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अक्षय उर्जा या नवीकरणीय ऊर्जा (अंग्रेजी:renewable energy) में वे सारी उर्जा शामिल हैं जो प्रदूषणकारक नहीं हैं तथा जिनके स्रोत का क्षय नहीं होता, या जिनके स्रोत का पुनः-भरण होता रहता है। सौर ऊर्जा, पवन ऊर्जा, जलविद्युत उर्जा, ज्वार-भाटा से प्राप्त उर्जा, बायोगैस, जैव इंधन आदि नवीनीकरणीय उर्जा के कुछ उदाहरण हैं। भारत में है
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वैश्विक बिजली क्षमता के एक तिहाई के लिए नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों, जैसे सौर और पवन ऊर्जा, ने पिछले एक दशक में महत्वपूर्ण लागत में कमी देखी है, जिससे वे पारंपरिक जीवाश्म ईंधन के साथ अधिक प्रतिस्पर्धी बन गए हैं ईंधन।[1] अधिकांश देशों में, फोटोवोल्टिक सौर या तटीय पवन सबसे सस्ती नई-निर्मित बिजली हैं।[2] 2011 से 2021 तक, वैश्विक बिजली आपूर्ति में अक्षय ऊर्जा का योगदान 20% से बढ़कर 28% हो गया। इस वृद्धि में सबसे ज़्यादा योगदान सूर्य और पवन ऊर्जा का रहा, जो संयुक्त रूप से 2% से बढ़कर 10% हो गया। जीवाश्म ऊर्जा का उपयोग 68% से घटकर 62% हो गया।[3] 2022 में, नवीकरणीय ऊर्जा वैश्विक बिजली उत्पादन का 30% हिस्सा होगी और 2028 तक 42% से अधिक तक पहुँचने का अनुमान है।[4][5] कई देशों में पहले से ही नवीकरणीय ऊर्जा है जो उनकी कुल ऊर्जा आपूर्ति में 20% से अधिक का योगदान देती है, कुछ देशों में आधे से अधिक या यहां तक कि सभी बिजली नवीकरणीय स्रोतों से उत्पन्न होती है।[6][7] और नवीकरणीय प्रतिष्ठानों के लिए भूमि के उपयोग के लिए स्थानीय विरोध।[8][9] सभी खनन की तरह, कई नवीकरणीय ऊर्जा प्रौद्योगिकियों के परिणामस्वरूप पर्यावरणीय क्षति भी होती है।
Isaacs-Thomas, Bella (2023-12-01). "हरित परिवर्तन के लिए खनन आवश्यक है। यहाँ बताया गया है कि विशेषज्ञ क्यों कहते हैं कि हमें इसे बेहतर करने की आवश्यकता है". PBS NewsHour (अंग्रेज़ी में). अभिगमन तिथि 2024-05-31. इसके अलावा, हालाँकि अधिकांश नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत टिकाऊ हैं, लेकिन कुछ नहीं हैं।
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अक्षय ऊर्जा को आमतौर पर लगातार होने वाली प्राकृतिक घटनाओं से प्राप्त ऊर्जा के रूप में समझा जाता है। अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी इसे "प्राकृतिक प्रक्रियाओं से प्राप्त ऊर्जा के रूप में परिभाषित करती है, जो खपत की तुलना में अधिक तेज़ गति से पुनःपूर्ति की जाती है"। सौर ऊर्जा, पवन ऊर्जा, जलविद्युत, भूतापीय ऊर्जा, और बायोमास को व्यापक रूप से नवीकरणीय ऊर्जा के मुख्य प्रकार माना जाता है।[10] अक्षय ऊर्जा अक्सर चार क्षेत्रों में पारंपरिक ईंधन की जगह ले लेती है: बिजली उत्पादन, गर्म पानी/अंतरिक्ष तापन, परिवहन, और ग्रामीण (ऑफ-ग्रिड) ऊर्जा सेवाएँ।[11] हालाँकि लगभग सभी प्रकार की अक्षय ऊर्जा जीवाश्म ईंधन की तुलना में बहुत कम कार्बन उत्सर्जन करती है, लेकिन यह शब्द कम कार्बन ऊर्जा का पर्याय नहीं है। ऊर्जा के कुछ गैर-नवीकरणीय स्रोत, जैसे कि परमाणु ऊर्जा,साँचा:विरोधाभासी इनलाइन लगभग कोई उत्सर्जन नहीं करते हैं, जबकि कुछ नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत बहुत कार्बन-गहन हो सकते हैं, जैसे बायोमास को जलाना अगर इसे नए पौधे लगाकर ऑफसेट नहीं किया जाता है।