परीक्षा अभ्यास

हामीले प्रयोग गर्ने प्रायः सबै ऊर्जाका स्रोत सूर्यबाट आउँछन्। सूर्यको तापले जलचक्र चल्छ र जलविद्युत्का लागि चाहिने नदी भरिन्छन्। सूर्यले हावालाई असमान रूपमा तताउँदा हावा चल्छ। प्रकाश संश्लेषणमा बिरुवाले सूर्यको प्रकाशको ऊर्जा सञ्चित गर्छन्। यही ऊर्जा हाम्रो खाना, दाउरा र बायोमासमा, अनि लाखौँ वर्षमा जीवावशेष इन्धनमा पुग्छ। त्यसैले अन्ततः हाम्रो प्रायः सबै ऊर्जा सौर ऊर्जा नै हो।

अनवीकरणीय स्रोत (कोइला, तेल, ग्यास) एक दिन सकिन्छन्। यिनलाई बाल्दा वायु प्रदूषण र विश्व तापमान वृद्धि पनि हुन्छ। नवीकरणीय स्रोत (घाम, पानी, हावा, बायोमास) सकिँदैनन् र यिनबाट धेरै कम प्रदूषण हुन्छ। नेपालले सबै पेट्रोलियम आयात गर्ने भएकाले यिनको प्रयोग बढाउँदा पैसा पनि बच्छ र देश अरूमा कम निर्भर हुन्छ।

नेपालको बिजुली प्रायः सबै जलविद्युत्बाट आउँछ, जुन नवीकरणीय हो र देशभित्रै उत्पादन हुन्छ। विद्युतीय सवारी साधनबाट धुवाँ निस्कँदैन। यस्ता सवारी बढे काठमाडौँ र अरू सहरको प्रदूषित हावा सफा हुन्छ। यिनलाई आयात गरिएको पेट्रोल वा डिजेल नचाहिने भएकाले नेपालले विदेशमा खर्च गर्ने पैसा घट्छ र व्यापार घाटा पनि कम हुन्छ। वर्षायाममा खेर जाने बढी बिजुली पनि यिनलाई चार्ज गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ।

नेपालमा हिमालको हिउँ र मनसुनको वर्षाले भरिने धेरै नदी छन्। यी नदी धेरै उचाइबाट ठाडो भिर हुँदै झर्ने भएकाले जलविद्युत्का लागि आदर्श छन् (आर्थिक रूपमा उपयोग गर्न सकिने यसको क्षमता प्रायः 40,000 MW भन्दा बढी भनिन्छ)। जलविद्युत् नवीकरणीय हो, यसबाट धुवाँ निस्कँदैन र दीर्घकालमा यो सस्तो पर्छ। आयात गरिएको पेट्रोलियमको सट्टा जलविद्युत् प्रयोग गर्दा व्यापार घाटा पनि घट्छ। नेपालले बढी भएको बिजुली छिमेकी देशलाई बेच्न पनि सक्छ।

गाउँका धेरैजसो परिवारले गाईवस्तु पाल्ने भएकाले बायोग्यासको कच्चा पदार्थ गोबर हरेक दिन निःशुल्क पाइन्छ। बायोग्यासबाट धुवाँविना खाना पकाउन र बत्ती बाल्न सकिने भएकाले स्वास्थ्य जोगिन्छ। यसले दाउराको ठाउँ लिने भएकाले वनजङ्गल र दाउरा खोज्न लाग्ने समय दुवै बच्छन्। प्रयोग भइसकेको लेदो खेतबारीका लागि राम्रो मल हो। प्लान्ट बनाउन सरकारले सहयोग पनि दिन्छ।

काम गर्न सक्ने क्षमतालाई ऊर्जा भनिन्छ। यसको SI एकाइ जुल (J) हो। जस्तै: बगिरहेको पानीमा गति ऊर्जा हुन्छ, जसले टर्बाइन घुमाउँछ; दाउरा, बायोग्यास र पेट्रोलमा रासायनिक ऊर्जा सञ्चित हुन्छ, जुन बाल्दा ताप र प्रकाशका रूपमा निस्कन्छ; घामबाट प्रकाश र ताप ऊर्जा आउँछ। ऊर्जा दिन सक्ने यस्ता वस्तुलाई ऊर्जाको स्रोत भनिन्छ।

