ऊर्जा और उसके प्रकार। गर्मी और बिजली प्राप्त करने के पारंपरिक तरीके। ऊर्जा
ऊर्जा प्राप्त करने, बदलने और उपयोग करने के प्रकार, तरीके। ऊर्जा और उसके प्रकार। उद्देश्य और उपयोग
ऊर्जा और उसके प्रकार। उद्देश्य और उपयोग
मानव सभ्यता के विकास में ऊर्जा निर्णायक भूमिका निभाती है। ऊर्जा की खपत और सूचना संचय में समय के साथ परिवर्तन का लगभग समान चरित्र होता है। ऊर्जा की खपत और उत्पादन के बीच घनिष्ठ संबंध है।
भौतिक विज्ञान की अवधारणाओं के अनुसार, ऊर्जा एक शरीर या निकायों की एक प्रणाली की कार्य करने की क्षमता है। ऊर्जा के प्रकार और रूपों के विभिन्न वर्गीकरण हैं। आइए हम इसके उन प्रकारों को नाम दें जो लोग अपने दैनिक जीवन में सबसे अधिक बार सामना करते हैं: यांत्रिक, विद्युत, विद्युत चुम्बकीय और आंतरिक। आंतरिक ऊर्जा में थर्मल, रासायनिक और इंट्रान्यूक्लियर (परमाणु) ऊर्जा शामिल है। ऊर्जा का आंतरिक रूप शरीर को बनाने वाले कणों की परस्पर क्रिया की संभावित ऊर्जा या उनकी यादृच्छिक गति की गतिज ऊर्जा के कारण होता है।
यदि ऊर्जा भौतिक बिंदुओं या पिंडों की गति की स्थिति में परिवर्तन का परिणाम है, तो इसे गतिज कहा जाता है; इसमें निकायों की गति की यांत्रिक ऊर्जा, अणुओं की गति के कारण तापीय ऊर्जा शामिल है।
यदि ऊर्जा किसी प्रणाली के भागों की सापेक्ष स्थिति में परिवर्तन या अन्य निकायों के संबंध में इसकी स्थिति का परिणाम है, तो इसे क्षमता कहा जाता है; इसमें द्रव्यमान की ऊर्जा शामिल है जो सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम से आकर्षित होती है, सजातीय कणों की स्थिति की ऊर्जा, उदाहरण के लिए, एक लोचदार विकृत शरीर की ऊर्जा, रासायनिक ऊर्जा।
ऊर्जा का मुख्य स्रोत सूर्य है। अपनी किरणों के प्रभाव में, पौधे क्लोरोफिल हवा से अवशोषित कार्बन डाइऑक्साइड को ऑक्सीजन और कार्बन में विघटित कर देता है; उत्तरार्द्ध पौधों में जमा हो जाता है। कोयला, भूमिगत गैस, पीट, शेल और जलाऊ लकड़ी सूर्य की उज्ज्वल ऊर्जा के भंडार का प्रतिनिधित्व करते हैं, जो कोयले और हाइड्रोकार्बन की रासायनिक ऊर्जा के रूप में क्लोरोफिल द्वारा निकाले जाते हैं। जल ऊर्जा भी सौर ऊर्जा से प्राप्त होती है, जो पानी को वाष्पित करती है और भाप को वायुमंडल की ऊपरी परतों में ले जाती है। पवन टर्बाइनों में उपयोग की जाने वाली हवा अलग-अलग जगहों पर सूर्य द्वारा पृथ्वी के अलग-अलग ताप के परिणामस्वरूप होती है। रासायनिक तत्वों के परमाणुओं के नाभिक में ऊर्जा का विशाल भंडार निहित है।
इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ यूनिट्स SI में, जूल को ऊर्जा के मापन की एक इकाई के रूप में लिया जाता है। यदि गणना गर्मी, जैविक, विद्युत और कई अन्य प्रकार की ऊर्जा से संबंधित हैं, तो ऊर्जा की एक इकाई के रूप में एक कैलोरी (कैलोरी) या किलोकैलोरी (केकेसी) का उपयोग किया जाता है।
1 कैल = 4.18 जे।
विद्युत ऊर्जा को मापने के लिए वाट (Wh, kWh, MWh) जैसी इकाई का उपयोग किया जाता है।
1 वाट एच = 3.6 एमजे या 1 जे = 1 डब्ल्यू। साथ।
यांत्रिक ऊर्जा को मापने के लिए किलो जैसी इकाई का उपयोग किया जाता है। एम।
1 किलोग्राम। एम = 9.8 जे।
ऊर्जा जो प्राकृतिक स्रोतों (ऊर्जा संसाधनों) में निहित है और जिसे विद्युत, यांत्रिक, रासायनिक में परिवर्तित किया जा सकता है, प्राथमिक कहलाती है।
पारंपरिक प्रकार की प्राथमिक ऊर्जा, या ऊर्जा संसाधनों में शामिल हैं: जीवाश्म ईंधन (कोयला, तेल, गैस, आदि), नदी जल विद्युत और परमाणु ईंधन (यूरेनियम, थोरियम, आदि)।
स्टेशनों के विशेष प्रतिष्ठानों में प्राथमिक ऊर्जा के रूपांतरण के बाद किसी व्यक्ति द्वारा प्राप्त ऊर्जा को माध्यमिक (विद्युत ऊर्जा, भाप की ऊर्जा, गर्म पानी, आदि) कहा जाता है।
वर्तमान में, गैर-पारंपरिक, नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों के उपयोग पर काम चल रहा है: सौर, पवन, ज्वार, समुद्री लहरें, पृथ्वी की गर्मी। इन स्रोतों, नवीकरणीय होने के अलावा, "स्वच्छ" प्रकार की ऊर्जा के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, क्योंकि उनके उपयोग से पर्यावरण प्रदूषण नहीं होता है।
अंजीर में। 10.1.1 प्राथमिक ऊर्जा के वर्गीकरण को दर्शाता है। पारंपरिक प्रकार की ऊर्जा पर प्रकाश डाला, जो हर समय व्यापक रूप से मनुष्य द्वारा उपयोग की जाती है, और गैर-पारंपरिक, अपेक्षाकृत कम उपयोग हाल ही में उनके औद्योगिक परिवर्तन के किफायती तरीकों की कमी के कारण, लेकिन विशेष रूप से आज उनकी उच्च पर्यावरण मित्रता के कारण प्रासंगिक है।
चावल। 10.1.1. प्राथमिक ऊर्जा वर्गीकरण योजना
वर्गीकरण चार्ट पर, गैर-नवीकरणीय और नवीकरणीय ऊर्जा को क्रमशः सफेद और ग्रे आयतों द्वारा दर्शाया गया है।
आवश्यक प्रकार की ऊर्जा की खपत और उपभोक्ताओं को इसकी आपूर्ति ऊर्जा उत्पादन की प्रक्रिया में होती है, जिसमें पांच चरणों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है: 1. ऊर्जा संसाधनों की प्राप्ति और एकाग्रता: ईंधन का निष्कर्षण और संवर्धन, हाइड्रोलिक का उपयोग करके पानी के दबाव की एकाग्रता संरचनाएं, आदि
2. ऊर्जा संसाधनों का ऊर्जा रूपांतरण संयंत्रों में स्थानांतरण; यह भूमि और पानी द्वारा परिवहन द्वारा या पाइपलाइनों के माध्यम से पानी, तेल, गैस आदि को पंप करके किया जाता है।
3. प्राथमिक ऊर्जा का द्वितीयक ऊर्जा में रूपांतरण, जिसमें दी गई परिस्थितियों में वितरण और खपत के लिए सबसे सुविधाजनक रूप है (आमतौर पर विद्युत और तापीय ऊर्जा में)।
4. परिवर्तित ऊर्जा का संचरण और वितरण।
5. ऊर्जा की खपत, दोनों रूप में इसे उपभोक्ता तक पहुंचाया जाता है, और रूपांतरित रूप में।
यदि लागू प्राथमिक ऊर्जा संसाधनों की कुल ऊर्जा को १००% के रूप में लिया जाता है, तो उपयोगी ऊर्जा केवल ३५-४०% होगी, शेष खो जाती है, और इसका अधिकांश भाग गर्मी के रूप में होता है।
विद्युत ऊर्जा का लाभ
दूर के ऐतिहासिक काल से, सभ्यता का विकास और तकनीकी प्रगति सीधे उपयोग किए जाने वाले ऊर्जा संसाधनों की मात्रा और गुणवत्ता से संबंधित है। खपत की गई सभी ऊर्जा के आधे से थोड़ा अधिक का उपयोग गर्मी के रूप में तकनीकी जरूरतों, हीटिंग, खाना पकाने, शेष यांत्रिक ऊर्जा के रूप में, मुख्य रूप से परिवहन प्रतिष्ठानों और विद्युत ऊर्जा के रूप में किया जाता है। इसके अलावा, विद्युत ऊर्जा का हिस्सा हर साल बढ़ रहा है (चित्र 10.2.1)।
चावल। 10.2.1. बिजली की खपत की गतिशीलता
विद्युत ऊर्जा ऊर्जा का सबसे सुविधाजनक रूप है और इसे आधुनिक सभ्यता का आधार माना जा सकता है। उत्पादन प्रक्रियाओं (उपकरण, उपकरण, कंप्यूटर) के मशीनीकरण और स्वचालन के तकनीकी साधनों का भारी बहुमत, रोजमर्रा की जिंदगी में मशीन श्रम द्वारा मानव श्रम के प्रतिस्थापन का विद्युत आधार है।
विद्युत ऊर्जा की मांग इतनी तेजी से क्यों बढ़ रही है, इसका क्या फायदा है?
इसका व्यापक उपयोग निम्नलिखित कारकों के कारण है: जमा और जल स्रोतों के पास बड़ी मात्रा में बिजली पैदा करने की संभावना;
- अपेक्षाकृत कम नुकसान के साथ लंबी दूरी पर परिवहन की क्षमता;
- बिजली को अन्य प्रकार की ऊर्जा में बदलने की संभावना: यांत्रिक, रासायनिक, थर्मल, प्रकाश;
- पर्यावरण प्रदूषण की कमी;
- बिजली के आधार पर उच्च स्तर के स्वचालन के साथ मौलिक रूप से नई प्रगतिशील तकनीकी प्रक्रियाओं का उपयोग करने की संभावना।
विचाराधीन मुद्दे:
1. ऊर्जा की परिभाषा।
2. ऊर्जा के प्रकार
3. ऊर्जा का उद्देश्य और उपयोग।
हमारे चारों ओर के संसार में द्रव्य पदार्थ, क्षेत्र और भौतिक निर्वात के रूप में विद्यमान है। पदार्थ और क्षेत्र के रूप में, पदार्थ में द्रव्यमान, गति, ऊर्जा होती है। किसी भी क्रिया, अंतःक्रिया और सामान्य रूप से अस्तित्व के लिए एक आवश्यक शर्त ऊर्जा की खपत, ऊर्जा का आदान-प्रदान है। मानव समाज में, संस्कृति का स्तर, भौतिक और आध्यात्मिक दोनों, खपत की गई ऊर्जा की मात्रा से निकटता से संबंधित है। बिजली आपूर्ति का स्तर किसी भी देश की अर्थव्यवस्था को निर्धारित करता है। तो ऊर्जा क्या है?
