अध्याय 14: ऊर्जा के स्रोत (Sources of Energy)

परिचय

कक्षा 10 विज्ञान का चौदहवाँ अध्याय **'ऊर्जा के स्रोत' (Sources of Energy)** मानव समाज की बढ़ती ऊर्जा आवश्यकताओं और विभिन्न ऊर्जा स्रोतों पर उनकी निर्भरता की पड़ताल करता है। यह अध्याय ऊर्जा के विभिन्न रूपों, उनके उपयोग, लाभ, हानियाँ, और पर्यावरण पर उनके प्रभावों पर केंद्रित है। हम पारंपरिक और गैर-पारंपरिक ऊर्जा स्रोतों के साथ-साथ ऊर्जा संरक्षण के महत्व पर भी चर्चा करेंगे।

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1. ऊर्जा का एक अच्छा स्रोत (A Good Source of Energy)

ऊर्जा का एक अच्छा स्रोत वह है जो:

• प्रति इकाई आयतन या द्रव्यमान अधिक कार्य कर सके।
• आसानी से उपलब्ध हो।
• भंडारण और परिवहन में आसान हो।
• सस्ता हो।
• उपयोग करने में सुरक्षित हो।
• कम प्रदूषण फैलाए।

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2. ऊर्जा के पारंपरिक स्रोत (Conventional Sources of Energy)

ये वे स्रोत हैं जिनका उपयोग लंबे समय से किया जा रहा है और जो सीमित मात्रा में उपलब्ध हैं।

(a) जीवाश्म ईंधन (Fossil Fuels)

लाखों वर्षों में पृथ्वी के अंदर दबे पौधों और जानवरों के अवशेषों से बने।

• **उदाहरण:** कोयला, पेट्रोलियम, प्राकृतिक गैस।
• **लाभ:** ऊर्जा का सघन स्रोत, उपयोग में आसान, परिवहन में सुविधाजनक।
• **हानियाँ:**
  • **सीमित उपलब्धता:** अनवीकरणीय स्रोत, एक दिन समाप्त हो जाएंगे।
  • **पर्यावरण प्रदूषण:**
    • कार्बन डाइऑक्साइड के दहन से ग्रीनहाउस प्रभाव और ग्लोबल वार्मिंग।
    • नाइट्रोजन और सल्फर के ऑक्साइड से अम्ल वर्षा।
    • वायु में निलंबित कणों से श्वसन संबंधी समस्याएँ।

(b) तापीय विद्युत संयंत्र (Thermal Power Plant)

• **सिद्धांत:** जीवाश्म ईंधन (मुख्यतः कोयला) को जलाकर पानी को गर्म किया जाता है और भाप बनाई जाती है। यह भाप टर्बाइन को घुमाती है, जो जनरेटर को चलाकर बिजली उत्पन्न करता है।
• **स्थान:** अक्सर कोयला या तेल क्षेत्रों के पास बनाए जाते हैं ताकि ईंधन के परिवहन की लागत कम हो सके।

(c) जलविद्युत ऊर्जा (Hydro Power Energy)

• **सिद्धांत:** ऊँचाई से गिरते पानी की स्थितिज ऊर्जा को टर्बाइन घुमाने और बिजली उत्पन्न करने के लिए गतिज ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।
• **लाभ:**
  • नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत (पानी का चक्र)।
  • कोई जीवाश्म ईंधन नहीं जलता, अतः कोई ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन नहीं।
  • बाँध सिंचाई और बाढ़ नियंत्रण में भी मदद करते हैं।
• **हानियाँ:**
  • बाँधों के निर्माण से बड़े पारिस्थितिक तंत्र नष्ट होते हैं।
  • कृषि भूमि और मानव बस्तियाँ डूब जाती हैं।
  • नदियों के प्राकृतिक प्रवाह में बाधा आती है।

(d) जैव मात्रा (Biomass)

यह पौधों और जानवरों के उत्पाद हैं जिनसे ऊर्जा प्राप्त की जा सकती है।

• **उदाहरण:** लकड़ी, कृषि अपशिष्ट, पशु गोबर।
• **लाभ:** नवीकरणीय स्रोत, ग्रामीण क्षेत्रों में आसानी से उपलब्ध।
• **हानियाँ:**
  • लकड़ी जलाने से धुआँ और प्रदूषण।
  • निम्न तापीय दक्षता।
• **जैव गैस (Biogas) / गोबर गैस:** पशु गोबर, फसल के अवशेष, सब्जियों के कचरे और सीवेज के अवायवीय अपघटन (anaerobic decomposition) से प्राप्त गैस।
  • **मुख्य घटक:** मीथेन ($CH_4$), कार्बन डाइऑक्साइड ($CO_2$), हाइड्रोजन ($H_2$), हाइड्रोजन सल्फाइड ($H_2S$)।
  • **लाभ:** उत्कृष्ट ईंधन (बिना धुएँ के जलता है), उत्तम खाद भी उत्पन्न होती है, अपशिष्ट का निपटान होता है।

(e) पवन ऊर्जा (Wind Energy)

• **सिद्धांत:** पवन चक्कियों का उपयोग करके बहती हवा की गतिज ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित किया जाता है।
• **लाभ:**
  • नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत।
  • गैर-प्रदूषणकारी।
  • संचालन लागत कम।
• **हानियाँ:**
  • पवन ऊर्जा फार्म स्थापित करने के लिए बड़े भू-भाग की आवश्यकता।
  • पवन ऊर्जा केवल उन स्थानों पर संभव है जहाँ पवनें वर्ष के अधिकांश समय तीव्र और स्थिर गति से चलती हैं।
  • शुरुआती लागत अधिक।
  • शोर प्रदूषण।
  • रेडियो/टीवी संकेतों में बाधा।

