मानवता की जरूरतों को पर्याप्त ऊर्जा प्रदान करना आधुनिक विज्ञान के सामने प्रमुख कार्यों में से एक है। समाज के अस्तित्व के लिए बुनियादी स्थितियों को बनाए रखने के उद्देश्य से प्रक्रियाओं की ऊर्जा खपत में वृद्धि के संबंध में, न केवल बड़ी मात्रा में ऊर्जा उत्पादन में, बल्कि इसके वितरण प्रणालियों के संतुलित संगठन में भी तीव्र समस्याएं उत्पन्न होती हैं। और इस संदर्भ में ऊर्जा रूपांतरण का विषय महत्वपूर्ण है। यह प्रक्रिया उपयोगी ऊर्जा क्षमता के उत्पादन के गुणांक के साथ-साथ उपयोग किए गए बुनियादी ढांचे के ढांचे के भीतर तकनीकी संचालन की सेवा के लिए लागत के स्तर को निर्धारित करती है।
प्रौद्योगिकी अवलोकन बदलें
विभिन्न प्रकार की ऊर्जा का उपयोग करने की आवश्यकता उन प्रक्रियाओं में अंतर से जुड़ी है जिनके लिए आपूर्ति संसाधन की आवश्यकता होती है। गर्मी के लिए आवश्यक हैताप, यांत्रिक ऊर्जा - तंत्र की गति के शक्ति समर्थन के लिए, और प्रकाश - प्रकाश व्यवस्था के लिए। बिजली को इसके परिवर्तन और विभिन्न क्षेत्रों में उपयोग की संभावनाओं के संदर्भ में ऊर्जा का एक सार्वभौमिक स्रोत कहा जा सकता है। प्रारंभिक ऊर्जा के रूप में, प्राकृतिक घटनाओं का आमतौर पर उपयोग किया जाता है, साथ ही कृत्रिम रूप से संगठित प्रक्रियाएं जो समान गर्मी या यांत्रिक बल के उत्पादन में योगदान करती हैं। प्रत्येक मामले में, एक निश्चित प्रकार के उपकरण या एक जटिल तकनीकी संरचना की आवश्यकता होती है, जो सिद्धांत रूप में, अंतिम या मध्यवर्ती खपत के लिए आवश्यक रूप में ऊर्जा के रूपांतरण की अनुमति देता है। इसके अलावा, कनवर्टर के कार्यों में, न केवल परिवर्तन एक रूप से दूसरे रूप में ऊर्जा के हस्तांतरण के रूप में सामने आता है। अक्सर यह प्रक्रिया ऊर्जा के कुछ मापदंडों को बिना इसके परिवर्तन के बदलने का काम भी करती है।
रूपांतरण एकल-चरण या बहु-चरण हो सकता है। इसके अलावा, उदाहरण के लिए, फोटोक्रिस्टलाइन कोशिकाओं पर सौर जनरेटर के संचालन को आमतौर पर प्रकाश ऊर्जा के बिजली में परिवर्तन के रूप में माना जाता है। लेकिन साथ ही, गर्मी के परिणामस्वरूप सूर्य द्वारा मिट्टी को दी जाने वाली तापीय ऊर्जा को परिवर्तित करना भी संभव है। भूतापीय मॉड्यूल जमीन में एक निश्चित गहराई पर रखे जाते हैं और विशेष कंडक्टरों के माध्यम से बैटरी को ऊर्जा भंडार से भरते हैं। एक साधारण रूपांतरण योजना में, भूतापीय प्रणाली ऊष्मा ऊर्जा का भंडारण प्रदान करती है, जो कि मूल तैयारी के साथ अपने शुद्ध रूप में हीटिंग उपकरण को दी जाती है। एक जटिल संरचना में, एक समूह में एक ताप पंप का उपयोग किया जाता हैगर्मी कंडेनसर और कंप्रेसर के साथ जो गर्मी और बिजली रूपांतरण प्रदान करते हैं।
विद्युत ऊर्जा रूपांतरण के प्रकार
प्राकृतिक घटनाओं से प्राथमिक ऊर्जा निकालने के लिए विभिन्न तकनीकी विधियां हैं। लेकिन ऊर्जा के गुणों और रूपों को बदलने के लिए और भी अधिक अवसर संचित ऊर्जा संसाधनों द्वारा प्रदान किए जाते हैं, क्योंकि वे परिवर्तन के लिए सुविधाजनक रूप में संग्रहीत होते हैं। ऊर्जा रूपांतरण के सबसे सामान्य रूपों में विकिरण, हीटिंग, यांत्रिक और रासायनिक प्रभावों के संचालन शामिल हैं। सबसे जटिल प्रणालियां आणविक क्षय प्रक्रियाओं और बहु-स्तरीय रासायनिक प्रतिक्रियाओं का उपयोग करती हैं जो कई परिवर्तन चरणों को जोड़ती हैं।
