जब कोलंबिया विश्वविद्यालय में ओजगुर साहिन और उनके सहयोगियों ने अक्षय ऊर्जा के स्रोत के रूप में वाष्पीकरण जनरेटर के बारे में बात करना शुरू किया, तो हमारी आँखें खराब हो गईं। क्या अमेरिका वास्तव में, जैसा कि उन्होंने नेचर कम्युनिकेशंस में कहा गया है, हमारी जलाशयों, झीलों और नदियों से निकलने वाले पानी से इसकी ऊर्जा जरूरतों का ६ ९ प्रतिशत (लगभग ३२५ गीगावाट) मिल सकता है?
संक्षिप्त जवाब नहीं है। साहिन की संख्या एक मशीन के एक छोटे स्तर के अध्ययन के एक्सट्रपलेशन पर आधारित थी जिसका उन्होंने आविष्कार किया था जो वाष्पीकरण के माध्यम से बिजली उत्पन्न करता है। यह छोटा, सपाट, "वाष्पीकरण इंजन" पानी के एक शरीर की सतह पर बैठता है और नमी को खोलने और बंद करने के लिए आर्द्रता में भिन्नता का उपयोग करता है, जो एक जनरेटर चला सकता है। संख्या प्राप्त करने के लिए, साहिन ने अमेरिका में झीलों, नदियों और जलाशयों के कुल क्षेत्र द्वारा इस उपकरण से प्राप्त होने वाली शक्ति को गुणा किया, लेकिन निश्चित रूप से, हम हर झील और नदी को कवर नहीं करने जा रहे हैं। हम और प्राकृतिक पारिस्थितिकी तंत्र को अन्य चीजों की आवश्यकता है।
लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि हम प्रौद्योगिकी से लाभ नहीं उठा सकते हैं, और इसे अक्षय ऊर्जा के स्रोत के रूप में छोटे स्तर पर उपयोग कर सकते हैं। वह कैसा लग सकता है? हम किसका इंतज़ार कर रहे हैं? यहाँ पाँच प्रश्न दिए गए हैं जिनमें आप वाष्पीकरण शक्ति के बारे में हो सकते हैं, उत्तर दिए गए हैं।
आप वाष्पीकरण से ऊर्जा प्राप्त कर सकते हैं? वह कैसे काम करता है?
पीने के पक्षी खिलौना अपने हाई स्कूल भौतिकी शिक्षक उसकी मेज पर था सबूत है कि आप कर सकते हैं। पानी का एक शरीर सूर्य से गर्मी को अवशोषित करता है - सूर्य की सभी ऊर्जा का लगभग आधा हिस्सा इस तरह उपयोग किया जाता है - और धीरे-धीरे हवा को वाष्प देता है। वाष्पीकरण इंजन का सबसे सरल पुनरावृत्ति टेप के स्ट्रिप्स के साथ कवर किया जाता है, जो खुद को बैक्टीरिया के बीजाणुओं से ढंकते हैं। जैसे ही जल वाष्प टेप के स्ट्रिप्स के नीचे इकट्ठा होता है, बैक्टीरिया इसे अवशोषित करते हैं और बढ़ जाते हैं। यह टेप को फ्लेक्स करने का कारण बनता है, साथ ही साथ हवा के लिए एक वेंट को खोलता है और एक लीवर को धक्का देता है, जिसे यांत्रिक ऊर्जा से विद्युत में परिवर्तित किया जा सकता है। वेंट वाष्प जारी करता है, बीजाणु सूख जाता है, और बस कुछ ही सेकंड में, टेप संघनक, वेंट बंद हो जाता है, और चक्र फिर से शुरू होता है।
