വൈദ്യുതോൽപ്പാദനം

മറ്റ് ഊർജ്ജരൂപങ്ങളെ വൈദ്യുതോർജ്ജമായി മാറ്റുന്ന പ്രക്രിയയെയാണ്‌ വൈദ്യുതോല്പാദനം എന്നു പറയുന്നത്. വ്യാവസായികമായി യാന്ത്രികോർജ്ജത്തെയാണ് (Mechanical Energy) വിദ്യുച്ഛക്തിയായി മറ്റുന്നത്. ഇതിന് വൈദ്യുത ജനിത്രം (Electrical Generator) എന്ന യന്ത്രം ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ഉല്പാദന സ്രോതസ്സുകൾ

കാറ്റ് ഉപയോഗിച്ച് വൈദ്യുതി ഉല്പാദിപ്പികാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന കാറ്റാടി യന്ത്രങ്ങൾ

ചൈനയിലെ ഒരു ജലവൈദ്യുത പദ്ധതി

പ്രമാണം:Susquehanna steam electric station.jpg

ആണവോർജ്ജം ഉപയോഗിച്ച് പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഒരു വൈദ്യുതി നിലയം

നിരവധി സ്രോതസ്സുകളിൽ നിന്ന് വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കാമെങ്കിലും വൻ തോതിൽ വാണിജ്യാടിസ്ഥനത്തിൽ ഉല്പ്പാ‍ദിപ്പിക്കുന്നത് ചുരുങ്ങിയ ചില സ്രോതസ്സുകളിൽ നിന്നു മാത്രമാണ്. അവയെ രണ്ടായിത്തരം തിരിക്കാം:

1. പരമ്പരാഗത സ്രോതസ്സുകൾ‍ (Conventional Sources) ജലപ്രവാഹം, ജൈവ-ഖനിജ ഇന്ധനങ്ങൾ (Fossil fuels), ആണവോർജം തുടങ്ങിയവയാണ് പരമ്പരാഗത സ്രോതസ്സുകളായി പരിഗണിക്കുന്നത്. ഭൂമിയിൽ ഖനിജ ഇന്ധനങ്ങളുടെയും ആണവവസ്തുക്കളുടേയും ശേഖരം പരിമിതമാണ്. ജലസ്രോതസ്സുകൾ അനശ്വരമാണെങ്കിലും അവയുടെ മൊത്തം ലഭ്യത പരിമിതമാണ്. പ്രദേശികഭൂപ്രകൃതിയ്കനുസരിച്ച് ഏറ്റ ക്കുറച്ചിലുകളുമുണ്ട്. ജൈവശാസ്ത്രപരമായും പ്രകൃതിശാസ്ത്രപരവും ആയ കാരണങ്ങൾ കൊണ്ട് ജലോർജ്ജസ്രോതസ്സുകളീൽ നിന്നുള്ള വൈദ്യുതോല്പാദനത്തിന് ശക്തമായ നിയന്ത്രണങ്ങളുണ്ട്. അതുകൊണ്ട് ലോകത്തിൽ വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന വരുന്ന ഊർജ്ജാവശ്യം ഭാഗികയാമിമാത്രമേ ജലസ്രോതസ്സുകൾക്ക് നിറവേറ്റാനാവൂ. ഖനിജേന്ധനങ്ങളുടെ ലഭ്യതയെക്കുറിച്ച്, നിരവധി മതിപ്പുകണക്കുകൾ ലഭ്യമാണ്. ഇപ്പൊഴത്തെ ഉപഭോഗത്തോതിൽ, എണ്ണയും പ്രകൃതിവാതകവും 50 കൊല്ലത്തേക്കു മാത്രമേ തികയൂ. ചില രാജ്യങ്ങളിൽ, 2200 എ.ഡി.യോടെ കൽക്കരി ക്ഷാമം ഉണ്ടായേക്കാം. ആണവേന്ധനങ്ങൾ അടുത്ത നൂറ്റാണ്ടു മധ്യമാകുമ്പോൾ തീർന്നു പോകും. എന്നാൽ, ഈ കണക്കുകൾ എല്ലാം പൂർണ്ണമായും വിശ്വസിക്കാനാവില്ല. ഖനിജേന്ധനങ്ങളിൽ നിന്ന് വൈദ്യുതിയുല്പാദിപ്പിക്കുന്നത് അവ കത്തിച്ചുണ്ടാവുന്ന താപോർജ്ജം ആദ്യം യാന്ത്രികോർജ്ജമായും തുടർന്നത് വൈദ്യുതജനിത്രം ഉപയോഗിച്ച്, വൈദ്യുതോർജ്ജമാക്കി മാറ്റിയുമാണ്. ഈ പ്രക്രീയയിലെ താപ-യാന്ത്രിക പരിവർത്തനം ക്ഷമത (ദക്ഷത, Efficiency) കുറഞ്ഞ ഒരു പ്രവൃത്തിയാണ്. ഇതുവരെ വലിയ യന്ത്രങ്ങൾക്ക് ലഭിച്ചിട്ടുള്ള ദക്ഷത 40% മാത്രമാണ്. ചെറിയ യന്ത്രങ്ങളുടെ ദക്ഷത അതിലും വളരെക്കുറയും.