[12] नवीकरणीय ऊर्जा स्थायी ऊर्जा से भी अलग है, एक अधिक अमूर्त अवधारणा जो मनुष्यों की भावी पीढ़ियों पर उनके समग्र स्थायी प्रभाव के आधार पर ऊर्जा स्रोतों को समूहीकृत करना। उदाहरण के लिए, बायोमास अक्सर असंवहनीय वनों की कटाई से जुड़ा होता है।[13]
जलवायु परिवर्तन को सीमित करने के वैश्विक प्रयास के हिस्से के रूप में, अधिकांश देशों ने शुद्ध शून्य ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन के लिए प्रतिबद्धता जताई है।[14] व्यवहार में, इसका मतलब है जीवाश्म ईंधन को चरणबद्ध तरीके से समाप्त करना और उन्हें बदलना कम उत्सर्जन वाले ऊर्जा स्रोतों के साथ।[12] 2023 संयुक्त राष्ट्र जलवायु परिवर्तन सम्मेलन में, दुनिया के लगभग तीन-चौथाई देशों ने 2030 तक अक्षय ऊर्जा क्षमता को तीन गुना करने का लक्ष्य रखा है।[15] यूरोपीय संघ का लक्ष्य उसी वर्ष तक अपनी बिजली का 40% अक्षय ऊर्जा से उत्पन्न करना है।[16]
नवीकरणीय ऊर्जा जीवाश्म ईंधन की तुलना में दुनिया भर में अधिक समान रूप से वितरित की जाती है, जो सीमित संख्या में देशों में केंद्रित है।[17] यह जीवाश्म ईंधन के जलने से होने वाले वायु प्रदूषण को कम करके स्वास्थ्य लाभ भी पहुंचाता है। स्वास्थ्य देखभाल लागत में संभावित विश्वव्यापी बचत का अनुमान सालाना खरबों डॉलर है।[18]
thumb |सूर्य के प्रकाश या अन्य अक्षय ऊर्जा से ऊर्जा को बिजली की बैटरी जैसे उपकरणों में भंडारण के लिए संभावित ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। संग्रहीत संभावित ऊर्जा को बाद में बिजली में परिवर्तित किया जाता है जिसे पावर ग्रिड में जोड़ा जाता है, तब भी जब मूल ऊर्जा स्रोत उपलब्ध न हो। thumb |मई 2012 और मई 2020 में जर्मनी में एक सप्ताह में अनुमानित बिजली की मांग, जो दिन-प्रतिदिन और महीने-दर-महीने सौर और पवन ऊर्जा में परिवर्तनशीलता को दर्शाती है। नवीकरणीय ऊर्जा के दो सबसे महत्वपूर्ण रूप, सौर और पवन, रुक-रुक कर चलने वाली ऊर्जा स्रोत हैं: वे लगातार उपलब्ध नहीं होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप कम क्षमता कारक होते हैं। इसके विपरीत, जीवाश्म ईंधन बिजली संयंत्र आमतौर पर किसी निश्चित समय पर बिजली ग्रिड को जितनी ऊर्जा की आवश्यकता होती है, उतनी ही ऊर्जा का उत्पादन करने में सक्षम होते हैं। सौर ऊर्जा को केवल दिन के दौरान ही प्राप्त किया जा सकता है, और आदर्श रूप से बादल रहित परिस्थितियों में। पवन ऊर्जा उत्पादन न केवल दिन-प्रतिदिन, बल्कि महीने-दर-महीने भी काफी भिन्न हो सकता है।[19] जीवाश्म ईंधन से दूर जाने पर यह एक चुनौती पेश करता है: ऊर्जा की मांग अक्सर अक्षय ऊर्जा की तुलना में अधिक या कम होगीप्रदान करें।[20] दोनों ही परिदृश्यों के कारण बिजली ग्रिड ओवरलोड हो सकते हैं, जिससे बिजली आउटेज हो सकता है।