इस साल प्रकाशित पेपर साहिन ने न केवल अपनी खुद की ऊर्जा कैप्चरिंग तकनीक, बल्कि किसी भी प्रकार के वाष्पीकरण हारवेस्टर का उल्लेख किया। साहिन के इंजन के मामले में, जिसे उन्होंने और उनके सहयोगियों ने 2015 में प्रकृति संचार में प्रकाशित किया था, यह बैक्टीरिया के छिद्रों के विस्तार और संकुचन के माध्यम से काम करता है। एक टरबाइन के विपरीत, जो इंजन को चलाने के लिए गर्मी पर निर्भर करता है, "मांसपेशियों" बीजाणुओं का विस्तार होता है और आर्द्रता पर आधारित अनुबंध होता है - जब आर्द्रता ऊपर जाती है, तो बीजाणु का विस्तार होता है, वे टेप-जैसी सामग्री के स्ट्रिप्स को बढ़ाते हैं जिससे वे जुड़े होते हैं। और एक प्रकार का वेंट खोलना। अब vented, आर्द्रता कम हो जाती है, बीजाणु अनुबंध, वेंट बंद हो जाता है, और चक्र रीसेट हो जाता है। जैसा कि यह हो रहा है, स्ट्रिप्स की गति एक छोटे पहिया को धक्का देती है, और रोटेशन एक जनरेटर को ड्राइव करता है।
वाष्पीकरण इंजन यहाँ पानी (नीला) की सतह पर बैठता है। जब नीचे की सतह पर पानी वाष्पित हो जाता है, तो यह पिस्टन की तरह आगे और पीछे की गति को चलाता है, जो एक जनरेटर से जुड़ा होने पर बिजली पैदा करता है। (शी चेन) क्या यह सौर या अन्य नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों को बदल सकता है?
जैसे सौर, पवन, जल और लगभग सब कुछ, वाष्पीकरण ऊर्जा सूर्य से आती है। मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट में एक पृथ्वी प्रणालियों के वैज्ञानिक एक्सल क्लेडॉन ने कहा कि सौर ऊर्जा अद्वितीय है जो सीधे प्राप्त की जाती है, जो नवीनतम प्रकृति संचार पत्र के समीक्षक थे। अन्य सभी में किसी न किसी तरह की मध्यस्थ प्रक्रिया होती है जो दक्षता को कम करती है। सौर ऊर्जा की दर गिर रही है, यह संभावना नहीं है कि सौर पैनलों के सापेक्ष वाष्पीकरण शक्ति प्रभावी होगी।
क्लेडॉन बड़े पैमाने पर प्राकृतिक प्रक्रियाओं के ऊर्जा रूपांतरण का अध्ययन करता है। उदाहरण के लिए, वे कहते हैं, पवन ऊर्जा सूर्य के प्रकाश पर निर्भर करती है जो गर्मी में परिवर्तित हो गई है, और फिर वायुमंडल द्वारा, हर बार सौर ऊर्जा में एक अनदेखी हानि का कारण बनता है। इसके अतिरिक्त, आप जितनी अधिक पवन टरबाइन लगाते हैं, प्रत्येक टरबाइन को बाहर निकालने के लिए वातावरण में उतनी कम ऊर्जा बनी रहती है। वाष्पीकरण ऊर्जा के लिए भी यही सच होगा।
दक्षिणी और पश्चिमी संयुक्त राज्य अमेरिका में झीलों और जलाशयों से वाष्पीकरण-जनित बिजली का उत्पादन करने की सबसे बड़ी क्षमता है। (अहमत-हमदी कैवसोग्लू) यदि यह अन्य ऊर्जा स्रोतों की आवश्यकता को बहुत कम करने वाला नहीं है, तो हम इससे क्या हासिल कर सकते हैं?
