ऊर्जा

तल दैनिक जीवनका चारओटा दृश्य दिइएका छन्। हरेक दृश्यमा सोधिएको प्रश्नबारे सोच्नुहोस्।

1. घाममा डोरीमा भिजेका लुगा सुकाइएका छन्। यी लुगा कुन ऊर्जाले सुक्छन्?
2. चार्ज गरिएको एउटा इलेक्ट्रिक स्कुटर राखिएको छ। यो कुन ऊर्जाले चल्छ?
3. एउटा परिवार एलपी ग्यासको चुलोमा पनि र दाउरा बाल्ने माटाको चुलोमा पनि खाना पकाउँछ। खाना पकाउन ऊर्जाका कुन कुन स्रोत प्रयोग गर्न सकिन्छ?
4. एउटा घरको छानामा सोलार प्यानल छ, घरभित्र ब्याट्री छ र राति बत्ती बल्छ। सौर ऊर्जालाई कुन कुन रूपमा बदल्न सकिन्छ?

पृथ्वीका लागि ऊर्जाको मुख्य स्रोत सूर्य हो। सूर्यविना जीवन सम्भव हुँदैन। जलचक्र, प्रकाश संश्लेषण तथा दाउरा, अन्न र लुगा सुकाउने काममा सूर्यको ऊर्जा प्रत्यक्ष रूपमा प्रयोग हुन्छ। पेट्रोलियम, प्राकृतिक ग्यास र जलविद्युत् पनि सौर ऊर्जा नै हुन्। यिनमा सौर ऊर्जा जम्मा भएर अर्को रूपमा बदलिएको हुने भएकाले यिनलाई सौर ऊर्जाका अप्रत्यक्ष रूप भनिन्छ। यसरी हामीले प्रयोग गर्ने प्रायः सबै ऊर्जा प्रत्यक्ष वा अप्रत्यक्ष रूपमा सूर्यबाटै आउँछ।

क्रियाकलाप 9.1: नेपालमा ऊर्जाका स्रोत

हामी आफ्नो आवश्यकताअनुसार ऊर्जाका विभिन्न स्रोत प्रयोग गर्छौँ। प्रयोगयोग्य ऊर्जा दिन सक्ने कुनै पनि वस्तु वा पदार्थलाई ऊर्जाको स्रोत भनिन्छ। कोइला, डिजेल, मटितेल, प्राकृतिक ग्यास, दाउरा, गुइँठा, घाम तथा नदीको पानी (जलविद्युत्का लागि) सबै ऊर्जाका स्रोत हुन्। नेपालका फरक फरक भागमा फरक फरक स्रोत प्रयोग हुन्छन्: काठमाडौँमा एलपी ग्यासको सिलिन्डर, पहाडका गाउँमा दाउरा, तराईमा गुइँठा अनि डोल्पामा घाम र चौँरीको गोबर।

ऊर्जाका स्रोतलाई मुख्य दुई प्रकारमा वर्गीकरण गरिन्छ।

अनवीकरणीय ऊर्जाका स्रोत

कोइला, कच्चा तेल (खनिज तेल) र प्राकृतिक ग्यास जमिनमुनि बोटबिरुवा र जनावरका अवशेषबाट लाखौँ वर्षमा बनेका हुन्। एक पटक बालेपछि यी सकिन्छन्। मानिसको एक जीवनकालमा यिनलाई फेरि बनाउन सकिँदैन। त्यसैले यिनलाई सधैँभरि प्रयोग गर्न सकिँदैन।

प्रयोग गर्दै जाँदा सकिने र आवश्यक परेको बेला फेरि पूर्ति गर्न नसकिने ऊर्जाका स्रोतलाई अनवीकरणीय ऊर्जाका स्रोत भनिन्छ। जस्तै: कोइला, खनिज तेल (पेट्रोल, डिजेल, मटितेल, एलपी ग्यास) तथा प्राकृतिक ग्यास।

नवीकरणीय ऊर्जाका स्रोत

घाम हरेक बिहान फेरि लाग्छ। पानी परिरहँदा नदी बगिरहन्छन्। काटिएको रुखको ठाउँमा नयाँ रुख उम्रन्छ। प्रकृतिले यी स्रोत छोटो समयमै फेरि पूर्ति गर्ने भएकाले प्रयोग गरिरहँदा पनि यी सकिँदैनन्।

प्रकृतिमा निरन्तर उत्पादन भइरहने र छिट्टै फेरि पूर्ति हुन सक्ने ऊर्जाका स्रोतलाई नवीकरणीय ऊर्जाका स्रोत भनिन्छ। जस्तै: सौर ऊर्जा, वायु ऊर्जा, जलविद्युत्, दाउरा, गुइँठा तथा बायोग्यास।

पृथ्वीले सूर्यबाट प्राप्त गर्ने ताप र प्रकाशलाई सौर ऊर्जा भनिन्छ। वस्तु सुकाउन र तताउन यसको प्रत्यक्ष प्रयोग गरिन्छ। प्रविधिको सहायताले यसलाई बिजुलीजस्ता अरू रूपमा पनि बदल्न सकिन्छ।

पृथ्वीले हरेक दिन सूर्यबाट अत्यन्तै धेरै ऊर्जा पाउँछ। सूर्यमा यति धेरै ऊर्जा कहाँबाट आउँछ त? यो ऊर्जा न्युक्लियर फ्युजनबाट आउँछ: सूर्यको भित्री भागमा हाइड्रोजनका परमाणु जोडिएर हिलियम बन्छ र त्यसबाट ऊर्जा निस्कन्छ।