रूपांतरण की एक विशिष्ट विधि का चुनाव प्रक्रिया के संगठन की शर्तों, प्रारंभिक और अंतिम ऊर्जा के प्रकार पर निर्भर करेगा। दीप्तिमान, यांत्रिक, तापीय, विद्युत और रासायनिक ऊर्जा को सबसे सामान्य प्रकार की ऊर्जा में प्रतिष्ठित किया जा सकता है, जो सिद्धांत रूप में, परिवर्तन प्रक्रियाओं में भाग लेते हैं। कम से कम, इन संसाधनों का उद्योग और घरों में सफलतापूर्वक दोहन किया जाता है। अलग-अलग ध्यान ऊर्जा रूपांतरण की अप्रत्यक्ष प्रक्रियाओं के योग्य है, जो एक विशेष तकनीकी संचालन के व्युत्पन्न हैं। उदाहरण के लिए, धातुकर्म उत्पादन के ढांचे के भीतर, हीटिंग और कूलिंग संचालन की आवश्यकता होती है, जिसके परिणामस्वरूप भाप और गर्मी डेरिवेटिव के रूप में उत्पन्न होती हैं, लेकिन लक्षित संसाधन नहीं। संक्षेप में, ये प्रसंस्करण के अपशिष्ट उत्पाद हैं,जो एक ही उद्यम के भीतर उपयोग, रूपांतरित या उपयोग किए जा रहे हैं।
ऊष्मा ऊर्जा रूपांतरण
विकास की दृष्टि से सबसे पुराने और मानव जीवन को बनाए रखने के लिए सबसे महत्वपूर्ण ऊर्जा स्रोतों में से एक, जिसके बिना आधुनिक समाज के जीवन की कल्पना करना असंभव है। ज्यादातर मामलों में, गर्मी बिजली में परिवर्तित हो जाती है, और इस तरह के परिवर्तन के लिए एक साधारण योजना के लिए मध्यवर्ती चरणों के कनेक्शन की आवश्यकता नहीं होती है। हालांकि, थर्मल और परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में, उनकी परिचालन स्थितियों के आधार पर, थर्मल को यांत्रिक ऊर्जा में स्थानांतरित करने के साथ एक तैयारी चरण का उपयोग किया जा सकता है, जिसके लिए अतिरिक्त लागत की आवश्यकता होती है। आज, थर्मल ऊर्जा को बिजली में बदलने के लिए डायरेक्ट-एक्टिंग थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर का तेजी से उपयोग किया जा रहा है।
रूपांतरण की प्रक्रिया स्वयं एक विशेष पदार्थ में होती है जिसे जलाया जाता है, गर्मी छोड़ती है और बाद में वर्तमान पीढ़ी के स्रोत के रूप में कार्य करती है। यही है, थर्मोइलेक्ट्रिक प्रतिष्ठानों को शून्य चक्र के साथ बिजली के स्रोत के रूप में माना जा सकता है, क्योंकि उनका संचालन बेस थर्मल ऊर्जा की उपस्थिति से पहले ही शुरू हो जाता है। ईंधन सेल, आमतौर पर गैस मिश्रण, मुख्य संसाधन के रूप में कार्य करते हैं। उन्हें जला दिया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप गर्मी-वितरण धातु की प्लेट गर्म होती है। अर्धचालक सामग्री के साथ एक विशेष जनरेटर मॉड्यूल के माध्यम से गर्मी हटाने की प्रक्रिया में, ऊर्जा परिवर्तित होती है। विद्युत प्रवाह एक ट्रांसफार्मर या बैटरी से जुड़ी रेडिएटर इकाई द्वारा उत्पन्न होता है। पहले संस्करण में, ऊर्जातुरंत तैयार रूप में उपभोक्ता के पास जाता है, और दूसरे में - जमा करता है और आवश्यकतानुसार दिया जाता है।
यांत्रिक ऊर्जा से तापीय ऊर्जा का उत्पादन