अत्यन्तै उच्च तापक्रम र चापमा हलुका न्युक्लियस (जस्तै हाइड्रोजन) जोडिएर गह्रौँ न्युक्लियस (जस्तै हिलियम) बन्ने र ठुलो मात्रामा ऊर्जा निस्कने प्रक्रियालाई थर्मोन्युक्लियर फ्युजन भनिन्छ। सूर्यमा हाइड्रोजनका चारओटा न्युक्लियस जोडिएर हिलियमको एउटा न्युक्लियस बन्छ:
$$4\,{}^{1}_{1}\text{H} \longrightarrow {}^{4}_{2}\text{He} + 2\,{}^{0}_{+1}\text{e} + \text{energy}$$

1. फ्युजन चलाइराख्न इन्धनका रूपमा प्रचुर मात्रामा हाइड्रोजन।
2. अत्यन्तै उच्च तापक्रम (करिब डेढ करोड K): यसले परमाणुबाट इलेक्ट्रोन छुटाउँछ र स्वतन्त्र प्रोटोन धेरै छिटो चल्छन्।
3. अत्यन्तै उच्च चाप: यसले प्रोटोनलाई खाँदेर नजिक ल्याउँछ। त्यसैले विकर्षण हुँदाहुँदै पनि तिनीहरू जोडिन पुग्ने गरी बारम्बार ठोक्किन्छन्।

• i.जलविद्युत्: सूर्यको तापले समुद्र, ताल र नदीको पानी तातेर बाफ बन्छ र हिउँ पग्लन्छ। बाफबाट बादल बन्छ र पहाडको उचाइमा वर्षा र हिउँ पर्छ। त्यही पानी नदी हुँदै तल बगेर टर्बाइन घुमाउँछ। सूर्य नभए जलचक्र हुँदैनथ्यो र नदी पनि हुँदैनथे।
• ii.जीवावशेष इन्धन: बिरुवाले प्रकाश संश्लेषणद्वारा सूर्यको ऊर्जालाई रासायनिक ऊर्जाका रूपमा सञ्चित गरे र जनावरले ती बिरुवा खाए। लाखौँ वर्षसम्म पुरिएका तिनका अवशेष कोइला, पेट्रोलियम र प्राकृतिक ग्यास बने। त्यसैले जीवावशेष इन्धन सञ्चित सौर ऊर्जा हो।
• iii.वायु ऊर्जा: सूर्यले जमिन र त्यसमाथिको हावालाई असमान रूपमा तताउँछ। तातो हावा हलुका भएर माथि जान्छ र त्यसको ठाउँ लिन चिसो हावा आउँछ। यसरी चल्ने हावा नै बतास हो। त्यसैले वायु ऊर्जा पनि सूर्यकै देन हो।

सूर्यको कोरको तापक्रम करिब डेढ करोड K हुन्छ र त्यहाँ अत्यधिक चाप हुन्छ। त्यहाँ हाइड्रोजनका परमाणुले इलेक्ट्रोन गुमाउँछन् र प्रोटोन मात्र बाँकी रहन्छन्। यी प्रोटोन अत्यन्तै छिटो चल्ने र निकै खाँदिएका हुने भएकाले एकअर्कालाई विकर्षण गर्दागर्दै पनि जोडिन्छन्। यो थर्मोन्युक्लियर फ्युजन तीन चरणमा हुन्छ:

1. दुईओटा प्रोटोन जोडिएर ड्युटेरियमको न्युक्लियस र एउटा पोजिट्रोन बन्छ: ¹₁H + ¹₁H → ²₁H + ⁰₊₁e + energy।
2. ड्युटेरियम अर्को प्रोटोनसँग जोडिएर हिलियम-3 बन्छ र गामा रे निस्कन्छ: ²₁H + ¹₁H → ³₂He + γ।
3. हिलियम-3 का दुईओटा न्युक्लियस जोडिएर हिलियम-4 बन्छ र दुईओटा प्रोटोन स्वतन्त्र हुन्छन्: ³₂He + ³₂He → ⁴₂He + 2 ¹₁H + energy।

