ઊર્જા

વિભાવના : કોઈ પ્રણાલીની કાર્ય કરવાની શક્તિનું પ્રમાણ દર્શાવતો ગુણધર્મ. ભૌતિક વિશ્વને સમજવા માટેની ઊર્જાની વિભાવના ઘણી અગત્યની છે.

મૂળ ગ્રીક ભાષાના ‘એનર્જિયા’ (energia) શબ્દ ઉપરથી ઊર્જા શબ્દ યોજાયેલો છે. (en = અંદર અને ergon = કાર્ય). ઊર્જા કાં તો કોઈ ભૌતિક સ્થિર પદાર્થ સાથે (દા. ત., સ્પ્રિંગનું ગૂંચળું) અથવા તો તે કોઈ ગતિમય પદાર્થ સાથે સંકળાયેલ હોય છે. વળી તે શૂન્યાવકાશમાં ગતિ કરી રહેલા પ્રકાશ અથવા બીજા વિદ્યુત-ચુંબકીય વિકિરણોની જેમ પદાર્થ ઉપર આધારિત ન પણ હોય. કોઈ પણ પ્રણાલીમાં તેની ફક્ત અંશત: ઊર્જા ઉપયોગમાં લઈ શકાતી હોય છે.

ઊર્જાનાં પરિમાણ કાર્યનાં પરિમાણ જેવાં છે. રૂઢ (classical), યંત્રશાસ્ત્ર (mechanics)માં ઊર્જાને E = W = M¹L²T^–2 વડે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. આમાં M = દ્રવ્યમાન, L = લંબાઈ, T = સમય છે. દ્રવ્યમાન વધારે અથવા તે દ્રવ્યમાનને વધુ અંતર સુધી ખસેડવામાં આવે તો કાર્ય વધુ પ્રમાણમાં થાય છે અને વધુ ઊર્જા વપરાય છે. તેવી જ રીતે, તેટલા જ અંતર સુધી ખસેડવા માટેના સમયમાં ઘટાડો થતો હોય ત્યારે પણ વધુ કાર્ય થઈ વધુ ઊર્જા વપરાય છે. ઊર્જાને અર્ગ, જૂલ, વૉટ-ક્લાક, ફૂટ-પાઉન્ડ, ફૂટ-પાઉન્ડલ અથવા બ્રિટિશ થર્મલ યુનિટ (Btu) જેવા એકમોમાં દર્શાવી શકાય છે. વિદ્યુત-ઊર્જાનો રોજિંદા વપરાશનો વ્યાવહારિક એકમ કિલો-વૉટ-કલાક (KWH) છે. 1,000 વૉટ વિદ્યુતશક્તિ (પાવર) 1 કલાક માટે વપરાય, તેટલી ઊર્જા 1 KWH ગણાય છે. ન્યૂક્લિયર ભૌતિક વિજ્ઞાનમાં ઊર્જાનો એકમ 1 ઇલેક્ટ્રૉનવોલ્ટ (eV) છે, જે એક વોલ્ટ જેટલા વિભવાંતર(potential difference)ની અસર તળે ગતિ કરી રહેલા એક ઇલેક્ટ્રૉન(વિદ્યુતભાર = 1.6 × 10^–19 કુલંબ)ને પ્રાપ્ત થતી ગતિ-ઊર્જા છે. ‘m’ દ્રવ્યમાનવાળા પદાર્થ પર બળ (F) લાગતાં તેમાં પ્રવેગ (a) ઉત્પન્ન થાય છે. (F = ma). મીટર-કિલોગ્રામ-સેક્ધડ (MKS) માપપદ્ધતિમાં દ્રવ્યમાન(m)ને કિલોગ્રામ અને પ્રવેગ(a)ને મીટર/સેકન્ડ²માં દર્શાવતા બળનું માપ ‘ન્યૂટન’માં મળે છે. આ બળની અસર નીચે પદાર્થ, બળની દિશામાં (d) મીટર જેટલું અંતર કાપે ત્યારે પ્રાપ્ત થતું કાર્ય અથવા મળતી ઊર્જા = બળ × અંતર = ન્યૂટન મીટરમાં મળે છે. આમ MKS માપપદ્ધતિનો ઊર્જાનો એકમ બળ × અંતર જેટલો એટલે ‘ન્યૂટન મીટર’ છે. તેને જૂલ પણ કહે છે અને તેનું મૂલ્ય વૉટ-સેકન્ડ પણ છે. [1 વૉટ = 1 જૂલ/સેકન્ડ]. 1 ટન ટ્રાઇનાઇટ્રોટૉલ્યુઈન (TNT) જેવા સ્ફોટક પદાર્થના વિસ્ફોટન દરમિયાન પ્રાપ્ત થતી ઊર્જાને પણ એકમ તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે અને તેને ‘ટન-ટીએનટી-ઊર્જા’રૂપે દર્શાવાય છે. હીરોશીમા ઉપર નાખવામાં આવેલ પરમાણુબૉમ્બની ઊર્જા અંદાજે 20,000 ટન-ટીએનટી જેટલી હતી.