1. ऊर्जा और उसके प्रकार
ऊर्जा- प्राकृतिक घटनाओं का सार्वभौमिक आधार, संस्कृति और सभी मानवीय गतिविधियों का आधार। उसी समय, ऊर्जा को समझा जाता है पदार्थ की गति के विभिन्न रूपों का मात्रात्मक मूल्यांकन, जो एक को दूसरे में बदल सकता है।
भौतिक विज्ञान की संकल्पनाओं के अनुसार ऊर्जा - यह कार्य करने के लिए शरीर या शरीर प्रणाली की क्षमता है।
प्रकृति में लगभग 20 वैज्ञानिक रूप से सिद्ध प्रकार की ऊर्जाएं हैं। ऊर्जा के प्रकार और रूपों के भी विभिन्न वर्गीकरण हैं। अपने दैनिक जीवन में एक व्यक्ति को अक्सर निम्न प्रकार की ऊर्जा का सामना करना पड़ता है: मैकेनिकल, इलेक्ट्रिकल, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक, थर्मल, केमिकल, एटॉमिक (इंट्रान्यूक्लियर), ग्रेविटेशनल और अन्य प्रकार।व्यवहार में, केवल 4 प्रकार की ऊर्जा सीधे लागू होती है: थर्मल ( 70-75%), यांत्रिक (20-22%), बिजली(3-5%), विद्युत चुम्बकीय- प्रकाश (15%)।
सभी खपत ऊर्जा का दो तिहाई से अधिक तकनीकी जरूरतों के लिए गर्मी के रूप में उपयोग किया जाता है, हीटिंग, खाना पकाने, बाकी - यांत्रिक के रूप में, मुख्य रूप से परिवहन प्रतिष्ठानों और विद्युत ऊर्जा में। इसके अलावा, विद्युत ऊर्जा के उपयोग का हिस्सा लगातार बढ़ रहा है।
अगर ऊर्जा- भौतिक बिंदुओं या पिंडों की गति की स्थिति में परिवर्तन का परिणाम, तो इसे कहा जाता है गतिज;इसमें निकायों की गति की यांत्रिक ऊर्जा, अणुओं की गति के कारण तापीय ऊर्जा शामिल है।
यदि ऊर्जा किसी प्रणाली के भागों की सापेक्ष स्थिति में परिवर्तन या अन्य निकायों के संबंध में इसकी स्थिति का परिणाम है, तो इसे कहा जाता है क्षमता;इसमें द्रव्यमान की ऊर्जा शामिल है जो सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम से आकर्षित होती है, सजातीय कणों की स्थिति की ऊर्जा, उदाहरण के लिए, एक लोचदार विकृत शरीर की ऊर्जा, रासायनिक ऊर्जा।
प्रकृति के आधार पर प्राकृतिक विज्ञान में ऊर्जा को निम्न प्रकारों में बांटा गया है।
मेकेनिकल ऊर्जा- व्यक्तिगत निकायों या कणों की बातचीत, गति में खुद को प्रकट करता है। इसमें शरीर की गति या घूर्णन की ऊर्जा, झुकने, खींचने, मुड़ने, लोचदार निकायों (स्प्रिंग्स) के संपीड़न के दौरान विरूपण की ऊर्जा शामिल है। इस ऊर्जा का व्यापक रूप से विभिन्न मशीनों - परिवहन और तकनीकी में उपयोग किया जाता है।
तापीय ऊर्जा- अव्यवस्थित (अराजक) गति और पदार्थों के अणुओं की परस्पर क्रिया की ऊर्जा। विभिन्न प्रकार के ईंधन के दहन से सबसे अधिक बार प्राप्त तापीय ऊर्जा, व्यापक रूप से हीटिंग के लिए उपयोग की जाती है, कई तकनीकी प्रक्रियाओं (हीटिंग, पिघलने, सुखाने, वाष्पीकरण, आसवन, आदि) को पूरा करती है।
विद्युत ऊर्जा- विद्युत परिपथ (विद्युत प्रवाह) के साथ घूमने वाले इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा। विद्युत ऊर्जा का उपयोग विद्युत मोटरों का उपयोग करके यांत्रिक ऊर्जा प्राप्त करने और प्रसंस्करण सामग्री के लिए यांत्रिक प्रक्रियाओं को पूरा करने के लिए किया जाता है: क्रशिंग, पीस, मिश्रण; विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं को अंजाम देने के लिए; विद्युत ताप उपकरणों और भट्टियों में तापीय ऊर्जा प्राप्त करना; सामग्री के प्रत्यक्ष प्रसंस्करण के लिए (विद्युत निर्वहन मशीनिंग)।
निम्नलिखित कारकों के कारण इस प्रकार की ऊर्जा सबसे उत्तम है:
जीवाश्म ईंधन या जल स्रोतों के भंडार के पास बड़ी मात्रा में इसे प्राप्त करने की संभावनाएं;
अपेक्षाकृत कम नुकसान के साथ लंबी दूरी पर परिवहन की सुविधा;
अन्य प्रकार की ऊर्जा में बदलने की क्षमता;
पर्यावरण प्रदूषण की कमी;
उच्च स्तर के स्वचालन और उत्पादन के रोबोटीकरण के साथ मौलिक रूप से नई तकनीकी प्रक्रियाओं को बनाने की संभावनाएं।
चुंबकीय ऊर्जा- स्थायी चुम्बकों की ऊर्जा, जिसमें ऊर्जा की एक बड़ी आपूर्ति होती है, लेकिन इसे बहुत अनिच्छा से "छोड़" दिया जाता है। जब विद्युत धारा किसी परिपथ से होकर गुजरती है, तो चालक के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न हो जाता है। विद्युत और चुंबकीय ऊर्जा एक दूसरे के साथ घनिष्ठ रूप से जुड़ी हुई हैं, उनमें से प्रत्येक को दूसरे के "रिवर्स" पक्ष के रूप में माना जा सकता है। चूंकि विद्युत और चुंबकीय ऊर्जा निकट से संबंधित हैं, व्यवहार में, विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा की अवधारणा का उपयोग किया जाता है।
विद्युत चुम्बकीय ऊर्जाविद्युत चुम्बकीय तरंगों की ऊर्जा है, अर्थात्। गतिमान विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र। इसमें दृश्य प्रकाश, अवरक्त, पराबैंगनी, एक्स-रे और रेडियो तरंगें शामिल हैं।
सूचीबद्ध विकिरण श्रेणियां तरंग दैर्ध्य (और आवृत्ति) में भिन्न होती हैं:
रेडियो तरंगें - 10 -2 सेमी से अधिक;
इन्फ्रारेड विकिरण - 2 * 10 -4 - 7, 4 * 10 -5;
दृश्यमान प्रकाश - 7, 4 * 10 -5 -4 * 10 -5; (४२०-७६० एनएम);
पराबैंगनी विकिरण - 4 * 10 -5 -10 -6;
एक्स-रे विकिरण - 10 -5 -10 -12;
गामा विकिरण 10 -12 सेमी से अधिक है।
परमाणु ऊर्जा- रेडियोधर्मी पदार्थों के परमाणुओं के नाभिक में स्थानीयकृत ऊर्जा। यह भारी नाभिक (परमाणु प्रतिक्रिया) के विखंडन या हल्के नाभिक (थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया) के संलयन के दौरान जारी किया जाता है।
इस प्रकार की ऊर्जा का एक पुराना नाम भी है - परमाणु ऊर्जा, लेकिन यह नाम उस घटना के सार को गलत तरीके से दर्शाता है जिससे ऊर्जा की भारी मात्रा में रिहाई होती है, जो अक्सर थर्मल और मैकेनिकल के रूप में होती है।
गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा- विशाल पिंडों की परस्पर क्रिया (गुरुत्वाकर्षण) के कारण ऊर्जा, यह बाहरी अंतरिक्ष में विशेष रूप से ध्यान देने योग्य है। स्थलीय स्थितियों में, यह, उदाहरण के लिए, पृथ्वी की सतह से एक निश्चित ऊंचाई तक उठाए गए शरीर द्वारा "संग्रहीत" ऊर्जा है - गुरुत्वाकर्षण की ऊर्जा।
अक्सर वे विशेष प्रकार की ऊर्जा में छोड़ते हैं जैविक और मानसिकऊर्जा। हालांकि, प्राकृतिक विज्ञान के आधुनिक विचारों के अनुसार, मानसिक और जैविक प्रक्रियाएं भौतिक-रासायनिक प्रक्रियाओं का एक विशेष समूह हैं, लेकिन उन्हें ऊपर वर्णित ऊर्जा के प्रकारों के आधार पर किया जाता है।
इस प्रकार, अभिव्यक्ति के स्तर के आधार पर, स्थूल जगत की ऊर्जा- गुरुत्वाकर्षण, निकायों की बातचीत की ऊर्जा - यांत्रिक, आणविक बातचीत की ऊर्जा - थर्मल,
ऊर्जा के लिएस्तर पर गठित माइक्रोवर्ल्ड, शामिल हैं - परमाणु बातचीत की ऊर्जा - रासायनिक; विकिरण ऊर्जा - विद्युत चुम्बकीय; परमाणुओं के नाभिक में निहित ऊर्जा परमाणु है।
आधुनिक विज्ञान अन्य प्रकार की ऊर्जा के अस्तित्व को बाहर नहीं करता है, जो अभी तक दर्ज नहीं किया गया है, लेकिन दुनिया की एक भी प्राकृतिक-वैज्ञानिक तस्वीर और ऊर्जा की अवधारणा और ऊर्जा के संरक्षण के कानून का उल्लंघन नहीं करता है।
इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली में SI as ऊर्जा इकाइयांमुह बोली बहन जौल(जे)। 1 जे बराबर है
1 न्यूटन x मीटर (एनएम)। यदि गणना ऊष्मा से संबंधित है, जैविक वस्तुओं की ऊर्जा और कई अन्य प्रकार की ऊर्जा की गणना के साथ, तो एक ऑफ-सिस्टम इकाई का उपयोग ऊर्जा की एक इकाई के रूप में किया जाता है - कैलोरी(कैलोरी) या किलोकैलोरी (केकेसी), 1 कैलोरी = 4.18 जे। विद्युत ऊर्जा को मापने के लिए, एक इकाई का उपयोग करें जैसे कि वाट घंटा(Wh, kWh, MWh), 1 Wh = 3.6 MJ। यांत्रिक ऊर्जा को मापने के लिए 1 kg m = 9.8 J के मान का उपयोग करें।
सीधे प्रकृति में निकाली गई ऊर्जा (ईंधन, पानी, हवा, पृथ्वी की तापीय ऊर्जा, परमाणु की ऊर्जा), और जिसे विद्युत, थर्मल, यांत्रिक, रसायन में परिवर्तित किया जा सकता है, कहलाती है मुख्य... थकावट के आधार पर ऊर्जा संसाधनों के वर्गीकरण के अनुसार प्राथमिक ऊर्जा को भी वर्गीकृत किया जा सकता है। अंजीर में। 1 प्राथमिक ऊर्जा के वर्गीकरण के लिए एक योजना दिखाता है।
ज्वार की ऊर्जा
भूतापीय ऊर्जा
समुद्री लहरों की ऊर्जा
जैविक ईंधन
पवन ऊर्जा
सौर ऊर्जा
अपरंपरागत प्रकार की ऊर्जा
गैसीय ईंधन
तरल ईंधन
ठोस ईंधन
परमाणु ऊर्जा
नदियों की जल विद्युत
जीवाश्म ईंधन
ऊर्जा के पारंपरिक रूप
प्राथमिक ऊर्जा
चावल। 1. प्राथमिक ऊर्जा का वर्गीकरण
किसी व्यक्ति द्वारा प्राप्त ऊर्जा को प्राथमिक ऊर्जा को विशेष प्रतिष्ठानों - स्टेशनों में परिवर्तित करने के बाद कहा जाता है माध्यमिक(विद्युत ऊर्जा, भाप ऊर्जा, गर्म पानी, आदि)।
खपत की गई सभी ऊर्जा के आधे से थोड़ा अधिक का उपयोग गर्मी के रूप में तकनीकी जरूरतों, हीटिंग, खाना पकाने, बाकी - यांत्रिक के रूप में, मुख्य रूप से परिवहन प्रतिष्ठानों और विद्युत ऊर्जा में किया जाता है।
विद्युत ऊर्जा को आधुनिक सभ्यता का सही आधार माना जा सकता है। यह इसके फायदे और उपयोग में आसानी के कारण है। उत्पादन प्रक्रियाओं (उपकरण, उपकरण, कंप्यूटर) के मशीनीकरण और स्वचालन के तकनीकी साधनों का भारी बहुमत, रोजमर्रा की जिंदगी में मशीन श्रम द्वारा मानव श्रम के प्रतिस्थापन का एक विद्युत आधार है।
विद्युत ऊर्जा- ऊर्जा का सबसे बहुमुखी रूप। उन्होंने रोजमर्रा की जिंदगी और राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था के सभी क्षेत्रों में व्यापक आवेदन पाया। विद्युत घरेलू उपकरणों के चार सौ से अधिक नाम हैं: रेफ्रिजरेटर, वाशिंग मशीन, एयर कंडीशनर, पंखे, टीवी, टेप रिकॉर्डर, प्रकाश उपकरण, आदि। विद्युत शक्ति के बिना उद्योग की कल्पना करना असंभव है। कृषि में, बिजली का उपयोग लगातार बढ़ रहा है: जानवरों को खिलाना और पानी देना, उनकी देखभाल करना, हीटिंग और वेंटिलेशन, इनक्यूबेटर, एयर हीटर, ड्रायर, आदि। विद्युतीकरण- राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था की किसी भी शाखा में तकनीकी प्रगति का आधार। यह असुविधाजनक ऊर्जा संसाधनों को एक सार्वभौमिक प्रकार की ऊर्जा के साथ बदलने की अनुमति देता है - विद्युत ऊर्जा जिसे किसी भी दूरी पर प्रेषित किया जा सकता है, अन्य प्रकार की ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, यांत्रिक या थर्मल, और उपभोक्ताओं के बीच विभाजित।
बिजली के लाभ:
1. विद्युत ऊर्जा सार्वभौमिक है, इसका उपयोग विभिन्न उद्देश्यों के लिए किया जा सकता है। विशेष रूप से, इसे गर्मी, प्रकाश में बदलना बहुत आसान है। यह किया जाता है, उदाहरण के लिए, विद्युत प्रकाश स्रोतों (तापदीप्त बल्बों) में, धातु विज्ञान में प्रयुक्त तकनीकी भट्टियों में, विभिन्न ताप और ताप उपकरणों में। विद्युत ऊर्जा का यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तन का उपयोग विद्युत मोटरों की ड्राइव में किया जाता है।
2. जब विद्युत ऊर्जा की खपत होती है, तो इसे असीम रूप से विभाजित किया जा सकता है। इसलिए, इलेक्ट्रिक मशीनों की शक्ति, उनके उद्देश्य के आधार पर, भिन्न होती है: प्रौद्योगिकी की कई शाखाओं और घरेलू उत्पादों में उपयोग किए जाने वाले माइक्रोमीटर में एक वाट के अंश से, बिजली संयंत्रों के जनरेटर में एक लाख किलोवाट से अधिक के विशाल मूल्यों तक।
3. विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करने और संचारित करने की प्रक्रिया में, अपनी शक्ति को केंद्रित करना, वोल्टेज बढ़ाना और बिजली संयंत्र से विद्युत ऊर्जा की किसी भी मात्रा को प्रसारित करना संभव है, जहां यह उत्पन्न होता है, अपने सभी उपभोक्ताओं को, दोनों छोटे और लंबे समय तक दूरियां।
मानव जाति के जीवन भर प्राकृतिक विज्ञान के विकास ने अकाट्य रूप से साबित कर दिया है कि ऊर्जा कभी भी शून्य से नहीं बनती है और बिना किसी निशान के नष्ट नहीं होती है, यह केवल एक प्रकार से दूसरे प्रकार में जाती है, अर्थात।
