रेल की पटरियों पर भाप के इंजन की गड़गड़ाहट। पैडल स्टीमर मरे को मथ रहे हैं। भाप इंजन द्वारा संचालित ड्रेडनॉट युद्धपोत।
हममें से कई लोग सोचते हैं कि भाप का युग समाप्त हो गया है। लेकिन जबकि भाप इंजन का स्थान आंतरिक दहन इंजन और अब इलेक्ट्रिक मोटर ने ले लिया है, आधुनिक दुनिया अभी भी भाप पर निर्भर है। कोयले से लेकर परमाणु तक लगभग सभी ताप विद्युत संयंत्रों को काम करने के लिए भाप की आवश्यकता होती है। (गैस संयंत्र आमतौर पर ऐसा नहीं करते हैं)।
लेकिन क्यों? यह उस चीज़ के कारण है जिसे हमने सहस्राब्दियों पहले खोजा था। पहली शताब्दी ईस्वी में, प्राचीन यूनानियों ने एयोलिपिल-एक भाप टरबाइन का आविष्कार किया था। गर्मी ने पानी को भाप में बदल दिया, और भाप में एक बहुत ही उपयोगी गुण होता है: यह एक आसानी से बनने वाली गैस है जो धक्का दे सकती है।
इस साधारण तथ्य का मतलब यह है कि संलयन शक्ति का सपना भी करीब रेंगता है, हम अभी भी भाप युग में रहेंगे। पहला व्यावसायिक फ्यूजन प्लांट पर भरोसा होगा अत्याधुनिक तकनीक सूर्य के कोर से कहीं अधिक गर्म प्लाज्मा को समाहित करने में सक्षम - लेकिन यह अभी भी एक साधारण भाप टरबाइन से जुड़ा होगा जो गर्मी को गति से बिजली में परिवर्तित करता है।
हम अभी भी भाप पर निर्भर क्यों हैं?
पानी को उबालने में काफी मात्रा में ऊर्जा लगती है, जो कि अब तक ज्ञात सामान्य तरल पदार्थों में से सबसे अधिक है। पानी को वाष्पित होने में इथेनॉल की तुलना में लगभग 2.5 गुना अधिक ऊर्जा लगती है और अमोनिया तरल की तुलना में 60 प्रतिशत अधिक ऊर्जा लगती है।
हम अन्य गैसों के बजाय भाप का उपयोग क्यों करते हैं? पानी सस्ता, गैर-विषैला है और बार-बार उपयोग के लिए संघनित होकर वापस तरल में बदलने से पहले इसे तरल से ऊर्जावान गैस में बदलना आसान है।
भाप इतने लंबे समय तक चलती है क्योंकि हमारे पास प्रचुर मात्रा में पानी है, जो पृथ्वी की सतह के 71 प्रतिशत हिस्से को कवर करता है, और पानी थर्मल ऊर्जा (गर्मी) को यांत्रिक ऊर्जा (गति) को विद्युत ऊर्जा (बिजली) में परिवर्तित करने का एक उपयोगी तरीका है। हम बिजली की तलाश करते हैं क्योंकि इसे आसानी से प्रसारित किया जा सकता है और इसका उपयोग कई क्षेत्रों में हमारे लिए काम करने के लिए किया जा सकता है।
जब पानी को एक बंद कंटेनर के अंदर भाप में बदल दिया जाता है, तो यह अत्यधिक फैलता है और दबाव बढ़ाता है। उच्च दबाव वाली भाप, किसी भी गैस की तरह, भारी मात्रा में गर्मी जमा कर सकती है। यदि एक आउटलेट दिया जाए, तो भाप उच्च प्रवाह दर के साथ इसके माध्यम से बढ़ेगी। इसके निकास पथ में एक टरबाइन लगाएं और बाहर निकलने वाली भाप का बल टरबाइन के ब्लेडों को घुमा देगा। विद्युत चुम्बक इस यांत्रिक गति को विद्युत में परिवर्तित कर देते हैं। भाप संघनित होकर वापस पानी में बदल जाती है और प्रक्रिया फिर से शुरू हो जाती है।
भाप इंजनों ने इंजन को चलाने के लिए भाप बनाने के लिए पानी को गर्म करने के लिए कोयले का उपयोग किया। परमाणु विखंडन पानी को उबालने के लिए गर्मी उत्पन्न करने के लिए परमाणुओं को विभाजित करता है। परमाणु संलयन हाइड्रोजन (ड्यूटेरियम और ट्रिटियम) के भारी समस्थानिकों को हीलियम-3 परमाणुओं में संलयन करने और और भी अधिक गर्मी पैदा करने के लिए मजबूर करेगा - बिजली बनाने के लिए टरबाइन चलाने के लिए भाप बनाने के लिए पानी को उबालने के लिए।
यदि आप अधिकांश थर्मल पावर प्लांटों - कोयला, डीजल, परमाणु विखंडन, या यहां तक कि परमाणु संलयन - में केवल अंतिम प्रक्रिया को देखते हैं, तो आपको भाप की पुरानी तकनीक दिखाई देगी जहां तक इसे ले जाया जा सकता है।
बड़े विद्युत अल्टरनेटर चलाने वाले भाप टरबाइन जो दुनिया की 60 प्रतिशत बिजली का उत्पादन करते हैं, सुंदरता की चीजें हैं। सैकड़ों वर्षों की धातुकर्म प्रौद्योगिकी, डिज़ाइन और जटिल निर्माण ने भाप टरबाइन को लगभग पूर्ण बना दिया है।
क्या हम भाप का उपयोग करते रहेंगे? नई प्रौद्योगिकियां भाप का उपयोग किए बिना बिजली का उत्पादन करती हैं। सौर पेनल्स जबकि, आने वाले फोटॉन सिलिकॉन में इलेक्ट्रॉनों से टकराते हैं और चार्ज बनाते हैं हवा टर्बाइनों भाप टरबाइन की तरह काम करें, सिवाय इसके कि टरबाइन हवा से चल रही हो, भाप से नहीं। ऊर्जा भंडारण के कुछ रूप, जैसे कि पंप किए गए हाइड्रो, टरबाइन का उपयोग करते हैं लेकिन तरल पानी के लिए, भाप का नहीं, जबकि बैटरियां बिल्कुल भी भाप का उपयोग नहीं करती हैं।
ये प्रौद्योगिकियां तेजी से ऊर्जा और भंडारण के महत्वपूर्ण स्रोत बन रही हैं। लेकिन भाप ख़त्म नहीं हो रही है. यदि हम ताप विद्युत संयंत्रों का उपयोग करते हैं, तो संभवतः हम अभी भी भाप का उपयोग करेंगे।
हम गर्मी को बिजली में क्यों नहीं बदल सकते?
