विद्युत उत्पन्न करने के लिए तरंग ऊर्जा का उपयोग कैसे किया जाता है?

औद्योगिक जगत को शक्ति प्रदान करने वाली अधिकांश बिजली प्रेरण जनरेटर से आती है। पहला 1896 में ऑनलाइन आया था और पानी के गिरते झरने जो कि नियाग्रा फॉल्स है, द्वारा संचालित किया गया था। अधिकांश आधुनिक प्रेरण जनरेटर भाप से संचालित होते हैं, हालांकि, और पानी को गर्म करने के लिए पसंद के ईंधन लंबे समय से कुंडल, पेट्रोलियम और प्राकृतिक गैस हैं - तथाकथित जीवाश्म ईंधन।

2011 तक, जीवाश्म ईंधन ने दुनिया की 82 प्रतिशत बिजली की आपूर्ति की, लेकिन पर्यावरण पर दहन के उपोत्पादों के विनाशकारी प्रभावों के प्रमाण जारी हैं। अक्टूबर 2018 तक, वैज्ञानिक चेतावनी दे रहे थे कि ग्लोबल वार्मिंग, जिसमें जीवाश्म ईंधन का दहन एक प्रमुख योगदानकर्ता है, जल्दी से एक अपरिवर्तनीय टिपिंग बिंदु पर आ रहा था। इस तरह की चेतावनियों का परिणाम जीवाश्म ईंधन से दूर और नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों, जैसे फोटोवोल्टिक पैनल, भूतापीय ऊर्जा और पवन टरबाइन की ओर है।

वेव पावर टेबल पर मौजूद विकल्पों में से एक है। महासागर अप्रयुक्त ऊर्जा के विशाल भंडार का प्रतिनिधित्व करते हैं। इलेक्ट्रिक पावर रिसर्च इंस्टीट्यूट के अनुसार, अलास्का सहित तटीय संयुक्त राज्य के आसपास संभावित तरंग ऊर्जा लगभग 2,640 टेरावाट-घंटे / वर्ष है। यह पूरे वर्ष के लिए 2.5 मिलियन घरों को बिजली देने के लिए पर्याप्त ऊर्जा है। इसे देखने का एक और तरीका यह है कि एक एकल तरंग में इतनी ऊर्जा होती है कि एक इलेक्ट्रिक कार को सैकड़ों मील तक बिजली दे सकती है।

तरंग ऊर्जा के दोहन के लिए चार मुख्य प्रौद्योगिकियां मौजूद हैं। कुछ किनारे के पास काम करते हैं, कुछ अपतटीय और कुछ गहरे समुद्र में। वेव एनर्जी कन्वर्टर्स (WECs) को पानी की सतह पर बने रहने के लिए डिज़ाइन किया गया है, लेकिन वे अलग-अलग हैं लहरों की गति और उत्पन्न करने के लिए उपयोग की जाने वाली विधियों में संग्राहकों का उन्मुखीकरण बिजली। चार प्रकार के तरंग बिजली जनरेटर बिंदु अवशोषक, टर्मिनेटर, ओवरटॉपिंग डिवाइस और एटेन्यूएटर हैं।

मानो या न मानो, तरंग शक्ति सौर ऊर्जा का दूसरा रूप है। सूरज दुनिया के अलग-अलग हिस्सों को अलग-अलग हिस्सों में गर्म करता है, और इसके परिणामस्वरूप तापमान के अंतर से हवाएँ बनती हैं जो लहरें बनाने के लिए समुद्र के पानी के साथ बातचीत करती हैं। सौर विकिरण भी पानी में ही तापमान अंतर पैदा करता है, और ये पानी के नीचे की धाराओं को चलाते हैं। भविष्य में इन धाराओं की ऊर्जा का दोहन करना संभव हो सकता है, लेकिन अभी के लिए, ऊर्जा उद्योग का अधिकांश ध्यान सतही तरंगों पर केंद्रित है।