सूर्यसँग सम्बन्धित केही तथ्य

तथ्य	मान
सूर्यको पिण्ड	2 × 10³⁰ kg (करिब 3,30,000 पृथ्वी बराबर)
पृथ्वीबाट औसत दुरी	1.5 × 10⁸ km (15 करोड km)
कोरको तापक्रम	करिब 15,000,000 K (डेढ करोड केल्भिन)
सतहको तापक्रम	5,778 K (करिब 5,500 °C)
हरेक सेकेन्डमा निस्कने ऊर्जा	3.8 × 10²⁶ J (त्यसैले यसको सामर्थ्य 3.8 × 10²⁶ W)
पृथ्वीको वायुमण्डलको माथिल्लो भागमा सूर्यतिर फर्केको हरेक वर्गमिटरमा आइपुग्ने सौर ऊर्जा	करिब 1.4 kW (1,361 W)

यो ऊर्जाको करिब एक चौथाइ भाग तल आउँदा बाटोमै वायुमण्डलमा सोसिन्छ वा परावर्तन हुन्छ। त्यसैले सफा दिनको मध्याह्नमा सूर्यतिर फर्केको एक वर्गमिटर जमिनमा करिब 1 kW ऊर्जा आइपुग्छ। यो एउटा सानो बिजुलीको हिटर जत्तिकै हो।

सूर्यमा हुने न्युक्लियर प्रतिक्रिया

सूर्य मुख्य रूपमा हाइड्रोजनले बनेको मध्यम आकारको तारा हो। यसको कोरको तापक्रम करिब डेढ करोड केल्भिन हुन्छ। त्यति उच्च तापक्रममा परमाणु अत्यन्तै छिटो चल्छन् र एकअर्कासँग जोडले ठोक्किन्छन्। यसरी ठोक्किँदा हाइड्रोजनका परमाणुका इलेक्ट्रोन छुट्छन्। अनि इलेक्ट्रोनविनाका हाइड्रोजनका न्युक्लियस मात्र बाँकी रहन्छन्। यिनलाई प्रोटोन वा H⁺ आयन भनिन्छ।

सबै प्रोटोनमा धनात्मक चार्ज हुने भएकाले तिनीहरूबिच बलियो विकर्षण हुन्छ। सामान्य अवस्थामा दुईओटा प्रोटोन जोडिने गरी नजिक आउनै सक्दैनन्। सूर्यको कोरमा भने उच्च तापक्रमले गर्दा प्रोटोन अत्यन्तै छिटो चल्छन्। पूरै सूर्यको तौलले थिच्दा उत्पन्न हुने चापले तिनलाई खाँदेर नजिक ल्याउँछ। त्यसैले कहिलेकाहीँ दुईओटा प्रोटोन जोडिन पुग्ने गरी जोडले ठोक्किन्छन्।

अत्यन्तै उच्च तापक्रम र चापमा हाइड्रोजनजस्ता हलुका न्युक्लियस जोडिएर हिलियमजस्तो गह्रौँ न्युक्लियस बन्ने प्रक्रियालाई थर्मोन्युक्लियर फ्युजन भनिन्छ। यस प्रक्रियामा विकिरणका रूपमा ठुलो मात्रामा ऊर्जा निस्कन्छ। (“थर्मो” को अर्थ ताप हो: तापका कारण नै फ्युजन सम्भव हुन्छ।)

सूर्यमा फ्युजन तीन चरणमा हुन्छ:

1. दुईओटा प्रोटोन (¹₁H) जोडिएर ड्युटेरियमको न्युक्लियस (²₁H) र एउटा पोजिट्रोन (⁰₊₁e) बन्छ। पोजिट्रोन इलेक्ट्रोनजस्तै कण हो, तर यसमा धनात्मक चार्ज हुन्छ।

$${}^{1}_{1}\text{H} + {}^{1}_{1}\text{H} \longrightarrow {}^{2}_{1}\text{H} + {}^{0}_{+1}\text{e} + \text{energy}$$
2. तेस्रो एउटा प्रोटोन ड्युटेरियमको न्युक्लियससँग ठोक्किएर जोडिँदा हिलियमको हलुको आइसोटोप, हिलियम-3 (³₂He) बन्छ र गामा रे (γ) निस्कन्छ।

$${}^{2}_{1}\text{H} + {}^{1}_{1}\text{H} \longrightarrow {}^{3}_{2}\text{He} + \gamma\text{-radiation}$$
3. चरण 1 र 2 बाट बनेका हिलियम-3 का दुईओटा न्युक्लियस ठोक्किएर सामान्य हिलियमको न्युक्लियस, हिलियम-4 (⁴₂He) बन्छ र दुईओटा प्रोटोन फेरि स्वतन्त्र हुन्छन्।

$${}^{3}_{2}\text{He} + {}^{3}_{2}\text{He} \longrightarrow {}^{4}_{2}\text{He} + {}^{1}_{1}\text{H} + {}^{1}_{1}\text{H} + \text{energy}$$

समग्रमा हाइड्रोजनका चारओटा न्युक्लियस जोडिएर हिलियमको एउटा न्युक्लियस बन्छ र ठुलो मात्रामा ऊर्जा निस्कन्छ:
$$4\,{}^{1}_{1}\text{H} \longrightarrow {}^{4}_{2}\text{He} + 2\,{}^{0}_{+1}\text{e} + \text{energy}$$