નીચેનું કોષ્ટક વિવિધ એકમોનો જૂલ સાથે સંબંધ દર્શાવે છે :

એકમ	જૂલ (J)
અર્ગ	10–7J
KWH	3.6 × 106J
કૅલરી	4.2J
Btu	1.05 × 103J
eV	1.6 × 10–19J
ગીગા જૂલ	109J
એક્ઝાજૂલ	1018J
ક્વોડ (Q) એકમ	1015Btu
	(1.06 × 1018J)

(1Q = 293 × 10¹⁹ KWH = 385 × 10⁴ ટન કોલસો = 98 × 10¹² ઘ. ફૂટ પ્રાકૃતિક વાયુ = 183 × 10⁶ ખનિજ તેલનાં બેરલ. 1 બેરલ = 159 લિટર)

ઊર્જા–સંરક્ષણ (conservation of energy) : બધી જ નૈસર્ગિક ઘટનાઓમાં સાર્વત્રિક રીતે જોવા મળતો ઊર્જાના સંરક્ષણ માટેનો એક નિયમ છે. તદનુસાર નિસર્ગમાં થતા બધા ફેરફારની અંદર નિસર્ગના ઊર્જાના કુલ જથ્થામાં કોઈ વધઘટ થતી નથી.

હવામાં ઉછાળવામાં આવતો દ્રવ્યમાનવાળો દડો, એક સ્વરૂપમાંથી બીજા સ્વરૂપમાં થતા ઊર્જાના રૂપાંતરણ માટે એક સાદું ઉદાહરણ છે. દડાને જમીન ઉપરથી ઊર્ધ્વ ફેંકવામાં આવે ત્યારે તેની ઝડપ અને તેને લઈને તેની ગતિજ ઊર્જામાં (kinetic energy) ક્રમશ: એકધારો ઘટાડો થઈ, તેના પથની મહત્તમ ઊંચાઈએ તે ક્ષણિક સ્થિર બને છે. ત્યારબાદ તેની ગતિ ઊલટાઈ જાય છે, અને તે પાછો જમીન પર આવે છે. આ સમયે તેની ઝડપ તેમજ ગતિજ ઊર્જામાં એકધારો વધારો થતો હોય છે. દડો જમીનથી h₁ ઊંચાઈએ આવેલા કોઈ A બિંદુ આગળથી ઉપર જઈ રહ્યો હોય તે ક્ષણે તેની ગતિજ ઊર્જા E_k(1) =  છે. (m = દડાનું દ્રવ્યમાન અને v₁ = તે સમયે દડાનો વેગ) તેના વેગમાં ક્રમશ: ઘટાડો થઈ મહત્તમ ઊંચાઈએ B બિંદુ આગળ તે વેગ શૂન્ય બને છે. જેવો દડો જમીન ઉપરથી હવામાં ઊંચો આવ્યો તે જ ક્ષણે તેણે ગુરુત્વીય સ્થિતિજ ઊર્જા (gravitational potential energy) E_p પ્રાપ્ત કરી હોય છે. સ્થિતિ(સ્થાન)ને કારણે કોઈ ગુપ્ત સ્વરૂપે ઊર્જા સંગૃહીત થયેલી હોય છે અને કાર્ય કરવા માટે તેનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. m દ્રવ્યમાનવાળા પદાર્થની ગુરુત્વીય સ્થિતિજ ઊર્જા h ઊંચાઈએ mgh હોય છે. દડો જમીનથી h₁ ઊંચાઈએથી A બિંદુ આગળથી ઉપરની તરફ જઈ રહ્યો હોય ત્યારે A આગળ તેની સ્થિતિજ ઊર્જા = E_p(1) = mgh₁. મહત્તમ ઊંચાઈના B બિંદુએ તેનું મૂલ્ય E_p(2) = mgh₂ છે. ઊર્જા-સંરક્ષણનો નિયમ લાગુ પાડતાં અને હવાનો અવરોધ નથી તેમ ધારતાં,

