समुद्र दिवस पर जानिए की, कैसे भविष्य में समुद्रों से स्वच्छ और अंतहीन बिजली बनाई जाएगी?

पिछले दो दशकों के दौरान, दुनियाभर में ऊर्जा संकट, जैविक ईंधनों की कमी तथा जलवायु परिवर्तन में वृद्धि से संबंधित चिंताएं निरंतर बढ़ रही हैं, और इन बढ़ती हुई चुनौतियों ने, इंसानों को नवीकरणीय ऊर्जा प्रौद्योगिकियों के क्षेत्र में और अधिक गहराई से विचार करने के लिए भी प्रेरित किया है! जिसके परिणामस्वरूप आज हम पृथ्वी के विशाल समुद्रों से, पर्यावरण हेतु सुरक्षित और नवीकरणीय ऊर्जा प्रौद्योगिकियों का विकास करने में सक्षम हो पाए हैं।
जब हम अक्षय ऊर्जा के स्रोतों के बारे में सोचते हैं, तो आमतौर पर हमारे दिमाग में पवन टरबाइन और सौर पैनल ही आते हैं। लेकिन, महासागर ऊर्जा यूरोप (Ocean Energy Europe (OEE) के अनुसार, हमारे महासागर, वास्तव में अप्रयुक्त ऊर्जा का सबसे बड़ा स्रोत साबित हो सकते हैं, और 2050 तक, यूरोप की 10% बिजली की आपूर्ति, महासागरों द्वारा पूरी की जा सकती है, जो एक वर्ष में प्रभावशाली 94 मिलियन घरों को बिजली देने के लिए पर्याप्त होगी। शून्य उत्सर्जन, और 100% कार्बन तटस्थ होने की क्षमता के साथ, महासागर ऊर्जा प्रौद्योगिकी के वैश्विक बाजार की अनुमानित सालाना क्षमता तकरीबन 53 बिलियन यूरो (53 billion euros) आंकी जा रही है। दरअसल उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में, गहरा समुद्र ठंडा होता है, वहीं समुद्र की सतह बहुत गर्म होती है। हम उस तापमान के अंतर का दोहन कर सकते है, और उसे बिजली में बदल दिया जा सकता है। यदि हम प्रौद्योगिकी में सुधार करते हैं, तो बिजली उत्पादन का यह तरीका, उन द्वीप राष्ट्रों के लिए एक वरदान साबित हो सकता है, जो अपनी ऊर्जा आपूर्ति के लिए महंगे और प्रदूषणकारी डीजल पर निर्भर हैं। तापमान के अंतर से बिजली प्राप्त करने के विचार में, मौलिक रूप से कुछ भी नया नहीं है। वास्तव में, अंतर्निहित तकनीक, एक टरबाइन को घुमाने के लिए वाष्प का उपयोग करके कोयला, गैस और भू-तापीय बिजली संयंत्र बिजली बनाने के तरीके के समान है। वर्तमान में, पायलट प्लांट (pilot plant), केवल एक बड़े पवन टरबाइन के एक अंश को उत्पन्न करने में सक्षम हैं। लेकिन सकारात्मक पक्ष पर, महासागरीय थर्मल प्लांट 24 घंटे बिजली पैदा कर सकते हैं।
यह काम किस प्रकार करता है?
ये बिजली संयंत्र, बंद लूप (closed loop) के माध्यम से, अमोनिया (Ammonia) जैसे कम क्वथनांक वाले तरल पदार्थ चलाकर काम करते हैं। गर्म समुद्र के पानी (20 डिग्री सेल्सियस और 30 डिग्री सेल्सियस के बीच) से निकलने वाली गर्मी, तरल को तब तक गर्म करती है जब तक कि वह वाष्प में न बदल जाए, और टरबाइन को घुमाने के लिए इस्तेमाल किया जा सके। फिर, वाष्प ठंडे समुद्र के पानी (लगभग 5 डिग्री सेल्सियस) के संपर्क में आता है, जो इसे वापस तरल में बदल देता है, ताकि चक्र जारी रह सके।
यह एक, बंद लूप होता है, जिसे हीट एक्सचेंजर (heat exchanger) द्वारा गर्म और ठंडा किया जाता है, जिसमें समुद्र में तरल पदार्थ का कोई निर्वहन नहीं होता है। और यह सौर और पवन जैसी बेहतर विकसित नवीकरणीय प्रौद्योगिकियों की जानी-मानी आंतरिक चुनौतियों के विपरीत, हर समय उपलब्ध होता है। हालांकि वर्तमान में इसका एक नकारात्मक पक्ष यह भी है कि, यह तकनीक प्राइम टाइम (prime time) के लिए तैयार नहीं है। साथ ही इसके साथ मुख्य तकनीकी चुनौती, बड़ी मात्रा में ठंडे समुद्री जल की आवश्यकता भी है। यदि महासागरीय तापीय ऊर्जा रूपांतरण संयंत्र पर्याप्त बड़े पैमाने पर बनाए जाते हैं, तो लागत में कमी आएगी। लेकिन एक और चुनौती यह भी है, की पवन और सौर की लागत के करीब पहुंचने के लिए महासागरीय थर्मल प्लांट (ocean thermal plant) को हर समय, सिस्टम के माध्यम से बहने वाले लगभग चार नियाग्रा फॉल्स (Niagara Falls) जितने पानी की आवश्यकता होगी।