2. പുനരുപയോഗയോഗ്യമായ ഊർജ്ജസ്രോതസ്സുകൾ (Renewable Sources) സൗരോർജം, ഭൗമതാപം, കാറ്റ്, തിരമാലകൾ, സമുദ്രതാപവ്യതിയാനങ്ങൾ, ജൈവപിണ്ഡങ്ങൾ (Biomass) തുടങ്ങിയവയാണ് പുനരുപയോഗയോഗ്യമായ സ്രോതസ്സുകൾ.

മറ്റു പല തരത്തിലുള്ള ഊർജ്ജരൂപങ്ങളും (രാസോർജ്ജം, ശബ്ദോർജ്ജം മുതലായവ) വൈദ്യുതോർജ്ജമായി മാറ്റാമെങ്കിലും വൻതോതിൽ വൈദ്യുതി ഉല്പാദിപ്പിക്കാൻ പര്യാപ്തമായി സാന്ദ്രീകൃതമായി ഭൂമിയിൽ ലഭ്യമല്ല.

ഉല്പാദന സങ്കേതങ്ങൾ

ഇലച്ചക്ക്രം (Turbine) ഘടിപ്പിച്ചിട്ടുള്ള ഒരു വൈദ്യുതജനിത്രം ഉപയോഗിച്ചാണ് പാരമ്പര്യസ്രോതസ്സുകളിൽ നിന്ന് വൈദ്യുതി ഉല്പ്പാദിപ്പിക്കുന്നത്. ജലപ്രവാഹം ഇലച്ചക്ക്രങ്ങളിൽ നേരിട്ട് പതിപ്പിച്ചോ, ഇന്ധനങ്ങൾ കത്തിച്ചുണ്ടാക്കിയ നീരാവി അല്ലെങ്കിൽ ആണവോർജ്ജത്തിൽ നിന്നുല്പ്പദിപ്പിച്ച നീരാവി കടത്തിവിട്ടോ ഇലച്ചക്ക്രങ്ങൾ കറക്കുന്നു. ഇലച്ചക്ക്രങ്ങൾ, അവയോട് ഘടിപ്പിച്ചിട്ടുള്ള ഒരു വൈദ്യുതജനിത്രത്തിലെ കാന്തങ്ങളെ കറക്കുന്നു. കാന്തങ്ങൾ, അവയുടെ സമീപത്ത് ഉറപ്പിച്ചിട്ടുള്ള വൈദ്യുതക്കമ്പിച്ചുരുളുകളിൽ ഫാരഡെ നിയമം അനുസരിച്ച്, വിദ്യുത്ച്ചാലകബലം (Electromotive Force) സൃഷ്ടിക്കുന്നു. പ്രസ്തുത ബലമാണ്, വൈദ്യുത്പ്രവാഹത്തിനു കാരണമാകുന്നത്.

അപാരമ്പര്യസ്രോതസ്സുകളിൽ സൗരോർജ്ജം നേരിട്ട് നേർധാരാവൈദ്യുതിയാക്കാൻ (Direct Current Electricity) കഴിയും. ഇതിന് സൗരപ്രകാശവൈദ്യുത ഫലകങ്ങൾ (Solar PhotoVoltaic Panels) ഉപയോഗിക്കുന്നു. തിരമാലകളിൽനിന്ന് ‍ നേരിട്ടോ അവചലിപ്പിക്കുന്ന ഒരു വായുയൂപം (Air Column) കൊണ്ടോ കറങ്ങുന്ന ഇലച്ചക്ക്രത്തോടു ഘടിപ്പിച്ച ജനിത്രമാണു വൈദ്യുതി ഉല്പ്പാദിപ്പിക്കുന്നത്. കാറ്റാടിയോടു (Wind Mill) ഘടിപ്പിച്ച ജനിത്രം കറക്കിയാണ് കാറ്റിൽനിന്നു വൈദ്യുതിയെടുക്കുന്നത്. ജൈവപിണ്ഡങ്ങൾ നേരിട്ടു കത്തിച്ചോ അല്ലെങ്കിൽ അവയിൽനിന്നുണ്ടാവുന്ന വാതകങ്ങൾ കത്തിച്ചോ നീരാവിയുണ്ടാക്കിയാണ് വൈദ്യുതിഉല്പ്പദിപ്പിക്കുന്നത്. ഭൗമ-സമുദ്ര താപങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചും നീരാവിയുണ്ടാക്കാൻ കഴിയും.