सभी प्रकार की ऊर्जा का योग स्थिर रहता है। यह ब्रह्मांड के सबसे मौलिक नियमों में से एक का सार है - ऊर्जा संरक्षण का नियम।
ऊर्जा के उपयोग से संबंधित मुद्दों की किसी भी चर्चा में, आदेशित गति की ऊर्जा को अलग करना आवश्यक है, जिसे कला में जाना जाता है मुक्त ऊर्जा(यांत्रिक, रासायनिक, विद्युत, विद्युत चुम्बकीय, परमाणु) और अराजक ऊर्जा, अर्थात। गर्मी मुक्त ऊर्जा के किसी भी रूप का लगभग पूरी तरह से उपयोग किया जा सकता है। उसी समय, गर्मी की अराजक ऊर्जा, जब यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित होती है, तो गर्मी के रूप में खो जाती है। हम अणुओं की यादृच्छिक गति को पूरी तरह से नियंत्रित करने में असमर्थ हैं, इसकी ऊर्जा को मुक्त ऊर्जा में बदल देते हैं। इसके अलावा, वर्तमान में, रासायनिक और परमाणु ऊर्जा को सीधे विद्युत और यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करने का व्यावहारिक रूप से कोई तरीका नहीं है, जैसा कि सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। पदार्थों की आंतरिक ऊर्जा को तापीय ऊर्जा में परिवर्तित करना आवश्यक है, और फिर यांत्रिक या विद्युत ऊर्जा में बड़े अपरिहार्य गर्मी के नुकसान के साथ। इस प्रकार, सभी प्रकार की ऊर्जा, उपयोगी कार्य करने के बाद, कम तापमान के साथ गर्मी में परिवर्तित हो जाती है, जो है आगे उपयोग के लिए व्यावहारिक रूप से अनुपयुक्त।
न्यूटोनियन यांत्रिकी से लेकर परमाणु भौतिकी तक - विभिन्न क्षेत्रों में ऊर्जा संरक्षण के नियम की पुष्टि की गई है। इसके अलावा, ऊर्जा के संरक्षण का नियम केवल कल्पना या प्रयोगों के सामान्यीकरण की कल्पना नहीं है। यही कारण है कि हम सबसे महान सैद्धांतिक भौतिकविदों में से एक पोंकारे के कथन से पूरी तरह सहमत हो सकते हैं: "चूंकि हम ऊर्जा की सामान्य परिभाषा देने में असमर्थ हैं, इसके संरक्षण के सिद्धांत का अर्थ है कि कुछ ऐसा है जो स्थिर रहता है। इसलिए, कोई फर्क नहीं पड़ता कि दुनिया के भविष्य के प्रयोगों के बारे में क्या नए विचार हमें आगे ले जाएंगे, हम पहले से जानते हैं: उनमें कुछ ऐसा होगा जो स्थिर रहता है, जिसे ऊर्जा कहा जा सकता है।
शैक्षिक अनुशासन "ऊर्जा की बचत के बुनियादी सिद्धांत" को भविष्य के विशेषज्ञ को सामान्य कानूनों के ज्ञान से लैस करने और ऊर्जा की प्राप्ति, परिवर्तन और संचरण के दौरान होने वाली प्रक्रियाओं की गणना के दृष्टिकोण से लैस करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
3. मानव ऊर्जा के उपयोग की समस्याएं
सभी प्रकार के ऊर्जा संसाधनों में सूर्य की ऊर्जा का विशेष महत्व है। सभी प्रकार के ऊर्जा संसाधन सौर ऊर्जा के प्राकृतिक परिवर्तनों का परिणाम हैं। कोयला, तेल, प्राकृतिक गैस, पीट, तेल शेल और जलाऊ लकड़ी सूर्य की उज्ज्वल ऊर्जा के भंडार हैं जिन्हें पौधों द्वारा निकाला और परिवर्तित किया जाता है। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में पर्यावरण के अकार्बनिक तत्वों से प्रतिक्रिया होती है - पानी एच 2 ओ और कार्बन डाइऑक्साइड सीओ 2 - सूर्य के प्रकाश के प्रभाव में, पौधों में कार्बनिक पदार्थ बनते हैं, जिनमें से मुख्य तत्व कार्बन है साथ... एक निश्चित भूवैज्ञानिक युग में, लाखों वर्षों में, दबाव और तापमान की स्थिति के प्रभाव में मृत पौधों से, जो बदले में, पृथ्वी पर सूर्य से गिरने वाली ऊर्जा की एक विशिष्ट मात्रा का परिणाम हैं, और जैविक ऊर्जा संसाधन थे बनता है, जिसका आधार कार्बन पहले पौधों में जमा होता है ... जल ऊर्जा भी सौर ऊर्जा से प्राप्त होती है, जो पानी को वाष्पित करती है और भाप को वायुमंडल की ऊपरी परतों में ले जाती है। हमारे ग्रह के विभिन्न भागों के सूर्य द्वारा ताप के विभिन्न तापमानों के कारण हवा होती है। इसके अलावा, पृथ्वी की सतह पर पड़ने वाले सूर्य के प्रत्यक्ष विकिरण में एक विशाल ऊर्जा क्षमता होती है।
इस प्रकार, जीवाश्म ईंधन का निर्माण एक ओर सौर ऊर्जा के प्राकृतिक परिवर्तनों का परिणाम है, और दूसरी ओर, सभी में जमा वनस्पतियों और जीवों के अवशेषों पर कई शताब्दियों तक थर्मल, यांत्रिक और जैविक प्रभावों का परिणाम है। भूवैज्ञानिक संरचनाएं। ये सभी ईंधन कार्बन आधारित हैं, और इनसे ऊर्जा मुख्य रूप से कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) के निर्माण के माध्यम से निकलती है।
अपने पूरे अस्तित्व में, मानव जाति ने अरबों वर्षों में प्रकृति द्वारा संचित ऊर्जा का उपयोग किया है। साथ ही, अधिकतम दक्षता प्राप्त करने के लिए इसके उपयोग के तरीकों में लगातार सुधार किया गया है।
तो, अपने विकासवादी विकास की शुरुआत में ही, केवल उसके शरीर की मांसपेशियों की ऊर्जा
... बाद में, मनुष्य ने प्राप्त करना और उपयोग करना सीखा अग्नि ऊर्जा
... मानव समाज के विकासवादी विकास का अगला दौर उपयोग करने का अवसर लेकर आया पानी और हवा की ऊर्जा
- पहले पानी और पवन चक्कियां, पानी के पहिये, नौकायन जहाज, अपने आंदोलन के लिए हवा के बल का उपयोग करते हुए दिखाई दिए। १८वीं शताब्दी में एक भाप इंजन का आविष्कार किया गया था, जिसमें तापीय ऊर्जा
कोयले या लकड़ी को जलाने के परिणामस्वरूप प्राप्त, यांत्रिक गति की ऊर्जा में परिवर्तित हो गया था। १९वीं शताब्दी में, एक वोल्टाइक चाप, विद्युत प्रकाश व्यवस्था की खोज की गई, एक विद्युत मोटर का आविष्कार किया गया, और फिर एक विद्युत जनरेटर, जो सदी की शुरुआत थी। बिजली
... XX सदी मानव जाति के ऊर्जा प्राप्त करने और उपयोग करने के तरीकों के विकास में एक वास्तविक क्रांति थी: भारी शक्ति के थर्मल, हाइड्रोलिक और परमाणु ऊर्जा संयंत्र बनाए जा रहे हैं, उच्च, अति-उच्च और अति-उच्च वोल्टेज विद्युत ऊर्जा की संचरण लाइनें हैं बनाया जा रहा है, बिजली के उत्पादन, रूपांतरण और संचरण के नए तरीके विकसित किए जा रहे हैं ( नियंत्रित थर्मोन्यूक्लियर रिएक्शन, मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक जनरेटर, सुपरकंडक्टिंग टर्बाइन जनरेटर, आदि), शक्तिशाली पावर सिस्टम बनाए जाते हैं... उसी समय, शक्तिशाली तेल और गैस आपूर्ति प्रणाली दिखाई दी।
इस प्रकार, हमारे चारों ओर की दुनिया में विभिन्न प्रकार की ऊर्जा का वास्तव में अटूट स्रोत है। उनमें से कुछ का अभी तक पूरी तरह से उपयोग नहीं हुआ है और वर्तमान समय में - सूर्य की ऊर्जा, पृथ्वी और चंद्रमा के बीच परस्पर क्रिया की ऊर्जा, थर्मोन्यूक्लियर संलयन की ऊर्जा, पृथ्वी की ऊष्मा की ऊर्जा
.
अब ऊर्जा मानव सभ्यता के विकास में निर्णायक भूमिका निभाती है। ऊर्जा की खपत और उत्पादन के बीच घनिष्ठ संबंध है। मानव जीवन में ऊर्जा का बहुत महत्व है। इसके विकास का स्तर समाज की उत्पादक शक्तियों के विकास के स्तर, वैज्ञानिक और तकनीकी प्रगति की संभावनाओं और जनसंख्या के जीवन स्तर को दर्शाता है। दुर्भाग्य से, उपलब्ध ऊर्जा संसाधनों का उपयोग करने की कम दक्षता के कारण मनुष्यों द्वारा खपत की जाने वाली अधिकांश ऊर्जा बेकार गर्मी में परिवर्तित हो जाती है।
विश्व में वर्ष के लिए खपत ऊर्जा का अनुमानित वितरण तालिका में दिया गया है। १.१. ऊर्जा की मात्रा कोयले की मात्रा में दी जाती है मेगाटन(माउंट), जिसे जलाने पर वही ऊर्जा मिलती है।
मानव पोषण के लिए सालाना लगभग 400 मीट्रिक टन खपत होती है, जिसमें से लगभग 40 मीट्रिक टन उपयोगी श्रम में परिवर्तित हो जाती है। लगभग 800 मिलियन टन घरेलू जरूरतों पर और 1000 मिलियन टन सामाजिक उत्पादन पर खर्च किया जाता है।
तालिका 1.1
विश्व में वार्षिक ऊर्जा खपत
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ऊर्जा का रूप
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मात्रा, मीट्रिक टन |
एक स्रोत |
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मनुष्यों के लिए भोजन और मसौदा जानवरों के लिए चारा |
650 |
सूरज की रोशनी (वर्तमान) |
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लकड़ी |
150 |
सूरज की रोशनी (अतीत में) |
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हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट |
100 |
जल आंदोलन |
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कोयला, तेल, गैस, पीट |
6 600 |
सूरज की रोशनी (अतीत में) |
इस प्रकार, 7500 मीट्रिक टन की वार्षिक खपत में से 2200 मीट्रिक टन उपयोगी उपयोग किया जाता है, शेष गर्मी के रूप में बर्बाद हो जाता है। लेकिन २२००/७५०० माउंट की दक्षता के साथ भी, मानव जाति घमंड नहीं कर सकती, क्योंकि पृथ्वी पर पड़ने वाले सौर विकिरण, जो कि १०,००,००० मीट्रिक टन प्रति वर्ष है, को ध्यान में नहीं रखा जाता है।
चावल। 2 सूर्य के प्रकाश से ऊर्जा का वितरण।
जनसंख्या द्वारा ऊर्जा का असमान उपयोग चित्र 3 में दिखाया गया है।
चावल। 3. जनसंख्या द्वारा ऊर्जा का असमान उपयोग।
सभ्यता के विकास में ऊर्जा की निर्णायक भूमिका रही है। ऊर्जा की खपत और सूचना भंडारण समय के साथ परिवर्तन की प्रकृति लगभग समान है, ऊर्जा खपत और उत्पादों की मात्रा के बीच घनिष्ठ संबंध है। यह स्थापित किया गया है कि एक आधुनिक व्यक्ति को अपनी शारीरिक जरूरतों को पूरा करने के लिए एक आदिम व्यक्ति के रूप में उतनी ही ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इसी समय, ऊर्जा की खपत में वृद्धि आश्चर्यजनक रूप से अधिक है। लेकिन यह उनके लिए धन्यवाद है कि एक व्यक्ति अपने जीवन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा अवकाश, शिक्षा, रचनात्मक गतिविधि के लिए समर्पित कर सकता है और वर्तमान उच्च जीवन प्रत्याशा प्राप्त कर सकता है।
हम ऊर्जा को ऐसी चीज मानते हैं जिसकी हमें जरूरत है, जो हमारे लिए काम करने में सक्षम है।
समाज को ऊर्जा की आपूर्ति के लिए आवश्यक है: हीटिंग रूम, आंदोलन सुनिश्चित करना, हमें आवश्यक सामान जारी करना, विभिन्न मशीनों, तंत्रों, उपकरणों, खाना पकाने, प्रकाश व्यवस्था, जीवन को बनाए रखने आदि के प्रदर्शन को बनाए रखना।
ऊर्जा अनुप्रयोगों के इन उदाहरणों को तीन व्यापक समूहों में विभाजित किया जा सकता है:
ए)बिजली की आपूर्ति . यह अन्य प्रकार की ऊर्जा की तुलना में अधिक महंगा है: प्रति जूल गेहूं कोयले की तुलना में बहुत अधिक महंगा है। भोजन शरीर के तापमान को बनाए रखने के लिए गर्मी प्रदान करता है, इसके आंदोलन के लिए ऊर्जा, मानसिक और शारीरिक श्रम के कार्यान्वयन के लिए;
बी) घरों को गर्म करने और खाना पकाने के लिए ऊष्मा के रूप में ऊर्जा। यह विभिन्न जलवायु परिस्थितियों में रहना और मानव आहार में विविधता लाना संभव बनाता है;
वी) सामाजिक उत्पादन के कामकाज को सुनिश्चित करने के लिए ऊर्जा। यह सभी संचार प्रणालियों के संचालन को बनाए रखने के लिए वस्तुओं और सेवाओं के उत्पादन, अंतरिक्ष में लोगों और सामानों की भौतिक आवाजाही के लिए ऊर्जा है। प्रति व्यक्ति इस ऊर्जा की लागत भोजन के लिए ऊर्जा की लागत से काफी अधिक है।