सूर्यमा थर्मोन्युक्लियर फ्युजनका लागि आवश्यक अवस्था

1. प्रचुर मात्रामा हाइड्रोजन: सूर्यको करिब तीन चौथाइ भाग हाइड्रोजन हो। अर्बौँ वर्षसम्म फ्युजन चलाइराख्न यति इन्धन पुग्छ।
2. अत्यन्तै उच्च तापक्रम (करिब डेढ करोड K): यसले परमाणुबाट इलेक्ट्रोन छुटाएर स्वतन्त्र प्रोटोन बनाउँछ। यस्तो तापक्रममा प्रोटोन जोडले ठोक्किन पुग्ने गरी छिटो चल्छन्।
3. अत्यन्तै उच्च चाप: सूर्यका बाहिरी तहको तौलले कोरलाई थिच्छ। यसले प्रोटोनलाई खाँदेर नजिक ल्याउँछ र तिनीहरू जोडिन पुग्ने गरी बारम्बार ठोक्किन्छन्।

क्रियाकलाप 9.2: बाण पछ्याउँदै सूर्यसम्म

जलविद्युत्, वायु ऊर्जा, जैविक ऊर्जा र जीवावशेष इन्धन सबै अर्को रूपमा बदलिएको सौर ऊर्जा नै हुन्। त्यसैले सूर्यलाई ऊर्जाको मूल स्रोत (ऊर्जाको प्रमुख स्रोत) मानिन्छ। यो कसरी हो, तल हेरौँ।

जलस्रोत ऊर्जा

जलचक्रलाई हाइड्रोलोजिकल साइकल पनि भनिन्छ। जलचक्रमा सूर्यको तापले हिउँ र बरफ पग्लन्छन् र नदी तथा ताल भरिन्छन्। सूर्यकै तापले समुद्र, ताल, नदी र पोखरीको पानी तातेर बाफ बन्छ। पानीको बाफ माथि गएर चिसिन्छ र द्रवीकरण भई बादल बन्छ। बादलबाट पानी वर्षा वा हिउँका रूपमा झर्छ। यसको धेरै भाग हिमालको उचाइमा पर्छ। वर्षाको पानी नदीमा बग्छ वा जलाशयमा जम्मा हुन्छ। जलाशयमा जम्मा भएको पानीबाट जलविद्युत् उत्पादन गरिन्छ। सूर्यले पानीलाई माथि नपुर्‍याएको भए कुनै पनि नदी तलतिर बग्ने थिएन। त्यसैले जलविद्युत् सौर ऊर्जाको अप्रत्यक्ष रूप हो।

जीवावशेष इन्धन

प्रकाश संश्लेषणमा हरिया बिरुवाले पृथ्वीमा आइपुग्ने सौर ऊर्जाको सानो अंश लिन्छन्। यही ऊर्जाको प्रयोग गरी तिनले कार्बन डाइअक्साइड र पानीबाट खाना (स्टार्चका रूपमा सञ्चित हुने ग्लुकोज) बनाउँछन्। यसरी सौर ऊर्जा पात, डाँठ, जरा र बिउमा सञ्चित रासायनिक ऊर्जा बन्छ। जनावरले बिरुवा खाएर त्यो सञ्चित ऊर्जा पाउँछन्। त्यसैले हाम्रा सबै खानामा भएको ऊर्जा पनि सौर ऊर्जाकै अप्रत्यक्ष रूप हो।

लाखौँ वर्षअघि मरेका बोटबिरुवा र जनावर माटो र चट्टानमुनि पुरिए। ताप र चापले गर्दा बिस्तारै ती जीवावशेष इन्धनमा बदलिए: कोइला, पेट्रोलियम (यसैबाट पेट्रोल, डिजेल र मटितेल बनाइन्छ) तथा प्राकृतिक ग्यास। यसरी जीवावशेष इन्धनमा धेरै पहिले सञ्चित भएको घामको ऊर्जा हुन्छ। इन्धनका रूपमा बालिने काठ, बालीका अवशेष र अरू वनस्पति पदार्थ पनि सौर ऊर्जाकै उपज हुन्, तर यिनमा भएको ऊर्जा हालै सञ्चित भएको हो।

वायु ऊर्जा

सूर्यको तापले जमिन तात्छ र तातेको जमिनले आफूमाथिको हावा तताउँछ। तातेको हावा हलुका (कम घनत्वको) भएर माथि जान्छ। त्यसको ठाउँ लिन अन्यत्रबाट चिसो हावा आउँछ। यसरी चल्ने हावालाई नै बतास भनिन्छ। यसको ऊर्जाबाट पवनचक्की र वायु टर्बाइन घुमाउन सकिन्छ। त्यसैले वायु ऊर्जा पनि सौर ऊर्जाकै उपज हो।

प्रविधिको प्रयोगले सौर ऊर्जालाई अरू उपयोगी रूपमा बदल्न सकिन्छ। सोलार प्यानलले घामलाई बिजुलीमा बदल्छ। छानामा राखिने सोलार वाटर हिटरले पानी तताउँछ। सोलार टुकी, सोलार स्ट्रिट बत्ती, सोलार ड्रायर तथा सोलार कुकर पनि दैनिक जीवनमा सौर ऊर्जा प्राप्त गर्ने प्रविधि हुन्।

सौर विद्युत्

सोलार प्यानल धेरैओटा फोटोभोल्टेयक सेल मिलेर बनेको हुन्छ (“फोटो” को अर्थ प्रकाश, “भोल्टेयक” को अर्थ विद्युत्)। यी सेललाई सोलार सेल पनि भनिन्छ। यी सेल अर्धसूचालक पदार्थ, मुख्य रूपमा सिलिकनबाट बनेका हुन्छन्। सेलका सिलिकन परमाणुमा घाम पर्दा इलेक्ट्रोन स्वतन्त्र हुन्छन्। यी स्वतन्त्र इलेक्ट्रोन सेलको एकातिर जम्मा हुँदा सेलका दुई छेउबिच पोटेन्सियल फरक (भोल्टेज) उत्पन्न हुन्छ। ती छेउमा बल्ब वा पङ्खा जोड्दा विद्युत् धारा बग्छ।

