ऊर्जा: कहां से प्राप्त करें?

ऊर्जा के बारे में थोड़ी बात करते हैं। मैं आपको आश्वस्त करता हूं कि यह दिलचस्प होगा - खासकर यदि आप यह समझना चाहते हैं कि हमारी सभ्यता के सभी लाभ कहां से आते हैं।

तो, चलिए शुरू करते हैं:

SUN RADIATION पृथ्वी पर ऊर्जा का मुख्य स्रोत है। इसकी शक्ति एक सौर स्थिरांक की विशेषता है - सूर्य की किरणों के लंबवत एक इकाई क्षेत्र क्षेत्र से गुजरने वाली ऊर्जा की मात्रा। एक खगोलीय इकाई (जो कि पृथ्वी की कक्षा में है) की दूरी पर, यह निरंतर लगभग 1.37 kW / m ast है। पृथ्वी के वायुमंडल से गुजरते हुए, सौर विकिरण लगभग 370 W / m energy ऊर्जा खो देता है, और केवल 1000 W / m’s पृथ्वी की सतह तक पहुँचता है। यह अभी भी बहुत बड़ी मात्रा में ऊर्जा है!

लेकिन चलो भूमध्य रेखा के बारे में बात नहीं करते हैं, आइए देखें कि मॉस्को में क्या होता है।

● तो, मॉस्को (प्रति वर्ष) के लिए औसत सौर ऊर्जा प्रति वर्ग मीटर 297 एमजे है। जून में अधिकतम 615 है, दिसंबर में न्यूनतम 31 (20 गुना कम) है!

● रूट का मतलब चौकोर हवा की गति - 2.5 m / s (मौसम डेटा)

● नदी के पानी का औसत द्विघात वेग 1 m / s (जल संसाधनों पर डेटा) है

अब, प्रसिद्ध सूत्रों का उपयोग करते हुए, हम इन मूल्यों को बिजली में बदल देंगे।

$$$E = E_0⋅η$जहाँ $$$E_0$- स्रोत की औसत ऊर्जा (सूरज, पानी, हवा), $$$η$- स्थापना की क्षमता (सौर पैनल, औसत हवा जनरेटर और डैमलेस हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर स्टेशन, क्रमशः)।

फिर हमें मिलता है:

● SUN - 44.55 एमजे / एम। वर्ग / वर्ष (प्रत्यक्ष रूपांतरण दक्षता 15% *)
● हवा - 0.07 एमजे / एम 2 / वर्ष (35% के आदेश की रूपांतरण दक्षता)
● पानी - 2.65 एमजे / एम 2 / वर्ष (40% के क्रम की रूपांतरण दक्षता *)
* बाजार पर उपकरणों की विशेषताओं के अनुसार विभिन्न स्रोतों से दक्षता डेटा लिया गया था।

मूल्य काफी योग्य लगते हैं, लेकिन, फिर भी, मूल्यांकन करना मुश्किल है। आइए इसे अलग तरीके से आजमाएं।

भोजन, काम, आवास, आराम और उसे शामिल करने वाली हर चीज उपलब्ध कराने के लिए प्रति वयस्क औसत बिजली की खपत लगभग 1940 kWh प्रति वर्ष बिजली है (विश्व ऊर्जा खपत पर आंकड़ों से डेटा)। यह गणना करना मुश्किल नहीं है कि हमें अच्छी तरह से जीने के लिए, हमें आवश्यकता है:

● 13.9 वर्ग मी। सौर पैनलों (दक्षता - 15%, 2kW - 160000 केवल पैनल पर), लेकिन अगर आपको याद है कि सर्दियों में रोधन बहुत कम है, तो मास्को में हमें 26.6 sq.m. सौर पैनल। और हमें ऊर्जा भंडारण की समस्या के बारे में नहीं भूलना चाहिए, जो बहुत तीव्र है।

● अगर हम पानी के बारे में बात करते हैं, तो यह मूल्य 2800 वर्गमीटर के समान होगा। नदी पार अनुभाग (बांधों के बिना)

● मैं पवन के बारे में बात नहीं करना चाहता - 11.29 हेक्टेयर पवनचक्की क्षेत्र!

