సైన్స్ & టెక్నాలజీ (Science & Technology) / శక్తి వనరులు (Energy)

పునరుత్పాదక శక్తి – సౌర, పవన, హైడ్రోజన్ (Renewable Energy)

పునరుత్పాదక శక్తి లక్ష్యాలు, సౌర, పవన, గ్రీన్ హైడ్రోజన్, బయోగ్యాస్, ఇతర వనరులు, ప్రభుత్వ పథకాలు – పరీక్షలకు కావలసిన ముఖ్యాంశాలు.

6 notes 60 questions

Notes in this chapter

  1. 1పునరుత్పాదక శక్తి – ప్రాథమికాలు & భారత లక్ష్యాలు (Renewable Energy Basics)Read notePractice 9
  2. 2సౌర శక్తి – సోలార్ పార్కులు & పథకాలు (Solar Energy in India)Read notePractice 11
  3. 3పవన శక్తి – తీర, సముద్ర పవన విద్యుత్ (Wind Energy)Read notePractice 9
  4. 4హైడ్రోజన్ శక్తి & జాతీయ గ్రీన్ హైడ్రోజన్ మిషన్ (Green Hydrogen)Read notePractice 11
  5. 5జీవ ద్రవ్యరాశి, బయోగ్యాస్, భూతాప & సముద్ర శక్తి (Biomass, Geothermal & Ocean)Read notePractice 9
  6. 6ఇంధన నిల్వ, గ్రీన్ ఎనర్జీ కారిడార్ & విధానాలు (Storage & Policies)Read notePractice 11
By ExamBadi

1. పునరుత్పాదక శక్తి – ప్రాథమికాలు & భారత లక్ష్యాలు (Renewable Energy Basics)

ఎప్పటికీ అయిపోకుండా, ప్రకృతి నుండి తిరిగి లభించే శక్తి వనరులను పునరుత్పాదక శక్తి (Renewable Energy) అంటారు – సౌర, పవన, జల, జీవ ద్రవ్యరాశి, భూతాపం, సముద్ర శక్తి. ఇవి కాలుష్యం చాలా తక్కువగా కలిగిస్తాయి, వాతావరణ మార్పును తగ్గించడానికి ఉపయోగపడతాయి.

ముఖ్య విషయాలు

  • నోడల్ సంస్థ: నూతన, పునరుత్పాదక ఇంధన మంత్రిత్వ శాఖ (MNRE – Ministry of New and Renewable Energy).
  • భారతదేశ లక్ష్యాలు: 2021లో గ్లాస్గో (COP26) సదస్సులో భారత ప్రధాని 'పంచామృత' ప్రకటించారు:
  • 2030 నాటికి 500 గిగావాట్ల శిలాజేతర విద్యుత్ సామర్థ్యం
  • 2030 నాటికి అవసరమైన ఇంధనంలో 50% పునరుత్పాదక వనరుల నుండి
  • 2070 నాటికి నికర శూన్య (Net Zero) ఉద్గారాల లక్ష్యం
  • పునరుత్పాదక శక్తి రకాలు:
    1. సౌర శక్తి (Solar)
    2. పవన శక్తి (Wind)
    3. జల శక్తి (Hydro)
    4. జీవ ద్రవ్యరాశి / బయోగ్యాస్ (Biomass)
    5. భూతాపం (Geothermal)
    6. సముద్ర శక్తి – ఆటుపోట్లు, తరంగాలు, సముద్ర ఉష్ణశక్తి
    7. గ్రీన్ హైడ్రోజన్
  • అంతర్జాతీయ సంస్థ:
    1. IRENA (International Renewable Energy Agency) – 2009లో ఏర్పాటు
    2. ప్రధాన కార్యాలయం అబుదాబి.
  • ప్రయోజనాలు: తక్కువ కాలుష్యం, ఇంధన భద్రత, గ్రామీణ ప్రాంతాలకు విద్యుత్, ఉద్యోగాలు.
  • సవాళ్లు: ఉత్పత్తి వాతావరణంపై ఆధారపడటం, నిల్వ ఖర్చు, భూమి అవసరం, ప్రారంభ పెట్టుబడి.

సులభమైన ఉదాహరణ

వర్షాకాలంలో ట్యాంకులోని నీరు కొద్దికొద్దిగా వాడినా మళ్లీ వర్షంతో నిండినట్లు, సూర్యరశ్మి, గాలి ప్రతిరోజూ మళ్లీ మళ్లీ లభిస్తాయి. బొగ్గు మాత్రం ఒకసారి వాడితే పోతుంది.