A આગળની કુલ ઊર્જા = B આગળની કુલ ઊર્જા

આ સૈદ્ધાંતિક ઉદાહરણમાં, A બિંદુ આગળની દડાની ગતિજ ઊર્જા, તેને h₁થી h₂ ઊંચાઈએ લઈ જવા માટેના કાર્યમાં રૂપાંતરિત થાય છે; જ્યાં તેની ગુરુત્વીય સ્થિતિજ ઊર્જામાં mg (h₂ − h₁) જેટલો વધારો થાય છે. દડો પાછો A આગળ આવે ત્યારે આમાંની અમુક સ્થિતિજ ઊર્જાનું ગતિજ ઊર્જામાં રૂપાંતર થાય છે અને A આગળની કુલ ઊર્જા  + mgh₁ જેટલી થાય છે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન ઉદભવતી વિવિધ સ્થિતિઓની પરંપરામાં h₁ ઊંચાઈએ આવેલા A બિંદુ આગળ દડાની ગતિજ ઊર્જા અચળ રહેતી હોય છે. માટે આવી ઘટનાઓના ચક્ર દરમિયાન ગુરુત્વબળ વડે દડા ઉપર થતું કાર્ય શૂન્ય જેટલું છે. આવી પ્રણાલીને સંરક્ષી (conservative) પ્રણાલી કહે છે.

જો એક પૂરા ચક્રને અંતે દડાની ગતિજ ઊર્જામાં ફેરફાર થયો હોય તો દડા ઉપર લાગતા ગુરુત્વીય બળ વડે થતું કાર્ય શૂન્ય થાત નહિ. માટે, જ્યારે દડો હવામાં ઊંચે જઈ રહ્યો હોય અથવા નીચે આવી રહ્યો હોય ત્યારે દડા ઉપર અસર કરતું હવાનું ઘર્ષણબળ દડા ઉપર ઋણાત્મક કાર્ય કરે છે, એટલે કે દડો હવા ઉપર કાર્ય કરે છે જેને લઈને તેની ગતિજ ઊર્જામાં ઘટાડો થતો હોય છે. માટે આવી ઘટનાઓની ઘટમાળ (cycle) દરમિયાન ગુરુત્વબળ વડે થતું કાર્ય શૂન્ય હોતું નથી. આવી પ્રણાલીને અસંરક્ષી (non-conservative) પ્રણાલી કહે છે.

ઊર્જા-સંરક્ષણનો નિયમ બંધ અને વિલગિત (closed and isolated) પ્રણાલી માટે પણ લાગુ પાડી શકાય છે. કોઈ પ્રણાલીની સીમાઓને એ રીતે વ્યાખ્યાયિત કરી હોય કે પ્રણાલી અને આવરણ વચ્ચે ઊર્જાનો વિનિમય થતો ન હોય ત્યારે તેની મર્યાદાઓમાં થતી પ્રક્રિયાઓની વિગતને લક્ષમાં લીધા સિવાય, પ્રણાલીમાં રહેલી ઊર્જાનું સંરક્ષણ થવું જોઈએ. આવી બંધ-પ્રણાલીના કથનનો ઉપસિદ્ધાંત એ થયો કે જ્યારે કોઈ તંત્રની ઊર્જાનું મૂલ્ય તેનાં બે ક્રમિક મૂલ્યાંકનો માટે એકસરખું ન હોય તો આવાં બે ક્રમિક મૂલ્યાંકનો વચ્ચેના સમયગાળા દરમિયાન, ક્રમિક મૂલ્યાંકનોના તફાવત જેટલી ઊર્જા, કાં તો તંત્રને આપવામાં આવેલી છે અથવા તો તેમાંથી લઈ લેવામાં આવી છે.