मध्यम अवधि में, इस परिवर्तनशीलता के लिए कुछ गैस-चालित बिजली संयंत्र या अन्य डिस्पैच करने योग्य उत्पादन को स्टैंडबाय पर रखने की आवश्यकता हो सकती है[21][22] जब तक पर्याप्त ऊर्जा भंडारण, मांग प्रतिक्रिया, ग्रिड सुधार, और/या गैर-आंतरायिक स्रोतों से बेस लोड बिजली न हो। दीर्घावधि में, ऊर्जा भंडारण आंतरायिकता से निपटने का एक महत्वपूर्ण तरीका है।[23] विविध अक्षय ऊर्जा स्रोतों और स्मार्ट ग्रिड का उपयोग करने से आपूर्ति और मांग को समतल करने में भी मदद मिल सकती है।[24]
बिजली उत्पादन क्षेत्र को अन्य क्षेत्रों के साथ जोड़ने से लचीलापन बढ़ सकता है: उदाहरण के लिए परिवहन क्षेत्र को इलेक्ट्रिक वाहनों को चार्ज करके और वाहन से ग्रिड तक बिजली भेजकर जोड़ा जा सकता है।[25] इसी तरह उद्योग क्षेत्र को इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा उत्पादित हाइड्रोजन द्वारा युग्मित किया जा सकता है,[26] और भवन क्षेत्र को थर्मल ऊर्जा भंडारण के लिए अंतरिक्ष हीटिंग और कूलिंग।[27] पवन और सौर उत्पादन के लिए अधिक क्षमता का निर्माण खराब मौसम के दौरान भी पर्याप्त बिजली उत्पादन सुनिश्चित करने में मदद कर सकता है। अनुकूल मौसम में, यदि अतिरिक्त बिजली का उपयोग या भंडारण करना संभव न हो, तो ऊर्जा उत्पादन में कटौती करना आवश्यक हो सकता है।[28]
विद्युत ऊर्जा भंडारण विद्युत ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए उपयोग की जाने वाली विधियों का एक संग्रह है। विद्युत ऊर्जा को उस समय संग्रहीत किया जाता है जब उत्पादन (विशेष रूप से पवन ऊर्जा, ज्वारीय ऊर्जा, सौर ऊर्जा जैसे आंतरायिक स्रोतों से) खपत से अधिक हो जाता है, और जब उत्पादन खपत से कम हो जाता है तो ग्रिड में वापस कर दिया जाता है। पंप-स्टोरेज हाइड्रोइलेक्ट्रिसिटी सभी ग्रिड पावर स्टोरेज का 85% से अधिक हिस्सा है।[29] बैटरी का उपयोग स्टोरेज के लिए तेजी से किया जा रहा है[30] और ग्रिड सहायक सेवाएं[31] और घरेलू भंडारण के लिए।[32] ग्रीन हाइड्रोजन दीर्घकालिक नवीकरणीय ऊर्जा का अधिक किफायती साधन है ऊर्जा भंडारण, पूंजीगत व्यय के संदर्भ में पंप किए गए हाइड्रोइलेक्ट्रिक या बैटरी की तुलना में।[33][34]
स्थापित क्षमता और अन्य प्रमुख डिज़ाइन पैरामीटर | मूल्य और वर्ष |
---|---|
वैश्विक बिजली उत्पादन क्षमता | 1419.0 GW (2023)[35] |
वैश्विक बिजली उत्पादन क्षमता वार्षिक वृद्धि दर | 25% (2014-2023)[36] |
वैश्विक बिजली उत्पादन का हिस्सा | 5.5% (2023)[37] |
प्रति मेगावाट घंटे स्तरीकृत लागत | उपयोगिता-पैमाने पर फोटोवोल्टिक्स: USD 38.343 (2019)[38] |
प्राथमिक प्रौद्योगिकियाँ | फोटोवोल्टिक्स, केंद्रित सौर ऊर्जा, सौर तापीय संग्राहक |
मुख्य अनुप्रयोग | बिजली, पानी गर्म करना, हीटिंग, वेंटिलेशन, एयर कंडीशनिंग (HVAC) |
साँचा:एकाधिक छवि 2022 में दुनिया भर में लगभग 1.3 टेरावाट-घंटे (TWh) सौर ऊर्जा का उत्पादन किया जाएगा,[6] जो दुनिया की बिजली का 4.6% है। यह वृद्धि लगभग 2010 के बाद से हुई है।[39] सौर ऊर्जा का उपयोग कहीं भी किया जा सकता है जहाँ सूर्य का प्रकाश मिलता है; हालाँकि, बिजली उत्पादन के लिए उपयोग की जा सकने वाली सौर ऊर्जा की मात्रा मौसम की स्थिति, भौगोलिक स्थिति और दिन के समय से प्रभावित होती है।[40]सौर फोटोवोल्टिक्स के सीखने की दर"।