दुर्भाग्य से, सभ्यता के विकास की गतिशीलता ऐसी है कि हर साल मानव जाति को अपने अस्तित्व और विकास के लिए अधिक से अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। बड़ी संख्या में ऊर्जा संसाधनों की उपस्थिति और मानव जाति द्वारा विभिन्न प्रकार की ऊर्जा के उपयोग के बावजूद, ऊर्जा संसाधनों की खपत की दर प्रकृति द्वारा उनके नवीकरण की संभावनाओं से काफी अधिक है। यह मुख्य रूप से गैर-नवीकरणीय प्राकृतिक संसाधनों से संबंधित है। मानव की जरूरतें बढ़ रही हैं, लोग अधिक से अधिक होते जा रहे हैं, और इससे भारी मात्रा में ऊर्जा उत्पादन और इसके उपभोग की वृद्धि दर का कारण बनता है। आज, पारंपरिक ऊर्जा स्रोत (विभिन्न ईंधन, जल संसाधन) और उनके उपयोग के लिए प्रौद्योगिकियां अब समाज को आवश्यक स्तर की बिजली आपूर्ति प्रदान करने में सक्षम नहीं हैं, क्योंकि ये गैर-नवीकरणीय स्रोत हैं। और यद्यपि प्राकृतिक ईंधन के सिद्ध भंडार बहुत बड़े हैं, प्राकृतिक पेंट्री की कमी की समस्याअपने विकास की वर्तमान और अनुमानित दरों पर, वे वास्तविक और निकट अवधि के परिप्रेक्ष्य में आगे बढ़ रहे हैं। पहले से ही आज, कई क्षेत्र, कमी के कारण, औद्योगिक विकास के लिए अनुपयुक्त हैं, और तेल और गैस के लिए, उदाहरण के लिए, किसी को दुर्गम, दूरदराज के क्षेत्रों, समुद्र की अलमारियों आदि में जाना पड़ता है। गंभीर भविष्यवक्ता साबित करते हैं कि यदि ऊर्जा की खपत की वर्तमान मात्रा और वृद्धि दर 3 ... 5% (और वे निस्संदेह और भी अधिक होगी) बनी रहती है, तो जैविक ईंधन का भंडार 70 - 150 वर्षों में पूरी तरह से सूख जाएगा।
ईंधन के दहन से ऊर्जा उत्पादन में उल्लेखनीय वृद्धि को सीमित करने वाला एक अन्य कारक सभी है ऊर्जा उत्पादन कचरे से बढ़ता पर्यावरण प्रदूषण... यह अपशिष्ट वजन में महत्वपूर्ण है और इसमें बड़ी मात्रा में विभिन्न हानिकारक घटक होते हैं। इस प्रकार, ठोस ईंधन पर चलने वाले आधुनिक बिजली संयंत्र में 106 kWh बिजली के उत्पादन के दौरान, 14,000 किलोग्राम स्लैग, 80,000 किलोग्राम राख, 1,000,000 किलोग्राम कार्बन डाइऑक्साइड, 14,000 किलोग्राम सल्फर डाइऑक्साइड, 4,000 किलोग्राम नाइट्रोजन ऑक्साइड को छुट्टी दे दी जाती है। पर्यावरण। 100,000 किलो जल वाष्प, साथ ही फ्लोरीन, आर्सेनिक, वैनेडियम और अन्य तत्वों के यौगिक। लेकिन प्रति वर्ष उत्पन्न बिजली की मात्रा की गणना सैकड़ों और हजारों अरबों किलोवाट-घंटे में की जाती है! यहीं से अम्लीय वर्षा, कृषि भूमि और जल निकायों का विषैलापन और इसी तरह की घटनाएं सामने आती हैं। इसके अलावा, प्रकृति अब इन प्रदूषकों को संसाधित करने और प्राकृतिक भौतिक-रासायनिक और सूक्ष्मजीवविज्ञानी तरीकों से खुद को बहाल करने में सक्षम नहीं है।
परमाणु ऊर्जा में, एक अलग तरह की पर्यावरणीय समस्याएं उत्पन्न होती हैं। वे पर्यावरण और विश्वसनीय में परमाणु ईंधन के प्रवेश को बाहर करने की आवश्यकता से जुड़े हैं परमाणु कचरे का निपटान, जो प्रौद्योगिकी और प्रौद्योगिकी के विकास के वर्तमान स्तर पर बड़ी कठिनाइयों से जुड़ा है।
कोई कम हानिकारक नहीं है पर्यावरण का ऊष्मीय प्रदूषणपर्यावरण जो पृथ्वी की जलवायु के ग्लोबल वार्मिंग, ग्लेशियरों के पिघलने और विश्व के महासागरों के स्तर में वृद्धि का कारण बन सकता है। उपरोक्त के आलोक में, तथाकथित गैर-पारंपरिक और नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों का व्यापक व्यावहारिक उपयोग, जो अन्य बातों के अलावा, पारिस्थितिक रूप से भी स्वच्छ हैं, पर्यावरण को प्रदूषित नहीं करते हैं, अधिक से अधिक जरूरी होता जा रहा है। ऐसे स्रोतों में सौर ऊर्जा, पवन ऊर्जा, समुद्री तरंगों और ज्वार की ऊर्जा, बायोमास ऊर्जा, भूतापीय ऊर्जा आदि शामिल हैं। इन ऊर्जा स्रोतों में से प्रत्येक की प्रकृति समान नहीं है, और उनके उपयोग और उपयोग के तरीके अलग-अलग हैं। साथ ही, उनके पास सामान्य विशेषताएं भी हैं, और विशेष रूप से, उत्पन्न ऊर्जा प्रवाह की कम घनत्व, जो इसके संचय और आरक्षण की आवश्यकता होती है।
4. ऊर्जा सुरक्षा और ऊर्जा की बचत
वैज्ञानिकों का अनुमान है कि निकट भविष्य में हाइड्रोकार्बन ईंधन और परमाणु ईंधन ऊर्जा के मुख्य स्रोत बने रहेंगे। लेकिन मानवता पहले से ही पारंपरिक बिजली संयंत्रों की कुल क्षमता बढ़ाने के लिए ऐसी सीमा के करीब पहुंच रही है, जिसे पार करना अनिवार्य रूप से आवश्यक होगा पारिस्थितिकीय आपदा... इसलिए, आधुनिक "गैर-पारंपरिक" ऊर्जा वह भंडार है जो आशा और कई प्रतीत होने वाली अघुलनशील समस्याओं को दूर करने और भविष्य में बढ़ती मानवीय जरूरतों को पूरा करने का अवसर देती है। प्रौद्योगिकियों के सुधार और व्यावहारिक उपयोग के पैमाने के साथ, कुछ "गैर-पारंपरिक" बिजली संयंत्र पारंपरिक "बड़ी" ऊर्जा बन जाएंगे, दूसरा हिस्सा स्थानीय सुविधाओं की बिजली आपूर्ति के लिए "छोटी" ऊर्जा में अपना स्थान पाएगा। . एक तरह से या किसी अन्य, अपरंपरागत ऊर्जा स्रोतों का एक महान भविष्य है, और हमें इस भविष्य को वर्तमान बनने की अधिक संभावना बनाने के लिए अपना सर्वश्रेष्ठ प्रयास करना चाहिए। हमारे ग्रह पर जीवन और मृत्यु के मुद्दे इस पर निर्भर करते हैं, और यह वह है जो तर्कसंगत ऊर्जा खपत की तत्काल आवश्यकता को निर्धारित करता है, मानव गतिविधि के सभी क्षेत्रों में इसकी इकाई लागत को कम करता है। इस दिशा को नाम मिला है - ऊर्जा की बचत।
ऊर्जा बचत के परिणामों में से एक ऊर्जा स्रोतों और उनके विकास की निरंतर खोजों की गति को तेज करने के लिए लागत में कई गुना कमी है। इन और अन्य समस्याओं को हल करने की इच्छा व्यावहारिक रूप से बड़े पैमाने पर बिजली इंजीनियरिंग की शुरुआत से ही देखी गई है। इसे अन्य प्राथमिक ऊर्जा स्रोतों (इलेक्ट्रोकेमिकल और थर्मोन्यूक्लियर कन्वर्टर्स) की खोज में लागू किया जा रहा है, और प्राथमिक स्रोतों की ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए नए तरीकों के विकास में, उदाहरण के लिए, थर्मोइलेक्ट्रिक या थर्मोइलेक्ट्रिक उपकरणों में, एमएचडी जनरेटर में। .
ऊर्जा की बचत- राज्य निकायों, कानूनी संस्थाओं और व्यक्तियों की संगठनात्मक, वैज्ञानिक, व्यावहारिक, सूचनात्मक गतिविधियाँ। इस गतिविधि का उद्देश्य उनके निष्कर्षण, प्रसंस्करण, परिवहन, भंडारण, उत्पादन, उपयोग और निपटान की प्रक्रिया में ईंधन और ऊर्जा संसाधनों की खपत (नुकसान) को कम करना है। ऊर्जा की बचत ऊर्जा संसाधनों के कुशल और तर्कसंगत उपयोग को सुनिश्चित करने के उपायों का एक समूह है।
वर्तमान में, ऊर्जा संरक्षण के निम्नलिखित क्षेत्रों को सबसे प्रभावी माना जाता है:
1. ऊर्जा संरक्षण के लिए एक नियामक और कानूनी ढांचे का निर्माण।
2. आवश्यक आर्थिक तंत्र का निर्माण।
3. ऊर्जा बचत के लिए वित्तीय तंत्र का निर्माण।
4. एक मूल्य निर्धारण नीति का अनुसरण करना जो ऊर्जा संसाधनों, विनिर्मित उत्पादों, सेवाओं की लागत को दर्शाता है और जनसंख्या के जीवन स्तर को निर्धारित करता है।
5. ऊर्जा बचत प्रबंधन प्रणाली का निर्माण।
6. इस क्षेत्र में काम करने वाले कर्मियों, प्रबंधकों के ऊर्जा संरक्षण, प्रशिक्षण, पुनर्प्रशिक्षण की समस्याओं को बढ़ावा देने के लिए एक सूचना प्रणाली का निर्माण।
ऊर्जा बचत का आधार - ऊर्जा संसाधनों का तर्कसंगत उपयोगऔर उनके नुकसान को कम करना। ऊर्जा बचत नीति सभी उन्नत देशों में व्यापक रूप से लागू होती है।
अवधारणा की परिभाषा के आधार पर ऊर्जा के कुशल उपयोग के उद्देश्य से उपायों के एक सेट के रूप में ऊर्जा की बचत,यदि हम जैविक खनिज ईंधन के रूप में तथाकथित गैर-नवीकरणीय प्राथमिक ऊर्जा स्रोतों के बारे में बात कर रहे हैं, तो बाहरी पर्यावरण के भौतिक संसाधनों के उपयोग की संभावनाओं को सीमित करने की आवश्यकता है। यह काफी समझ में आता है कि कई देश आधुनिक परिस्थितियों में उपयोग को अधिकतम करने के लिए प्रयास कर रहे हैं, लेकिन नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों - पवन, सूर्य, बायोमास, आदि के नए सिद्धांतों पर। उनका उपयोग करने की अनुमति होगी आज बहुत सारी पर्यावरणीय समस्याओं का समाधान,जो किसी और चीज के लिए बनाता है जीवाश्म ईंधन के भंडार के हिस्से के वंशजों के लिए आरक्षण(यदि एक ही समय में उन्हें अभी तक विदेश में निर्यात नहीं किया जाएगा), गैर-ऊर्जा जरूरतों के लिए: रासायनिक उत्पादों, दवाओं, सभी प्रकार की दवाओं का उत्पादन।
ऊर्जा सुरक्षा के तहतराज्य की स्थिति को तब समझा जाता है जब सभी उपभोक्ता जिन्हें उनकी आवश्यकता होती है, उन्हें सभी प्रकार की ऊर्जा की कमी का अनुभव नहीं होता है। विस्तार पूर्वक -
यह ईंधन और ऊर्जा परिसर की स्थिति है जो देश को पर्याप्त और विश्वसनीय ऊर्जा आपूर्ति सुनिश्चित करती है, जो सामान्य परिस्थितियों में आबादी के लिए सतत आर्थिक विकास और आरामदायक रहने की स्थिति और आपातकालीन स्थितियों में क्षति को कम करने के लिए आवश्यक है।
- राष्ट्रीय सुरक्षा के आवश्यक स्तर को बनाए रखना समाज की स्थिति है
ऊर्जा संसाधनों या भंडार की उपलब्धताऊर्जा कच्चे माल
विद्युत और तापीय शक्ति का भंडार(पीक लोड की तुलना में कम से कम 15%)
बिजली उपकरणों की विश्वसनीयता
पावर सिस्टम नियंत्रणदेश से राज्य
यदि राज्य का ऊर्जा क्षेत्र ऊर्जा संसाधनों के आयात पर आधारित है - खरीद एक देश में नहीं की जानी चाहिए... ऊर्जा आपूर्ति के प्रत्येक स्रोत का हिस्सा 50% से अधिक नहीं होना चाहिए
राज्य की ऊर्जा बचत नीति- ऊर्जा संरक्षण के क्षेत्र में गतिविधियों का कानूनी, संगठनात्मक और वित्तीय और आर्थिक विनियमन। ऊर्जा संरक्षण की समस्या को हल करने के महत्व को समझने का एक उदाहरण 1998 में अपनाया गया बेलारूस गणराज्य का कानून "ऊर्जा बचत पर" है। यह कानून ईंधन और ऊर्जा संसाधनों के उपयोग की दक्षता बढ़ाने के लिए ऊर्जा संरक्षण के क्षेत्र में कानूनी संस्थाओं और व्यक्तियों की गतिविधियों के दौरान उत्पन्न होने वाले संबंधों को नियंत्रित करता है, और इन संबंधों के लिए कानूनी आधार स्थापित करता है। ... राज्य स्तर पर ऊर्जा संरक्षण को लागू करने के लिए इनका लगातार विकास किया जा रहा है ऊर्जा बचत कार्यक्रम।
रिपब्लिकन - 5 साल के लिए, 2001 से शुरू।
क्षेत्रीय - 1 वर्ष के लिए
क्षेत्रीय वैज्ञानिक और तकनीकी - दीर्घकालिक (5 वर्ष के लिए) और अल्पकालिक (1 वर्ष के लिए) हैं
बेलारूस एक कार्य का सामना करता है ऊर्जा की बचत और सकल घरेलू उत्पाद की ऊर्जा तीव्रता को कम करना।
इस समस्या को हल करने के लिए यह आवश्यक है:
- ऊर्जा बचत, ऊर्जा बचत प्रौद्योगिकियों और ऊर्जा प्रबंधन के क्षेत्र में विशेषज्ञों के लिए एक प्रशिक्षण प्रणाली का निर्माण;
- समग्र रूप से समाज की सोच का पुनर्गठन सुनिश्चित करना, ऊर्जा और संसाधन संरक्षण की समस्या के प्रति अपने दृष्टिकोण को मौलिक रूप से बदलना।
व्याख्यान २
विश्व के ऊर्जा संसाधन
विचाराधीन मुद्दे:
1. मूल परिभाषाएं
2. ऊर्जा संसाधनों के प्रकार और उनका वर्गीकरण।
3. विश्व ऊर्जा अर्थव्यवस्था की संरचना और स्थिति
२.१. ऊर्जा संसाधन और उनका वर्गीकरण
कानून के अनुसारबेलारूस गणराज्य "ऊर्जा की बचत पर",जिसे 29 जून 1998 को अपनाया गया था, ऊर्जा का स्रोत ऊर्जा संसाधन है:
ऊर्जावान संसाधन- ये भौतिक वस्तुएं हैं जिनमें ऊर्जा केंद्रित है, जो मनुष्यों द्वारा व्यावहारिक उपयोग के लिए उपयुक्त है। एक ऊर्जा संसाधन कोई भी ऊर्जा स्रोत है, प्राकृतिक या कृत्रिम रूप से सक्रिय। ऊर्जावान संसाधन- ऊर्जा वाहक जो वर्तमान में उपयोग में हैं या भविष्य में उपयोगी हो सकते हैं।
ईंधन और ऊर्जा संसाधन(FER) - गणतंत्र में उपयोग किए जाने वाले सभी प्राकृतिक और परिवर्तित प्रकार के ईंधन और ऊर्जा का एक सेट। ऊर्जा संसाधनों को निम्नलिखित योजना (चित्र 1) के अनुसार वर्गीकृत किया गया है।
प्राथमिक प्राकृतिक ऊर्जा संसाधन- पृथ्वी के भूवैज्ञानिक विकास के परिणामस्वरूप प्राकृतिक रूप से निर्मित या ब्रह्मांडीय कनेक्शन (सूर्य से विकिरण) के माध्यम से प्रकट, में विभाजित हैं गैर नवीकरणीय (कोयला, तेल, प्राकृतिक गैस, शेल, पीट) और अक्षय (नदी ऊर्जा, सौर विकिरण, ज्वारीय ऊर्जा, जैव ईंधन)।
अक्षयप्रकृति द्वारा अक्षय संसाधनों (भूमि, पौधों, जानवरों, आदि) को शामिल करें। गैर-नवीकरणीय करने के लिए- पहले प्रकृति में संचित संसाधन, लेकिन व्यावहारिक रूप से नई भूवैज्ञानिक स्थितियों (तेल, कोयला और अन्य उप-भंडार) के तहत नहीं बने .