समग्रमा हाइड्रोजनका चारओटा न्युक्लियसबाट हिलियमको एउटा न्युक्लियस बन्छ: 4 ¹₁H → ⁴₂He + 2 ⁰₊₁e + energy। हिलियमको न्युक्लियस हाइड्रोजनका चारओटा न्युक्लियसभन्दा अलिकति हलुको हुन्छ। हराएको पिण्ड नै ऊर्जामा बदलिन्छ र सूर्यबाट यही ऊर्जा ताप र प्रकाशका रूपमा निस्कन्छ।

सोलार वाटर हिटर (चित्र 9.6 मा जस्तै चित्र): इभ्याक्युएटेड काँचका ट्युब छड्के परेर कुचालकले बेरिएको ट्याङ्कीसम्म पुगेका हुन्छन्। घामले ट्युबको पानी तात्छ। तातो पानीको घनत्व कम हुने भएकाले त्यो माथि ट्याङ्कीमा जान्छ। त्यसको ठाउँ लिन बढी चिसो, बढी घनत्वको पानी ट्युबमा झर्छ र पालैपालो तात्छ (संवाहन)। तातो पानी ट्याङ्कीको माथिल्लो भागमा जम्मा हुन्छ। कुचालकका कारण राति पनि यो पानी तातो रहन्छ।
सोलार ड्रायर (चित्र 9.4 मा जस्तै चित्र): भित्र कालो रङ लगाइएको र माथि छड्के काँच राखिएको कुचालक बाकस। काँचबाट छिरेको घाम कालो सतहमा सोसिन्छ र भित्रको हावा तात्छ। तातो हावा माथि गएर खानाको ओस लिँदै पछाडि माथिको प्वालबाट निस्कन्छ। चिसो हावा अगाडि तलको प्वालबाट पस्छ। यसरी खाना छिटो सुक्छ र सफा पनि रहन्छ।
(सोलार कुकर (चित्र 9.7) तथा सोलार स्ट्रिट बत्ती (चित्र 9.3) पनि राम्रा उत्तर हुन्।)

परम्परागत स्रोत (दाउरा र पेट्रोलियम) को सट्टामा प्रयोग गर्न सकिने ऊर्जाको स्रोतलाई वैकल्पिक ऊर्जाको स्रोत भनिन्छ। जस्तै: बायोग्यास, सौर ऊर्जा, वायु ऊर्जा, ब्रिकेट, लघु जलविद्युत्।

(A) सोलार ड्रायर: काँचबाट छिरेको घाम भित्रको कालो सतहमा सोसिन्छ। तातेको हावा माथि जान्छ र खानाको ओस माथिको प्वालबाट बाहिर लैजान्छ। चिसो हावा तलबाट पस्छ।
(B) सोलार कुकर (डिस किसिमको): कन्केभ ऐनाबाट घामका समानान्तर किरण परावर्तन भएर एउटै ठाउँ, यसको केन्द्रीकरण बिन्दुमा पुग्छन्। त्यहाँ राखिएको कालो भाँडोले केन्द्रित ताप सोस्छ।
(C) सोलार स्ट्रिट बत्ती: दिउँसो प्यानलका फोटोभोल्टेयक सेलले घामलाई बिजुलीमा बदल्छन् र कन्ट्रोलरले त्यो बिजुली ब्याट्रीमा सञ्चित गर्छ। राति कन्ट्रोलरले ब्याट्रीलाई एलइडी बत्तीसँग जोड्छ।

वनस्पतिका भाग, बालीका अवशेष र जनावरको मलमूत्रबाट प्राप्त हुने ऊर्जालाई जैविक ऊर्जा भनिन्छ। दाउरा, गुइँठा, भुस, ब्रिकेट र बायोग्यास जस्ता जैविक इन्धन बाल्दा यो ऊर्जा ताप र प्रकाशका रूपमा निस्कन्छ। यसको ऊर्जा प्रकाश संश्लेषणमार्फत सूर्यबाट आएको हुन्छ र यो नवीकरणीय हुन्छ।