मानव ऊर्जा की जरूरतों का कोई जवाब नहीं है। भले ही हम अपनी ऊर्जा का 70 प्रतिशत इस तरह से उत्पादित न करें, फिर भी यह योगदान दे सकता है। गणना की गई कुल वाट क्षमता का एक छोटा प्रतिशत अभी भी अक्षय ऊर्जा उद्योग को प्रभावित करेगा। पवन ऊर्जा, अभी, दसियों गीगावाट, और सौर के लिए भी कम खाते हैं, इसलिए कुल उपलब्ध वाष्पीकरण ऊर्जा का एक छोटा प्रतिशत भी एक बड़ा सेंध लगाएगा।
लेकिन शक्ति से परे लाभ भी हैं। जब आप ऊर्जा की कटाई करते हैं, वाष्पीकरण की दर धीमी हो जाती है। विशेष रूप से अमेरिकी पश्चिम में, जहां पर्यावरण सूखा है और पानी के स्रोत सीमित हैं, जलाशयों को कवर करने से सिंचाई और मानव उपभोग के लिए अधिक पानी छोड़ने से समग्र वाष्पीकरण को कम करने में मदद मिल सकती है।
इसके अलावा, इस प्रकार की ऊर्जा नवीकरणीय ऊर्जा की मौजूदा चुनौतियों में से एक को संबोधित कर सकती है, वह है ऊर्जा भंडारण। वाष्पीकरण न केवल दिन के दौरान होता है, बल्कि रात में भी होता है, जब दिन के सूरज से संचित गर्मी वाष्प को ठंडी रात की हवा में ले जाती है। सौर, और कुछ हद तक, रात में पवन ऊर्जा मर जाती है, जो तब होती है जब हमें ऊर्जा की सबसे अधिक आवश्यकता होती है। वाष्पीकरण ऊर्जा इस समस्या के अन्य ऑन-डिमांड समाधानों को पूरक कर सकती है, जैसे लिथियम आयन बैटरी, ब्लू बैटरी या जियोथर्मल पावर।
झीलों, नदियों और पारिस्थितिक तंत्र के लिए इसके क्या दुष्प्रभाव हो सकते हैं?
यह कुछ ऐसा नहीं है जिसे साहिन के शोध में संबोधित किया गया था। उनके समूह ने संख्याओं को चलाया, और उनका कहना है कि संदर्भ दूसरों के लिए पार्स करने के लिए है क्योंकि प्रौद्योगिकी आगे विकसित होती है। स्थान-दर-स्थान आधार पर पर्यावरणीय आकलन करना होगा। कुछ मामलों में, इसका मतलब होगा कि पानी के शरीर पर और उसके आसपास रहने वाले वन्यजीवों का अध्ययन करना। दूसरों में, पानी के मनोरंजन, औद्योगिक या परिवहन उपयोग को संबोधित किया जाना चाहिए।
यहां तक कि वाष्पीकरण भी आसपास के क्षेत्र की नमी को प्रभावित कर सकता है। बड़े पैमाने पर, साहिन बताते हैं, महासागरों में वायुमंडलीय नमी का प्रभुत्व है। लेकिन छोटी हवा की जेब, जहाँ इस तकनीक से वाष्पीकरण धीमा हो रहा है, वहाँ पौधों या कृषि पर मामूली प्रभाव पड़ सकता है। और यह उस पानी के तापमान पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव डाल सकता है जो इसे कवर करता है। लेकिन यह सब इस बात पर निर्भर करता है कि प्रत्येक जल निकाय का कितना प्रतिशत कवर किया गया है।
इस तकनीक को लागू करने में अभी भी क्या बाधाएं हैं?
इसे और अधिक कुशल बनाएं। इसे बढ़ाओ। पारिस्थितिक आकलन करें। हम एक बड़ी प्रक्रिया के शुरुआती चरणों में हैं। हालाँकि यह सोचना उचित है कि प्रस्तावित उपकरणों के ब्लॉक को दोहराते हुए, प्रौद्योगिकी अच्छी तरह से पैमाने पर होगी, यह केवल एक छोटे पैमाने पर अध्ययन किया गया है - 2015 के शोध में एकल रोटरी इंजन दिखाया गया है। दक्षता बढ़ाने के लिए और अधिक अवसर हो सकते हैं, जैसे सामग्री का अनुकूलन और उत्पादन की लागत को कम करना, या सिस्टम को बड़े इंजनों में संयोजित करना। और पर्यावरणीय अध्ययनों से पारिस्थितिकी तंत्र पर प्रभाव का आकलन करना होगा जहां यह तैनात किया जा सकता है।