एक जलविद्युत बांध में, गिरने वाले पानी की ऊर्जा सीधे एसी बिजली उत्पन्न करने वाले टर्बाइनों को घुमाती है। इस सिद्धांत का उपयोग तरंग निर्माण के कुछ रूपों में लगभग अपरिवर्तित रूप में किया जाता है, लेकिन अन्य में, की ऊर्जा ऊपर और गिरते पानी को कताई का काम करने से पहले दूसरे माध्यम से गुजरना पड़ता है टर्बाइन यह माध्यम प्रायः वायु होता है। हवा को एक कक्ष में बंद कर दिया जाता है, और तरंगों की गति इसे संकुचित कर देती है। संपीड़ित हवा को तब एक छोटे छिद्र के माध्यम से मजबूर किया जाता है, जिससे हवा का एक जेट बनता है जो आवश्यक कार्य कर सकता है। कुछ तकनीकों में, हाइड्रोलिक पिस्टन द्वारा तरंगों की ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में स्थानांतरित किया जाता है। बदले में पिस्टन बिजली पैदा करने वाले टर्बाइनों को चलाते हैं।

तरंग शक्ति अभी भी काफी हद तक प्रायोगिक चरण में है, और सैकड़ों विभिन्न डिजाइनों का पेटेंट कराया गया है, हालांकि इनमें से केवल एक अंश वास्तव में विकसित किया गया है। एक जिसने 2008 और 2009 में पुर्तगाल के तट पर संचालित वाणिज्यिक बिजली की आपूर्ति की, और स्कॉटिश सरकार उत्तरी सागर के तड़के पानी में एक बड़ी परियोजना के विकास पर नजर गड़ाए हुए है। इसी तरह की एक परियोजना की योजना ऑस्ट्रेलिया के तट पर बनाई गई है। वर्तमान में चार मुख्य प्रकार के तरंग जनरेटर मौजूद हैं:

एक बिंदु अवशोषक मुख्य रूप से एक गहरे समुद्र का उपकरण है। यह अपनी जगह पर टिका रहता है और गुजरती लहरों पर ऊपर-नीचे हो जाता है। इसमें एक केंद्रीय सिलेंडर होता है जो एक आवास के अंदर स्वतंत्र रूप से तैरता है, और जैसे ही लहर गुजरती है, सिलेंडर और आवास एक दूसरे के सापेक्ष चलते हैं। गति एक विद्युत चुम्बकीय प्रेरण उपकरण या हाइड्रोलिक पिस्टन को चलाती है, जो टरबाइन को चलाने के लिए आवश्यक ऊर्जा बनाती है। चूंकि ये उपकरण ऊर्जा को अवशोषित करते हैं, इसलिए वे किनारे तक पहुंचने वाली तरंगों की विशेषताओं को प्रभावित कर सकते हैं। यह एक कारण है कि उनका उपयोग दूर के अपतटीय स्थानों में किया जाता है।

एक ऑसिलेटिंग वॉटर कॉलम (OWC) एक विशेष प्रकार का पॉइंट एब्जॉर्बर है। यह भी एक बुआ की तरह दिखता है, लेकिन एक फ्री-फ्लोटिंग आंतरिक सिलेंडर के बजाय, इसमें पानी का एक स्तंभ होता है जो लहरों के साथ उठता और गिरता है। पानी की गति एक पिस्टन को चलाने के लिए एक छिद्र के माध्यम से संपीड़ित हवा को धक्का देती है।