दाउरा, गुइँठा, बायोग्यास, अल्कोहल (इथानोल), बायोडिजेल, ब्रिकेट, भुस।

कोठा तताउन, खाना पकाउन र पानी तताउन, सुत्केरी आमालाई आगो ताप्न र बच्चा सेक्न, कुखुरा फार्ममा चल्ला न्यानो राख्न तथा उद्योगमा तरकारी, च्याउ र ऊन सुकाउन ब्रिकेट प्रयोग गरिन्छ।
फाइदा (कुनै दुई): खुला बायोमासभन्दा कम धुवाँ निस्कने भएकाले वायु प्रदूषण कम हुन्छ; कृषिजन्य अवशेषको सदुपयोग हुन्छ; दाउराको बचत हुने भएकाले वनजङ्गल जोगिन्छ; बढी ताप आउँछ र भण्डार गर्न र ओसार्न सजिलो हुन्छ; बनाएर बेच्दा आम्दानी हुन्छ।

ब्याक्टेरियाले प्राङ्गारिक पदार्थ (गोबर, भान्साको फोहोर) लाई अक्सिजनरहित वातावरणमा विच्छेदन गर्दा बायोग्यास उत्पादन हुन्छ।
निर्माण (चित्र 9.10 मा जस्तै चित्र):

1. मिक्सिङ ट्याङ्क: गोबर र पानी मिसाएर लेदो बनाइन्छ।
2. इनलेट पाइप: यस पाइपबाट लेदो डाइजेस्टरमा पुग्छ।
3. डाइजेस्टर: हावा नछिर्ने, जमिनमुनिको ट्याङ्की। यहाँ लेदो विच्छेदन भएर बायोग्यास बन्छ।
4. डोम: डाइजेस्टरको माथिल्लो भाग। ग्यास यहीँ जम्मा हुन्छ।
5. भल्भसहितको ग्यास पाइप: यस पाइपबाट ग्यास चुलो वा बत्तीसम्म पुग्छ।
6. आउटलेट चेम्बर: ग्यासको चापले प्रयोग भइसकेको लेदो यहाँ सर्छ। यहाँबाट लेदो पोखिएर कम्पोस्ट खाडलमा जान्छ र मलका रूपमा प्रयोग हुन्छ।

कुनै दुई: धुवाँविना बल्ने भएकाले घरभित्रको वायु प्रदूषण घट्छ; प्लान्ट बनेपछि वर्षौँसम्म ऊर्जा निःशुल्क हुन्छ; खाना पकाउन र बत्ती बाल्न दुवैमा प्रयोग गर्न सकिन्छ; दाउराको ठाउँ लिने भएकाले वनजङ्गल जोगिन्छ; प्रयोग भइसकेको लेदो राम्रो मल हो।

उत्तर आफू बस्ने ठाउँअनुसार फरक पर्छ। उदाहरणका लागि:
सौर ऊर्जा: धेरै घरका छानामा सोलार वाटर हिटर हुन्छन्। बिजुली गएका बेला प्रयोग गर्न ब्याट्रीसहितका सोलार प्यानल पनि राखिएका हुन्छन्। सडकमा सोलार स्ट्रिट बत्ती बल्छन्।
बायोग्यास: किसान परिवारले बायोग्यास प्लान्टमा गोबर हाल्छन्, यसको धुवाँरहित ज्वालामा खाना पकाउँछन् र लेदोलाई खेतबारीमा मलका रूपमा हाल्छन्।
(अरू सम्भावना: जाडोमा कोठा तताउन ब्रिकेट, पहाडका गाउँमा लघु जलविद्युत्, सुधारिएको चुलो, एलपी ग्यासको सट्टा बिजुलीको (इन्डक्सन) चुलोमा खाना पकाउने।)