પ્રણાલીની ઊર્જા ઘણાં સ્વરૂપોમાં અસ્તિત્વ ધરાવી શકે છે અને સંરક્ષણના નિયમને અનુસરીને તેનું એક સ્વરૂપમાંથી બીજા સ્વરૂપમાં રૂપાંતર થઈ શકે છે. ઊર્જાનાં વિવિધ સ્વરૂપોમાં ગુરુત્વીય (સ્થિતિજ), ગતિજ, ઉષ્મીય, વૈદ્યુતિકીય, પ્રત્યાસ્થ (elastic), વિકિરણીય, ન્યૂક્લિયર અને દ્રવ્યમાન ઊર્જા (mass energy) છે. ઊર્જા-વિભાવનાની સાર્વત્રિક અનુયોગિતા (applicability) તેમજ ઊર્જાનાં વિવિધ સ્વરૂપો માટે સંરક્ષણના નિયમની પૂર્ણતા, આ વિભાવનાને ઘણી આકર્ષક અને ઉપયોગી બનાવે છે. પ્રખ્યાત વૈજ્ઞાનિક આઇન્સ્ટાઇને પ્રતિપાદિત કર્યું છે કે દ્રવ્યમાન પણ એક પ્રકારની ઊર્જા છે. દ્રવ્યમાનનું ઊર્જામાં રૂપાંતર E = mc² સમીકરણ અનુસાર થાય છે (m = દ્રવ્યમાન, c = પ્રકાશનો વેગ, જેનું મૂલ્ય 3 × 10¹⁰ સેમી./સેકન્ડ) છે. સૂર્ય અને તારા જેવા આકાશી પિંડોમાં મોટા પ્રમાણમાં દ્રવ્યમાનનું ઊર્જામાં રૂપાંતર થાય છે. ક્વોસાર દર સેકન્ડે 10⁵⁶ અર્ગ જેટલી ઊર્જા પ્રત્યેક સેકન્ડે 150 સૂર્યોના દ્રવ્યમાનનું ઊર્જામાં રૂપાંતર કરીને બહાર ફેંકે છે. આથી વિશ્વમાં ઊર્જાનો જથ્થો અચળ રહે છે તેમ કહેવાને બદલે, ઊર્જા + દ્રવ્યનો કુલ જથ્થો અચળ રહે છે તેમ કહેવું વધુ ઉચિત છે.

ઊર્જાના રૂપાંતરમાં કાર્યક્ષમતા કદી 100 % હોતી નથી. રૂપાંતરક્રિયામાં સામાન્ય રીતે ઉષ્મા-ઊર્જા વેડફાતી હોય છે; દા. ત., ઉચ્ચ તાપમાનવાળી વરાળ મારફત વીજળી ઉત્પન્ન કરવાનાં સંયંત્રોમાં વધુમાં વધુ 50 %-60 % ઉષ્મા-ઊર્જાનું વિદ્યુતમાં રૂપાંતર થાય છે. ન્યૂક્લિયર સંયંત્રોમાં આટલું ઊંચું તાપમાન વાપરવું શક્ય ન હોઈ કાર્યક્ષમતા 40 %થી વધુ હોતી નથી. ઊર્જાની કટોકટીનાં આવનાર વર્ષોમાં ઊર્જા-રૂપાંતરને આથી વધુ કાર્યક્ષમ બનાવવાની ઘણી જરૂર છે. મૅગ્નેટોહાઇડ્રૉડાયનૅમિક્સ ઊર્જા-રૂપાંતરના ક્ષેત્રમાં ક્રાંતિકારી શોધ છે. વિદ્યુત-જનરેટરના વિદ્યુતવાહક તાંબાના તારને બદલે આયનીકૃત વાયુનો પ્રવાહ વાપરવામાં આવે છે. આ યાંત્રિક પ્રયુક્તિમાં ગતિમાન ભાગો ન હોઈ ઊંચું તાપમાન વાપરીને ઊંચી કાર્યક્ષમતા (50 %થી 60 %) મેળવી શકાય છે. આથી લગભગ 20 % ઇંધનનો બચાવ શક્ય છે. આ પદ્ધતિ હજુ પ્રાયોગિક સ્તરે છે, તેમ કહી શકાય.