टर्मिनेटर किनारे पर या तटरेखा के पास स्थित हो सकते हैं। वे मूल रूप से लंबी ट्यूब हैं, और जब अपतटीय तैनात किए जाते हैं, तो वे उपसतह बंदरगाह के उद्घाटन के माध्यम से पानी पकड़ते हैं। तरंग गति की दिशा में विस्तार करने के लिए ट्यूबों को लंगर डाला जाता है, और समुद्र की सतह का उत्थान और पतन टरबाइन को चलाने के लिए एक छोटे से उद्घाटन के माध्यम से कैप्चर की गई हवा के एक स्तंभ को धक्का देता है। तट पर स्थित होने पर, समुद्र तट पर दुर्घटनाग्रस्त होने वाली लहरें प्रक्रिया को चलाती हैं, इसलिए उद्घाटन ट्यूबों के सिरों में स्थित होते हैं। लहर की स्थिति के आधार पर प्रत्येक टर्मिनेटर 500 किलोवाट से 2 मेगावाट तक बिजली उत्पन्न कर सकता है। यह पूरे मोहल्ले के लिए पर्याप्त शक्ति है।

टर्मिनेटर की तरह, एटेन्यूएटर लंबी ट्यूब होते हैं जो तरंग आंदोलन के लंबवत तैनात होते हैं। वे एक छोर पर लंगर डाले हुए हैं और उन खंडों में निर्मित होते हैं जो लहर के गुजरने पर एक दूसरे के सापेक्ष चलते हैं। आंदोलन प्रत्येक खंड में स्थित एक हाइड्रोलिक पिस्टन या कुछ अन्य यांत्रिक उपकरण चलाता है, और ऊर्जा एक टरबाइन चलाती है, जो बदले में बिजली पैदा करती है।

ओवरटॉपिंग डिवाइस लंबे होते हैं और तरंग गति की दिशा में लंबवत होते हैं। वे एक अवरोध बनाते हैं, जो समुद्र की दीवार या बांध की तरह होता है, जो पानी इकट्ठा करता है। प्रत्येक गुजरने वाली लहर के साथ जल स्तर बढ़ता है, और जैसे ही यह फिर से गिरता है, यह बिजली उत्पन्न करने वाले टर्बाइनों को चलाता है। समग्र क्रिया मोटे तौर पर जलविद्युत बांधों में नियोजित के समान है। टर्बाइन और ट्रांसमिशन उपकरण अक्सर अपतटीय प्लेटफार्मों में रखे जाते हैं। समुद्र तट पर दुर्घटनाग्रस्त होने वाली तरंगों की ऊर्जा को पकड़ने के लिए ओवरटॉपिंग उपकरणों का भी निर्माण किया जा सकता है।

तरंग शक्ति के स्पष्ट वादे के बावजूद, विकास सौर और पवन ऊर्जा से बहुत पीछे है। बड़े पैमाने पर व्यावसायिक प्रतिष्ठान अभी भी भविष्य की बात हैं। कुछ ऊर्जा विशेषज्ञ 30 साल पहले तरंग बिजली की स्थिति की तुलना सौर और पवन बिजली से करते हैं। इसका एक कारण समुद्र की लहरों की प्रकृति में निहित है। वे अनियमित और अप्रत्याशित हैं। लहरों की ऊंचाई और उनकी अवधि, जो उनके बीच का स्थान है, दिन-प्रतिदिन या घंटे से घंटे तक भिन्न हो सकती है।

एक और समस्या बिजली संचरण है। तरंग शक्ति तब तक किसी उद्देश्य की पूर्ति नहीं कर सकती जब तक कि वह किनारे तक नहीं पहुंच जाती। अधिकांश WECs पानी के भीतर बिजली लाइनों के साथ अधिक कुशल संचरण के लिए वोल्टेज को बढ़ाने के लिए ट्रांसफार्मर को शामिल करते हैं। ये बिजली लाइनें आम तौर पर समुद्र तल पर आराम करती हैं, और उन्हें स्थापित करने से एक तरंग बिजली उत्पादन स्टेशन की लागत में काफी वृद्धि होती है, खासकर जब स्टेशन किनारे से दूर स्थित होता है। इसके अलावा, विद्युत ऊर्जा के किसी भी हस्तांतरण से जुड़ी एक निश्चित मात्रा में बिजली की हानि होती है।