एउटा सानो सेलले करिब आधा भोल्ट मात्र दिन्छ। त्यसैले धेरै सेल जोडिन्छन्:

• श्रेणीक्रममा (एकपछि अर्को) जोड्दा बढी भोल्टेज पाइन्छ;
• छेउछेउमा (समानान्तर क्रममा) जोड्दा बढी विद्युत् धारा पाइन्छ।

प्यानलमा दुवै तरिकाले सेल जोडिएका हुन्छन्। प्रकाश जति तीव्र हुन्छ, विद्युत् धारा त्यति नै बढी बग्छ। सबैभन्दा बढी बिजुली पाउन प्यानललाई सिधै सूर्यतिर फर्काएर राख्नुपर्छ। यसो गर्दा घामका किरण प्यानलमा सिधा पर्छन्।

सोलार टुकी र सोलार स्ट्रिट बत्ती

सोलार टुकी र सोलार स्ट्रिट बत्तीमा पनि फोटोभोल्टेयक सेल प्रयोग गरिन्छ। यिनमा एलइडी (LED) बत्ती राखिएको हुन्छ। एलइडी बत्ती थोरै विद्युत् धाराले पनि चम्किलो गरी बल्छ। चित्र 9.3 मा देखाइएजस्तै सोलार स्ट्रिट बत्तीका चारओटा मुख्य भाग हुन्छन्:

1. माथि सोलार प्यानल;
2. ब्याट्री;
3. एलइडी बत्ती;
4. कन्ट्रोलर: विद्युत् धारा कता पठाउने भनेर निर्णय गर्ने सानो बाकस।

दिउँसो कन्ट्रोलरले प्यानलबाट आएको विद्युत् धारा ब्याट्री चार्ज गर्न पठाउँछ। राति प्यानलबाट विद्युत् धारा आउन छोडेपछि कन्ट्रोलरले ब्याट्रीलाई एलइडीसँग जोडिदिन्छ र बत्ती बल्छ।

सोलार ड्रायर

नेपालमा आलु, मुला, गाजर, टमाटर, भन्टा, काउली, गुन्द्रुक र मस्यौरा परापूर्वकालदेखि खुला घाममा सुकाइँदै आएका छन्। यसरी सुकाउँदा धेरै समय लाग्छ। साथै खानामा धुलो पर्छ, झिँगा भन्किन्छन् र चराले ठुँग्छन्। सोलार ड्रायरमा भने छिटो र सफासँग सुकाउन सकिन्छ।

सोलार ड्रायर एउटा बाकस हो (चित्र 9.4 हेर्नुहोस्):

• ताप बाहिर नजाओस् भनेर तीनतिर कुचालकको घेरा बनाइन्छ;
• घाम भित्र पस्न दिन माथि सूर्यतिर फर्केर छड्के परेको पारदर्शक काँचको पाता राखिन्छ;
• सकेसम्म धेरै ताप सोसियोस् भनेर भित्री भागमा कालो रङ लगाइन्छ;
• अगाडिपट्टि तलको प्वालबाट चिसो हावा भित्र पस्छ र पछाडिपट्टि माथिको प्वालबाट तातो, ओसिलो हावा बाहिर निस्कन्छ।

भित्रको हावा तातेर हलुका हुन्छ र माथिल्लो प्वालबाट बाहिर निस्कन्छ। निस्कँदा यो हावाले खानाबाट निस्केको पानीको बाफ पनि साथमा लैजान्छ। त्यसको ठाउँ लिन तलबाट ताजा, सुक्खा हावा भित्र तानिन्छ। हावाको यो बहाव दिनभरि आफैँ चलिरहन्छ।

सोलार वाटर हिटर

नेपालका जुनसुकै सहरका छानामा ड्रमको छेउमा लहरै राखिएका काला वा काँचका ट्युब देखिन्छन्। यिनै सोलार वाटर हिटर हुन्। प्रायः देखिने किसिमको हिटरमा इभ्याक्युएटेड ट्युब हुन्छन्: थर्मस फ्लास्कजस्तै दुई तहबिच शून्य स्थान भएका काँचका ट्युब। यी ट्युब छेउछेउमा लहरै राखिएका हुन्छन् र छड्के परेर माथि पानीको ट्याङ्कीमा जोडिएका हुन्छन्।

1. ट्याङ्कीको तल्लो भागबाट चिसो पानी आएर ट्युब भरिन्छ।
2. दिउँसो घामले ट्युबको पानी तात्छ। तातो पानीको घनत्व कम हुने भएकाले त्यो ट्याङ्कीमा माथि जान्छ।
3. त्यसको ठाउँ लिन बढी चिसो र बढी घनत्वको पानी तल ट्युबमा झर्छ र पालैपालो त्यो पनि तात्छ।
4. यसरी तातो पानी ट्याङ्कीको माथिल्लो भागमा जम्मा हुन्छ। घरतिर जाने धारो यहीँ जोडिएको हुन्छ। ट्याङ्की कुचालकले बेरिएको हुने भएकाले राति पनि पानी तातो रहन्छ।