परिवर्तन के परिणामस्वरूप ऊर्जा प्राप्त करने के सबसे सामान्य तरीकों में से एक। इसका सार काम करने की प्रक्रिया में तापीय ऊर्जा देने के लिए निकायों की क्षमता में निहित है। अपने सरलतम रूप में, यह ऊर्जा परिवर्तन योजना दो लकड़ी की वस्तुओं के घर्षण के उदाहरण से प्रदर्शित होती है, जिसके परिणामस्वरूप आग लग जाती है। हालांकि, इस सिद्धांत का व्यावहारिक व्यावहारिक लाभ के साथ उपयोग करने के लिए, विशेष उपकरणों की आवश्यकता होती है।
घरों में, यांत्रिक ऊर्जा का परिवर्तन ताप और जल आपूर्ति प्रणालियों में होता है। ये एक चुंबकीय सर्किट और बंद विद्युत प्रवाहकीय सर्किट से जुड़े एक टुकड़े टुकड़े में कोर के साथ जटिल तकनीकी संरचनाएं हैं। साथ ही इस डिजाइन के वर्किंग चैंबर के अंदर हीटिंग पाइप हैं, जो ड्राइव से किए गए काम की कार्रवाई के तहत गर्म होते हैं। इस समाधान का नुकसान सिस्टम को मेन से जोड़ने की आवश्यकता है।
उद्योग अधिक शक्तिशाली लिक्विड-कूल्ड कन्वर्टर्स का उपयोग करता है। यांत्रिक कार्य का स्रोत बंद पानी की टंकियों से जुड़ा है। कार्यकारी निकायों (टरबाइन, ब्लेड या अन्य संरचनात्मक तत्वों) के आंदोलन की प्रक्रिया में, सर्किट के अंदर भंवर के गठन की स्थिति बनती है। यह ब्लेड के तेज ब्रेकिंग के क्षणों के दौरान होता है। इस मामले में, हीटिंग के अलावा, दबाव भी बढ़ जाता है, जो प्रक्रियाओं को सुविधाजनक बनाता हैजल परिसंचरण।
विद्युत यांत्रिक ऊर्जा का रूपांतरण
अधिकांश आधुनिक तकनीकी इकाइयां इलेक्ट्रोमैकेनिक्स के सिद्धांतों पर काम करती हैं। तुल्यकालिक और अतुल्यकालिक विद्युत मशीनों और जनरेटर का उपयोग परिवहन, मशीन टूल्स, औद्योगिक इंजीनियरिंग इकाइयों और अन्य बिजली संयंत्रों में विभिन्न उद्देश्यों के लिए किया जाता है। अर्थात्, विद्युत यांत्रिक प्रकार के ऊर्जा रूपांतरण जनरेटर और मोटर ऑपरेटिंग मोड दोनों पर लागू होते हैं, जो ड्राइव सिस्टम की वर्तमान आवश्यकताओं पर निर्भर करता है।
सामान्यीकृत रूप में, किसी भी विद्युत मशीन को परस्पर गतिमान चुंबकीय रूप से युग्मित विद्युत परिपथों की प्रणाली के रूप में माना जा सकता है। इस तरह की घटनाओं में हिस्टैरिसीस, संतृप्ति, उच्च हार्मोनिक्स और चुंबकीय नुकसान भी शामिल हैं। लेकिन शास्त्रीय दृष्टिकोण में, उन्हें इलेक्ट्रिक मशीनों के एनालॉग्स के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है, जब हम गतिशील मोड के बारे में बात कर रहे हों, जब सिस्टम ऊर्जा के बुनियादी ढांचे के भीतर काम करता है।
विद्युत यांत्रिक ऊर्जा रूपांतरण प्रणाली दो-चरण और तीन-चरण घटकों के साथ-साथ चुंबकीय क्षेत्रों को घुमाने की विधि के साथ दो प्रतिक्रियाओं के सिद्धांत पर आधारित है। मोटर्स के रोटर और स्टेटर चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में यांत्रिक कार्य करते हैं। आवेशित कणों की गति की दिशा के आधार पर, संचालन का तरीका निर्धारित किया जाता है - एक मोटर या जनरेटर के रूप में।
रासायनिक ऊर्जा से बिजली का उत्पादन