ઇંધનકોષ પણ ઊર્જા-રૂપાંતરમાં અગત્યના ગણાય. રાસાયણિક ઊર્જાનું વિદ્યુતઊર્જામાં 85 %ની કાર્યક્ષમતાથી રૂપાંતર શક્ય છે. આ પ્રયુક્તિ ફક્ત કૃત્રિમ ઉપગ્રહમાં જ વપરાય છે, જ્યાં કાર્યક્ષમતા ખર્ચ કરતાં વધુ અગત્યની હોય છે.

કોઈ પ્રણાલીમાંથી ઉપયોગી કાર્યશક્તિ મેળવવાની ર્દષ્ટિએ એન્ટ્રોપી(entropy)ની વિભાવના ઘણી ઉપયોગી છે. એન્ટ્રોપી એ પ્રણાલીની અવ્યવસ્થા(disorder)નું માપ છે. ઊર્જાના ઉપયોગમાં વેડફાતી ઉષ્મા, પ્રણાલીની એન્ટ્રોપીમાં વધારો કરે છે. આમ ઊર્જાના વધુ ને વધુ ઉપયોગના પરિણામે વિશ્વની એન્ટ્રોપીમાં વધારો થાય છે. એટલે કે પ્રણાલી અને તેની આજુબાજુના વિશ્વ વચ્ચેના તાપમાનના તફાવતમાં ઘટાડો થાય છે. (2060 સુધીમાં વાતાવરણના તાપમાનમાં 1^o સે. જેટલો વધારો થવાની શક્યતા છે.) આમ થાય ત્યારે એક તબક્કે ઉપયોગી કાર્યશક્તિ મેળવવાનું અશક્ય બનશે. આને વિશ્વના ઉષ્મામૃત્યુ (heat death) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

જીવાશ્મ ઇંધનોની વપરાશ મોટા પ્રમાણમાં કાર્બન ડાયૉક્સાઇડ પેદા કરે છે. વાતાવરણમાંના કાર્બન ડાયૉક્સાઇડના સંતુલનમાં આથી ખલેલ પહોંચવાની ગંભીર સમસ્યા ઊભી થવાની શક્યતા છે.

ઊર્જાનું પરિવહન (transportation) પણ અગત્યની બાબત છે. વિકિરણરૂપ ઊર્જાનું પ્રકાશના વેગથી પરિવહન થાય છે. સૂર્યમાંથી બહાર ફેંકાતી ઊર્જા પૃથ્વી ઉપર આ રીતે આવે છે. ઉષ્મા-ઊર્જાના પરિવહન માટે ગરમ તરલ(fluid)નો ઉપયોગ થાય છે. (કારખાનામાં એક સ્થાનથી બીજા સ્થાને વરાળને અવાહક પડ ચડાવેલ પાઇપ મારફત લઈ જવાય છે.) વિદ્યુત-ઊર્જાનું પરિવહન ધાતુના તાર મારફત થાય છે. આ પરિવહનમાં ઊર્જાનો લઘુતમ વ્યય થાય તે જોવું જરૂરી છે. ઊર્જાની કટોકટીના સમય આ બાબત ઘણી અગત્યની બને છે. નિરપેક્ષ શૂન્યની નજીકના તાપમાને પદાર્થનો વિદ્યુત-પ્રતિરોધ શૂન્ય થઈ જાય છે. સામાન્ય તાપમાને આવા ગુણધર્મો ધરાવતા પદાર્થો શોધી કાઢવા માટે ઘનિષ્ઠ સંશોધન ચાલી રહ્યું છે.