यह गणना अनुमानित है, निश्चित रूप से कुछ अधिक प्रभावी समाधान और थोड़ा कम है, लेकिन औसतन, प्लांट निर्माताओं का संघर्ष दक्षता प्रतिशत के लिए जाता है।

केवल वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों का उपयोग करने के लिए स्विच करना केंद्रीय रूस में कितना मुश्किल है, इसकी कल्पना करना मुश्किल नहीं है। इन नंबरों को देखते हुए, आपको आश्चर्य होना शुरू हो जाता है कि क्या वैकल्पिक ऊर्जा की आवश्यकता है।

निश्चित रूप से जरूरत है! लेकिन बस क्या? ऐसा करने के लिए, आपको विस्तार से समझने की आवश्यकता है कि पृथ्वी की सतह पर ऊर्जा कैसे वितरित की जाती है, हम इसका उपयोग कैसे करते हैं और यह कैसे जमा होता है।

तो, चलिए अब सूर्य की ऊर्जा को थोड़ा अलग दृष्टिकोण से देखते हैं।

पृथ्वी पर भारी मात्रा में ऊर्जा गिर रही है। इसे निम्नानुसार वितरित किया जाता है:

1. वायुमंडल और बादलों से परावर्तन
2. पृथ्वी का ताप
2.1। ताप सुशी
2.2। पानी गर्म करना

3. ऊपरी वायुमंडल में ऊर्जा का अपव्यय।

हम क्या उपयोग कर सकते हैं:

पहला आदेश सौर ऊर्जा - बिजली में प्रकाश का सीधा रूपांतरण। मुख्य और स्पष्ट माइनस सौर पैनलों का विशाल क्षेत्र है। लेकिन चलो संख्याओं के लिए जाओ:

● एक औसत परमाणु रिएक्टर लगभग 1 गीगावॉट बिजली पैदा करता है। ऊर्जा की समान मात्रा उत्पन्न करने के लिए आपको कितने सौर पैनलों की आवश्यकता है? हम ऊर्जा का ऊर्जा में अनुवाद करते हैं, ताकि यह स्पष्ट हो। 1 GW प्रति दिन 86400 GJ ऊर्जा प्रति वर्ष या 31536000 GJ प्रति वर्ष है।

● हम सनी चिता (रूस में सबसे सुन्नी शहर) में पैनल लगाएंगे, वर्ष के लिए चिता में कुल पृथक्करण -4363 एमजे है। यह पता चला है कि आपको स्थापित करने की आवश्यकता है (20% की दक्षता के साथ) 36 वर्ग किलोमीटर के पैनल।

● रूस को परमाणु ऊर्जा छोड़ने के लिए, लगभग 1152 km2 का समय लगेगा। सौर पैनल या लगभग 11 ट्रिलियन रूबल (केवल पैनल पर)। सहमत हूँ, बहुत ज्यादा। एक और बिंदु है - इन 1,152 वर्ग किलोमीटर क्षेत्र का क्या होगा? समान संख्या में पैनलों का पारिस्थितिक पदचिह्न क्या है। और यह मत भूलो कि 15 वर्षों में वे अपनी क्षमता का 30% खो देंगे।

सेकंड-हैंड सोलर ऊर्जा - इसका उपयोग हर जगह किया जाता है - यह एक पनबिजली स्टेशन है। यानी सूर्य पानी को वाष्पित करता है - आगे नदी - आगे पनबिजली स्टेशन। यहां सब कुछ स्पष्ट है: एक प्रभावी अधिकतम करने के लिए ऊर्जा को केंद्रित करने के लिए, उच्च बांध बनाए जाते हैं जो पानी के संतुलन को परेशान करते हैं, प्रदेशों को बाढ़ देते हैं, पारिस्थितिक तंत्र को परेशान करते हैं।