कुल रासायनिक ऊर्जा स्रोत पारंपरिक है, लेकिन इसके परिवर्तन के तरीके इतने सामान्य नहीं हैंपर्यावरण प्रतिबंधों के कारण। अपने आप में, रासायनिक ऊर्जा अपने शुद्ध रूप में व्यावहारिक रूप से उपयोग नहीं की जाती है - कम से कम केंद्रित प्रतिक्रियाओं के रूप में। इसी समय, प्राकृतिक रासायनिक प्रक्रियाएं एक व्यक्ति को हर जगह उच्च या निम्न-ऊर्जा बांड के रूप में घेर लेती हैं, जो खुद को प्रकट करती हैं, उदाहरण के लिए, गर्मी की रिहाई के साथ दहन के दौरान। हालांकि, कुछ उद्योगों में रासायनिक ऊर्जा का रूपांतरण उद्देश्यपूर्ण ढंग से आयोजित किया जाता है। आमतौर पर, प्लाज्मा जनरेटर या गैस टर्बाइन में उच्च तकनीक वाले दहन के लिए स्थितियां बनाई जाती हैं। इन प्रक्रियाओं का एक विशिष्ट अभिकारक एक ईंधन सेल है, जो विद्युत ऊर्जा के उत्पादन में योगदान देता है। दक्षता की दृष्टि से, इस तरह के रूपांतरण बिजली पैदा करने के वैकल्पिक तरीकों की तुलना में उतने लाभदायक नहीं हैं, क्योंकि आधुनिक प्लाज्मा प्रतिष्ठानों में भी उपयोगी गर्मी का हिस्सा नष्ट हो जाता है।
सौर विकिरण ऊर्जा का रूपांतरण
ऊर्जा को परिवर्तित करने के तरीके के रूप में, निकट भविष्य में सूर्य के प्रकाश को संसाधित करने की प्रक्रिया ऊर्जा क्षेत्र में सबसे अधिक मांग वाली हो सकती है। यह इस तथ्य के कारण है कि आज भी प्रत्येक गृहस्वामी सौर ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए सैद्धांतिक रूप से उपकरण खरीद सकता है। इस प्रक्रिया की प्रमुख विशेषता यह है कि संचित सूर्य का प्रकाश निःशुल्क होता है। एक और बात यह है कि यह प्रक्रिया को पूरी तरह से लागत मुक्त नहीं बनाता है। सबसे पहले, सौर बैटरी के रखरखाव के लिए लागत की आवश्यकता होगी। दूसरे, इस प्रकार के जनरेटर स्वयं सस्ते नहीं हैं, इसलिए प्रारंभिक निवेशकुछ लोग अपने स्वयं के मिनी-ऊर्जा स्टेशन का आयोजन कर सकते हैं।
सौर ऊर्जा जनरेटर क्या है? यह फोटोवोल्टिक पैनलों का एक सेट है जो सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करता है। इस प्रक्रिया का सिद्धांत कई मायनों में एक ट्रांजिस्टर के संचालन के समान है। विभिन्न संस्करणों में सौर कोशिकाओं के निर्माण के लिए मुख्य सामग्री के रूप में सिलिकॉन का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, सौर ऊर्जा को परिवर्तित करने के लिए एक उपकरण पॉली- और सिंगल-क्रिस्टल हो सकता है। दूसरा विकल्प प्रदर्शन के मामले में बेहतर है, लेकिन अधिक महंगा है। दोनों ही मामलों में, फोटोकेल रोशन होता है, जिसके दौरान इलेक्ट्रोड सक्रिय होते हैं और उनके आंदोलन की प्रक्रिया में एक इलेक्ट्रोडायनामिक बल उत्पन्न होता है।
भाप ऊर्जा रूपांतरण
स्टीम टर्बाइन का उपयोग उद्योग में ऊर्जा को एक स्वीकार्य रूप में बदलने के तरीके के रूप में और विशेष रूप से निर्देशित पारंपरिक गैस प्रवाह से बिजली या गर्मी के एक स्वतंत्र जनरेटर के रूप में किया जा सकता है। भाप जनरेटर के साथ संयोजन में विद्युत ऊर्जा को परिवर्तित करने के लिए केवल टरबाइन मशीनों का उपयोग उपकरणों के रूप में किया जाता है, लेकिन उनका डिजाइन उच्च दक्षता के साथ इस प्रक्रिया को व्यवस्थित करने के लिए सबसे उपयुक्त है। सबसे सरल तकनीकी समाधान ब्लेड के साथ एक टरबाइन है, जिससे आपूर्ति की गई भाप के साथ नोजल जुड़े होते हैं। जैसे ही ब्लेड चलते हैं, उपकरण के अंदर विद्युत चुम्बकीय संस्थापन घूमता है, यांत्रिक कार्य किया जाता है और करंट उत्पन्न होता है।