2. సౌర శక్తి – సోలార్ పార్కులు & పథకాలు (Solar Energy in India)

సూర్యరశ్మిని నేరుగా విద్యుత్తుగా మార్చే సాంకేతికత సౌర విద్యుత్ (Solar PV – Photovoltaic). భారతదేశంలో ఏడాది పొడవునా సూర్యరశ్మి బాగా ఉండటం వల్ల సౌర శక్తికి అపార అవకాశాలు ఉన్నాయి.

ముఖ్య విషయాలు

  • ఫోటోవోల్టాయిక్ ప్రభావం:
    1. 1839లో ఎడ్మండ్ బెక్వెరెల్ (Becquerel) కనుగొన్నారు. సౌర ఘటాలు ఎక్కువగా సిలికాన్‌తో తయారవుతాయి. సౌర ఘటం DC విద్యుత్ ఇస్తుంది
    2. ఇన్వర్టర్ దాన్ని AC గా మారుస్తుంది.
  • జాతీయ సౌర మిషన్ (JNNSM):
    1. 2010లో ప్రారంభం
    2. తరువాత 2015లో లక్ష్యం 2022 నాటికి 100 GW (సౌర) గా పెంచారు.
  • అంతర్జాతీయ సౌర కూటమి (International Solar Alliance – ISA):
    1. 2015 నవంబర్ 30న పారిస్ COP21 సందర్భంగా భారత ప్రధాని, ఫ్రాన్స్ అధ్యక్షుడు ప్రారంభించారు
    2. ప్రధాన కార్యాలయం గురుగ్రామ్ (హర్యానా). కర్కాటక–మకర రేఖల మధ్య దేశాలు సభ్యులు.
  • ఒకే సూర్యుడు – ఒకే ప్రపంచం – ఒకే గ్రిడ్ (OSOWOG): 2018లో భారత్ ప్రతిపాదించింది.
  • ప్రముఖ సౌర పార్కులు:
    1. భద్లా (రాజస్థాన్, జోధ్‌పూర్ జిల్లా) – ప్రపంచంలోని అతి పెద్ద సౌర పార్కుల్లో ఒకటి
    2. పావగడ (కర్ణాటక)
    3. కర్నూలు అల్ట్రా మెగా సోలార్ పార్క్ (ఆంధ్రప్రదేశ్) – 1,000 MW
    4. కాముతి (తమిళనాడు)
    5. రేవా (మధ్యప్రదేశ్)
  • ఇతర విషయాలు:
    1. కొచ్చిన్ విమానాశ్రయం – పూర్తిగా సౌరశక్తితో నడిచే మొదటి విమానాశ్రయం
    2. మోధేరా (గుజరాత్) – మొదటి సౌరశక్తి గ్రామంగా ప్రకటన (2022)
  • పథకాలు:
    1. PM-KUSUM (2019) – రైతులకు సౌర పంపులు, గ్రిడ్‌కు అనుసంధానమైన సౌర కేంద్రాలు
    2. PM సూర్యఘర్: ముఫ్త్ బిజిలీ యోజన (2024) – ఇళ్ల పైకప్పులపై సౌర ప్యానెల్లు; 1 కోటి ఇళ్ల లక్ష్యం
  • ఇతర వినియోగాలు: సోలార్ కుక్కర్, సోలార్ వాటర్ హీటర్, సోలార్ వీధి దీపాలు, సోలార్ పంపులు.

సులభమైన ఉదాహరణ

ఇంటి మిద్దె మీద 3–5 కిలోవాట్ల సౌర ప్యానెల్లు వేసుకుంటే పగలంతా ఇంటికి కరెంటు వస్తుంది; మిగిలింది గ్రిడ్‌కు అమ్మవచ్చు. ఇదే రూఫ్‌టాప్ సోలార్.

3. పవన శక్తి – తీర, సముద్ర పవన విద్యుత్ (Wind Energy)

గాలి వేగంతో తిరిగే టర్బైన్ ఆకులు (బ్లేడ్లు) జనరేటర్‌ను తిప్పి విద్యుత్ తయారు చేయడమే పవన శక్తి (Wind Energy). గాలి ఎక్కువగా వీచే ప్రాంతాల్లో వీటిని విండ్ ఫార్మ్‌లుగా ఏర్పాటు చేస్తారు.