माध्यमिक ऊर्जा संसाधन(वीईआर)- मुख्य उत्पादन के उप-उत्पाद के रूप में प्राथमिक ऊर्जा के कम उपयोग के परिणामस्वरूप किसी भी तकनीकी प्रक्रिया के दौरान प्राप्त ऊर्जा और इस ऊर्जा प्रक्रिया में उपयोग नहीं की जाती है। इस प्रकार के संसाधन में शामिल हैं: घरेलू और औद्योगिक अपशिष्ट, गर्म अपशिष्ट ताप वाहक, अपशिष्ट दहनशील कार्बनिक पदार्थ, कृषि अपशिष्ट। आर एंड एस 1. ऊर्जा संसाधनों की संरचना।
प्राकृतिक संसाधनों के वर्गीकरण में से एक है थकावट के आधार पर वर्गीकरण, जिसके अनुसार ऊर्जा संसाधनों को विभाजित किया जाता है हदतथाअटूट (अंजीर। 3)... बदले में, संपूर्ण को विभाजित किया जा सकता है अक्षयतथागैर नवीकरणीय.
प्रति अटूटअंतरिक्ष, जलवायु, जल संसाधन शामिल हैं।
रेखा चित्र नम्बर 2। अटूट और अटूट ऊर्जा संसाधन।
ऊर्जा के सभी अटूट स्रोतों को अक्षय माना जाता है।
वास्तव में, ब्रह्मांड में कोई अटूट ऊर्जा संसाधन नहीं हैं। जल्दी या बाद में वे बाहर निकल जाएंगे। इसलिए, उदाहरण के लिए, 4.5 अरब वर्षों में, हमारा तारा, सूर्य, विकास के अपने अगले चरण में प्रवेश करेगा और एक सफेद बौने में बदल जाएगा। इस संक्रमण को सुपरनोवा विस्फोट कहा जाता है। साथ ही, बाहरी अंतरिक्ष में ऊर्जा का एक विशाल प्रवाह उत्सर्जित होगा, जो हमारे ग्रह तक पहुंचेगा, पृथ्वी के वायुमंडल को नष्ट (जला) करेगा, महासागरों को वाष्पित करेगा और पृथ्वी एक बेजान ब्रह्मांडीय पिंड में बदल जाएगी।
हालांकि, मानव जीवन और मानव सभ्यता के अस्तित्व के समय की तुलना में, ऐसे स्रोतों को अटूट माना जाता है। इस प्रकार, नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत ऐसे स्रोत कहलाते हैं, जिनका ऊर्जा प्रवाह पर्यावरण में लगातार मौजूद रहता है या समय-समय पर उत्पन्न होता है और उद्देश्यपूर्ण मानव गतिविधि का परिणाम नहीं है।
अक्षय ऊर्जा संसाधनों में शामिल हैंऊर्जा:
विश्व महासागर उतार और प्रवाह की ऊर्जा के रूप में, लहरों की ऊर्जा;
- हवा;
समुद्री धाराएं;
नमकीन;
समुद्री शैवाल;
बायोमास से उत्पादित;
गटर;
ठोस घरेलू कचरा;
भूतापीय स्प्रिंग्स।
अक्षय ऊर्जा स्रोतों का नुकसान हैइसकी एकाग्रता की निम्न डिग्री। लेकिन यह काफी हद तक उनके व्यापक वितरण, अपेक्षाकृत उच्च पारिस्थितिक शुद्धता और उनकी व्यावहारिक अटूटता से ऑफसेट है। इस तरह के स्रोतों को दूर तक ऊर्जा स्थानांतरित किए बिना सीधे उपभोक्ता के पास उपयोग करना सबसे तर्कसंगत है। ऊर्जा, इन स्रोतों पर काम करते हुए, उस ऊर्जा प्रवाह का उपयोग करती है जो पहले से ही आसपास के स्थान में मौजूद है, पुनर्वितरित करता है, लेकिन उनके समग्र संतुलन का उल्लंघन नहीं करता है।
वर्तमान में उपयोग किए जाने वाले ऊर्जा संसाधनों में से लगभग 90% हैं गैर नवीकरणीय(कोयला, तेल, गैस, आदि)। यह उनकी उच्च ऊर्जा क्षमता, उनके निष्कर्षण की सापेक्ष उपलब्धता के कारण है। इन संसाधनों के निष्कर्षण और खपत की दरें ऊर्जा नीति निर्धारित करती हैं। आज सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले ऊर्जा संसाधनों को कहा जाता है परंपरागत,नए प्रकार के ऊर्जा संसाधन, जिनका उपयोग अपेक्षाकृत हाल ही में शुरू हुआ है - विकल्प (नदियों, जलाशयों और औद्योगिक नालों के ऊर्जा संसाधन, पवन ऊर्जा, सौर ऊर्जा, कम प्राकृतिक गैस, बायोमास (लकड़ी के कचरे सहित), अपशिष्ट जल और नगरपालिका ठोस अपशिष्ट) .
आधुनिक प्रकृति प्रबंधन में, ऊर्जा संसाधनों को वर्गीकृत किया जाता है तीन समूह
– निरंतर कारोबार और ऊर्जा के प्रवाह में भाग लेना(सौर, ब्रह्मांडीय ऊर्जा, आदि),
- जमा ऊर्जा संसाधन(तेल, गैस, पीट, शेल, आदि) और
- कृत्रिम रूप से सक्रिय ऊर्जा स्रोत(परमाणु और थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा)।
आर्थिक दृष्टिकोण से, वहाँ हैं सकल, तकनीकी और आर्थिकऊर्जावान संसाधन।
सकल संसाधनकिसी दिए गए वीडियो ऊर्जा संसाधन में निहित कुल ऊर्जा का प्रतिनिधित्व करता है।
तकनीकी संसाधन – यह वह ऊर्जा है जो विज्ञान और प्रौद्योगिकी के मौजूदा विकास के साथ इस प्रकार के ऊर्जा संसाधन से प्राप्त की जा सकती है। यह सकल के एक प्रतिशत से दस प्रतिशत तक होता है, लेकिन यह लगातार बढ़ रहा है क्योंकि बिजली उपकरण में सुधार हुआ है और नई तकनीकों में महारत हासिल है।
आर्थिक संसाधन – ऊर्जा, जिसकी प्राप्ति इस प्रकार के संसाधन से उपकरण, सामग्री और श्रम के लिए कीमतों के मौजूदा अनुपात के साथ आर्थिक रूप से लाभदायक है। यह तकनीकी का एक निश्चित हिस्सा बनाता है और ऊर्जा क्षेत्र के विकास के साथ बढ़ता भी है।
यह ऊर्जा संसाधनों को उन वर्षों की संख्या से चिह्नित करने के लिए प्रथागत है जिनके दौरान यह संसाधन आधुनिक गुणवत्ता स्तर पर ऊर्जा उत्पादन के लिए पर्याप्त होगा। विश्व ऊर्जा परिषद आयोग (1994) की रिपोर्ट से, खपत के मौजूदा स्तर को देखते हुए, कोयले का भंडार 250 साल, गैस - 60 साल, तेल - 40 साल तक चलेगा। साथ ही, इंटरनेशनल इंस्टीट्यूट फॉर एप्लाइड सिस्टम्स एनालिसिस के अनुसार, दुनिया में ऊर्जा की मांग तेल के मामले में 9.2 बिलियन टन (1990 के दशक के अंत में) से बढ़कर 2050 में 14.2-24.8 बिलियन टन हो जाएगी।
ऊर्जा दक्षता संकेतक- नियामक दस्तावेजों द्वारा स्थापित किसी भी उद्देश्य के लिए वैज्ञानिक रूप से आधारित पूर्ण या विशिष्ट मात्रा में ईंधन और ऊर्जा संसाधनों की खपत (उनके नियामक नुकसान को ध्यान में रखते हुए)।
क्षमताऊर्जा संसाधनों का उपयोग उनकी ऊर्जा क्षमता के अंतिम उपयोग किए गए उत्पादों या अंतिम खपत प्रकार की ऊर्जा में परिवर्तन की डिग्री से निर्धारित होता है और इसकी विशेषता है ऊर्जा उपयोग कारक:
कहां η डी – वसूली कारकऊर्जा की संभावित आपूर्ति (संसाधन की कुल मात्रा में निकाले गए अनुपात का अनुपात),
η एन एस – रूपांतरण कारक(सभी आपूर्ति किए गए ऊर्जा संसाधनों के लिए प्राप्त उपयोगी ऊर्जा का अनुपात), η तथा – ऊर्जा उपयोग कारक(उपभोक्ता को आपूर्ति की गई ऊर्जा के लिए प्रयुक्त ऊर्जा का अनुपात)।
कुछ प्रकार के जीवाश्म ईंधन के लिए η डीहै:
तेल के लिए ३०,… ४०%, गैस के लिए ८०%, कोयले के लिए ४०%। ईंधन जलाते समय η एन एस 9498% के बराबर है।
ऊर्जा दक्षता की अवधारणा ऊर्जा संसाधनों के कुशल और तर्कसंगत उपयोग की अवधारणा से जुड़ी है।
ऊर्जा संतुलन- यह संकेतकों की एक प्रणाली है जो ऊर्जा संसाधनों की आय और खपत, प्रकार और उपभोक्ताओं द्वारा वितरण के बीच मात्रात्मक पत्राचार को दर्शाती है (चित्र 3 देखें)।
चावल। 3. ऊर्जा संतुलन की संरचना।
संसाधनों का तर्कसंगत उपयोग -यह आर्थिक प्रदान करने के लिए डिज़ाइन की गई गतिविधियों की एक प्रणाली है संसाधनों का उपयोग और प्रजननविकासशील राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था के आशाजनक हितों और लोगों के स्वास्थ्य के संरक्षण को ध्यान में रखते हुए।
संसाधनों का कुशल उपयोग -प्रौद्योगिकी और प्रौद्योगिकी के विकास के मौजूदा स्तर के साथ आर्थिक रूप से उचित, प्रगतिशील तरीकों से सभी प्रकार की ऊर्जा का उपयोग (संसाधनों का द्वितीयक उपयोग, खपत में कमी, ऊर्जा की बचत, पारिस्थितिक तंत्र स्थिरता की पारिस्थितिक सीमा से अधिक नहीं)।
ईंधन और ऊर्जा संसाधनों के उपयोगकर्ता- व्यावसायिक संस्थाएं, उनके स्वामित्व के रूप की परवाह किए बिना, बेलारूस गणराज्य के क्षेत्र में कानूनी संस्थाओं या उद्यमियों के रूप में पंजीकृत कानूनी इकाई के गठन के बिना, साथ ही अन्य व्यक्ति जो बेलारूस गणराज्य के कानून के अनुसार हैं, व्यापार अनुबंध, और ईंधन और ऊर्जा संसाधनों का उपयोग करने वाले नागरिकों को समाप्त करने का अधिकार।
ईंधन और ऊर्जा संसाधन उत्पादक- व्यावसायिक संस्थाएँ, उनके स्वामित्व के रूप की परवाह किए बिना, बेलारूस गणराज्य के क्षेत्र में कानूनी संस्थाओं के रूप में पंजीकृत हैं, जिसके लिए गणतंत्र में उपयोग किए जाने वाले किसी भी प्रकार के ईंधन और ऊर्जा संसाधन एक वस्तु है।
ऊर्जा या ऊर्जा प्रणाली के तहतराष्ट्रीय अर्थव्यवस्था में सभी प्रकार के ऊर्जा संसाधनों को प्राप्त करने, बदलने, वितरित करने और उपयोग करने के लिए डिज़ाइन की गई बड़ी प्राकृतिक (प्राकृतिक) और कृत्रिम (मानव निर्मित) प्रणालियों की समग्रता को समझना चाहिए।
ऊर्जाएक बड़ी प्रणाली के रूप में माना जाता है जिसमें अन्य बड़ी प्रणालियों के कुछ हिस्सों को सबसिस्टम के रूप में शामिल किया जाता है।
बिजली व्यवस्था की दूसरी व्याख्याबिजली इंजीनियरों के बीच अपनाया गया, इस प्रकार है: ऊर्जा प्रणालीपरस्पर जुड़े बिजली संयंत्रों, सबस्टेशनों, बिजली लाइनों, विद्युत और हीटिंग नेटवर्क, विद्युत ऊर्जा और गर्मी की खपत के केंद्रों का एक सेट है।
निम्नलिखित बड़ी प्रणालियाँ ऊर्जा प्रणाली के हिस्से के रूप में कार्य करती हैं, जो विद्युत और तापीय ऊर्जा में संपूर्ण अर्थव्यवस्था की जरूरतों को पूरा करती हैं:
इलेक्ट्रिक पावर सिस्टम (इलेक्ट्रिक पावर इंडस्ट्री), जिसमें एक सबसिस्टम के रूप में हीट सप्लाई सिस्टम (हीट पावर इंजीनियरिंग) शामिल है;
तेल और गैस आपूर्ति प्रणाली;
कोयला उद्योग प्रणाली;
परमाणु ऊर्जा;
अपरंपरागत ऊर्जा।
विद्युत उत्पादनबिजली संयंत्र प्रदान करें; परिवर्तन- ट्रांसफार्मर, परिवहन;
विद्युत ऊर्जा का वितरण- बिजली के तार; उपभोग- विभिन्न रिसीवर।
२.२ ईंधन के प्रकार, विशेषताएँ और भंडार
डीआई मेंडेलीव की परिभाषा के अनुसार, "ईंधन एक ज्वलनशील पदार्थ है जिसे जानबूझकर गर्मी प्राप्त करने के लिए जलाया जाता है।" आधुनिक अर्थव्यवस्था में खनिज ईंधन ऊर्जा का मुख्य स्रोत है और सबसे महत्वपूर्ण औद्योगिक कच्चा माल है। खनिज ईंधन का प्रसंस्करण औद्योगिक उद्यमों के गठन का आधार है, जिसमें पेट्रोकेमिकल, गैस-रसायन, पीट ब्रिकेट आदि शामिल हैं।ईंधन को निम्नलिखित चार समूहों में वर्गीकृत किया गया है:
ठोस;
गैसीय;
परमाणु।
ठोस ईंधन का सबसे पुराना प्रकार था (और कई जगहों पर अभी भी है) लकड़ी और अन्य पौधे: पुआल, नरकट, मकई के डंठल, आदि।