यसमा पम्प चाहिँदैन: तातो पानी आफैँ माथि जान्छ। यसलाई संवाहन भनिन्छ।

सोलार कुकर

डिस किसिमको सोलार कुकरमा ठुलो र चिल्लो कन्केभ ऐना (कचौराको भित्री भागजस्तै बाङ्गिएको डिस) प्रयोग गरिन्छ। ऐनाको सबै भागमा परेको घाम परावर्तन भएर एउटै सानो ठाउँमा पुग्छ। त्यस ठाउँमा प्रकाश र ताप केन्द्रित हुन्छन्। खाना पकाउने भाँडो त्यहीँ राखिन्छ। धेरै ताप सोसोस् भनेर भाँडोको बाहिरी सतह कालो बनाइन्छ। घाम लागेको दिन 1.5 m को डिसमा करिब आधा घण्टामा पानी उम्लन्छ।

अझ सजिलो किसिमको कुकर पनि हुन्छ: बाकस कुकर। यो भित्र कालो रङ लगाइएको कुचालक बाकस हो। यसमा काँचको बिर्को र थप प्रकाश फर्काउने टल्कने परावर्तक हुन्छ। यसमा खाना बिस्तारै पाक्छ, तर सूर्यलाई पछ्याउन यसलाई घुमाइरहनुपर्दैन।

बोटबिरुवा र जनावर प्राङ्गारिक पदार्थले बनेका हुन्छन्। प्राङ्गारिक पदार्थ कार्बनका यौगिक हुन्। यी पदार्थमा प्रकाश संश्लेषणमार्फत सूर्यबाट आएको ऊर्जा सञ्चित हुन्छ। यी पदार्थ जल्दा वा कुहिँदा त्यो ऊर्जा निस्कन्छ। वनस्पतिका विभिन्न भाग र जनावरको मलमूत्रबाट प्राप्त गरिने ऊर्जालाई जैविक ऊर्जा भनिन्छ। दाउरा, गुइँठा, पराल र भुसबाट पाइने ऊर्जा जैविक ऊर्जा हो। यो नवीकरणीय ऊर्जाको स्रोत हो। तताउन, खाना पकाउन, यातायातमा तथा बिजुली उत्पादन गर्न जैविक ऊर्जा इन्धनका रूपमा प्रयोग हुन्छ।

जीवबाट बनेको इन्धनलाई जैविक इन्धन भनिन्छ। केही जैविक इन्धन ठोस हुन्छन् (दाउरा, गुइँठा, बालीका अवशेष, ब्रिकेट), केही ग्यास (बायोग्यास) र केही तरल। तरल जैविक इन्धनमा अल्कोहल (उखु वा मकैलाई फर्मेन्टेसन गरेर बनाइने इथानोल) र बायोडिजेल (वनस्पतिको तेलबाट बनाइने) पर्छन्। धेरै देशमा पेट्रोलमा बालीबाट बनाइएको इथानोल मिसाइन्छ। नेपालमा जट्रोफा (सजिवन) को बिउबाट बायोडिजेल बनाउने परीक्षण गरिएको छ।

बायोमास ऊर्जा

जीवबाट प्राप्त हुने सुक्खा प्राङ्गारिक पदार्थलाई बायोमास भनिन्छ। सुकेका झारपात, पातपतिङ्गर, धानको भुस, काठको धुलो, कृषिजन्य अवशेष (बाली भित्र्याएपछि बाँकी रहने डाँठ र भुस) तथा गुइँठा बायोमासका उदाहरण हुन्।

परम्परागत रूपमा बायोमासलाई खुला रूपमा बालेर ताप लिने गरिन्छ। तर नखाँदिएको खुला बायोमासका केही समस्या छन्:

• धेरै ठाउँ ओगट्ने भएकाले यसलाई भण्डार गर्न र ओसारपसार गर्न गाह्रो हुन्छ;
• यो राम्ररी नबल्ने भएकाले धुवाँ बढी र ताप कम निस्कन्छ।

बायोमासलाई खाँदेर ठोस टुक्रा बनाउँदा यी दुवै समस्या समाधान हुन्छन्।

ब्रिकेट

बल्न सक्ने बायोमासलाई खाँदेर बनाइएको ठोस टुक्रालाई ब्रिकेट भनिन्छ। घर तथा उद्योगमा ताप लिन यसको प्रयोग गरिन्छ। ब्रिकेट मुख्य दुई किसिमका हुन्छन्।

क. कार्बोनाइज्ड ब्रिकेट

कार्बोनाइज्ड ब्रिकेट भनेको अँगारलाई खाँदेर बनाइएको टुक्रा हो।

1. चारिङ: दाउरा, भुस, झारपात वा कार्बन धेरै भएका अरू पदार्थलाई न्यून अक्सिजनमा जलाइन्छ। यसो गर्दा ती जलेर खरानी हुनुको सट्टा अँगार बन्छन्।
2. अँगारलाई कुटेर धुलो बनाइन्छ।
3. धुलोमा बाइन्डर (चिम्ट्याइलो माटो, खुँदो वा तरुलको स्टार्चजस्तो वनस्पतिको स्टार्च) र पानी मिसाएर बाक्लो लेदो हुने गरी मुछिन्छ।
4. लेदोलाई साँचोमा राखेर थिची निश्चित आकार दिइन्छ। नेपालमा प्रायः प्वालैप्वाल भएको गोलो टुक्रा बनाइन्छ। यसका प्वालबाट हावा माथि जान सक्छ।
5. टुक्राहरूलाई घाममा सुकाइन्छ।