ઊર્જા–વિભાવનાનો વિકાસ : યંત્રશાસ્ત્રનો વિકાસ થયો ત્યાં સુધી તો ઊર્જાનું અર્થઘટન, કાર્ય કરવા માટેની ક્ષમતાના માપ તરીકે થયું ન હતું. જોકે રૂઢ યંત્રશાસ્ત્રના વિકાસ માટે ઊર્જા-વિભાવનાની સહાય જરૂરી નથી. આમ તો ઊર્જા વિશેનો ખ્યાલ છેક સત્તરમી સદીનો, ગૅલિલિયોના સમયનો ગણી શકાય. તેને માલૂમ પડ્યું કે જ્યારે કોઈ વજનને ગરગડી-યંત્ર વડે ઊંચકવામાં આવે છે ત્યારે લગાડવામાં આવતું બળ અને જેટલા અંતર સુધી તે બળ લગાડવામાં આવે, તે બંનેનો ગુણાકાર (વ્યાખ્યા પ્રમાણે કાર્ય છે.), બેમાંથી કોઈ પણ એક ઘટક બદલાય તોપણ અચળ રહે છે. જીવનશક્તિ(vital force)ની વિભાવના માટે ઓગણીસમી સદીમાં ‘ઊર્જા’ શબ્દનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. બર્ઝેલિયસે આ વિચાર રજૂ કરેલો અને તે અનુસાર યુરિયા અને લેક્ટિક ઍસિડ જેવા કાર્બનિક પદાર્થો જીવનશક્તિ ધરાવનાર પ્રાણીઓ કે સૂક્ષ્મ જીવાણુઓ જ બનાવી શકે. 1828માં વ્હીલરે પ્રયોગશાળામાં યુરિયા બનાવીને આ સિદ્ધાંતને ખોટો સાબિત કર્યો.

ન્યૂટનનો ગતિનો પહેલો નિયમ બળને, દ્રવ્યમાનની પ્રવેગ સાથે સંકળાયેલ રાશિ તરીકે ઓળખાવે છે. આથી દ્રવ્યમાન ઉપર લાગતા બળની સંકલિત (integrated) અસર રસપ્રદ બને છે. દ્રવ્યમાન ઉપર બળની અસરના સંકલન માટે બે પ્રકારની વ્યાખ્યા આપી શકાય : (i) બળની કાર્યરેખાની દિશામાં લાગતા બળનું દ્રવ્યમાનના સ્થાન સંબંધી સંકલન (spatial integration), (ii) દ્રવ્યમાન ઉપર બળ લાગવાના સમયના સંદર્ભમાં બળનું સંકલન એટલે કે સમય સંબંધી સંકલન (temporal integration). ગતિજ ઊર્જા અથવા ગતિમાંથી ઉદભવતી ઊર્જા એ દ્રવ્યમાન ઉપર લાગતા બળના સ્થાન સંબંધી સંકલનનું પરિણામ છે; વેગમાન (momentum) એ દ્રવ્યમાન ઉપર લાગતા બળના સમય સંબંધી સંકલનનું પરિણામ છે; અને ઊર્જા એ કાર્ય કરવા માટેની ક્ષમતાનું માપ છે.