कुछ टर्बाइन डिजाइन में हैचरणों के रूप में विशेष विस्तार, जहां भाप की यांत्रिक ऊर्जा को गतिज ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। डिवाइस की यह विशेषता जनरेटर ऊर्जा रूपांतरण की दक्षता बढ़ाने या गतिज क्षमता को ठीक से विकसित करने की आवश्यकता के हितों से नहीं, बल्कि टरबाइन के संचालन के लचीले विनियमन की संभावना प्रदान करके निर्धारित की जाती है। टरबाइन में विस्तार एक नियंत्रण कार्य प्रदान करता है जो उत्पन्न ऊर्जा की मात्रा के कुशल और सुरक्षित विनियमन की अनुमति देता है। वैसे विस्तार का कार्य क्षेत्र, जो रूपांतरण प्रक्रिया में शामिल होता है, सक्रिय दबाव चरण कहलाता है।
ऊर्जा हस्तांतरण के तरीके
ऊर्जा परिवर्तन की विधियों को इसके हस्तांतरण की अवधारणा के बिना नहीं माना जा सकता है। आज तक, निकायों के संपर्क के चार तरीके हैं जिनमें ऊर्जा स्थानांतरित होती है - विद्युत, गुरुत्वाकर्षण, परमाणु और कमजोर। इस संदर्भ में स्थानांतरण को विनिमय की एक विधि के रूप में भी माना जा सकता है, इसलिए, सिद्धांत रूप में, ऊर्जा के हस्तांतरण में कार्य के प्रदर्शन और गर्मी हस्तांतरण के कार्य को अलग किया जाता है। ऊर्जा के किन परिवर्तनों में कार्य करना शामिल है? एक विशिष्ट उदाहरण एक यांत्रिक बल है, जिसमें स्थूल पिंड या पिंडों के अलग-अलग कण अंतरिक्ष में गति करते हैं। यांत्रिक बल के अलावा, चुंबकीय और विद्युत कार्य भी प्रतिष्ठित हैं। लगभग सभी प्रकार के कार्यों के लिए एक प्रमुख एकीकृत विशेषता उनके बीच परिवर्तन को पूरी तरह से मापने की क्षमता है। यानी बिजली में तब्दील हो जाती हैयांत्रिक ऊर्जा, चुंबकीय क्षमता में यांत्रिक कार्य, आदि। गर्मी हस्तांतरण भी ऊर्जा हस्तांतरण का एक सामान्य तरीका है। यह गैर-दिशात्मक या अराजक हो सकता है, लेकिन किसी भी मामले में, सूक्ष्म कणों की गति होती है। सक्रिय कणों की संख्या गर्मी की मात्रा निर्धारित करेगी - उपयोगी गर्मी।
निष्कर्ष
ऊर्जा का एक रूप से दूसरे रूप में संक्रमण सामान्य है, और कुछ उद्योगों में उत्पादन ऊर्जा प्रक्रिया के लिए एक पूर्वापेक्षा है। विभिन्न मामलों में, इस चरण को शामिल करने की आवश्यकता को आर्थिक, तकनीकी, पर्यावरणीय और संसाधन निर्माण के अन्य कारकों द्वारा समझाया जा सकता है। साथ ही, ऊर्जा परिवर्तन के प्राकृतिक और कृत्रिम रूप से संगठित तरीकों की विविधता के बावजूद, परिवर्तन प्रक्रियाओं को प्रदान करने वाले अधिकांश प्रतिष्ठानों का उपयोग केवल बिजली, गर्मी और यांत्रिक कार्यों के लिए किया जाता है। विद्युत ऊर्जा को परिवर्तित करने के साधन सबसे आम हैं। इलेक्ट्रिक मशीनें जो प्रेरण के सिद्धांत के अनुसार यांत्रिक कार्य को बिजली में परिवर्तन प्रदान करती हैं, उदाहरण के लिए, लगभग सभी क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है जहां जटिल तकनीकी उपकरण, असेंबली और उपकरण शामिल होते हैं। और यह प्रवृत्ति कम नहीं हो रही है, क्योंकि मानवता को ऊर्जा उत्पादन में निरंतर वृद्धि की आवश्यकता है, जो हमें प्राथमिक ऊर्जा के नए स्रोतों की तलाश करने के लिए मजबूर करती है। फिलहाल, ऊर्जा क्षेत्र में सबसे आशाजनक क्षेत्रों को उसी की उत्पादन प्रणाली माना जाता हैसूर्य द्वारा उत्पादित यांत्रिक ऊर्जा से बिजली, हवा और पानी प्रकृति में प्रवाहित होता है।