थर्ड ऑर्डर का सौर ऊर्जा - सूर्य ग्रह की सतह को गर्म करता है - सतह गर्मी को हवा से हवा - हवा से बिजली संयंत्रों (हवा टर्बाइनों) में स्थानांतरित करती है। यह अनुमान लगाना मुश्किल नहीं है कि इस तरह के कई मध्यस्थ सूर्य की ऊर्जा को और भी अधिक फैलाते हैं। और पृथ्वी पर कई स्थानों पर नहीं, यह पकड़े जाने के लिए पर्याप्त रूप से केंद्रित है। और पवन टर्बाइन का उपयोग करने के परिणाम अभी भी समान हैं - पारिस्थितिक तंत्र, उल्लंघन, आदि का उल्लंघन।

यानी यह पता चला है कि प्रकृति में ऊर्जा बहुत बिखरी हुई है। यह बहुत कुछ लगता है (जैसे एल्यूमीनियम), लेकिन इसे प्राप्त करना आसान नहीं है। और जैसे ही कोई व्यक्ति ऊर्जा को केंद्रित करने की कोशिश करता है, वह प्रकृति की प्राकृतिक स्थिति का उल्लंघन करता है, जिससे इको-डिजास्टर होता है।

इस प्रकार, यहां तक ​​कि वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों के उपयोग से स्थानीय पारिस्थितिक तंत्रों का विघटन होगा और इसके परिणामस्वरूप वैश्विक पारिस्थितिकी तंत्रों का विघटन होगा। यहां तक ​​कि वैकल्पिक ऊर्जा प्रकृति के लिए अप्राकृतिक है, क्योंकि यह अन्य प्रकार की ऊर्जा के समान काम करती है, स्थानीय एकाग्रता बनाता है, और इसलिए पारिस्थितिक तंत्र पर एक बढ़ा बोझ है। तो क्या करें? पाषाण युग में वापस जा रहे हैं?

आइए जानने की कोशिश करें कि हमें ऊर्जा की आवश्यकता क्यों है।

सभी लोगों की जरूरतें अलग-अलग होती हैं। कुछ कम के साथ संतुष्ट हैं, दूसरों को विलासिता की लालसा है। लेकिन मनुष्य, एक जैविक प्रजाति के रूप में, आमतौर पर पारिस्थितिकी के सभी कानूनों के अधीन है। अंतर केवल इतना है कि हमारे अस्तित्व के बार में बहुत अधिक प्रसार है। यह बिखराव इस तथ्य के कारण है कि हम ऊर्जा का उत्पादन और दोहन करने में सक्षम हैं। ऊर्जा हमारे जीवन को कैसे परिभाषित करती है?

मान लेते हैं कि हमारी ऊर्जा जरूरतों का स्तर आसानी से मापा जाता है। और एक गाइड के रूप में, हम रूसी उपभोक्ता टोकरी लेते हैं और उसमें शामिल हर चीज का अनुवाद करते हैं (गर्मी, बिजली, भोजन, परिवहन)। हम इस एन को नामित करेंगे। इसलिए, अगर हम अचानक विशेष रूप से उन खाद्य पदार्थों को खाना शुरू कर दें जो हमने खुद उगाए हैं, तो वे कहीं भी नहीं जाते हैं, आधुनिक तकनीकों का उपयोग नहीं करते हैं और आम तौर पर 16 वीं शताब्दी के एक रूसी गांव का जीवन जीते हैं, हम लगभग 0.05N खर्च करेंगे। और अगर हम झींगा मछली खाने का फैसला करते हैं, तो हवाई जहाज पर उड़ान भरते हैं, ठाठ से रहते हैं - यह हमें 10-100N खर्च होगा।

