ऊर्जा पुनर्चक्रण

ऊर्जा पुनर्चक्रण ऊर्जा का उपयोग करने की ऊर्जा पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया है जो सामान्यतः नष्ट हो जाती है, सामान्यतः इसे विद्युत् या तापीय ऊर्जा में परिवर्तित करके। विनिर्माण सुविधाओं, विद्युत् संयंत्रों, और बड़े संस्थानों जैसे अस्पतालों और विश्वविद्यालयों में किए गए, यह दक्षता में अत्यधिक वृद्धि करता है, जिससे ऊर्जा व्यय और ग्रीनहाउस गैस प्रदूषण एक साथ कम हो जाता है। यह प्रक्रिया लाभप्रद रूप से ग्लोबल वार्मिंग को कम करने की अपनी क्षमता के लिए विख्यात है। यह कार्य सामान्यतः संयुक्त ताप और शक्ति (जिसे सह-उत्पादन भी कहा जाता है) या अपशिष्ट ताप पुनर्स्थापित किया जाता है।

अपशिष्ट गर्मी पुनर्स्थापित
अपशिष्ट ताप पुनर्स्थापित करना ऐसी प्रक्रिया है जो अतिरिक्त गर्मी को पकड़ती है जिसे सामान्य रूप से विनिर्माण सुविधाओं में छुट्टी दे दी जाती है और इसे विद्युत् और भाप में परिवर्तित कर देती है, या गर्म हवा, पानी, ग्लाइकोल या तेल के रूप में निर्माण प्रक्रिया में ऊर्जा लौटाती है।

अपशिष्ट गर्मी पुनर्स्थापित बॉयलर में पानी से भरे ट्यूबों की श्रृंखला होती है, जहां से गर्मी निकलती है। जब उच्च तापमान की गर्मी बॉयलर से मिलती है, तो भाप का उत्पादन होता है, जो बदले में टरबाइन को विद्युत् बनाता है। यह प्रक्रिया अन्य जले हुए बॉयलरों के समान है, लेकिन इस स्थितियों में, ख़राब गर्मी पारंपरिक लौ की जगह लेती है। इस प्रक्रिया में जीवाश्म ईंधन का उपयोग नहीं किया जाता है। धातु, कांच, लुगदी और कागज, सिलिकॉन और अन्य उत्पादन संयंत्र विशिष्ट स्थान हैं जहां अपशिष्ट ताप पुनर्स्थापित प्रभावी हो सकती है।

संयुक्त गर्मी और शक्ति (सीएचपी)
संयुक्त ताप और शक्ति (सीएचपी), जिसे कोजेनरेशन भी कहा जाता है, अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी के अनुसार, " ईंधन स्रोत से विद्युत् और गर्मी ऊर्जा उत्पन करने के लिए कुशल, स्वच्छ और विश्वसनीय दृष्टिकोण है। सुविधा के थर्मल और इलेक्ट्रिकल बेस भार को पूरा करने के लिए डिज़ाइन की गई सीएचपी प्रणाली स्थापित करके, सीएचपी सुविधा की परिचालन दक्षता में अत्यधिक वृद्धि कर सकती है और ऊर्जा व्यय कम कर सकती है। साथ ही, सीएचपी ग्रीनहाउस गैसों के उत्सर्जन को कम करता है, जो वैश्विक जलवायु परिवर्तन में योगदान देता है।" जब सीएचपी संयंत्र के साथ साइट पर विद्युत् का उत्पादन किया जाता है, तो संसाधित गर्मी और अतिरिक्त विद्युत् दोनों का उत्पादन करने के लिए अतिरिक्त गर्मी का पुनर्नवीनीकरण किया जाता है।

एयर कंडीशनिंग से अपशिष्ट गर्मी पुनर्स्थापित
चिलर संयंत्रों से वातावरण में गर्मी को व्यर्थ करने के विकल्प के रूप में एयर कंडीशनिंग से अपशिष्ट गर्मी की पुनर्स्थापित का भी उपयोग किया जाता है। गर्मियों में चिलर पौधों से प्राप्त ऊष्मा को थर्मल बैंक में संग्रहित किया जाता है भूमि में और जीवाश्म ईंधन को जलाए बिना गर्मी प्रदान करने के लिए गर्म पंप के माध्यम से सर्दियों में वापस उसी भवन में पुनर्नवीनीकरण किया जाता है। यह सुरुचिपूर्ण दृष्टिकोण सर्दियों के उपयोग के लिए गर्मी की गर्मी को पुनर्चक्रित करके दोनों मौसमों में ऊर्जा और कार्बन की बचत करता है।

कुछ कंपनियां एचवीएसी कंडेनसर इकाई पर स्थापित करने के लिए उत्पादों की प्रस्तुत करती हैं, अपशिष्ट गर्मी को एकत्रित करने के लिए जिसे कंडेनसर हवा में निकालने के लिए माना जाता है, वॉटर हीटर जैसे गर्मी उत्पन करने वाले उपकरणों को गर्म करने के लिए। उन उपकरणों को गर्मी पुनर्स्थापित इकाइयों (एचआरयू) कहा जाता है।