यी कुरा समेट्नुहोस्: नेपाललाई विकल्प किन चाहिन्छ (सबै पेट्रोलियम आयात हुन्छ; वायु प्रदूषण; वनजङ्गल); हरेक स्रोत र नेपालमा त्यो कति छ (नदी, घाम, गाईवस्तु र फोहोर, हावा चल्ने उपत्यका); के के गरिएको छ (AEPC, बायोग्यास प्लान्ट, सौर, लघु जलविद्युत्, बिजुली निर्यात); समस्या (लागत, प्रसारण लाइन, भण्डारण, भूकम्प र बाढी); र तपाईँ भए अब के गर्नुहुन्थ्यो।

नेपालमा वैकल्पिक ऊर्जाका स्रोतहरूको विकासको सम्भावना

नेपालमा खानी खन्न लायक आफ्नै तेल, कोइला वा ग्यास छैन। पेट्रोलको हरेक लिटर र खाना पकाउने ग्यासको हरेक सिलिन्डर आयात गरिने भएकाले ऊर्जामा देशको हरेक वर्ष ठुलो रकम खर्च हुन्छ। सवारी साधन र दाउराको आगोको धुवाँले हाम्रो स्वास्थ्य र वनजङ्गलमा हानि पुग्छ। तर प्रकृतिले नेपाललाई अरू किसिमका ऊर्जा प्रशस्त दिएको छ।

पानी। हिमालको हिउँ र मनसुनको वर्षाले भरिने नदीहरू छोटो दुरीमै हजारौँ मिटर तल झर्छन्। जलविद्युत् अहिले नै नेपालको बिजुलीको मुख्य स्रोत हो। आज यसको उत्पादन 3,000 MW भन्दा बढी छ र आर्थिक रूपमा उपयोग गर्न सकिने क्षमता त्योभन्दा धेरै गुणा बढी छ। राष्ट्रिय प्रसारण लाइनबाट टाढाका गाउँमा साना र लघु जलविद्युत् आयोजनाबाट बत्ती बलेको छ।

घाम। नेपालमा वर्षमा करिब 300 दिन कडा घाम लाग्छ। सोलार प्यानल, सोलार वाटर हिटर, ड्रायर र कुकर अहिले नै सामान्य भइसकेका छन्। लाइन पुग्न नसक्ने दुर्गम ठाउँमा सौर बिजुली जडान गर्न सस्तो पर्छ।

बायोमास। धेरैजसो परिवारले गाईवस्तु पाल्छन् र हरेक सहरमा टनौँ भान्साको फोहोर निस्कन्छ। 4 लाखभन्दा बढी घरायसी बायोग्यास प्लान्टबाट अहिले नै धुवाँरहित खाना पकाउने ग्यास र मल पाइन्छ। ठुला प्लान्टमा सहरको फोहोरबाट एलपी ग्यासको सट्टा प्रयोग गर्न सकिने कम्प्रेस्ड बायोग्यास बनाउन सकिन्छ। बालीका अवशेष र वनको पातपतिङ्गरबाट सफासँग बल्ने ब्रिकेट बनाउन सकिन्छ।

हावा। मुस्ताङको कालीगण्डकीजस्ता उपत्यकामा बलियो र निरन्तर हावा चल्छ। सिन्धुलीजस्ता ठाउँमा साना वायु ऊर्जा केन्द्र अहिले नै चलिरहेका छन्।

चुनौती पनि कम छैनन्: आयोजना बनाउन सुरुमा धेरै खर्च लाग्छ, पहाडैपहाड लाइन बनाउन गाह्रो छ र बाढी, पहिरो र भूकम्पले विद्युत् गृहमा क्षति पुग्न सक्छ। तैपनि AEPC, स्थानीय सरकार र निजी कम्पनीको सहयोग पाएमा र धेरै मानिसले बिजुलीमा खाना पकाउन तथा विद्युतीय सवारी चलाउन थालेमा नेपालले आफ्नो ऊर्जा देशभित्रै उत्पादन गर्न सक्छ। यसो हुँदा हावा सफा हुन्छ, वनजङ्गल जोगिन्छ र छिमेकी देशलाई बिजुली बेचेर पैसा कमाउन पनि सकिन्छ। वैकल्पिक ऊर्जा नेपालका लागि सम्भव मात्र होइन, नेपालको सबैभन्दा राम्रो बाटो पनि यही हो।