पहली औद्योगिक क्रांति, जिसने 19वीं शताब्दी में यूरोप और फिर अमेरिका के कृषि प्रधान देशों को पूरी तरह से बदल दिया, लकड़ी के ईंधन से जीवाश्म कोयले में संक्रमण के परिणामस्वरूप हुई। फिर आया बिजली का युग।
बिजली की खोज का मानव जीवन पर बहुत बड़ा प्रभाव पड़ा और इससे दुनिया के सबसे बड़े शहरों का जन्म और विकास हुआ।
विद्युत ऊर्जा उद्योग के विकास के साथ तेल (तरल ईंधन) और प्राकृतिक गैस का उपयोग, और फिर परमाणु ऊर्जा के विकास ने औद्योगिक देशों को भव्य परिवर्तन करने की अनुमति दी, जिसके परिणामस्वरूप आधुनिक स्वरूप का गठन हुआ। पृथ्वी का।
इस प्रकार, to ठोस ईंधनशामिल:
लकड़ी, अन्य पौधों के उत्पाद;
कोयला (इसकी किस्मों के साथ: पत्थर, भूरा);
पीट;
- तेल परत।
जीवाश्म ठोस ईंधन (शेल को छोड़कर) पौधों में कार्बनिक पदार्थों के अपघटन उत्पाद हैं। उनमें से सबसे छोटा पीट, जो दलदली पौधों के सड़ने वाले अवशेषों से बना एक घना द्रव्यमान है। अगले सबसे पुराने हैं भूरा कोयला- एक मिट्टी या काला सजातीय द्रव्यमान, जो हवा में लंबे समय तक संग्रहीत होने पर आंशिक रूप से ऑक्सीकरण (क्षरण) करता है और पाउडर में टूट जाता है। जाओ फिर कोयला, एक नियम के रूप में, ताकत और कम छिद्र में वृद्धि हुई। उनमें से सबसे पुराने का कार्बनिक द्रव्यमान है एन्थ्रेसाइटसबसे बड़ा परिवर्तन आया है और 93% कार्बन है। एन्थ्रेसाइट बहुत कठोर होता है।
तेल परतकठोर कास्टोबायोलाइट्स के समूह से एक खनिज है, जो शुष्क आसवन के दौरान, राल की एक महत्वपूर्ण मात्रा देता है, जो तेल के करीब है।
तरल ईंधनतेल शोधन द्वारा प्राप्त। कच्चे तेल को 300 ... 370 ° C तक गर्म किया जाता है, जिसके बाद परिणामी वाष्प अलग-अलग तापमान पर संघनित अंशों में बिखर जाते हैं:
तरलीकृत गैस (लगभग 1% उपज);
गैसोलीन (लगभग 15%, tк = 30 ... 180 ° );
मिट्टी का तेल (लगभग 17%, tк = 120 ... 135 ° );
डीजल (लगभग 18%, tк = 180 ... 350 ° )।
330 - 350 ° C के प्रारंभिक क्वथनांक वाले तरल अवशेष को ईंधन तेल कहा जाता है।
गैसीय ईंधनहैं प्राकृतिक गैस,तेल उत्पादन के साथ सीधे और संयोग से दोनों का उत्पादन किया, जिसे संबद्ध कहा जाता है। प्राकृतिक गैस का मुख्य घटक है मीथेन СН4 और नाइट्रोजन की थोड़ी मात्रा N2, उच्च हाइड्रोकार्बन nНm, कार्बन डाइऑक्साइड СО2।संबद्ध गैस में प्राकृतिक गैस की तुलना में कम मीथेन होती है, लेकिन अधिक उच्च हाइड्रोकार्बन होती है, और इसलिए दहन के दौरान अधिक गर्मी छोड़ती है।
उद्योग में और, विशेष रूप से रोजमर्रा की जिंदगी में, व्यापक है तरलीकृत गैसप्राथमिक तेल शोधन से प्राप्त धातुकर्म संयंत्रों में, उप-उत्पादों के रूप में वे प्राप्त करते हैं कोक ओवन और ब्लास्ट फर्नेस गैसें... उनका उपयोग यहां कारखानों में भट्टियों और तकनीकी उपकरणों को गर्म करने के लिए किया जाता है। जिन क्षेत्रों में कोयला खदानें स्थित हैं, वहां एक प्रकार का "ईंधन" हो सकता है मीथेन, जो उनके वेंटिलेशन के दौरान परतों से बाहर खड़ा होता है। अधिकांश देशों में गैसीकरण (जनरेटर) या शुष्क आसवन (हवा के उपयोग के बिना हीटिंग) द्वारा प्राप्त गैसों को व्यावहारिक रूप से प्राकृतिक गैस से बदल दिया गया है, लेकिन अब उनके उत्पादन और उपयोग में एक नई रुचि है।
हाल ही में, अधिक से अधिक आवेदन पाए गए हैं बायोगैस- जैविक कचरे (खाद, पौधों के अवशेष, कचरा, सीवेज, आदि) के अवायवीय किण्वन (किण्वन) का एक उत्पाद।
परमाणु ईंधनएक अरुण ग्रह।इसके उपयोग की दक्षता 19 हजार टन के विस्थापन, 134 मीटर की लंबाई, 23.6 मीटर की चौड़ाई, 16.1 मीटर की ऊंचाई, एक मसौदा के साथ दुनिया के पहले परमाणु-संचालित आइसब्रेकर "लेनिन" के काम से दिखाई जाती है। 10.5 मीटर, 18 समुद्री मील (लगभग 30 किमी / घंटा) की गति से। यह उत्तरी समुद्री मार्ग के साथ जहाजों के कारवां को एस्कॉर्ट करने के लिए बनाया गया था, जिसके साथ बर्फ की मोटाई 2 मीटर या उससे अधिक तक पहुंच गई थी। उन्होंने प्रतिदिन 260-310 ग्राम यूरेनियम की खपत की। एक डीजल आइसब्रेकर को लेनिन आइसब्रेकर के समान कार्य करने के लिए 560 टन डीजल ईंधन की आवश्यकता होगी।
ईंधन और ऊर्जा संसाधनों की आपूर्ति के आकलन के विश्लेषण से पता चलता है कि सबसे दुर्लभ प्रकार का ईंधन तेल है। विभिन्न स्रोतों के अनुसार, यह 250 वर्षों के लिए पर्याप्त होगा। फिर 35-64 वर्षों में ज्वलनशील गैस और यूरेनियम का भंडार समाप्त हो जाएगा। कोयले के साथ स्थिति सबसे अच्छी है, जिसके भंडार दुनिया में काफी बड़े हैं, और कोयले की आपूर्ति 218-330 वर्ष होगी।
२.२ सशर्त ईंधन, कैलोरी मान, ऊर्जा क्षमता।
आर्थिक गणना, एक दूसरे के साथ ईंधन का उपयोग करने वाले उपकरणों के संकेतकों की तुलना और नियोजन एक ही आधार पर किया जाना चाहिए। इसलिए, तथाकथित समकक्ष ईंधन की अवधारणा पेश की गई थी।पारंपरिक ईंधन एक जीवाश्म ईंधन लेखा इकाई है जिसका उपयोग विभिन्न ईंधनों की दक्षता और कुल लेखांकन की तुलना करने के लिए किया जाता है। विभिन्न ताप और बिजली संयंत्रों की दक्षता की तुलना करने के लिए समकक्ष ईंधन का उपयोग विशेष रूप से सुविधाजनक है।
समतुल्य ईंधन की एक इकाई के रूप में, 7000 किलो कैलोरी / किग्रा (29.3 एमजे / किग्रा) के कैलोरी मान के साथ 1 किलो ईंधन का उपयोग किया जाता है, जो अच्छे कम राख वाले सूखे कोयले से मेल खाता है। तुलना के लिए, हम बताते हैं कि भूरे रंग के कोयले का कैलोरी मान 24 एमजे / किग्रा से कम होता है, और एन्थ्रेसाइट और बिटुमिनस कोयले - 23-27 एमजे / किग्रा। पारंपरिक ईंधन और प्राकृतिक ईंधन के बीच का अनुपात सूत्र द्वारा व्यक्त किया जाता है
डब्ल्यू = (क्यूएनआर / 7000) इंट = ई एक्सटेंशन,
जहां डब्ल्यू समतुल्य ईंधन, किग्रा के बराबर मात्रा का द्रव्यमान है;
वीएन - प्राकृतिक ईंधन का द्रव्यमान, किलो (ठोस और तरल ईंधन) या एम 3-गैसीय;
Qнр - दिए गए प्राकृतिक ईंधन का न्यूनतम कैलोरी मान, kcal/kg या kcal/m3।
अनुपात = क्यूएनआर / 7000
बुलाया कैलोरी गुणांक, और इसके लिए स्वीकार किया जाता है:
तेल - 1.43;
प्राकृतिक गैस - 1.15;
पीट - 0.34-0.41 (आर्द्रता के आधार पर);
पीट ब्रिकेट्स - 0.45 -0.6 (आर्द्रता के आधार पर);
डीजल ईंधन - 1.45;
ईंधन तेल - 1.37।
विभिन्न ईंधनों का ऊष्मीय मान, किलो कैलोरी / किग्रा, लगभग है:
तेल - 10,000 (किलो कैलोरी / किग्रा);
प्राकृतिक गैस - 8,000 (केकेसी / एम 3);
कठोर कोयला - 7000 (किलो कैलोरी / किग्रा);
10% - 3900 (किलो कैलोरी / किग्रा) की नमी के साथ जलाऊ लकड़ी;
40% - 2400 (किलो कैलोरी / किग्रा);
नमी सामग्री के साथ पीट 10% - 4100 (किलो कैलोरी / किग्रा);
40% - 2500 (किलो कैलोरी / किग्रा);
ऊर्जा स्रोत के उपयोग की संभावना को निर्धारित करने वाला पैरामीटर है ऊर्जा क्षमता... इसे ऊर्जा J या kWh की इकाइयों में व्यक्त किया जाता है। पृथ्वी के ऊर्जा संसाधनों की ऊर्जा क्षमता, में मापा जाता है एक्जाजौल्स, (ईजे = 10 18
जे), निम्नलिखित मूल्यों द्वारा अनुमानित है:
परमाणु विखंडन ऊर्जा 1.9710 6
भूतापीय ऊर्जा 2.94 10 6
पृथ्वी के स्तर पर सूर्य की ऊर्जा, १ वर्ष के लिए २.४१ १० ६
रासायनिक ईंधन की रासायनिक ऊर्जा 5.21 10 5
थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा 3.60 10 5
ज्वार की ऊर्जा, 1 वर्ष के लिए 2.52 10 5
पवन ऊर्जा, 1 वर्ष के लिए 6.1210 3
वनों की जैव ऊर्जा, 1 वर्ष के लिए 1.4610 3
नदियों की ऊर्जा, १ वर्ष के लिए १.१९ १० २
विश्व ऊर्जा अर्थव्यवस्था की संरचना आज इस तरह से विकसित हुई है कि बिजली की खपत का 80% बिजली संयंत्रों में ईंधन जलाने से प्राप्त होता है, जहां ईंधन की रासायनिक ऊर्जा पहले गर्मी में परिवर्तित होती है, गर्मी काम में बदल जाती है, और काम करती है बिजली। जलविद्युत (लगभग 15%) द्वारा एक महत्वपूर्ण प्रतिशत भी प्रदान किया जाता है, शेष अन्य स्रोतों, मुख्य रूप से परमाणु ऊर्जा संयंत्रों द्वारा कवर किया जाता है। मानव की जरूरतें बढ़ रही हैं, लोग अधिक से अधिक होते जा रहे हैं, और इससे भारी मात्रा में ऊर्जा उत्पादन और इसके उपभोग की वृद्धि दर का कारण बनता है। आज, पारंपरिक ऊर्जा स्रोत (विभिन्न ईंधन, जल संसाधन) और उनके उपयोग के लिए प्रौद्योगिकियां अब समाज को बिजली आपूर्ति का आवश्यक स्तर प्रदान करने में सक्षम नहीं हैं, क्योंकि ये गैर-नवीकरणीय स्रोत हैं और उनकी संख्या तेजी से घट रही है। और यद्यपि प्राकृतिक ईंधन के सिद्ध भंडार बहुत बड़े हैं, उनके विकास की वर्तमान और अनुमानित दरों पर प्राकृतिक भंडार की कमी की समस्या एक वास्तविक और निकट अवधि की संभावना में बदल रही है। पहले से ही आज, कई क्षेत्र, कमी के कारण, औद्योगिक विकास के लिए अनुपयुक्त हैं, और तेल और गैस के लिए, उदाहरण के लिए, किसी को दुर्गम, दूरदराज के क्षेत्रों, समुद्र की अलमारियों आदि में जाना पड़ता है। गंभीर भविष्यवक्ता साबित करते हैं कि यदि ऊर्जा की खपत की वर्तमान मात्रा और वृद्धि दर 3 ... 5% (और वे निस्संदेह और भी अधिक होगी) बनी रहती है, तो जैविक ईंधन का भंडार 70 - 150 वर्षों में पूरी तरह से सूख जाएगा।
बिजली उत्पन्न करने के लिए उपयोग किए जाने वाले गैर-नवीकरणीय संसाधनों के सीमित भंडार, यहां तक कि बचत को ध्यान में रखते हुए, तालिका 2.1 में परिलक्षित होते हैं। आधुनिक प्रौद्योगिकियों के विकास के लिए बिजली के उपयोग के स्तर में वृद्धि की आवश्यकता है। इसके अलावा, यह ध्यान रखना आवश्यक है कि जनसंख्या वृद्धि की दर यह अनुमान लगाना संभव बनाती है कि अब से ४० वर्षों में १२ अरब लोग पृथ्वी पर रहेंगे, यही वजह है कि ऊर्जा संरक्षण की समस्याएं इतनी कठिन हैं। तालिका २.१. विश्व के ऊर्जा संसाधन