हालांकि बिजली के भूखे और जीवाश्म-ईंधन पर निर्भर देश जापान की भारी मशीनरी निर्माता कंपनी IHI Corp. एक उपसमुद्र टर्बाइन विकसित कर रही है, जो गहरे समुद्र की धाराओं में ऊर्जा का उपयोग करती है, और इसे बिजली के एक स्थिर और विश्वसनीय स्रोत में परिवर्तित करती है। वाणिज्यिक उत्पादन हेतू, कुरोशियो करंट (Kuroshio Current) में ऐसी टर्बाइनों को लगाने की योजना है, जो सीबेड केबल (seabed cable) के माध्यम से बिजली संचारित करती है।
जापान के न्यू एनर्जी एंड इंडस्ट्रियल टेक्नोलॉजी डेवलपमेंट ऑर्गनाइजेशन (New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO) का अनुमान है कि, कुरोशियो करंट, संभावित रूप से 200 गीगावाट (जापान की वर्तमान उत्पादन क्षमता का लगभग 60%) तक उत्पन्न कर सकता है ।
जापान पहले से ही सौर ऊर्जा के क्षेत्र में, दुनिया का तीसरा सबसे बड़ा उत्पादक है, और अपतटीय पवन में भारी निवेश कर रहा है। लेकिन समुद्री धाराओं का दोहन, ऊर्जा भंडारण या जीवाश्म ईंधन की आवश्यकता को कम करने के लिए, आवश्यक विश्वसनीय आधारभूत शक्ति प्रदान कर सकता है। इन मशीनों पर किये गए परीक्षणों ने साबित कर दिया कि प्रोटोटाइप (prototype), 100 किलोवाट की स्थिर शक्ति उत्पन्न कर सकता है और कंपनी अब एक पूर्ण 2 मेगावाट प्रणाली को बढ़ाने की योजना बना रही है, जो 2030 या बाद में वाणिज्यिक संचालन में आ सकती है।
महासागरीय ऊर्जा को पांच प्रमुख प्रौद्योगिकियों में विभाजित किया जा सकता है:
१.तरंग ऊर्जा, जो शक्ति उत्पन्न करने के लिए तरंग गति के उत्थान और पतन का उपयोग करती है;
२. ज्वारीय धारा, जिसमें ज्वार का पार्श्व प्रवाह टर्बाइनों को चलाता है;
3.समुद्री जल एयर कंडीशनिंग (Seawater Air Conditioning (SWAC), जहां समुद्र के पानी का उपयोग मीठे पानी के लूप को गर्म या ठंडा करने के लिए किया जाता है;
४.महासागर थर्मल ऊर्जा रूपांतरण, जो ठंडे गहरे पानी और गर्म सतह के पानी के बीच तापमान अंतर से ऊर्जा पैदा करता है;
५.लवणता प्रवणता विद्युत उत्पादन, ताजे और खारे पानी के बीच नमक सांद्रता में अंतर से ऊर्जा का निर्माण।
हाल ही में OEE की एक रिपोर्ट के अनुसार, 2021 में यूरोप ने 2.2 MW की अतिरिक्त ज्वारीय धारा क्षमता का निर्माण किया। विकास परियोजनाओं में कई नए उपकरण शामिल थे, जिनमें से एक स्कॉटिश कंपनी, ऑर्बिटल मरीन पावर (Scottish company, Orbital Marine Power) द्वारा भी विकसित किया गया था। ऑर्बिटल का पेटेंटेड टाइडल स्ट्रीम टर्बाइन, O2, एक 2MW+ डिवाइस (Orbital's patented Tidal Stream Turbine, the O2, a 2MW+ device) है, जो 2021 से यूके पावर ग्रिड (UK Power Grid) को, कम कार्बन युक्त बिजली प्रदान कर रहा है। स्वीडिश कंपनी मिनेस्टो (Swedish company Minesto), द्वारा बनाई गई एक अन्य ज्वारीय धारा उपकरण, पंखों वाली "पतंग" के माध्यम से कम प्रवाह वाली ज्वारीय धाराओं से बिजली उत्पन्न करती है। पंख, पतंग को हिलाने के लिए पानी के नीचे की धारा द्वारा उत्पन्न लिफ्ट का उपयोग करता है, जिसे आठ पैटर्न की आकृति में घुमाया जाता है, पानी के माध्यम से टरबाइन को चलाता है और वास्तविक वर्तमान गति से कई गुना अधिक जल प्रवाह बनाता है। आईआरईएनए (IRENA) की रिपोर्ट में कहा गया है कि, हालांकि अधिकांश महासागर ऊर्जा प्रौद्योगिकियां, अभी भी शुरुआती चरणों में ही हैं, लेकिन कंपनियों, अनुसंधान संस्थानों, विश्वविद्यालयों और निवेशकों की बढ़ती संख्या, समुद्री ऊर्जा प्रौद्योगिकियों में रुचि दिखा रही है और उन्हें आगे विकसित करने और स्थापित करने के लिए संसाधनों का आवंटन कर रही है।

संदर्भ
https://bit.ly/3xlK1De
https://bit.ly/3zgLEDB
https://bit.ly/3NMXREe

चित्र संदर्भ
1. विद्युत प्रौद्योगिकी PB150 तरंग-शक्ति जनरेटर को दर्शाता एक चित्रण (Wikimedia)
2. महासागर की लहरों से ऊर्जा का उत्पादन को दर्शाता एक चित्रण (youtube)
3. मकाई (Makai's) के महासागर तापीय ऊर्जा रूपांतरण को दर्शाता एक चित्रण (Wikimedia)
4. महासागर विद्युत संयंत्र लहरों से ऊर्जा उत्पन्न करता है, जिसको दर्शाता एक चित्रण (youtube)
5. स्वीडिश कंपनी मिनेस्टो (Swedish company Minesto), द्वारा बनाई गई एक अन्य ज्वारीय धारा उपकरण, पंखों वाली "पतंग" को दर्शाता एक चित्रण (youtube)