એકમ સમયમાં થતા ઊર્જા-સંક્રમણ(સ્થાનાંતરણ, transference)ને કાર્યત્વરા (power) તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવેલ છે. ઓગણીસમા સૈકાના પૂર્વાર્ધમાં ઘણા વૈજ્ઞાનિકોએ ઊર્જાના સંરક્ષણને સ્વતંત્ર રીતે સ્વીકૃતિ આપી હતી. ઘર્ષણરહિત બંધપ્રણાલી, તેમાં સંરક્ષિત રહેલી ગતિજ, સ્થિતિજ અને સ્થિતિસ્થાપક ઊર્જા માટે, એક પ્રમાણિત અને ઉપયોગી સાધન સાબિત થયું છે. ઘર્ષણ (friction) જે રૂઢ યંત્રશાસ્ત્ર ઉપર નિયંત્રણ લાદે છે તે ઉષ્મા-સ્વરૂપે પ્રત્યક્ષ થતું જણાય છે. અંગ્રેજ ભૌતિકશાસ્ત્રી જેમ્સ પ્રેસકોટ જૂલે ઉષ્માને ઊર્જા-સ્વરૂપે સ્વીકારી. તેણે યાંત્રિક ઊર્જા અને ઉષ્મા-ઊર્જા વચ્ચે રહેલ ચોક્કસ સમતુલ્યતા(equivalence)ની પ્રાયોગિક રીતે સાબિતી આપી. આ અભિગમથી બળતણના દહનમાં મુક્ત થતી રાસાયણિક ઊર્જાનું ઉષ્મા-ઊર્જામાં અને ઉષ્મા-ઊર્જાનું એન્જિનમાં – યાંત્રિક ઊર્જામાં રૂપાંતર થાય છે તે હકીકત સફળતાપૂર્વક સમજાવી શકાઈ. ન્યૂક્લિયર વિખંડન અને ન્યૂક્લિયર સંગલનની પ્રક્રિયાઓમાં દ્રવ્યમાનના ઊર્જામાં થતા રૂપાંતરણ માટે પણ અભિગમ સાચો રહ્યો છે.

શાશ્વત ગતિ (perpetual motion) : આ એક એવી પ્રયુક્તિ ધરાવતું યંત્ર છે જેને એક વાર ગતિ આપ્યા પછી કોઈ બાહ્ય સ્રોતમાંથી ઊર્જા લીધા વિના તે પોતાની ગતિ સૈદ્ધાંતિક રીતે શાશ્વત કાળ સુધી ચાલુ રાખી શકે છે. ઉષ્માગતિશાસ્ત્ર(thermodynamics)ના પ્રથમ અને દ્વિતીય નિયમોના સંદર્ભમાં આવું કોઈ યંત્ર શક્ય નથી જ. આમ છતાં શોધકો અને સામાન્ય પ્રજાજનને આ બાબતમાં સદીઓ સુધી આકર્ષણ રહ્યું છે. આવાં યંત્રો મારફત લગભગ વિના મૂલ્યે ઊર્જાનો અખૂટ ભંડાર મેળવી શકાશે એવી આશા શોધકો માટેનું મુખ્ય આકર્ષણ રહ્યું છે. અવારનવાર ભૌતિકશાસ્ત્રના મૂળભૂત નિયમોને અવગણીને વિવિધ પ્રયુક્તિઓ રજૂ થયા કરી છે. કેટલીક વાર તો શોધકોએ પોતાના ખોટા ખ્યાલોને સાચા દર્શાવવા માટે છેતરામણનો પણ આશરો લીધેલો છે. આ કારણથી ફ્રેન્ચ એકૅડેમી ઑવ્ સાયન્સિઝ છેક 1775થી આવા કોઈ શોધક સાથે પત્રવ્યવહાર કરતી નથી અને બ્રિટન તથા યુ.એસ.ની પેટન્ટ ઑફિસો આવા દાવાઓ ઉપર સમય અને શક્તિનો વ્યય કરતી નથી.

શાશ્વત ગતિયંત્રોને ત્રણ વર્ગમાં વહેંચી શકાય :

(1) આ પ્રકારમાં શાશ્વત ગતિ-યંત્ર દ્વારા પ્રયુક્તિને તેની પ્રારંભિક સ્થિતિમાં પુન: સ્થાપિત કરવા માટેની જરૂરી ઊર્જા કરતાં, પતન કે ઘુમાવવાની પ્રક્રિયા દરમિયાન તેમાંથી વધુ ઊર્જા પ્રાપ્ત થતી હોય છે.