विद्युत ऊर्जा उद्योग किसी भी देश की अर्थव्यवस्था की सबसे महत्वपूर्ण शाखा है, क्योंकि इसके उत्पाद (विद्युत ऊर्जा) एक सार्वभौमिक प्रकार की ऊर्जा हैं। इसे बड़ी संख्या में उपभोक्ताओं में विभाजित करके, काफी दूरी पर आसानी से प्रेषित किया जा सकता है। विद्युत ऊर्जा के बिना कई तकनीकी प्रक्रियाओं को अंजाम देना असंभव है, जैसे संचार के आधुनिक साधनों का उपयोग करके हीटिंग, लाइटिंग, कूलिंग, ट्रांसपोर्ट, टीवी, रेफ्रिजरेटर, वॉशिंग मशीन, वैक्यूम क्लीनर, आयरन के बिना हमारे दैनिक जीवन की कल्पना करना असंभव है। टेलीफोन, टेलीग्राफ, फैक्स, कंप्यूटर), जो बिजली की खपत भी करते हैं।
अधिकांश विकसित विदेशी देशों में, पूरे ईंधन और ऊर्जा परिसर का विद्युत घटक ३५-४०% तक पहुँच जाता है, और २१ वीं सदी की शुरुआत तक यह ५०% से अधिक हो गया। विद्युत ऊर्जा को व्यावहारिक रूप से उद्योग, कृषि और रोजमर्रा की जिंदगी के सभी नए क्षेत्रों में पेश किया जा रहा है।
अमेरिका लगभग 2.5 ट्रिलियन का उत्पादन करता है। kWh बिजली, CIS में - लगभग 1.75 ट्रिलियन। किलोवाट घंटा संयुक्त राज्य अमेरिका में बिजली संयंत्र की कुल क्षमता 660 मिलियन kWh है, CIS में - लगभग 350 मिलियन kWh, जिनमें से 30% अमेरिका में हॉट स्टैंडबाय में हैं। सीआईएस में, कोई गर्म रिजर्व नहीं है, और ठंडा एक 6--8% है, जबकि मानक 13% है। बेलारूस गणराज्य में विद्युत आयुध की डिग्री 22% है, जो कि संकेतकों की तुलना में काफी कम है न केवल विकसित देश, बल्कि विश्व औसत (27%)।
यद्यपि विकसित देशों ने पिछले 25 वर्षों में प्रति व्यक्ति अपनी ऊर्जा खपत में वृद्धि करना बंद कर दिया है, विकासशील देशों में प्रति व्यक्ति ऊर्जा खपत में वृद्धि के कारण खपत में वृद्धि उच्च बनी हुई है। वर्तमान दर पर, हमारे सहित, विद्युत ऊर्जा उद्योग का विकास लंबे समय तक जारी रहेगा।
यही है, यह पता लगाने के लिए कि आप ऊर्जा कैसे बचा सकते हैं, आपको स्पष्ट रूप से परिभाषित करने की आवश्यकता है कि "ऊर्जा" की अवधारणा क्या है?
ऊर्जा (ग्रीक - क्रिया, गतिविधि) पदार्थ की गति के विभिन्न रूपों का एक सामान्य मात्रात्मक माप है।
इस परिभाषा का तात्पर्य है:
ऊर्जा एक ऐसी चीज है जो तभी प्रकट होती है जब हमारे आसपास की दुनिया की विभिन्न वस्तुओं की स्थिति (स्थिति) बदल जाती है;
ऊर्जा एक ऐसी चीज है जो एक रूप से दूसरे रूप में जा सकती है (चित्र 1.1);
ऊर्जा को किसी व्यक्ति के लिए उपयोगी कार्य उत्पन्न करने की क्षमता की विशेषता है;
ऊर्जा एक ऐसी चीज है जिसे वस्तुनिष्ठ रूप से परिभाषित, परिमाणित किया जा सकता है।
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A . के रूप में ऊर्जा |
बी रूप में ऊर्जा |
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चावल। १.१. ऊर्जा को एक प्रकार से दूसरे प्रकार में परिवर्तित करने की योजना
प्रकृति के आधार पर प्राकृतिक विज्ञान में ऊर्जा को निम्न प्रकारों में बांटा गया है।
यांत्रिक ऊर्जा - व्यक्तिगत निकायों या कणों की बातचीत, गति के दौरान खुद को प्रकट करती है।
इसमें शरीर की गति या घूर्णन की ऊर्जा, झुकने, खींचने, मुड़ने के दौरान विरूपण की ऊर्जा,
लोचदार निकायों (स्प्रिंग्स) का संपीड़न। इस ऊर्जा का व्यापक रूप से विभिन्न मशीनों - परिवहन और तकनीकी में उपयोग किया जाता है।
ऊष्मीय ऊर्जा अव्यवस्थित (अराजक) गति और पदार्थों के अणुओं की परस्पर क्रिया की ऊर्जा है।
विभिन्न प्रकार के ईंधन के दहन से सबसे अधिक बार प्राप्त तापीय ऊर्जा, व्यापक रूप से हीटिंग के लिए उपयोग की जाती है, कई तकनीकी प्रक्रियाओं (हीटिंग, पिघलने, सुखाने, वाष्पीकरण, आसवन, आदि) को पूरा करती है।
विभिन्न प्रकार के ईंधन की तुलना और इसके भंडार के कुल लेखांकन के लिए, लेखांकन की इकाई को अपनाया गया था - पारंपरिक ईंधन, जिसके दहन की गर्मी 29.3 MJ / kg (7000 kcal / kg) (तालिका 1.1) के रूप में ली गई थी। "
विद्युत ऊर्जा - विद्युत परिपथ के साथ चलने वाले इलेक्ट्रॉनों (विद्युत प्रवाह) की ऊर्जा।
विद्युत ऊर्जा का उपयोग विद्युत मोटरों का उपयोग करके यांत्रिक ऊर्जा प्राप्त करने और प्रसंस्करण सामग्री के लिए यांत्रिक प्रक्रियाओं को पूरा करने के लिए किया जाता है: क्रशिंग, पीस, मिश्रण; विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं को अंजाम देने के लिए; विद्युत ताप उपकरणों और भट्टियों में तापीय ऊर्जा प्राप्त करना; सामग्री के प्रत्यक्ष प्रसंस्करण के लिए (विद्युत निर्वहन मशीनिंग)।
रासायनिक ऊर्जा पदार्थों के परमाणुओं में "संग्रहीत" ऊर्जा है, जो पदार्थों के बीच रासायनिक प्रतिक्रियाओं द्वारा जारी या अवशोषित होती है।
रासायनिक ऊर्जा या तो एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रियाओं (उदाहरण के लिए, ईंधन दहन) के दौरान थर्मल ऊर्जा के रूप में जारी की जाती है, या गैल्वेनिक कोशिकाओं और बैटरी में विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। इन ऊर्जा स्रोतों को उच्च दक्षता (98% तक), लेकिन कम क्षमता की विशेषता है।
चुंबकीय ऊर्जा - स्थायी चुम्बकों की ऊर्जा, जिसमें ऊर्जा की एक बड़ी आपूर्ति होती है, लेकिन इसे बहुत अनिच्छा से "छोड़" दिया जाता है। हालांकि, विद्युत प्रवाह अपने चारों ओर व्यापक, मजबूत चुंबकीय क्षेत्र बनाता है, इसलिए, अक्सर वे विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा की बात करते हैं।
विद्युत और चुंबकीय ऊर्जा एक दूसरे के साथ घनिष्ठ रूप से जुड़ी हुई हैं, उनमें से प्रत्येक को दूसरे के "रिवर्स" पक्ष के रूप में माना जा सकता है।
विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा विद्युत चुम्बकीय तरंगों की ऊर्जा है, अर्थात गतिमान विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र। इसमें दृश्य प्रकाश, अवरक्त, पराबैंगनी, एक्स-रे और रेडियो तरंगें शामिल हैं।
इस प्रकार, विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा विकिरण ऊर्जा है। विकिरण विद्युत चुम्बकीय तरंग ऊर्जा के रूप में ऊर्जा वहन करता है। जब विकिरण अवशोषित होता है, तो इसकी ऊर्जा अन्य रूपों में परिवर्तित हो जाती है, अक्सर गर्मी।
परमाणु ऊर्जा तथाकथित रेडियोधर्मी पदार्थों के परमाणुओं के नाभिक में स्थानीयकृत ऊर्जा है। यह भारी नाभिक (परमाणु प्रतिक्रिया) के विखंडन या हल्के नाभिक (थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया) के संलयन के दौरान जारी किया जाता है।
इस प्रकार की ऊर्जा का एक पुराना नाम भी है - परमाणु ऊर्जा, लेकिन यह नाम उस घटना के सार को गलत तरीके से दर्शाता है जिससे ऊर्जा की भारी मात्रा में रिहाई होती है, जो अक्सर थर्मल और मैकेनिकल के रूप में होती है।
गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा बड़े पैमाने पर पिंडों की बातचीत (गुरुत्वाकर्षण) के कारण होने वाली ऊर्जा है, यह बाहरी अंतरिक्ष में विशेष रूप से ध्यान देने योग्य है। स्थलीय स्थितियों में, यह, उदाहरण के लिए, पृथ्वी की सतह से एक निश्चित ऊंचाई तक उठाए गए शरीर द्वारा "संग्रहीत" ऊर्जा है - गुरुत्वाकर्षण की ऊर्जा।
इस प्रकार, अभिव्यक्ति के स्तर के आधार पर, स्थूल जगत की ऊर्जा आवंटित करना संभव है - गुरुत्वाकर्षण, निकायों की बातचीत की ऊर्जा - यांत्रिक, आणविक बातचीत की ऊर्जा - थर्मल, परमाणु बातचीत की ऊर्जा - रासायनिक, विकिरण ऊर्जा - विद्युत चुम्बकीय, परमाणुओं के नाभिक में निहित ऊर्जा - परमाणु।
आधुनिक विज्ञान अन्य प्रकार की ऊर्जा के अस्तित्व को बाहर नहीं करता है, जो अभी तक दर्ज नहीं किया गया है, लेकिन दुनिया की एक भी प्राकृतिक-वैज्ञानिक तस्वीर और ऊर्जा की अवधारणा का उल्लंघन नहीं करता है।
मोटे तौर पर, ऊर्जा की अवधारणा, इसका विचार कृत्रिम है और विशेष रूप से हमारे आसपास की दुनिया पर हमारे प्रतिबिंबों का परिणाम होने के लिए बनाया गया है। पदार्थ के विपरीत, जिसके बारे में हम कह सकते हैं कि यह अस्तित्व में है, ऊर्जा मानव विचार का फल है, उसका "आविष्कार", इसलिए बनाया गया है कि आसपास की दुनिया में विभिन्न परिवर्तनों का वर्णन करना संभव हो और साथ ही स्थिरता के बारे में बात करें, जिसके संरक्षण को ऊर्जा कहा गया है, भले ही ऊर्जा के बारे में हमारी समझ साल-दर-साल बदलती रहती है।
ऊर्जा की माप की इकाई 1 J (जूल) है। उसी समय, गर्मी की मात्रा को मापने के लिए, "पुरानी" इकाई का उपयोग करें - 1 कैलोरी (कैलोरी) = 4.18 जे, यांत्रिक ऊर्जा को मापने के लिए 1 किलो मीटर = 9.8 जे, विद्युत ऊर्जा - 1 किलोवाट = 3.6 एमजे के मान का उपयोग करें। , 1 जे = = 1 डब्ल्यूएस के साथ।
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि प्राकृतिक विज्ञान साहित्य में, थर्मल, रासायनिक और परमाणु ऊर्जा को कभी-कभी आंतरिक ऊर्जा की अवधारणा के साथ जोड़ा जाता है, अर्थात, एक पदार्थ के भीतर निहित होता है।
उत्पादन प्रौद्योगिकियों के विकास और दुनिया के कई क्षेत्रों में पर्यावरण की स्थिति में महत्वपूर्ण गिरावट के संबंध में, मानव जाति को ऊर्जा के नए स्रोत खोजने की समस्या का सामना करना पड़ रहा है। एक ओर, उत्पादित ऊर्जा की मात्रा उत्पादन, विज्ञान और सार्वजनिक उपयोगिताओं के विकास के लिए पर्याप्त होनी चाहिए, दूसरी ओर, ऊर्जा उत्पादन से पर्यावरण पर प्रतिकूल प्रभाव नहीं पड़ना चाहिए।
प्रश्न के इस सूत्रीकरण ने तथाकथित वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों की खोज की - उपरोक्त आवश्यकताओं को पूरा करने वाले स्रोत। विश्व विज्ञान के प्रयासों से ऐसे कई स्रोत खोजे गए हैं, जिनमें से अधिकांश का पहले से ही कमोबेश व्यापक रूप से उपयोग किया जा रहा है। हम आपके ध्यान में उनका संक्षिप्त विवरण लाते हैं:
सौर ऊर्जा
सौर ऊर्जा संयंत्र 80 से अधिक देशों में सक्रिय रूप से उपयोग किए जाते हैं, वे सौर ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करते हैं। इस तरह के रूपांतरण के विभिन्न तरीके हैं और तदनुसार, विभिन्न प्रकार के सौर ऊर्जा संयंत्र हैं। सबसे आम स्टेशन सौर पैनलों में संयुक्त फोटोवोल्टिक कन्वर्टर्स (फोटोवोल्टिक सेल) का उपयोग करते हैं। दुनिया के अधिकांश सबसे बड़े फोटोवोल्टिक प्रतिष्ठान संयुक्त राज्य अमेरिका में स्थित हैं।