सब कुछ नया जो हमें घेरता है, सभी मनोरंजन और 8 घंटे का कार्य दिवस - यह सब केवल ऊर्जा की प्रचुरता के कारण ही संभव हो पाया। प्रकृति में, एक सार्वभौमिक कानून है: "यदि ऊर्जा एक बंद प्रणाली को आपूर्ति की जाती है, तो सिस्टम की संरचना अधिक जटिल हो जाती है, और अराजकता (एन्ट्रापी) की डिग्री गिर जाती है।" सारी मानव सभ्यता इसका प्रमाण है।

सच है, हमने कुछ हद तक कानून को ऊर्जा - धन के समतुल्य बनाकर विकृत कर दिया है। और जो कोई भी कहता है कि बैंक नोटों की पुष्टि नहीं की जाती है, वास्तव में उनकी पुष्टि ऊर्जा द्वारा की जाती है। यही है, मानव जाति के जीवन स्तर (सुरक्षा) के आधारशिला ऊर्जा का निष्कर्षण और वितरण है। ऊर्जा प्रवाह का विनियमन बाजार की कीमत पर किया जाता है - सभ्यता ऊर्जा प्रणाली के बराबर।

यही कारण है कि ऊर्जा के व्यक्तिगत स्रोत राजनीतिक दृष्टिकोण से बेहद नुकसानदेह हैं। लेकिन उनके लिए एक जरूरत है। तो अपने लिए ऊर्जा कैसे प्राप्त करें?

इसलिए, पारिस्थितिकविदों के नियमों और पारिस्थितिकी प्रणालियों में ऊर्जा के वितरण के आधार पर, निम्नलिखित निष्कर्ष निकाले जा सकते हैं:

1. प्रजातियों की विविधता और पारिस्थितिकी तंत्र का विकास सीधे ऊर्जा इनपुट पर निर्भर करता है, लेकिन न्यूनतम के कानून के अनुसार यह पारिस्थितिक तंत्र के विकास में एक सीमित कारक नहीं हो सकता है। यानी एक पारिस्थितिकी तंत्र उतनी ही ऊर्जा लेने में सक्षम है जितनी अन्य स्थितियां उसे करने देती हैं। एक अच्छा उदाहरण एक क्षेत्र है - एक क्षेत्र के लिए, सीमा मिट्टी में ट्रेस तत्वों की उपस्थिति है, इसलिए उर्वरकों या सही प्रजातियों की संरचना बायोमास में काफी वृद्धि करती है।

2. कोई व्यक्ति बिना नुकसान पहुंचाए पारिस्थितिकी तंत्र से ऊर्जा का हिस्सा निकाल सकता है।

3. पारिस्थितिकी तंत्र के लिए सबसे हानिकारक प्रजाति की संरचना में कमी है, क्योंकि इससे स्थिरता का नुकसान होता है।

इस प्रकार, मनुष्य का कार्य एक है - कोई नुकसान न करें। यानी आप केवल उसी का उपयोग कर सकते हैं जो पारिस्थितिक तंत्र की ऊर्जा, सूचना और भौतिक संतुलन का उल्लंघन नहीं करता है। ये बहुत सामान्य निष्कर्ष हैं। अब वापस ऊर्जा के लिए।

रूसी ऊर्जा के बराबर 5,000 किलो तेल का उपभोग करते हैं। यदि आप बायोमास (तेल के लिए 10MJ बनाम 41MJ का औसत मूल्य) पर भरोसा करते हैं, तो आपको 20500 किग्रा मिलता है। यह बहुत है या थोड़ा है? आंकड़ों के अनुसार, मध्य लेन में वे एकत्र करते हैं (यदि विशेष रूप से उगाया जाता है, उदाहरण के लिए झाड़ियों के लिए), लगभग 5000-7000 किलोग्राम / हेक्टेयर बायोमास। इस प्रकार, एक व्यक्ति को 3-4 हेक्टेयर क्षेत्र की आवश्यकता होगी। या (यह देखते हुए कि हम 143 मिलियन हैं।) हमें 572 मिलियन हेक्टेयर या 5720000 वर्ग किमी की आवश्यकता है। या क्षेत्र का 33% प्रतिशत। यह बिल्कुल स्पष्ट है कि यह कोई विकल्प नहीं है। हालांकि, यदि आप थोड़ा सोचते हैं, तो सब कुछ इतना दुखद नहीं है:

1. ऊर्जा हानि 11.5% है
2.19% ऊर्जा हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर स्टेशनों से आती है
3. परमाणु ऊर्जा संयंत्रों द्वारा उत्पादित ऊर्जा का 15%
4. 20% ऊर्जा अकुशल रूप से खर्च की जाती है (खराब तापीय संरक्षण, प्रकाश व्यवस्था आदि के साथ इमारतों को गर्म करने के लिए)

यानी यह पहले से ही क्षेत्र का 15% है। लेकिन, फिर भी, हम चरम सीमाओं पर नहीं जाएंगे और केवल वही छोड़ेंगे जो एक व्यक्ति खर्च करता है (परिवहन, भोजन, आवास) - और यह कुल ऊर्जा खपत का केवल 20-25% है। यानी 10% क्षेत्र हमारे लिए हरे द्रव्यमान में सूर्य की ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए पर्याप्त है। इसी समय, यह बिल्कुल स्पष्ट है कि लकड़ी से बने बिजली संयंत्र का निर्माण करना बेवकूफी है। लेकिन क्या होगा अगर आप एक मिनी-इंस्टॉलेशन बनाते हैं जो लकड़ी पर चलता है और गर्मी और प्रकाश देता है?

यह सब क्यों? जिस ग्रह की हमें आवश्यकता है, उसके अनुरूप रहना:

1. केवल उस ऊर्जा का उपयोग करें जो हर साल बायोमास में संग्रहीत होती है, और उस ऊर्जा का उपयोग न करें जो लाखों वर्षों (तेल, गैस, कोयला) के लिए संग्रहीत किया गया है।

2. केवल उस बायोमास का उपयोग करें जिसे पारिस्थितिकी तंत्र उत्पादकता में वृद्धि (रेगिस्तान में ड्रिप सिंचाई, फ्लाई ऐश उर्वरकों का उपयोग - ट्रेस तत्वों का संतुलन बनाए रखना, आदि) के हिस्से के रूप में लागू किया जा सकता है।

3. उनकी उत्पादकता बढ़ाने के लिए पारिस्थितिक तंत्र के विकास को बढ़ावा देना।

4. वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों का उपयोग करें जहां यह सबसे प्रभावी है, लेकिन पारिस्थितिक तंत्र को नुकसान नहीं पहुंचाता है।

5. तब तक इंतजार करें जब तक थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन का मसला हल न हो जाए।

और अगर यह पूरी तरह से व्यावहारिक है: उपरोक्त जमीन बायोमास में गेहूं की औसत उत्पादकता: 13000 किलोग्राम, अर्थात्। दो हेक्टेयर हमारे लिए पर्याप्त है कि हम खुद को गर्मी और बिजली प्रदान करें, हमें केवल इस अच्छे को इकट्ठा करने के लिए कड़ी मेहनत करनी होगी, और फिर प्रकृति की राख को वापस करना याद रखना होगा।
बेशक, यह समग्र रूप से पूरे ऊर्जा क्षेत्र की समस्याओं का समाधान नहीं है, लेकिन एक सार्वभौमिक बैटरी और ऊर्जा स्रोत के रूप में जैविक पदार्थ के लिए सही रवैया, एक व्यक्ति को न केवल खर्च करने के लिए सक्षम बनाता है जो वर्षों से संग्रहीत है, बल्कि अब जो दिया जा रहा है उसे खेती और मजबूत करने के लिए।