अलग-अलग स्रोतों से ऊर्जा
उद्योग गर्मी, मोटरों और रासायनिक अभिक्रियाओं के लिए ऊर्जा इस्तेमाल करता है। मुख्य स्रोत:
- जीवाश्म ईंधन (कोयला, तेल, प्राकृतिक गैस): जलाने पर गर्मी और CO2 मिलती है। ये लाखों सालों में पौधों-जानवरों से बने, इसलिए अनवीकरणीय हैं। प्राकृतिक गैस प्रति किलो कोयले से लगभग दोगुनी ऊर्जा देती है।
- परमाणु: यूरेनियम के परमाणु टूटने से गर्मी। चलते समय लगभग कोई CO2 नहीं, पर रेडियोधर्मी कचरा बचता है जिसे लंबे समय तक रखना पड़ता है।
- पन-बिजली: गिरता पानी टरबाइन घुमाता है। CO2 कम, पर बाँध नदियों और ज़मीन को बदलते हैं।
- पवन और सौर: नवीकरणीय, चलते समय लगभग कोई CO2 नहीं। बिजली तभी बनती है जब हवा चले या धूप हो।
- बायोमास: पौधे या बायोगैस जलाना; अगर नए पौधे उग आएँ तो लगभग CO2-तटस्थ हो सकता है।
रसायन से जुड़ाव: ईंधन जलाना ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया है। मीथेन के लिए: CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O + ऊर्जा।
स्रोतों की तुलना और परख
स्रोतों की ठीक तुलना के लिए एक ही इकाई और एक ही पैमाने इस्तेमाल करो:
- प्रति kWh CO2 पूरे जीवन पर (बनाना, ईंधन, चलाना, बंद करना)। गोल मान: कोयला लगभग 820 g/kWh, प्राकृतिक गैस लगभग 490, सौर लगभग 45, पन लगभग 24, परमाणु लगभग 12, पवन लगभग 11।
- भरोसा: क्या हर घंटे बिजली दे सकता है? कोयला, गैस, परमाणु और पन दे सकते हैं। पवन और सौर बदलते हैं, इसलिए भंडारण या बैकअप चाहिए।
- लागत: संयंत्र बनाना, ईंधन और रखरखाव। लागत जगह और साल से बदलती है।
- दूसरे असर: वायु प्रदूषण, ज़मीन का उपयोग, कचरा, सुरक्षा, और ईंधन ख़त्म होगा या नहीं।
कोई स्रोत सब में सबसे अच्छा नहीं, इसलिए देश मिश्रण इस्तेमाल करते हैं। अच्छी परख पहले पैमाने बताती है, फिर तौलती है। ध्यान दो: ये संख्याएँ गोल हैं और अध्ययनों और जगहों के हिसाब से बदलती हैं।
उत्पादों का जीवन-चक्र
जीवन-चक्र किसी उत्पाद के सारे पड़ावों को देखता है: कच्चा माल (खनन, खेती, खुदाई), बनाना (कारख़ाने की प्रक्रियाएँ), ढुलाई और उपयोग, फेंकना (कचरा-स्थल, जलाना) और पुनर्चक्रण या दोबारा उपयोग। जीवन-चक्र मूल्यांकन (LCA) हर पड़ाव की ऊर्जा, कच्चा माल और कचरा गिनता है।
यह क्यों? कोई उत्पाद उपयोग में हरा दिख सकता है पर बनाने में भारी पड़ सकता है, या उल्टा। बल्ब अपनी ज़्यादातर ऊर्जा उपयोग में लेता है, पर फ़ोन बनाने में। LCA बताता है कि सुधार कहाँ करें: कम सामग्री, साफ़ ऊर्जा से निर्माण, ज़्यादा टिकाऊ बनाना या पुनर्चक्रण।
पालने से क़ब्र तक कच्चे माल से फेंकने तक की सीधी रेखा है। पालने से पालने तक का मतलब है पुराना उत्पाद नए का कच्चा माल बने: एक चक्र।
उद्योग का लक्ष्य: कम ऊर्जा में ज़्यादा काम, और बेकार गर्मी और उप-उत्पादों का दोबारा उपयोग।
खुद करो: फ़ोन या बोतल के पड़ाव गिनो
प्लास्टिक बोतल या फ़ोन लो। उसके जीवन-चक्र के पड़ाव लिखो। हर पड़ाव में ऊर्जा कहाँ लगी, लिखो। आपके हिसाब से कौन सा पड़ाव सबसे ज़्यादा लेता है? फिर 3D के चरण 4 में उसे चुनकर मिलाओ।
मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ
- CO2 (kg) = ऊर्जा (kWh) × उत्सर्जन गुणक (g/kWh) ÷ 1000
- 1 kWh = 3.6 MJ
- निकली ऊर्जा = द्रव्यमान × ऊर्जा मान (MJ/kg)
- जीवन-चक्र: कच्चा माल → बनाना → उपयोग → फेंकना → पुनर्चक्रण
हल किए गए उदाहरण
1. एक कारख़ाना 500 kWh इस्तेमाल करता है। बिजली कोयले से आए (820 g/kWh) तो कितनी CO2 निकलेगी?
500 × 820 = 4,10,000 g = 410 kg CO2।
2. वही 500 kWh पवन से आए (11 g/kWh)। CO2 कितनी, और कोयले से कितने गुना कम?
500 × 11 = 5500 g = 5.5 kg। अनुपात = 820 ÷ 11 ≈ 75 गुना कम।
3. 2 kWh को MJ में बदलो।
2 × 3.6 = 7.2 MJ।
4. प्राकृतिक गैस प्रति किलो 50 MJ और कोयला प्रति किलो 25 MJ देता है। 10 kg गैस जितनी ऊर्जा के लिए कितना कोयला चाहिए?
गैस की ऊर्जा = 10 × 50 = 500 MJ। कोयला = 500 ÷ 25 = 20 kg।
5. सौर संयंत्र केवल 20% समय बिजली देता है (औसतन 4.8 घंटे रोज़)। हफ़्ते में कितने घंटे?
4.8 × 7 = 33.6 घंटे प्रति हफ़्ता (168 घंटों का लगभग 20%)।
6. एक उत्पाद कच्चे माल में 10 इकाई, बनाने में 30, उपयोग में 5, फेंकने में 5 लेता है और पुनर्चक्रण 8 बचाता है। कुल शुद्ध ऊर्जा और कौन सा पड़ाव हावी है?
कुल = 10 + 30 + 5 + 5 = 50। पुनर्चक्रण के बाद: 50 − 8 = 42। बनाना हावी है (50 में 30 = 60%)।
आम गलतियाँ
- स्रोतों की तुलना सिर्फ़ चिमनी से निकलने वाली चीज़ पर करना। निर्माण और ईंधन आपूर्ति भी गिनी जाती है।
- नवीकरणीय का मतलब बिना असर मान लेना। बाँध और पैनल भी ज़मीन और सामग्री लेते हैं।
- kW और kWh को मिला देना: kW शक्ति है, kWh ऊर्जा।
- उत्पाद का सिर्फ़ उपयोग-पड़ाव देखना और बनाने-फेंकने को भूल जाना।