आवासीय अनुप्रयोगों के लिए, उपलब्ध कुछ इकाइयाँ हॉटस्पॉट ऊर्जा गर्मी पुनर्स्थापित इकाइयाँ या एलजी गर्मी पुनर्स्थापित इकाइयाँ हैं।

औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए, इन इकाइयों को सामान्यतः अपशिष्ट गर्मी पुनर्स्थापित इकाई (डब्ल्यूएचआरयू) कहा जाता है।

गर्मी पंप
ऊष्मा पम्प और तापीय ऊर्जा भंडारण ऐसी प्रौद्योगिकियाँ हैं, जो ऊर्जा के पुनर्चक्रण को सक्षम कर सकती हैं जो अन्यथा उपयोग के लिए बहुत कम तापमान या ऊर्जा उपलब्ध होने और इसकी आवश्यकता होने के बीच समय अंतराल के कारण दुर्गम होगी। उपलब्ध नवीकरणीय तापीय ऊर्जा के तापमान को बढ़ाते समय, ऊष्मा पम्पों में निम्न गुणवत्ता वाले स्रोत (जैसे समुद्री जल, झील का पानी, जमीन, हवा, या अपशिष्ट गर्मी प्रक्रिया से) उद्योग ताप पंपों सहित उद्योग के पूर्ण विद्युतीकरण के लिए अब नवाचार के प्रयास चल रहे हैं रेफ्रिजरेंट ट्यून किए गए ताप पंप मॉड्यूल के माध्यम से मल्टी-स्टेज थर्मल पुनर्चक्रण का उपयोग करके प्रदर्शन 5 और 9 के गुणांक के बीच दक्षता के स्तर पर होगा।

थर्मल स्टोरेज
थर्मल भंडारण प्रौद्योगिकियां गर्मी या ठंड को घंटों या रात भर से लेकर मौसमी तापीय ऊर्जा भंडारण तक की अवधि के लिए संग्रहीत करने की अनुमति देती हैं, और इसमें संवेदनशील गर्मी (चूंकि माध्यम के तापमान को बदलकर) या गुप्त ऊर्जा (यानी चरण परिवर्तनों के माध्यम से) का भंडारण सम्मिलित हो सकता है। माध्यम का, जैसे पानी और स्लश या बर्फ के बीच एरिया हीटिंग या विद्युत वितरण प्रणालियों में पीक-शेविंग के लिए अल्पकालिक थर्मल भंडारण का उपयोग किया जा सकता है। नवीकरणीय या वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों के प्रकारों को सक्षम किया जा सकता है जिनमें प्राकृतिक ऊर्जा सम्मिलित है (उदाहरण के लिए सौर-तापीय संग्राहकों के माध्यम से एकत्रित, या सर्दियों की ठंड को एकत्रित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले शुष्क शीतलन टावर), अपशिष्ट ऊर्जा (जैसे एचवीएसी उपकरण, औद्योगिक प्रक्रियाओं या विद्युत् संयंत्रों से), या अधिशेष ऊर्जा (उदाहरण के लिए जलविद्युत परियोजनाओं से मौसमी रूप से या पवन खेतों से रुक-रुक कर) ड्रेक लैंडिंग सौर समुदाय (अल्बर्टा, कनाडा) उदाहरण है। मौसमी तापीय ऊर्जा भंडारण समुदाय को गैरेज की छतों पर सौर संग्राहकों से अपनी वर्ष भर की गर्मी का 97% प्राप्त करने की अनुमति देता है, जिसमें अधिकांश गर्मी गर्मियों में एकत्र की जाती है। प्रत्यक्ष ऊर्जा के लिए भंडारण के प्रकारों में इंसुलेटेड टैंक, बजरी से लेकर बेडरॉक तक के सबस्ट्रेट्स में बोरहोल क्लस्टर, गहरे जलभृत, या उथले पंक्तिबद्ध गड्ढे सम्मिलित हैं जो शीर्ष पर इंसुलेटेड हैं। कुछ प्रकार के भंडारण गर्मी या ठंडे मौसमी तापीय ऊर्जा भंडारण (विशेष रूप से यदि बहुत बड़े हैं) को संग्रहीत करने में सक्षम हैं, और कुछ भंडारण अनुप्रयोगों में ताप पंपों को सम्मिलित करने की आवश्यकता होती है। अव्यक्त गर्मी सामान्यतः बर्फ की टंकियों में जमा होती है या जिसे चरण-परिवर्तन सामग्री (पीसीएम) कहा जाता है।

वर्तमान प्रणाली
अपशिष्ट ताप पुनर्स्थापित और सीएचपी दोनों विकेंद्रीकृत ऊर्जा उत्पादन का गठन करते हैं, जो कि क्षेत्रीय उपयोगिताओं द्वारा चलाए जा रहे बड़े विद्युत् संयंत्रों में उत्पन्न पारंपरिक केंद्रीकृत विद्युत् के विपरीत है। "केंद्रीकृत" प्रणाली की औसत दक्षता 34 प्रतिशत है, जिसके लिए एक इकाई विद्युत् का उत्पादन करने के लिए लगभग तीन इकाई ईंधन की आवश्यकता होती है। गर्मी और विद्युत् दोनों पर अधिकार करके, सीएचपी और अपशिष्ट गर्मी पुनर्स्थापित परियोजनाओं में उच्च दक्षता होती है।

