे देश की ऊर्जा आवश्यकता का लगभग 25% जल विद्युत संयंत्रों द्वारा पूरा किया जाता है
    

  बांधों का निर्माण किया जाता है:

  • नदी की बाढ़ को रोकना, सिंचाई के लिए पानी उपलब्ध कराना और जलविद्युत उत्पन्न करना।

  बड़े बांधों के निर्माण के नुकसान

  1. बड़ी संख्या में वनस्पतियों के जीव-जंतुओं और मानव बस्तियों का जलमग्न/नुकसान और जलमग्न वनस्पतियों के सड़ने से ग्रीन हाउस गैस निकलती है ( )।
  2. वे भूकंप, भूस्खलन आदि के खतरे पैदा करते हैं।

• ऊर्जा के पारंपरिक स्रोतों का उपयोग करने के लिए प्रौद्योगिकी में सुधार:

• बायोमास कृषि और पशु अपशिष्ट है जिसे ईंधन के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। जैसे बायोमास - जलाऊ लकड़ी, मवेशियों का गोबर, सीवेज, सूखे पत्ते, तना।

  • आम तौर पर बायोमास का ऊष्मीय मान कम होता है और जब वे जलाए जाते हैं तो बहुत अधिक धुआं पैदा करते हैं। एक अच्छे ईंधन के रूप में उनकी दक्षता में प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग के साथ जबरदस्त वृद्धि हुई है। उदाहरण के लिए गाय का गोबर बायो-गैस संयंत्र में कुशल और सस्ता अच्छा ईंधन बन जाता है।
  • लकड़ी की तुलना में चारकोल बेहतर ईंधन है क्योंकि इसमें पानी और अन्य वाष्पशील पदार्थ नहीं होते हैं जो लकड़ी में मौजूद होते हैं।

  चारकोल बिना धुएँ, लपटों के जलता है और इसका उच्च कैलोरी मान होता है।

  • बायो-गैस  एक उत्कृष्ट ईंधन है और इसमें 75% मीथेन ( ) होता है। यह बिना धुएं के जलता है, उच्च ताप क्षमता के साथ राख जैसा कोई अवशेष नहीं छोड़ता है।
  • बायो-गैस रोगाणुओं द्वारा घोल (गाय के गोबर + पानी के मिश्रण) के अवायवीय अपघटन द्वारा निर्मित होती है। यह प्रक्रिया बायो गैस प्लांट में लागू होती है।
    
  • बायो-गैस को गैस टैंक में संग्रहित किया जाता है, जहां से उन्हें बायो-गैस संयंत्र में उपयोग के लिए पाइप के माध्यम से खींचा जाता है
  • बायो गैस का उपयोग ग्रामीण क्षेत्रों में रोशनी, खाना पकाने के लिए किया जाता है। जबकि बचे हुए घोल का उपयोग नाइट्रोजन और फास्फोरस से भरपूर उत्कृष्ट खाद के रूप में किया जाता है
  • जैव-अपशिष्ट और सीवेज सामग्री का बड़े पैमाने पर उपयोग ऊर्जा और खाद की आपूर्ति के अलावा अपशिष्ट-निपटान का एक सुरक्षित और कुशल तरीका प्रदान करता है।

  पवन ऊर्जा

  • सौर विकिरण द्वारा भू-भाग और जल निकायों के असमान तापन से वायु की गति उत्पन्न होती है और हवाएँ चलती हैं। हवा की इस गतिज ऊर्जा का उपयोग कार्य करने के लिए किया जा सकता है।
  • इस ऊर्जा का उपयोग कुएं से पानी उठाने और पवन चक्की में बिजली पैदा करने के लिए किया जाता है।
  • दरअसल पवनचक्की की घूर्णन गति का उपयोग टरबाइन के रोटर को घुमाने के लिए किया जाता है जो बाद में डायनेमो के माध्यम से बिजली उत्पन्न करता है।
  • एक एकल पवनचक्की का उत्पादन काफी छोटा होता है इसलिए एक बड़े क्षेत्र में कई पवन चक्कियां लगाई जाती हैं - जिसे पवन ऊर्जा फार्म कहा जाता है।
  • बिजली के उत्पादन के लिए पवन ऊर्जा का उपयोग करने में भारत दुनिया में पांचवें स्थान पर है। यह अनुमान है कि लगभग 45,000 मेगावाट बिजली उत्पन्न की जा सकती है यदि
  • भारत की पवन क्षमता का पूरी तरह से दोहन किया जा रहा है।
  • पवन चक्की के लिए ऊर्जा के स्रोत के रूप में काम करने के लिए न्यूनतम हवा की गति 20 KMPH है।

  पवन ऊर्जा के लाभ

  1. पर्यावरण के अनुकूल
  2. नवीकरणीय ऊर्जा का कुशल स्रोत।
  3. बिजली के उत्पादन के लिए कोई आवर्ती खर्च नहीं