ख. कार्बोनाइज्ड नगरिएको ब्रिकेट

कार्बोनाइज्ड नगरिएको ब्रिकेट अँगार नबनाइएको बायोमासबाट बनाइन्छ।

• गाउँमा गोबर र भुसको मिश्रणलाई हातले थिचेर चक्का बनाइन्छ र घाममा सुकाइन्छ। यसरी कम चापमा बनाइने गुइँठा पनि कार्बोनाइज्ड नगरिएको ब्रिकेट हो।
• कारखानामा काठको धुलो, कागज, भुस तथा उखुको छोक्रा, बदामका बोक्रा, नरिवलका बोक्रा र सूर्यमुखीका डाँठजस्ता कृषिजन्य अवशेषलाई उच्च चापमा मेसिनले खाँदिन्छ। कहिलेकाहीँ यसमा ताप र बाइन्डर पनि प्रयोग गरिन्छ। यसका लागि पिस्टन प्रेस, स्क्रु प्रेस र रोलर प्रेस मेसिन प्रयोग गरिन्छन्।

ब्रिकेटको प्रयोग

1. जाडोमा कोठा तताउन।
2. खाना पकाउन र पानी तताउन।
3. सुत्केरी आमालाई आगो ताप्न र बच्चा सेक्न।
4. कुखुरा फार्ममा चल्ला न्यानो राख्न।
5. उद्योगमा तरकारी, च्याउ, ऊन आदि सुकाउन।

ब्रिकेटका फाइदा

ब्रिकेट ऊर्जाको नवीकरणीय स्रोत हो। यसका अरू फाइदा यस्ता छन्:

1. यसबाट कम धुवाँ निस्कने भएकाले वायु प्रदूषण घट्छ;
2. धेरै किसिमका कृषिजन्य अवशेषको सदुपयोग गर्न सकिन्छ;
3. दाउराको प्रयोग घट्ने भएकाले वनजङ्गल जोगिन्छ;
4. ब्रिकेट बनाएर बेच्न सकिने भएकाले यो आम्दानीको स्रोत बन्न सक्छ;
5. यसबाट बढी ताप आउँछ। यसलाई भण्डार गर्न, ओसार्न र प्रयोग गर्न सजिलो हुने भएकाले समयको बचत पनि हुन्छ।

यसका बेफाइदा पनि छन्: कारखानामा ब्रिकेट बनाउन खर्चिलो हुन्छ। सुक्खा ठाउँमा भण्डार नगरे वर्षायाममा यो बिग्रन पनि सक्छ।

ब्रिकेट प्रयोग गर्दा अपनाउनुपर्ने सावधानी

1. हावा आवतजावत नहुने बन्द कोठामा ब्रिकेट कहिल्यै बाल्नुहुँदैन। अँगार बल्दा कार्बन मोनोअक्साइड बन्छ। यो रङ र गन्ध नभएको विषालु ग्यास हो। नेपालमा हरेक जाडोमा बन्द कोठामा बालेर छोडिएका चुलो र हिटरका कारण निदाएकै अवस्थामा मानिसको मृत्यु हुन्छ।
2. बलेको ब्रिकेट बालबालिकाको पहुँचबाट टाढा राख्नुपर्छ।
3. ब्रिकेटलाई सिधै भुइँमा वा काठको भुइँमा नराखी इँटामाथि वा धातुको भाँडामा राखेर बाल्नुपर्छ।

गोबर, भान्साको फोहोर वा सुकेका पात हावा नछिर्ने बन्द ठाउँमा छोडियो भने ब्याक्टेरियाले तिनलाई बिस्तारै विच्छेदन गर्छन्। यसरी विच्छेदन हुँदा ग्यास निस्कन्छ। अक्सिजनरहित वातावरणमा प्राङ्गारिक पदार्थ विच्छेदन हुँदा बन्ने ग्यासहरूको मिश्रणलाई बायोग्यास भनिन्छ। नेपालका गाउँमा यो मुख्य रूपमा गाईवस्तुको गोबरबाट बनाइने भएकाले यसलाई गोबरग्यास पनि भनिन्छ।

बायोग्यासमा मुख्य रूपमा मिथेन (CH₄, करिब 50–70 %) र कार्बन डाइअक्साइड (करिब 30–40 %) हुन्छन्। यीमध्ये बल्ने ग्यास मिथेन हो। यसमा थोरै मात्रामा पानीको बाफ, नाइट्रोजन, हाइड्रोजन र हाइड्रोजन सल्फाइड (H₂S) पनि हुन्छन्। काँचो बायोग्यासमा कुहिएको अन्डाजस्तो गन्ध हाइड्रोजन सल्फाइडका कारण आउँछ।

बायोग्यास प्लान्टको निर्माण

नेपालमा घरायसी बायोग्यास प्लान्टको धेरैजसो भाग जमिनमुनि बनाइन्छ। यसका मुख्य भाग हुन्: मिक्सिङ ट्याङ्क (इनलेटसहित), डोमसहितको डाइजेस्टर र आउटलेट चेम्बर (चित्र 9.10 हेर्नुहोस्)।

1. मिक्सिङ ट्याङ्क: गोबरमा करिब उत्तिकै पानी मिसाएर पङ्खाले चलाइन्छ र लेदो भनिने पातलो मिश्रण बनाइन्छ।
2. इनलेट पाइप: लेदो यही पाइप हुँदै तल डाइजेस्टरमा जान्छ।
3. डाइजेस्टर: जमिनमुनिको ठुलो ट्याङ्की। यहाँ ब्याक्टेरियाले अक्सिजनविना प्राङ्गारिक पदार्थ विच्छेदन गरेर बायोग्यास बनाउँछन्।
4. डोम (ग्यास भण्डार): डाइजेस्टरको माथिल्लो भाग। ग्यास यहीँ जम्मा हुन्छ।
5. ग्यास पाइप र भल्भ: डोमको टुप्पोबाट निस्केको पाइपले ग्यास भान्सासम्म पुर्‍याउँछ। भल्भ खोल्दा ग्यास चुलो वा बत्तीसम्म पुग्छ।
6. आउटलेट चेम्बर: ग्यास जम्मा हुँदै जाँदा त्यसको चापले डाइजेस्टरमा प्रयोग भइसकेको लेदोलाई तलतिर थिच्छ। त्यो लेदो आउटलेट चेम्बरमा माथि सर्छ। आउटलेट चेम्बर भरिएपछि लेदो पोखिएर कम्पोस्ट खाडलमा जान्छ।