[41][42]]] फोटोवोल्टेइक सिस्टम, जिसमें सोलर सेल को पैनल में इकट्ठा किया जाता है, प्रकाश को फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के माध्यम से विद्युत प्रत्यक्ष धारा में परिवर्तित करता है।[43] वैश्विक क्षमता 2015 के अंत में 230 गीगावाट से बढ़कर 2021 में 890 गीगावाट हो गई।[44] 2016 और 2021 के बीच चीन में पीवी सबसे तेजी से बढ़ा, 560 गीगावाट जोड़ा, जो सभी उन्नत अर्थव्यवस्थाओं से अधिक है।[45] दस सबसे बड़े सौर ऊर्जा स्टेशनों में से चार चीन में हैं, जिनमें सबसे बड़ा, गोलमुड सोलर पार्क चीन में शामिल है।[46]अमेरिका और कनाडा में यह दूसरे स्थान पर है, तथा चीन में यह दूसरे स्थान पर है। डेनमार्क में, पवन ऊर्जा ने अपनी बिजली की मांग का 40% से अधिक पूरा किया, जबकि आयरलैंड, पुर्तगाल और स्पेन प्रत्येक ने लगभग 20% पूरा किया।[47] विश्व स्तर पर, पवन ऊर्जा की दीर्घकालिक तकनीकी क्षमता कुल वर्तमान वैश्विक ऊर्जा उत्पादन का पाँच गुना या वर्तमान बिजली की माँग का 40 गुना मानी जाती है, बशर्ते कि सभी आवश्यक व्यावहारिक बाधाओं को दूर कर दिया जाए। इसके लिए बड़े क्षेत्रों में पवन टर्बाइनों को स्थापित करने की आवश्यकता होगी, विशेष रूप से उच्च पवन संसाधनों वाले क्षेत्रों में, जैसे कि अपतटीय, और संभवतः वर्तमान में उपयोग में आने वाली क्षैतिज अक्ष इकाइयों के अलावा नए प्रकार के VAWT टर्बाइनों का औद्योगिक उपयोग भी होगा। चूंकि अपतटीय पवन गति भूमि की तुलना में औसतन ~90% अधिक होती है, इसलिए अपतटीय संसाधन भूमि पर स्थित टर्बाइनों की तुलना में काफी अधिक ऊर्जा का योगदान कर सकते हैं।[48] वेब|शीर्षक=ऊर्जा स्रोत: सौर|कार्य=ऊर्जा विभाग |url=https://www.energy.gov/energysources/solar.htm |access-date=19 अप्रैल 2011|archive-date=14 अप्रैल 2011 |archive-url=https://web.archive.org/web/20110414081047/http://www.energy.gov/energysources/solar.htm%7Curl-status=live}}</ref> पीवी के कई फायदे हैं जो इसे अब तक की सबसे तेजी से बढ़ती अक्षय ऊर्जा तकनीक बनाते हैं। यह सस्ता, कम रखरखाव वाला और स्केलेबल है; मांग के अनुसार मौजूदा पीवी इंस्टॉलेशन में जोड़ना आसान है। इसका मुख्य नुकसान यह है कि बादल वाले मौसम में इसका प्रदर्शन खराब होता है।[12] पीवी सिस्टम छोटे, आवासीय और वाणिज्यिक रूफटॉप या बिल्डिंग इंटीग्रेटेड इंस्टॉलेशन से लेकर बड़े उपयोगिता-पैमाने फोटोवोल्टिक पावर स्टेशन तक होते हैं।[49] किसी घर के सोलर पैनल का इस्तेमाल सिर्फ़ उस घर के लिए किया जा सकता है या, यदि इसे विद्युत ग्रिड से जोड़ा जाए, तो
[[फ़ाइल:1975 – संचयी स्थापित क्षमता के एक फ़ंक्शन के रूप में सौर पैनलों की कीमत.svg|thumb |स्वानसन का नियम–यह बताते हुए कि स्थापित क्षमता के प्रत्येक दोगुने होने पर सौर मॉड्यूल की कीमतों में लगभग 20% की गिरावट आई है—सौर फोटोवोल्टिक्स की "सीखने की दर" को परिभाषित करता है।[41][50]]] फोटोवोल्टेइक सिस्टम, जिसमें सोलर सेल को पैनल में इकट्ठा किया जाता है, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के माध्यम से प्रकाश को विद्युत प्रत्यक्ष धारा में परिवर्तित करता है।[51] PV के कई फायदे हैं जो इसे अब तक की सबसे तेजी से बढ़ती अक्षय ऊर्जा तकनीक बनाते हैं। यह सस्ता, कम रखरखाव वाला और स्केलेबल है; मांग के अनुसार मौजूदा PV इंस्टॉलेशन में इसे जोड़ना आसान है। इसका मुख्य नुकसान यह है कि बादल वाले मौसम में इसका प्रदर्शन खराब होता है।[12]