आपको आश्चर्य हो सकता है कि हमें इतने सारे कदमों की आवश्यकता क्यों है। हम ऊष्मा को सीधे बिजली में क्यों नहीं बदल सकते?
यह संभव है। उपग्रहों और अंतरिक्ष जांचों में थर्मो-इलेक्ट्रिक उपकरण पहले से ही उपयोग में हैं।
सीसा-टेल्यूरियम जैसे विशेष मिश्र धातुओं से निर्मित, ये उपकरण इन सामग्रियों के बीच गर्म और ठंडे जंक्शनों के बीच तापमान अंतर पर निर्भर करते हैं। तापमान का अंतर जितना अधिक होगा, वे उतना अधिक वोल्टेज उत्पन्न कर सकते हैं।
इन उपकरणों के हर जगह नहीं होने का कारण यह है कि वे केवल कम वोल्टेज पर डायरेक्ट करंट (डीसी) उत्पन्न करते हैं और गर्मी को बिजली में परिवर्तित करने में 16-22 प्रतिशत के बीच कुशल होते हैं। इसके विपरीत, अत्याधुनिक थर्मल पावर प्लांट 46 प्रतिशत तक कुशल हैं।
यदि हम इन ताप-रूपांतरण इंजनों पर एक समाज चलाना चाहते हैं, तो हमें पर्याप्त उच्च डीसी करंट उत्पन्न करने के लिए इन उपकरणों की बड़ी श्रृंखला की आवश्यकता होगी और फिर इसे उस प्रत्यावर्ती धारा में परिवर्तित करने के लिए इनवर्टर और ट्रांसफार्मर का उपयोग करना होगा जिसके हम आदी हैं। इसलिए जब आप भाप से बच सकते हैं, तो आपको बिजली को उपयोगी बनाने के लिए नए रूपांतरण जोड़ने होंगे।
गर्मी को बिजली में बदलने के अन्य तरीके भी हैं। उच्च तापमान वाले ठोस-ऑक्साइड ईंधन सेल का विकास किया जा रहा है दशकों के लिए. ये गर्म चलते हैं - 500-1,000 डिग्री सेल्सियस के बीच - और डीसी बिजली का उत्पादन करने के लिए हाइड्रोजन या मेथनॉल (वास्तविक लौ के बिना) जला सकते हैं।
ये ईंधन सेल 60 प्रतिशत तक कुशल हैं और संभावित रूप से इससे भी अधिक कुशल हैं। आशाजनक होते हुए भी, ये ईंधन सेल अभी प्राइम टाइम के लिए तैयार नहीं हैं। उनके पास महंगे उत्प्रेरक हैं और भीषण गर्मी के कारण उनका जीवनकाल छोटा है। लेकिन प्रगति है बनाया जा रहा है.
जब तक इस तरह की प्रौद्योगिकियां परिपक्व नहीं हो जातीं, हम गर्मी को बिजली में बदलने के तरीके के रूप में भाप से ही चिपके रहेंगे। यह इतना बुरा नहीं है—भाप काम करती है।
जब आप किसी भाप इंजन को खड़खड़ाते हुए देखते हैं, तो आप सोच सकते हैं कि यह अतीत की एक अनोखी तकनीक है। लेकिन हमारी सभ्यता अभी भी भाप पर बहुत अधिक निर्भर है। अगर संलयन शक्ति आता है, भाप भविष्य में भी बिजली देने में मदद करेगी। भाप युग वास्तव में कभी समाप्त नहीं हुआ।
इस लेख से पुन: प्रकाशित किया गया है वार्तालाप क्रिएटिव कॉमन्स लाइसेंस के तहत। को पढ़िए मूल लेख.
छवि क्रेडिट: विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से सीमेंस प्रेसेबिल्ड
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- स्रोत: https://singularityhub.com/2024/03/19/even-as-the-fusion-era-comes-into-view-were-still-in-the-steam-age/