प्रयोग भइसकेको लेदो उत्कृष्ट मल हो।

बायोग्यासका फाइदा

1. बायोग्यास धुवाँविना सफा निलो ज्वालामा बल्ने भएकाले वायु प्रदूषण घट्छ। विशेष गरी महिला र बालबालिकाको फोक्सो र आँखामा हानि गर्ने भान्साको धुवाँबाट छुटकारा मिल्छ।
2. प्लान्ट बनाउन सुरुमा धेरै खर्च लाग्छ, तर त्यसपछि धेरै वर्षसम्म यो निःशुल्क ऊर्जाको स्रोत हुन्छ।
3. बायोग्यासबाट खाना पकाउन मात्र होइन, बत्ती बाल्न पनि सकिन्छ।
4. यसले दाउराको ठाउँ लिने भएकाले वनजङ्गल जोगिन्छ। दाउरा खोज्न लाग्ने घण्टौँ समय पनि बच्छ।
5. प्रयोग भइसकेको लेदो राम्रो मल हो। यसलाई प्रयोग गर्नुअघि केही दिन खुला ठाउँमा छोड्नुपर्छ।

अग्लो ठाउँमा रहेको पानीमा उचाइका कारण ऊर्जा हुन्छ। पानी तल खस्दा त्यो ऊर्जा गतिको ऊर्जामा बदलिन्छ। बगिरहेको पानीको ऊर्जाबाट उत्पादन गरिने बिजुलीलाई जलविद्युत् भनिन्छ।

1. बाँध बाँधेर बनाइएको जलाशयमा पानी जम्मा गरिन्छ (वा इन्टेकबाट नदीको पानी लिइन्छ)।
2. त्यो पानी टनेल वा पेनस्टक भनिने ठुलो पाइपबाट तीव्र वेगमा तल बग्छ।
3. तल पुगेपछि तीव्र वेगको पानी टर्बाइनका पातामा ठोक्किन्छ र टर्बाइन घुम्छ।
4. टर्बाइनसँगै एउटै धुरीमा जोडिएको जेनेरेटर पनि घुम्छ। जेनेरेटरमा चुम्बकीय क्षेत्रभित्र एउटा क्वाइल घुम्छ। यसले गर्दा क्वाइलका दुई छेउबिच पोटेन्सियल फरक उत्पन्न हुन्छ: यही बिजुली हो।
5. ट्रान्सफर्मरले भोल्टेज बढाउँछ। त्यसपछि प्रसारण लाइनले बिजुलीलाई सबस्टेसनसम्म पुर्‍याउँछ। सबस्टेसनबाट बिजुली घर, कार्यालय र उद्योगमा पठाइन्छ।
6. काम सकेपछि पानी टेलरेस हुँदै फेरि नदीमा जान्छ।

पानी जति उचाइबाट खस्छ र जति धेरै पानी बग्छ, त्यति नै धेरै बिजुली उत्पादन हुन्छ।

जलविद्युत्का फाइदा

• जलविद्युत् आयोजना बनाउन धेरै खर्च लाग्छ, तर पानी निःशुल्क भएकाले दीर्घकालमा यसको बिजुली सस्तो पर्छ।
• यसमा केही पनि नबालिने भएकाले चलिरहँदा धुवाँ र हरितगृह ग्यास निस्कँदैनन्।
• यो नवीकरणीय हो: वर्षा र हिउँ परिरहुन्जेल यो सकिँदैन।
• खाना पकाउन (इन्डक्सन चुलो), यातायातमा (विद्युतीय सवारी) र उद्योगमा जलविद्युत्को प्रयोग बढाउँदा पेट्रोलियमको आयात घट्छ। यसबाट नेपालको व्यापार घाटा (विदेशबाट किनेको र विदेशमा बेचेको सामानको मूल्यबिचको अन्तर) घट्छ। रोजगारी पनि बढ्छ र देशको आर्थिक वृद्धिमा सहयोग पुग्छ।

तर जलविद्युत् पूरै हानिरहित भने होइन: ठुलो बाँध बनाउँदा उपत्यका र गाउँ डुब्छन्। बाँधमुनि नदीमा ज्यादै कम पानी छोडियो भने माछालाई हानि हुन्छ। होसियारीसाथ बनाइयो भने यस्तो हानि कम गर्न सकिन्छ।

नेपालका फरक फरक भागमा फरक फरक स्रोतबाट ऊर्जा आपूर्ति हुन्छ। आजकल पेट्रोलियम पदार्थको ठाउँ जलविद्युत्ले झन् झन् लिँदै छ। परम्परागत रूपमा प्रयोग हुँदै आएका स्रोत (दाउरा र पेट्रोलियम) को सट्टामा प्रयोग गर्न सकिने ऊर्जाका स्रोतलाई वैकल्पिक ऊर्जाका स्रोत भनिन्छ। जैविक ऊर्जा (बायोग्यास, ब्रिकेट), वायु ऊर्जा तथा सौर ऊर्जा वैकल्पिक स्रोत हुन्।