फोटोवोल्टिक कोशिकाओं के विपरीत जो सूर्य के प्रकाश को सीधे बिजली में परिवर्तित करते हैं, सौर तापीय प्रणाली इसे गर्मी में परिवर्तित करती हैं। वे एक रिसीवर पर सूर्य के प्रकाश को केंद्रित करने के लिए दर्पण या लेंस का उपयोग करते हैं, जो बदले में एक जल भंडार को गर्म करता है। गर्म पानी का उपयोग घरों में किया जा सकता है। सौर तापीय का लाभ यह है कि गर्म पानी को तब तक संग्रहीत किया जा सकता है जब तक इसकी आवश्यकता न हो, जिससे एक अलग ऊर्जा भंडारण प्रणाली की आवश्यकता समाप्त हो जाती है।[52] गर्म पानी से उत्पन्न भाप का उपयोग करके जनरेटर से जुड़े टरबाइन को चलाने के लिए सौर तापीय ऊर्जा को भी बिजली में परिवर्तित किया जा सकता है। हालाँकि, चूँकि इस तरह से बिजली पैदा करना फोटोवोल्टिक बिजली संयंत्रों की तुलना में बहुत अधिक महंगा है, इसलिए आज बहुत कम उपयोग में हैं।[53]
देश का अपारम्परिक ऊर्जा कार्यक्रम विश्व के इस प्रकार के विशालतम कार्यक्रमों में से एक है। इसके अन्तर्गत विभिन्न प्रौद्योगिकी, बायोगैस, समुन्नत चूल्हे, बायोमास गैसीफायर, शीघ्र बढ़ने वाली वृक्ष-प्रजातियां, जैवीय पदार्थ का दहन एवं सह-उत्पादन, पवन-चक्कियों द्वारा जल निकासी, वायु टर्बाइनों द्वारा शक्ति का उत्पादन, सौर तापीय व फोटो वोल्टायिक प्रणालियाँ, नागरीय घरेलू तथा औद्योगिक अवजल व कचरे से ऊर्जा उत्पादन, हाइड्रोजन ऊर्जा, समुद्री ऊर्जा, फुएल सेल, विद्युत चालित वाहन (बसें) व परिवहन के लिए वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों पर कार्य हो रहा है।
आने वाले कुछ हजार वर्षों में ही हमारे परम्परागत ऊर्जा स्रोत समाप्त हो जायेंगे। जिसे बनाने में प्रकृति ने लाखों वर्ष लगाएं है उसे हम कुछ ही मिनटों में समाप्त कर देते हैं। पर्यावरणीय प्रदूषण, सामाजिक एवं आर्थिक दबाव तथा राजनीतिक उठापटक समस्या को और गंभीर बनाते हैं। अतएव नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों का विकास व प्रयोग तथा इस हेतु दृढ़ इच्छा शक्ति का होना आज की आवश्यकता है।
नीचे की सारणी में विश्व के कुछ प्रमुख क्षेत्रों में नवीकरणीय ऊर्जा पर प्रति वर्ष निवेश दिखाया गया है।[54]:
देश/संघ | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | प्रतिशत परिवर्तन 2013/2012 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
यूएसए | 5,5 | 11,7 | 28,1 | 33,6 | 35,9 | 23,5 | 34,7 | 53,4 | 39,7 | 35,8 | -10% |
यूरोपीय संघ | 19,7 | 29,4 | 39,1 | 61,8 | 73,4 | 75,3 | 102,4 | 114,8 | 86,4 | 48,4 | -44% |
चीन | 2,4 | 5,8 | 10,1 | 15,8 | 24,9 | 37,1 | 36,7 | 51,9 | 59,6 | 56,3 | -5% |
भारत | 2,5 | 2,9 | 4,4 | 6,3 | 5,4 | 4,2 | 8,7 | 12,6 | 7,2 | 6,1 | -15% |
विश्व | 39,5 | 64,5 | 99,6 | 145,9 | 171,2 | 168,4 | 226,7 | 279,4 | 249,5 | 214,4 | -14% |
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