ముఖ్య విషయాలు

  • పని విధానం: గాలి గతిశక్తి → టర్బైన్ ఆకుల భ్రమణం → జనరేటర్ → విద్యుత్.
  • భారతదేశం: ప్రపంచంలో పవన విద్యుత్ సామర్థ్యంలో చైనా, అమెరికా, జర్మనీ తర్వాత నాలుగో స్థానంలో ఉంది.
  • ముఖ్య రాష్ట్రాలు: తమిళనాడు, గుజరాత్, కర్ణాటక, మహారాష్ట్ర, రాజస్థాన్. తమిళనాడులోని ముప్పందల్ (కన్యాకుమారి సమీపం) ప్రసిద్ధ విండ్ ఫార్మ్. ఆంధ్రప్రదేశ్లో అనంతపురం, కడప ప్రాంతాల్లో పవన కేంద్రాలు ఉన్నాయి.
  • నేషనల్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ విండ్ ఎనర్జీ (NIWE):
    1. చెన్నై
    2. ఈ రంగంలో పరిశోధన, పరీక్షల సంస్థ.
  • సముద్ర పవన శక్తి (Offshore Wind):
    1. సముద్రంలో వీచే బలమైన గాలుల వినియోగం. భారతదేశ జాతీయ సముద్ర పవన విధానం – 2015
    2. గుజరాత్, తమిళనాడు తీర ప్రాంతాల్లో అవకాశాలు ఎక్కువ.
  • ప్రయోజనాలు:
    1. ఇంధన ఖర్చు లేదు
    2. కాలుష్యం లేదు
    3. పొలాల మధ్య ఏర్పాటు చేయవచ్చు
  • సమస్యలు: పక్షులకు ప్రమాదం, శబ్దం, గాలి లేనప్పుడు ఉత్పత్తి ఆగడం, ప్రారంభ ఖర్చు.
  • డెన్మార్క్: పవన శక్తిలో ముందున్న దేశాల్లో ఒకటి (యూరప్).
  • నినాదం: పవన–సౌర హైబ్రిడ్ కేంద్రాలు – ఒకే స్థలంలో రెండు వనరులు.

సులభమైన ఉదాహరణ

చిన్నప్పుడు తిప్పిన కాగితపు గాలిమర (పిన్‌వీల్) గాలికి తిరిగినట్లే పెద్ద విండ్ టర్బైన్ తిరుగుతుంది. తేడా ఏమిటంటే దానికి జనరేటర్ అనుసంధానమై ఉంటుంది.

4. హైడ్రోజన్ శక్తి & జాతీయ గ్రీన్ హైడ్రోజన్ మిషన్ (Green Hydrogen)

హైడ్రోజన్ విశ్వంలో అత్యంత సమృద్ధిగా ఉండే మూలకం. దీన్ని మండిస్తే కేవలం నీరు మాత్రమే వస్తుంది. అందుకే ఇది భవిష్యత్ ఇంధనంగా భావిస్తున్నారు. అన్ని ఇంధనాల్లో హైడ్రోజన్‌కు బరువు పరంగా అత్యధిక కెలోరిఫిక్ విలువ ఉంటుంది.