ലഭ്യതയുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ ഊർജ്ജസ്രോതസ്സുകളെ നവീകരണക്ഷമമെന്നും (Renewable) ക്ഷരമെന്നും(Depletable/Non-Renewable) വകതിരിക്കാറുണ്ട്. ജലപ്രവാഹസ്രോതസ്സുകൾ സൗരോർജം, ഭൗമതാപം, കാറ്റ്, തിരമാലകൾ, സമുദ്രതാപം‍, മുതലായവ നവീകരണക്ഷമമായ വറ്റിപ്പോകാത്ത ഉറവകളാണ്; എന്നാൽ, ഖനിജ ഇന്ധനങ്ങളായ കൽക്കരി, ഖനിജഎണ്ണകൾ (Petroleum), പ്രകൃതിവാതകങ്ങൾ തുടങ്ങിയവ ഉപയോഗിക്കുന്തോറും വറ്റിപ്പോകുന്ന ക്ഷരസ്രോതസ്സുകളാണ്.

സൂര്യനാണ് ഭൂമിയുടെ പ്രധാന ഊർജ്ജദാതാവ്. മഴ കൊണ്ടുണ്ടാവുന്ന നദീജല പ്രവാഹം, കാറ്റ്, തിരമാലകൾ, സമുദ്രതാപം‍ മുതലായപ്രഭാവങ്ങൾ സൂര്യതാപം കൊണ്ടുണ്ടാവുന്നവയാണ്. കൽക്കരി, ഖനിജഎണ്ണകൾ (Petroleum), പ്രകൃതിവാതകങ്ങൾ തുടങ്ങിയവ ചരിത്രാതീതകാലത്തുണ്ടായിരുന്ന സസ്യങ്ങളുടെ / ജീവികളുടെ മൃതാവശിഷ്ടങ്ങൾക്ക് രുപഭേദം വന്നുണ്ടായവയാണ്. അവയുടെയും മുഖ്യ ഊർജ്ജസ്രോതസ്സ് സൂര്യൻ തന്നെ ആയിരുന്നു. സസ്യങ്ങൾ സുര്യകിരണങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് പ്രഭാകലനം (Photosynthesis) ചെയത് സൗരോർജ്ജം ആഹാരരൂപത്തിൽ ശേഖരിച്ചു. സസ്യങ്ങൾ തിന്നു സൂക്ഷജീവികളും അവയെത്തിന്ന് ചെറുജീവികളും ജീവിച്ചു. അതുകൊണ്ട് ജൈവ-ഖനിജ ഇന്ധനങ്ങൾ രാസബദ്ധമായ (Chemically Stored) സൗരോർജമായി പരിഗണിക്കാവുന്നതാണ്.

വൈദ്യുതോല്പാദനം, ലോകത്തിൽ

1980 മുതൽ 2005 വരെ ലോകത്തിലെ വൈദ്യുത ഉല്പാദനനിരക്ക്.

2004 ലെ കണക്ക് പ്രകാരം ലോകത്താകമാനം ഉല്പാദിപ്പിച്ച വൈദ്യുതിയിൽ ഏകദേശം 17% ജലവൈദ്യുതിയും 66% താപവൈദ്യുതിയും 16% ആണവ വൈദ്യുതിയും ബാക്കി രണ്ടോളം ശതമാനം അപാരമ്പര്യസ്രോതസ്സുകളിൽ നിന്നു ലഭിച്ച വൈദ്യുതിയുമായിരുന്നു.

വൈദ്യുതോല്പാദനം, ഭാരതത്തിൽ

2004ൽ, ഏകദേശം 13% ജലവൈദ്യുതിയും, 83% താപവൈദ്യുതിയും, 2-3% ആണവ വൈദ്യുതിയും, 1% ശതമാനം അപാരമ്പര്യവൈദ്യുതിയുമായിരുന്നു ഭാരതത്തിൽ ഉല്പാദിപ്പിച്ചത്.

വൈദ്യുതോല്പാദനം കേരളത്തിൽ

2003-04 സാമ്പത്തികവർഷം, കേരളത്തിൽ, വരണ്ട കാലാവസ്ഥ കൊണ്ട്, 391.1 കോടി യൂണിറ്റ് (31%) ജലവൈദ്യുതിയും 57.5 കോടി യൂണിറ്റ് (5%) താപവൈദ്യുതിയും 0.25 കോടി യൂണിറ്റ് വൈദ്യുതി (0.02%) കാറ്റിൽനിന്നും ഉല്പ്പാദിപ്പിച്ചുള്ളുവെന്നും ബാക്കി താപവും ആണവവും അടക്കം 801.5 കോടി യൂണിറ്റ് (64-65%) വൈദ്യുതി കേന്ദ്രസർക്കാർ സ്ഥാപനങ്ങളിൽ നിന്നും സ്വകാര്യ ഉല്പാദകരിൽ നിന്നും വാങ്ങിയതാണെന്നും വിദ്യുച്ഛക്തി ബോർഡിൻറെ കണക്കുകൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.