  पवन ऊर्जा की सीमाएं

  1. पवन ऊर्जा फार्मों को भूमि के बड़े क्षेत्र की आवश्यकता होती है
  2. 15-20 किमी प्रति घंटे की नियमित हवा की गति प्राप्त करने में कठिनाई।
  3. पवन ऊर्जा फार्म स्थापित करने की प्रारंभिक लागत बहुत अधिक है।
  4. पवन चक्की के ब्लेड के रखरखाव का उच्च स्तर।

  ऊर्जा के गैर-पारंपरिक स्रोत

  सौर ऊर्जा : सूर्य द्वारा ऊष्मा और प्रकाश के रूप में उत्सर्जित ऊर्जा को सौर ऊर्जा कहते हैं।
  सौर स्थिरांक = 1.4 (kJ/s.m2)
  पृथ्वी का बाहरी किनारा 1.4 kJ/s.m2 के बराबर सौर ऊर्जा प्राप्त करता है जिसे सौर स्थिरांक के रूप में जाना जाता है।
  सौर ऊर्जा उपकरण : बड़ी संख्या में उपकरण जो सीधे सौर ऊर्जा का उपयोग करते हैं जैसे:
  (i) सोलर कुकर
  (ii) सोलर फर्नेस
  (iii) सोलर सेल
  (iv) सोलर वॉटर हीटर

• सौर ताप उपकरण

  • काले रंग की सतह का प्रयोग करें क्योंकि काली सतह सफेद या अन्य सतह की तुलना में अधिक गर्मी अवशोषित करती है।
  • कांच की प्लेट का उपयोग क्योंकि यह कम तरंग दैर्ध्य अवरक्त विकिरणों को इसके माध्यम से प्रवेश करने की अनुमति देता है, लेकिन अवरक्त विकिरणों को इसके माध्यम से बाहर निकलने की अनुमति नहीं देता है, जिससे अधिक ग्रीन हाउस प्रभाव होता है जिसके परिणामस्वरूप तापमान में वृद्धि होती है।

  सोलर कुकर

  बॉक्स टाइप सोलर कुकर

  • इसमें एक आयताकार बॉक्स होता है जो प्लास्टिक या लकड़ी जैसी सामग्री से बना होता है।
  • बॉक्स को काली चादर से ढक दिया गया है और इसकी भीतरी दीवारों को गर्मी के अवशोषण को बढ़ाने के लिए काले रंग से रंगा गया है।
  • सोलर कुकर कांच की प्लेट से ढके होते हैं और उनमें सूर्य की किरणों पर ध्यान केंद्रित करने और उच्च तापमान प्राप्त करने के लिए दर्पण होते हैं।
    

  1. ऊर्जा का प्रयोग करें जो प्रचुर मात्रा में उपलब्ध हो (सौर ऊर्जा)
  2. प्रदूषण मुक्त हो।
  (मैं)। तलने या बेकिंग उद्देश्य के लिए इस्तेमाल नहीं किया जा सकता है।
  (ii)। रात में या बादल वाले दिन में खाना नहीं बनाया जा सकता।
  (iii)। सौर ताप के परावर्तक की दिशा को समय-समय पर बदलना पड़ता है ताकि वह सूर्य की ओर रहे।

  सौर कोशिकाएं

  • सोलर सेल ऐसे उपकरण हैं जो सौर ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करते हैं।
  • 0.5 - IV का वोल्टेज विकसित करता है और लगभग 0.7 W बिजली का उत्पादन कर सकता है।

  सौर सेल के लाभ

  1. थोड़ा रखरखाव की आवश्यकता है
  2. कोई हिलता हुआ हिस्सा नहीं है।
  3. किसी फ़ोकसिंग डिवाइस की आवश्यकता नहीं है
  4. दूरस्थ क्षेत्रों में स्थापित किया जा सकता है।
  5. पर्यावरण के अनुकूल यानि प्रदूषण का कारण नहीं बनता है।

  सौर कोशिकाओं का नुकसान

  1. इसके लिए उच्च लागत की आवश्यकता होती है
  2. दक्षता कम है
  3. स्थापना की प्रारंभिक लागत काफी अधिक है।

  सौर सेल के उपयोग

  1. कैलकुलेटर, घड़ियों आदि
  में प्रयुक्त। 2. कृत्रिम उपग्रहों और अंतरिक्ष जांच में प्रयुक्त।
  3. इसका उपयोग रेडियो या वायरलेस ट्रांसमिशन सिस्टम में किया जाता है।

• सौर पेनल

  एक व्यवस्था में एक दूसरे से जुड़े सौर कोशिकाओं की एक बड़ी संख्या को सौर पैनल कहा जाता है।