पवन ऊर्जा
संयुक्त राज्य अमेरिका, चीन, भारत के साथ-साथ कुछ पश्चिमी यूरोपीय देशों में पवन ऊर्जा संयंत्रों (पवन फार्मों) का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है (उदाहरण के लिए, डेनमार्क में, जहां सभी बिजली का 25% इस तरह से उत्पादित किया जाता है)। पवन ऊर्जा वैकल्पिक ऊर्जा का एक बहुत ही आशाजनक स्रोत है, वर्तमान में, कई देश इस प्रकार के बिजली संयंत्रों के उपयोग का काफी विस्तार कर रहे हैं।
जैव ईंधन
अन्य प्रकार के ईंधन पर इस ऊर्जा स्रोत का मुख्य लाभ इसकी पर्यावरण मित्रता और नवीकरणीयता है। सभी प्रकार के जैव ईंधन वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों से संबंधित नहीं हैं: पारंपरिक जलाऊ लकड़ी भी जैव ईंधन है, लेकिन यह ऊर्जा का वैकल्पिक स्रोत नहीं है। वैकल्पिक जैव ईंधन ठोस (पीट, लकड़ी और कृषि अपशिष्ट), तरल (बायोडीजल और बायोमास तेल, साथ ही मेथनॉल, इथेनॉल, ब्यूटेनॉल) और गैसीय (हाइड्रोजन, मीथेन, बायोगैस) हैं।
ज्वार और लहरों की ऊर्जा
पारंपरिक जलविद्युत के विपरीत, जो जल प्रवाह का उपयोग करता है, वैकल्पिक जलविद्युत अभी तक व्यापक नहीं है। ज्वारीय बिजली संयंत्रों के मुख्य नुकसान में उनके निर्माण की उच्च लागत और क्षमता में दैनिक परिवर्तन शामिल हैं, जिसके लिए इस प्रकार के बिजली संयंत्रों को केवल बिजली प्रणालियों के हिस्से के रूप में उपयोग करने की सलाह दी जाती है जो अन्य ऊर्जा स्रोतों का भी उपयोग करते हैं। मुख्य लाभ उच्च पर्यावरण मित्रता और ऊर्जा उत्पादन की कम लागत हैं।
पृथ्वी की तापीय ऊर्जा
इस ऊर्जा स्रोत को विकसित करने के लिए, उच्च तापमान भूजल, साथ ही ज्वालामुखियों की ऊर्जा का उपयोग करते हुए, भूतापीय बिजली संयंत्रों का उपयोग किया जाता है। इस समय, गर्म भूमिगत झरनों की ऊर्जा का उपयोग करते हुए, जलतापीय ऊर्जा अधिक सामान्य है। पृथ्वी के आंतरिक भाग की "शुष्क" ऊष्मा के उपयोग पर आधारित पेट्रोथर्मल ऊर्जा वर्तमान में अविकसित है; मुख्य समस्या ऊर्जा प्राप्त करने की इस पद्धति की कम लाभप्रदता मानी जाती है।
वायुमंडलीय बिजली
(पृथ्वी की सतह पर बिजली की चमक लगभग एक साथ ग्रह पर विभिन्न स्थानों पर होती है।)
तड़ित ऊर्जा के संचय और संचय के आधार पर गरज-तूफान की ऊर्जा अभी भी अपनी प्रारंभिक अवस्था में है। गरज के साथ ऊर्जा की मुख्य समस्याएं गरज के मोर्चों की गतिशीलता के साथ-साथ वायुमंडलीय विद्युत निर्वहन (बिजली) की गति हैं, जिससे उनकी ऊर्जा जमा करना मुश्किल हो जाता है।
मुख्य ऊर्जा बचत उपायों के बारे में बात करने से पहले, अर्थात्। यह पता लगाने के लिए कि आप ऊर्जा कैसे बचा सकते हैं, आपको स्पष्ट रूप से परिभाषित करने की आवश्यकता है कि "ऊर्जा" की अवधारणा क्या है?
ऊर्जा (ग्रीक - क्रिया, गतिविधि) पदार्थ की गति के विभिन्न रूपों का एक सामान्य मात्रात्मक माप है।
इस परिभाषा का तात्पर्य है:
ऊर्जा एक ऐसी चीज है जो तभी प्रकट होती है जब हमारे आसपास की दुनिया की विभिन्न वस्तुओं की स्थिति (स्थिति) बदल जाती है;
ऊर्जा एक ऐसी चीज है जो एक रूप से दूसरे रूप में गति कर सकती है;
ऊर्जा को किसी व्यक्ति के लिए उपयोगी कार्य उत्पन्न करने की क्षमता की विशेषता है;
ऊर्जा एक ऐसी चीज है जिसे वस्तुनिष्ठ रूप से परिभाषित, परिमाणित किया जा सकता है।
प्रकृति के आधार पर प्राकृतिक विज्ञान में ऊर्जा को निम्न प्रकारों में बांटा गया है।
यांत्रिक ऊर्जा - व्यक्तिगत निकायों या कणों की बातचीत, गति के दौरान खुद को प्रकट करती है।
इसमें शरीर की गति या घूर्णन की ऊर्जा, झुकने, खींचने, मुड़ने, लोचदार निकायों (स्प्रिंग्स) के संपीड़न के दौरान विरूपण की ऊर्जा शामिल है। इस ऊर्जा का व्यापक रूप से विभिन्न मशीनों - परिवहन और तकनीकी में उपयोग किया जाता है।
ऊष्मीय ऊर्जा अव्यवस्थित (अराजक) गति और पदार्थों के अणुओं की परस्पर क्रिया की ऊर्जा है।
विभिन्न प्रकार के ईंधन के दहन से सबसे अधिक बार प्राप्त तापीय ऊर्जा, व्यापक रूप से हीटिंग के लिए उपयोग की जाती है, कई तकनीकी प्रक्रियाओं (हीटिंग, पिघलने, सुखाने, वाष्पीकरण, आसवन, आदि) को पूरा करती है।
विभिन्न प्रकार के ईंधन की तुलना और इसके भंडार के कुल लेखांकन के लिए, ऊर्जा संसाधनों के उपयोग की दक्षता का आकलन, गर्मी का उपयोग करने वाले उपकरणों के संकेतकों की तुलना, माप की इकाई को अपनाया गया था - पारंपरिक ईंधन, जिसके दहन की गर्मी 29.33 MJ / kg (7000 kcal / kg) के रूप में ली जाती है। तुलनात्मक विश्लेषण के लिए, माप की इकाई आमतौर पर टन ईंधन के बराबर होती है।
1 टन ईंधन समतुल्य = 29.33 10 9 J = 7 10 6 kcal = 8.12 10 3 kWh
यह आंकड़ा एक अच्छे कम राख वाले कोयले से मेल खाता है, जिसे कभी-कभी कोयले के बराबर कहा जाता है। विदेशों में विश्लेषण के लिए, 41.9 एमजे / किग्रा के कैलोरी मान वाले संदर्भ ईंधन का उपयोग किया जाता है। इस सूचक को तेल समतुल्य कहा जाता है।
विद्युत ऊर्जा - विद्युत परिपथ के साथ चलने वाले इलेक्ट्रॉनों (विद्युत प्रवाह) की ऊर्जा।
विद्युत ऊर्जा का उपयोग विद्युत मोटरों का उपयोग करके यांत्रिक ऊर्जा प्राप्त करने और प्रसंस्करण सामग्री के लिए यांत्रिक प्रक्रियाओं को पूरा करने के लिए किया जाता है: क्रशिंग, पीस, मिश्रण; विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं को अंजाम देने के लिए; विद्युत ताप उपकरणों और भट्टियों में तापीय ऊर्जा प्राप्त करना; सामग्री के प्रत्यक्ष प्रसंस्करण के लिए (विद्युत निर्वहन मशीनिंग)।
रासायनिक ऊर्जा पदार्थों के परमाणुओं में "संग्रहीत" ऊर्जा है, जो पदार्थों के बीच रासायनिक प्रतिक्रियाओं द्वारा जारी या अवशोषित होती है।
रासायनिक ऊर्जा या तो एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रियाओं (उदाहरण के लिए, ईंधन दहन) के दौरान गर्मी के रूप में जारी की जाती है, या गैल्वेनिक कोशिकाओं और बैटरी में विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। इन ऊर्जा स्रोतों को उच्च दक्षता (98% तक), लेकिन कम क्षमता की विशेषता है।
चुंबकीय ऊर्जा - स्थायी चुम्बकों की ऊर्जा, जिसमें ऊर्जा की एक बड़ी आपूर्ति होती है, लेकिन इसे बहुत अनिच्छा से "छोड़" दिया जाता है। हालांकि, विद्युत प्रवाह अपने चारों ओर व्यापक, मजबूत चुंबकीय क्षेत्र बनाता है, इसलिए, अक्सर वे विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा की बात करते हैं।
विद्युत और चुंबकीय ऊर्जा एक दूसरे के साथ घनिष्ठ रूप से जुड़ी हुई हैं, उनमें से प्रत्येक को दूसरे के "रिवर्स" पक्ष के रूप में माना जा सकता है।
विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा विद्युत चुम्बकीय तरंगों की ऊर्जा है, अर्थात। गतिमान विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र। इसमें दृश्य प्रकाश, अवरक्त, पराबैंगनी, एक्स-रे और रेडियो तरंगें शामिल हैं।
इस प्रकार, विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा विकिरण ऊर्जा है। विकिरण विद्युत चुम्बकीय तरंग ऊर्जा के रूप में ऊर्जा वहन करता है। जब विकिरण अवशोषित होता है, तो इसकी ऊर्जा अन्य रूपों में परिवर्तित हो जाती है, अक्सर गर्मी।
परमाणु ऊर्जा तथाकथित रेडियोधर्मी पदार्थों के परमाणुओं के नाभिक में स्थानीयकृत ऊर्जा है। यह भारी नाभिक (परमाणु प्रतिक्रिया) के विखंडन या हल्के नाभिक (थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया) के संलयन के दौरान जारी किया जाता है।
इस प्रकार की ऊर्जा का एक पुराना नाम भी है - परमाणु ऊर्जा, लेकिन यह नाम उस घटना के सार को गलत तरीके से दर्शाता है जिससे ऊर्जा की भारी मात्रा में रिहाई होती है, जो अक्सर थर्मल और मैकेनिकल के रूप में होती है।
गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा बड़े पैमाने पर पिंडों की बातचीत (गुरुत्वाकर्षण) के कारण होने वाली ऊर्जा है, यह बाहरी अंतरिक्ष में विशेष रूप से ध्यान देने योग्य है। स्थलीय स्थितियों में, यह, उदाहरण के लिए, पृथ्वी की सतह से एक निश्चित ऊंचाई तक उठाए गए शरीर द्वारा "संग्रहीत" ऊर्जा है - गुरुत्वाकर्षण की ऊर्जा।
इस प्रकार, अभिव्यक्ति के स्तर के आधार पर, कोई स्थूल जगत की ऊर्जा का चयन कर सकता है - गुरुत्वाकर्षण, निकायों की परस्पर क्रिया की ऊर्जा - यांत्रिक, आणविक अंतःक्रियाओं की ऊर्जा - थर्मल, परमाणु बातचीत की ऊर्जा - रासायनिक, विकिरण ऊर्जा - विद्युत चुम्बकीय, परमाणुओं के नाभिक में निहित ऊर्जा - परमाणु।
आधुनिक विज्ञान अन्य प्रकार की ऊर्जा के अस्तित्व को बाहर नहीं करता है, जो अभी तक दर्ज नहीं किया गया है, लेकिन दुनिया की एक भी प्राकृतिक-वैज्ञानिक तस्वीर और ऊर्जा की अवधारणा का उल्लंघन नहीं करता है।
मोटे तौर पर, ऊर्जा की अवधारणा, इसका विचार कृत्रिम है और विशेष रूप से हमारे आसपास की दुनिया पर हमारे प्रतिबिंबों का परिणाम होने के लिए बनाया गया है। पदार्थ के विपरीत, जिसके बारे में हम कह सकते हैं कि यह मौजूद है, ऊर्जा मानव विचार का फल है, उसका "आविष्कार", इस तरह से बनाया गया है कि आसपास की दुनिया में विभिन्न परिवर्तनों का वर्णन करना संभव होगा और साथ ही साथ बात करना भी संभव होगा स्थिरता, जिसका संरक्षण ऊर्जा कहलाती है, भले ही ऊर्जा की हमारी समझ साल-दर-साल बदलती रहती है।
ऊर्जा इकाई 1 जे (जूल) है। उसी समय, गर्मी की मात्रा को मापने के लिए, "पुरानी" इकाई का उपयोग करें - 1 कैलोरी (कैलोरी) = 4.18 जे, यांत्रिक ऊर्जा को मापने के लिए 1 किलो मीटर = 9.8 जे के मूल्य का उपयोग करें, विद्युत ऊर्जा - 1 किलोवाट एच = 3 , 6 एमजे, 1 जे = 1 डब्ल्यू . के साथ
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि प्राकृतिक विज्ञान साहित्य में, थर्मल, रासायनिक और परमाणु ऊर्जा को कभी-कभी आंतरिक ऊर्जा की अवधारणा के साथ जोड़ा जाता है, अर्थात। पदार्थ के अंदर बंद।