ముఖ్య విషయాలు

  • హైడ్రోజన్ రంగులు (ఉత్పత్తి పద్ధతి ప్రకారం):
    1. గ్రీన్ హైడ్రోజన్: పునరుత్పాదక విద్యుత్‌తో నీటిని విద్యుద్విశ్లేషణ (Electrolysis) చేసి తయారు చేస్తారు – కాలుష్యం లేదు
    2. గ్రే హైడ్రోజన్: సహజ వాయువు నుండి (Steam Methane Reforming) – కార్బన్ డయాక్సైడ్ వెలువడుతుంది
    3. బ్లూ హైడ్రోజన్: గ్రే హైడ్రోజన్ + కార్బన్ క్యాప్చర్
    4. బ్రౌన్/బ్లాక్ హైడ్రోజన్: బొగ్గు నుండి
  • జాతీయ గ్రీన్ హైడ్రోజన్ మిషన్: 2023 జనవరిలో కేంద్ర మంత్రివర్గం ఆమోదించింది.
  • వ్యయం: రూ. 19,744 కోట్లు
  • లక్ష్యం: 2030 నాటికి ఏటా 5 మిలియన్ మెట్రిక్ టన్నుల (5 MMT) గ్రీన్ హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తి సామర్థ్యం
  • ఉద్దేశం: ఇంధన దిగుమతులు తగ్గించడం, ఉక్కు, ఎరువులు, శుద్ధి కర్మాగారాల్లో శిలాజ ఇంధనాల స్థానంలో హైడ్రోజన్ వాడకం
  • ఫ్యూయల్ సెల్ (Fuel Cell):
    1. హైడ్రోజన్, ఆక్సిజన్‌ల రసాయన చర్యతో నేరుగా విద్యుత్ తయారు చేసే సాధనం
    2. ఉప ఉత్పత్తి నీరు, వేడి. 1839లో సర్ విలియం గ్రోవ్ (William Grove) మొదటి ఫ్యూయల్ సెల్ నిరూపించారు. అంతరిక్ష యాత్రల్లో (అపోలో) వాడారు.
  • ఉపయోగాలు: ఫ్యూయల్ సెల్ వాహనాలు (బస్సులు, ట్రక్కులు), ఉక్కు, అమోనియా తయారీ.
  • సవాళ్లు: ఉత్పత్తి ఖర్చు ఎక్కువ, నిల్వ, రవాణా కష్టం, మండే స్వభావం.
  • ఆంధ్రప్రదేశ్: తీర ప్రాంతాల్లో గ్రీన్ హైడ్రోజన్, గ్రీన్ అమోనియా ప్రాజెక్టులకు ప్రణాళికలు ఉన్నాయి.

సులభమైన ఉదాహరణ

డీజిల్ బస్సు పొగ వదులుతూ వెళ్తుంది. హైడ్రోజన్ ఫ్యూయల్ సెల్ బస్సు వెనుక నుండి నీటి చుక్కలు మాత్రమే వస్తాయి. ఈ శుభ్రమైన ఇంధనమే గ్రీన్ హైడ్రోజన్.

5. జీవ ద్రవ్యరాశి, బయోగ్యాస్, భూతాప & సముద్ర శక్తి (Biomass, Geothermal & Ocean)

సౌర, పవన శక్తి కాకుండా ఇతర పునరుత్పాదక వనరులు కూడా ఉన్నాయి. వీటిపై నుండి పరీక్షల్లో వనరు – ప్రదేశం జతలు, నిర్వచనాలు తరచుగా వస్తాయి.

ముఖ్య విషయాలు

  • జీవ ద్రవ్యరాశి (Biomass): మొక్కలు, జంతు వ్యర్థాల నుండి వచ్చే శక్తి – కట్టెలు, వ్యవసాయ వ్యర్థాలు, పేడ.
  • బయోగ్యాస్ (గోబర్ గ్యాస్):
    1. పేడ, వ్యర్థాలు ఆక్సిజన్ లేకుండా కుళ్లినప్పుడు వచ్చే వాయువు
    2. ప్రధానంగా మీథేన్ (CH₄)
    3. మిగిలిన బురదను ఎరువుగా వాడతారు.
  • గోబర్‌ధన్ (GOBARdhan) పథకం – 2018లో ప్రారంభం
  • SATAT – సంపీడన బయోగ్యాస్ (CBG) ఉత్పత్తికి 2018 పథకం
  • జీవ ఇంధనాలు: ఇథనాల్ (చెరకు నుండి), బయోడీజిల్ (జట్రోఫా మొదలైనవి). జాతీయ జీవ ఇంధన విధానం – 2018.
  • వ్యర్థాల నుండి శక్తి (Waste to Energy): చెత్త నుండి విద్యుత్ – ఢిల్లీలోని ఓఖ్లా ప్లాంట్ ప్రసిద్ధి.
  • భూతాప శక్తి (Geothermal): భూమి అంతర్భాగంలోని వేడి. భారతదేశంలో ప్రధాన ప్రాంతాలు – పుగా లోయ (లడఖ్), మణికరణ్ (హిమాచల్ ప్రదేశ్). ఐస్‌లాండ్ ఈ శక్తి వాడకంలో ముందుంది.
  • ఆటుపోట్ల శక్తి (Tidal):
    1. సముద్ర నీటి ఎత్తు పెరుగుదల, తగ్గుదల వల్ల
    2. భారతదేశంలో అవకాశాలు – గుజరాత్ (ఖంభాత్ గల్ఫ్, కచ్), సుందర్‌బన్స్.
  • తరంగ శక్తి (Wave): సముద్ర అలల నుండి.
  • సముద్ర ఉష్ణ శక్తి (OTEC):
    1. ఉపరితల, లోతు నీటి ఉష్ణోగ్రత తేడా ఉపయోగించి
    2. లక్షద్వీప్‌లో కవరట్టిలో సముద్ర ఉష్ణ శక్తి ఆధారిత నీటి శుద్ధి ప్రయోగం జరిగింది.
  • చిన్న జల విద్యుత్: 25 MW వరకు ఉన్న ప్రాజెక్టులు.