  सौर सेल बनाने के लिए प्रयुक्त सामग्री

  • सिलिकॉन

  चांदी का उपयोग कोशिकाओं को आपस में जोड़ने के लिए किया जाता है।

  समुद्र या महासागर से ऊर्जा: समुद्र से ऊर्जा निम्नलिखित रूपों में उपलब्ध है:

• (i) समुद्री तरंगों की ऊर्जा
  (ii) ज्वारीय ऊर्जा
  iii) महासागरीय तापीय ऊर्जा।
  (i) समुद्री लहरों की ऊर्जा

  • लहरें समुद्र के पार चलने वाली तेज हवाओं से उत्पन्न होती हैं।
  • इस गतिमान जल की गतिज ऊर्जा एक जनरेटर के टरबाइन को घुमाती है

  जब तेज हवाएं चलना बंद कर देती हैं, तो जनरेटर बिजली का उत्पादन बंद कर देता है
  (ii) ज्वारीय ऊर्जा
  ज्वार के दौरान पानी के पास ज्वारीय ऊर्जा होती है।

  • समुद्र के पानी पर चंद्रमा द्वारा लगाए गए आकर्षण के गुरुत्वाकर्षण बल के कारण ज्वार-भाटा होता है।
  • ऊर्जा के इस रूप का उपयोग समुद्र के एक संकरे रास्ते पर एक बांध बनाकर किया जाता है।
  • बांध के उद्घाटन पर लगाई गई एक टरबाइन ज्वारीय ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करती है।

  (iii) महासागरीय तापीय ऊर्जा महासागरीय तापीय ऊर्जा
  का उपयोग करने के लिए उपयोग किए जाने वाले विद्युत संयंत्रों को "महासागर तापीय ऊर्जा रूपांतरण संयंत्र" (OTEC) के रूप में जाना जाता है।

  • 2 किमी की गहराई पर सतही जल और पानी के बीच तापमान का अंतर 20°C या अधिक होना चाहिए।
  • गर्म सतह के पानी का उपयोग अमोनिया (तरल) को उबालने के लिए किया जाता है
  • तरल के वाष्प का उपयोग जनरेटर के टर्बाइन को चलाने के लिए किया जाता है।
  • वाष्प को तरल में संघनित करने के लिए ठंडे पानी (गहरी परतों से) को पंप किया जाता है।

  भूतापीय ऊर्जा
  1. पृथ्वी के अंदर ऊष्मा के रूप में संग्रहित ऊर्जा
  2. भू-पर्पटी में खोदे गए छिद्रों के माध्यम से पाइपों को डुबो कर भूमिगत जल की भाप को बाहर निकाला जाता है। बिजली पैदा करने के लिए जनरेटर के टर्बाइनों को घुमाने के लिए उच्च दबाव में भाप का उपयोग किया जाता है।

  परमाणु ऊर्जा

  • परमाणु ऊर्जा वह ऊर्जा है जो एक परमाणु के नाभिक में संग्रहित होती है।
  • परमाणु ऊर्जा दो प्रकार की होती है

  1. एक भारी परमाणु (यूरेनियम) का नाभिकीय विखंडन  नाभिक जब कम
     ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन के साथ बमबारी करता है तो हल्के नाभिक में विभाजित (टूट जाता है) और भारी मात्रा में ऊर्जा निकलती है
  2. नाभिकीय संलयन   जब दो हल्के नाभिक आपस में जुड़कर भारी नाभिक बनाते हैं और अत्यधिक मात्रा में ऊर्जा निकलती है।

  • परमाणु रिएक्टरों में बिजली उत्पादन के लिए परमाणु विखंडन प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है।
  • प्रमुख परमाणु ऊर्जा संयंत्र: तारापुर, राणा प्रताप सागर, कलपक्कम।

  परमाणु ऊर्जा के लाभ

  1. बड़ी मात्रा में ऊर्जा निकलती है।
  2. परमाणु ऊर्जा संयंत्र में लंबे समय तक ऊर्जा प्राप्त करने के लिए एक बार परमाणु ईंधन डाला जाता है।

  परमाणु ऊर्जा के नुकसान

  1. स्थापना की उच्च लागत।
  2. अनुचित परमाणु अपशिष्ट निपटान के कारण पर्यावरण प्रदूषण हो सकता है।
  ऊर्जा स्रोत कब तक चलेगा : ऊर्जा के गैर-नवीकरणीय स्रोत का निरंतर उपयोग चिंता का विषय है क्योंकि अंततः इन स्रोतों का जमा पूरी तरह से समाप्त हो जाएगा, दूसरी ओर ऊर्जा के नवीकरणीय स्रोत हमेशा के लिए रहेंगे जैसे ऊर्जा के स्रोत के रूप में सूर्य बहुत लंबे समय तक उपलब्ध रहेगा।