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3. ऊर्जा के गैर-पारंपरिक स्रोत (Non-Conventional Sources of Energy)

ये वे स्रोत हैं जो हाल ही में विकसित हुए हैं, या जिनका बड़े पैमाने पर उपयोग नहीं किया गया है, और जो अक्षय (inexhaustible) हैं।

(a) सौर ऊर्जा (Solar Energy)

सूर्य से प्राप्त ऊर्जा।

• **सौर कुकर (Solar Cooker):** सूर्य के प्रकाश को केंद्रित करके खाना पकाने के लिए उपयोग किया जाता है।
  • **काला पृष्ठ:** ऊष्मा का अच्छा अवशोषक।
  • **काँच का ढक्कन:** ग्रीनहाउस प्रभाव पैदा करके ऊष्मा को अंदर रोके रखता है।
  • **समतल दर्पण:** प्रकाश को कुकर की ओर परावर्तित करने के लिए।
• **सौर सेल (Solar Cells):** सूर्य के प्रकाश को सीधे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं।
  • **सामग्री:** सिलिकॉन (Silicon)।
  • **लाभ:** कोई गतिमान भाग नहीं, रखरखाव की आवश्यकता नहीं, दूरदराज के क्षेत्रों में उपयोग।
  • **हानियाँ:** प्रारंभिक लागत अधिक, सौर ऊर्जा का निरंतर उपलब्धता नहीं (रात में, बादलों में)।

(b) महासागरीय ऊर्जा (Ocean Energy)

• **ज्वारीय ऊर्जा (Tidal Energy):** ज्वार-भाटा के कारण समुद्र के स्तर में होने वाले उतार-चढ़ाव से उत्पन्न ऊर्जा।
  • **सीमितता:** केवल कुछ ही स्थानों पर संभव जहाँ ज्वारीय मार्ग संकरे होते हैं।
• **तरंग ऊर्जा (Wave Energy):** समुद्र की सतह पर तरंगों की गतिज ऊर्जा का उपयोग करके बिजली उत्पन्न करना।
• **महासागरीय तापीय ऊर्जा (Ocean Thermal Energy Conversion - OTEC):** समुद्र की सतह और गहराई के पानी के तापमान में अंतर का उपयोग करके ऊर्जा प्राप्त करना।
  • **सिद्धांत:** सतह का गर्म पानी वाष्पशील अमोनिया जैसे तरल को वाष्पित करता है, जो टर्बाइन चलाता है। गहराई का ठंडा पानी वाष्प को संघनित करता है।
  • **आवश्यकता:** सतह और 2 किमी की गहराई के बीच $20^\circ \text{C}$ का तापमान अंतर।

(c) भूतापीय ऊर्जा (Geothermal Energy)

• **सिद्धांत:** पृथ्वी के भूगर्भीय क्षेत्रों में चट्टानों के पिघले हुए रूप में गहराई तक जाने पर उत्पन्न ऊष्मा का उपयोग।
• **अनुप्रयोग:** गर्म पानी को सतह पर लाया जाता है और इससे भाप बनाकर टर्बाइन चलाए जाते हैं।
• **लाभ:** नवीकरणीय, विश्वसनीय।
• **हानियाँ:** सीमित स्थान उपलब्धता, हानिकारक गैसों का उत्सर्जन संभव।

(d) नाभिकीय ऊर्जा (Nuclear Energy)

• **सिद्धांत:** नाभिकीय विखंडन (Nuclear Fission) - भारी परमाणुओं (जैसे यूरेनियम, प्लूटोनियम) के नाभिक को तोड़ने पर अत्यधिक ऊर्जा मुक्त होती है।
• **लाभ:**
  • ऊर्जा का विशाल स्रोत (बहुत कम मात्रा में ईंधन से बहुत अधिक ऊर्जा)।
  • कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन नहीं।
• **हानियाँ:**
  • उच्च प्रारंभिक लागत।
  • नाभिकीय कचरे का सुरक्षित निपटान एक बड़ी समस्या।
  • परमाणु हथियार के लिए सामग्री के दुरुपयोग का जोखिम।
  • दुर्घटना का खतरा (जैसे चेरनोबिल, फुकुशिमा)।

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4. पर्यावरण के अनुकूल ऊर्जा स्रोत (Environment-Friendly Energy Sources)

ऊर्जा के ऐसे स्रोत जो उपयोग करने पर कम या कोई प्रदूषण उत्पन्न नहीं करते।

• **उदाहरण:** सौर ऊर्जा, पवन ऊर्जा, जलविद्युत ऊर्जा, बायोमास ऊर्जा (जब ठीक से उपयोग किया जाए)।
• **आवश्यकता:** ऊर्जा की बढ़ती मांग और जलवायु परिवर्तन की चिंता को देखते हुए इन स्रोतों का विकास और उपयोग महत्वपूर्ण है।

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5. ऊर्जा संरक्षण (Energy Conservation)

ऊर्जा के अपव्यय को कम करना और उपलब्ध ऊर्जा स्रोतों का कुशलता से उपयोग करना **ऊर्जा संरक्षण** कहलाता है।

• **महत्व:**
  • अनवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों के समाप्त होने की दर को कम करता है।
  • पर्यावरणीय प्रदूषण को कम करता है।
  • लागत बचाता है।
• **उदाहरण:** सार्वजनिक परिवहन का उपयोग करना, एलईडी बल्ब का उपयोग करना, उपकरणों को बंद करना जब उपयोग में न हों, सौर ऊर्जा का अधिक उपयोग करना।