సులభమైన ఉదాహరణ

గ్రామాల్లో ఆవు పేడతో వంట గ్యాస్ తయారు చేసుకునే గోబర్ గ్యాస్ ప్లాంట్ ఒక చిన్న బయోగ్యాస్ కేంద్రమే. వంటకు గ్యాస్, పొలానికి ఎరువు – రెండూ దొరుకుతాయి.

6. ఇంధన నిల్వ, గ్రీన్ ఎనర్జీ కారిడార్ & విధానాలు (Storage & Policies)

సౌర, పవన శక్తి వాతావరణంపై ఆధారపడతాయి కాబట్టి ఉత్పత్తి అయిన విద్యుత్తును నిల్వ చేయడం, గ్రిడ్‌కు అనుసంధానించడం కీలకం. దీనికి సంబంధించిన సాంకేతికతలు, ప్రభుత్వ విధానాలు పరీక్షల్లో వస్తాయి.

ముఖ్య విషయాలు

  • నిల్వ పద్ధతులు:
    1. బ్యాటరీలు – లిథియం-అయాన్ (Li-ion) ముఖ్యమైనవి
    2. పంప్డ్ స్టోరేజీ జల విద్యుత్ – రాత్రి మిగులు విద్యుత్తుతో నీటిని పైకి పంపి, అవసరమైనప్పుడు వదలడం
    3. గ్రీన్ హైడ్రోజన్
    4. ఉష్ణ నిల్వ (Thermal storage)
  • గ్రీన్ ఎనర్జీ కారిడార్: పునరుత్పాదక విద్యుత్తును గ్రిడ్‌కు తీసుకెళ్లడానికి ప్రత్యేక ప్రసార లైన్ల ప్రాజెక్టు.
  • సోలార్ పార్కుల పథకం:
    1. 2014లో ప్రారంభం
    2. పెద్ద సౌర పార్కులకు మౌలిక సదుపాయాలు.
  • పునరుత్పాదక కొనుగోలు బాధ్యత (RPO): విద్యుత్ పంపిణీ సంస్థలు కొంత శాతం పునరుత్పాదక విద్యుత్ కొనాలనే నిబంధన.
  • ఉత్పత్తి అనుసంధాన ప్రోత్సాహకాలు (PLI): సౌర ప్యానెళ్ల తయారీ ప్రోత్సాహానికి.
  • రాష్ట్ర సంస్థలు:
    1. ఆంధ్రప్రదేశ్: NREDCAP (న్యూ & రెన్యూవబుల్ ఎనర్జీ డెవలప్‌మెంట్ కార్పొరేషన్ ఆఫ్ AP)
    2. తెలంగాణ: రాష్ట్ర పునరుత్పాదక ఇంధన అభివృద్ధి సంస్థ (REDCO)
  • జాతీయ సంస్థలు: సోలార్ ఎనర్జీ కార్పొరేషన్ ఆఫ్ ఇండియా (SECI), IREDA (ఇండియన్ రెన్యూవబుల్ ఎనర్జీ డెవలప్‌మెంట్ ఏజెన్సీ – పునరుత్పాదక ప్రాజెక్టులకు రుణాలు).
  • ఎలక్ట్రిక్ వాహనాలు: FAME పథకం – ఎలక్ట్రిక్ వాహనాల ప్రోత్సాహానికి.
  • స్మార్ట్ గ్రిడ్: సెన్సార్లు, డిజిటల్ సాంకేతికతతో విద్యుత్ సరఫరా, డిమాండ్‌ను నియంత్రించే గ్రిడ్.

సులభమైన ఉదాహరణ

పగలు సౌర ప్యానెల్ ఎక్కువ కరెంటు ఇస్తుంది, కానీ రాత్రి వేళ ఆగిపోతుంది. పగటి మిగులు కరెంటును బ్యాటరీలో నిల్వ చేస్తే రాత్రి వాడుకోవచ్చు.