2007 के ऊर्जा अध्ययन विभाग ने यू.एस. में 135,000 मेगावाट सीएचपी की क्षमता पाई। और एक लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी के अध्ययन ने लगभग 64,000 मेगावाट की पहचान की जो औद्योगिक अपशिष्ट ऊर्जा से प्राप्त की जा सकती है, सीएचपी की गिनती नहीं। इन अध्ययनों से लगभग 200,000 मेगावाट - या 20% - कुल विद्युत् क्षमता का सुझाव मिलता है जो यू.एस. में ऊर्जा पुनर्चक्रण से आ सकता है। ऊर्जा पुनर्चक्रण के व्यापक उपयोग से अनुमानित 20 प्रतिशत तक ग्लोबल वार्मिंग उत्सर्जन कम हो सकता है। वास्तव में, 2005 तक, अमेरिकी ग्रीनहाउस गैस प्रदूषण का लगभग 42 प्रतिशत विद्युत् के उत्पादन से और 27 प्रतिशत गर्मी के उत्पादन से आया था।

अधिवक्ताओं का तर्क है कि पुनर्नवीनीकरण ऊर्जा की व्यय कम होती है और वर्तमान उपयोग में अधिकांश अन्य ऊर्जा विकल्पों की तुलना में कम उत्सर्जन होता है।

वर्तमान में पुनर्चक्रण ऊर्जा इंट। कॉर्प गर्मी पुनर्स्थापित हवादार और अव्यक्त गर्मी पंप और सीएचसीपी में ऊर्जा के पुनर्चक्रण का लाभ उठाता है।

इतिहास
संभवतया ऊर्जा पुनर्चक्रण का पहला आधुनिक प्रयोग थॉमस एडीसन ने किया था। उनका 1882 पर्ल स्ट्रीट स्टेशन, विश्व का पहला वाणिज्यिक विद्युत् संयंत्र, सीएचपी संयंत्र था, जो विद्युत् और तापीय ऊर्जा दोनों का उत्पादन करता था, जबकि पड़ोसी भवनों को गर्म करने के लिए अपशिष्ट गर्मी का उपयोग करता था। पुनर्चक्रण ने एडिसन के संयंत्र को लगभग 50 प्रतिशत दक्षता प्राप्त करने की अनुमति दी।

1900 के प्रारंभ में, क्षेत्रीय उपयोगिताओं द्वारा प्रबंधित केंद्रीकृत संयंत्रों के निर्माण के माध्यम से ग्रामीण विद्युतीकरण को बढ़ावा देने के लिए विनियम उभरे। इन नियमों ने न केवल पूरे देश में विद्युतीकरण को बढ़ावा दिया, बल्कि उन्होंने सीएचपी जैसे विकेंद्रीकृत विद्युत् उत्पादन को भी हतोत्साहित किया। वे यहां तक ​​चले गए कि गैर-यूटिलिटीज के लिए विद्युत् बेचने को अवैध बना दिया।

1978 तक, कांग्रेस ने माना कि केंद्रीय विद्युत् संयंत्रों में दक्षता स्थिर हो गई थी और सार्वजनिक उपयोगिता नियामक नीतियां अधिनियम (पीयूआरपीए) के साथ अच्छी दक्षता को प्रोत्साहित करने की मांग की, जिसने उपयोगिताओं को अन्य ऊर्जा उत्पादकों से विद्युत् क्रय के लिए प्रोत्साहित किया। सीएचपी संयंत्रों का प्रसार हुआ, जल्द ही यू.एस. में सभी ऊर्जा का लगभग 8 प्रतिशत उत्पादन किया गया। चूंकि, बिल ने कार्यान्वयन और प्रवर्तन को अलग-अलग स्तिथि पर छोड़ दिया, जिसके परिणामस्वरूप देश के कई भाग में बहुत कम या कुछ भी नहीं किया जा सका।

2008 में पुनर्चक्रित ऊर्जा विकास के अध्यक्ष टॉम कास्टेन ने कहा कि हमें लगता है कि हम लगभग 19 से 20 प्रतिशत यू.एस. विद्युत् गर्मी से बना सकते हैं जिसे वर्तमान में उद्योग द्वारा फेंक दिया जाता है।

यू.एस. के बाहर, ऊर्जा पुनर्चक्रण अधिक सामान्य है। डेनमार्क संभवतः सबसे सक्रिय ऊर्जा पुनरावर्तक है, जो सीएचपी और अपशिष्ट ताप पुनर्स्थापित से लगभग 55% ऊर्जा प्राप्त करता है। जर्मनी, रूस और भारत सहित अन्य बड़े देश भी विकेंद्रीकृत स्रोतों से अपनी ऊर्जा का बड़ा भाग प्राप्त करते हैं।