नेपालमा नवीकरणीय तथा वैकल्पिक ऊर्जाका स्रोतको विकास र प्रवर्धन गर्न सन् 1996 नोभेम्बर 3 मा वैकल्पिक ऊर्जा प्रवर्धन केन्द्र (AEPC) स्थापना भएको हो। यसले बायोग्यास प्लान्ट, सोलार प्यानल, सोलार ड्रायर, सोलार कुकर, वायु टर्बाइन, लघु जलविद्युत् तथा सुधारिएको चुलोमा सहयोग गर्छ।

ब्रिकेट

वैकल्पिक ऊर्जाको स्रोतका रूपमा ब्रिकेट मुख्य रूपमा कोठा तताउन र खाना पकाउन प्रयोग गरिन्छ। बायो-ब्रिकेटको उत्पादन बढाउन र यसको प्रयोग फैलाउन वैकल्पिक ऊर्जा प्रवर्धन केन्द्रलगायत सरकारी, गैरसरकारी, निजी तथा व्यावसायिक संस्थाहरू काम गरिरहेका छन्। AEPC ले ब्रिकेट बनाउने तालिम पनि दिन्छ।

बायोग्यास

नेपाल सरकारले वि.सं. 2030 (सन् 1973–74) देखि बायोग्यासको प्रवर्धन सुरु गरेको हो। बायोग्यास सहयोग कार्यक्रमअन्तर्गत सरकारले किसानलाई गोबरग्यास प्लान्ट बनाउन अनुदान (आर्थिक सहयोग) दिन्छ। अहिले प्रायः सबै जिल्लाका गाउँमा यस्ता प्लान्ट बनिसकेका छन्।

सहर र नगरका लागि बायोग्यास प्रविधिलाई त्यहाँको रहनसहनअनुकूल हुने गरी नयाँ ढङ्गले डिजाइन गरिएको छ। भान्साको फोहोरबाट चल्ने यस्ता साना प्लान्ट छत वा आँगनमा अटाउने प्लास्टिक वा फाइबरग्लासको ट्याङ्कीमा बनाइन्छन्। तिनमा पनि फोहोर अक्सिजनविना कुहिन्छ।

AEPC ले नगरपालिकाहरूसँगको साझेदारीमा सहरका कुहिने फोहोरबाट चल्ने ठुला बायोग्यास प्लान्ट बनाउने नीति लिएको छ। निजी कम्पनीहरूले पनि ठुला प्लान्ट चलाइरहेका छन्। नवलपरासीको सुक्रौलीमा रहेको प्लान्ट कम्प्रेस्ड बायोग्यास बनाउने नेपालको पहिलो ठुलो प्लान्ट हो। बायोग्यासबाट कार्बन डाइअक्साइड र हाइड्रोजन सल्फाइड हटाउँदा लगभग शुद्ध मिथेन मात्र बाँकी रहन्छ। यसलाई कम्प्रेस्ड नेचुरल ग्यास (CNG) जस्तै सिलिन्डरमा खाँदेर कम्प्रेस्ड बायोग्यास बनाइन्छ। यसलाई एलपी ग्यासको सट्टा प्रयोग गर्न सकिन्छ।

वायु ऊर्जा

वायु ऊर्जा नवीकरणीय ऊर्जाको स्रोत हो। वायु टर्बाइनको प्रयोगले वायु ऊर्जाबाट बिजुली उत्पादन गर्न सकिन्छ: हावाले टर्बाइनका पखेटा घुमाउँछ र पखेटाले जेनेरेटर घुमाउँछ। टर्बाइनबाट उत्पादन हुने बिजुली हावाको वेग, हावाको दिशा र हावा कति निरन्तर बहन्छ भन्नेमा भर पर्छ। (हावाको वेग दोब्बर हुँदा करिब आठ गुणा सामर्थ्य पाइन्छ। त्यसैले टर्बाइन राख्ने ठाउँमा हावा कत्तिको चल्छ भन्ने कुरा धेरै महत्त्वपूर्ण हुन्छ।)

नेपालका गाउँमा साना वायु ऊर्जा केन्द्र स्थापना भएका छन्। उदाहरणका लागि, सिन्धुलीको हरिहरपुरगढीमा सोलार प्यानलसँगै काम गर्ने वायु टर्बाइनबाट जम्मा 20 kW बिजुली उत्पादन हुन्छ। ज्यादै तीव्र हावा वा हुरीले टर्बाइनमा क्षति पुग्न सक्छ। मुस्ताङजस्ता नेपालका बढी हावा चल्ने ठाउँमा वायु टर्बाइनबाट बिजुली उत्पादनको उच्च सम्भावना छ।

सोलार ड्रायर

किसानहरू घरायसी तथा व्यावसायिक प्रयोजनका लागि सोलार ड्रायरमा तरकारी, फलफूल र माछा सुकाउँछन्: आँप, सुन्तला, किवी, गुन्द्रुक, मस्यौरा, च्याउ, खुर्सानी आदि। गुन्द्रुक, सिन्की (अमिल्याएर सुकाइएको मुला), सुकाइएको बाँसको टुसा (तामा) र च्याउजस्ता सुकाइएका उत्पादनको माग नेपालभित्र र विदेशमा पनि छ। सुकाइएका जडीबुटी, अदुवा, चिया, बेसार र अलैंची भारतमा निर्यात गरिन्छन्।

1. सही उत्तर छान्नुहोस्

2. फरक लेख्नुहोस्

3. कारण लेख्नुहोस्

4. तलका प्रश्नको उत्तर लेख्नुहोस्