ઊંચાઈએથી પડતા પાણી વડે જલચક્રને ગતિ આપીને તેની મારફત અનાજ દળવાનું કાર્ય કરી શકાય. રૉબર્ટ ફ્લડ (1618) નામના એક શોધકે સૂચવ્યું કે આ પાણીને એકઠું કરીને જલચક્રથી ઊંચી સપાટીએ ચડાવવામાં આવે (દા. ત., આર્કિમિડીઝ સ્ક્રૂ મારફત) તો તેને ફરીથી વાપરીને યંત્રોને સતત ગતિમાં રાખીને કાર્યશક્તિ મેળવી શકાય. પ્રાયોગિક રીતે આ દર્શાવી શકાયું નહિ, છતાં આ શક્ય જ નથી તે બાબત વૈજ્ઞાનિક રીતે 200 વર્ષ સુધી સાબિત કરી શકાઈ ન હતી. પાણી પાછું મૂળ સ્થાને ચડાવવામાં, નીચે પડતા પાણીથી મળતી ઊર્જા કરતાં વધુ ઊર્જા ખર્ચવી પડે છે, તે બાબત શોધક્ધાા ધ્યાનમાં આવી ન હતી. ‘ઓવરબૅલેન્સ્ડ વ્હિલ’ની પ્રયુક્તિ પણ આવી ખોટી માન્યતા ઉપર જ રચાઈ હતી.

(2) ગેમગી (1880) નામના વૈજ્ઞાનિકે ઝીરો મોટરના નામે ઓળખાતી એક પ્રયુક્તિ સૂચવી હતી. તેના મતે એન્જિન ચલાવવા માટે વરાળને બદલે એમોનિયાનો ઉપયોગ કરી શકાય. 0^o સે. પ્રવાહી એમોનિયાનું બાષ્પીભવન થતાં 4 હવામાનનું દબાણ ઉત્પન્ન થતું હોઈ યંત્રના દટ્ટાને તે ગતિ આપી શકે. આમ કરવા જતાં તે ઠંડો પડી પ્રવાહીમાં રૂપાંતરિત થાય અને તેને ફરીને વાપરી શકાય. આમ હવામાંની ગરમીનો ઉપયોગ કરીને આ યંત્ર ચલાવી શકાય. કલ્પના આકર્ષક લાગે તેવી છે પણ તેમાં રહેલ તાર્કિક ક્ષતિ સામાન્ય માણસના ખ્યાલમાં આવતી નથી. એમોનિયાનું પ્રસરણ (expansion) થતાં તેનું તાપમાન -33^o સે. થઈ જાય છે. કન્ડેન્સર -33^o સે.થી નીચા તાપમાને રાખીએ તો જ એમોનિયા પ્રવાહી સ્વરૂપે મળે. બધાં જ સાધનો આટલા નીચા તાપમાને રાખવામાં એન્જિન આપી શકે તેનાથી વધુ ઊર્જા વાપરવી પડે. આ એન્જિનની કલ્પના ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના બીજા નિયમની વિરુદ્ધ છે. ઉષ્મા-ઊર્જાનું 100 ટકા કાર્ય-ઊર્જામાં રૂપાંતર શક્ય નથી. બાહ્ય આવરણના તાપમાને રહેલ ઉષ્મીય ઊર્જામાંથી કાર્યશક્તિ મેળવવાનું આ નિયમ અનુસાર શક્ય નથી.

(3) આ પ્રકારની પ્રયુક્તિમાં ઘર્ષણ કે વિદ્યુત-પ્રતિરોધ જેવાં અસંરક્ષી બળો(non-conservative forces)ને દૂર કરીને શાશ્વત ગતિયંત્રો રચવાનું વિચારાયું છે. અનુભવે માલૂમ પડ્યું છે કે આવાં બળોને ઘટાડીને નહિવત્ કરી શકાય, પણ તેમનું વિલોપન વધારાની ઊર્જા વાપર્યા વગર શક્ય નથી. નિરપેક્ષ શૂન્ય તાપમાનની નજીક કેટલીક મિશ્ર ધાતુઓ અને આંતરધાતુ સંયોજનોનો પ્રતિરોધ લગભગ શૂન્ય થઈ જાય છે. આનો અર્થ એ થાય કે આ તાપમાને ધાતુના વલયાકાર બંધ ગૂંચળામાં એક વાર વિદ્યુતધારા પસાર કરવામાં આવે તો તે જ્યાં સુધી તાપમાન, સંક્રમણ-તાપમાન કરતાં નીચું હોય ત્યાં સુધી વહેતી રહે છે. પણ આ નિમ્ન તાપમાનની સ્થિતિ પ્રાપ્ત કરવા માટે અતિવાહકતાને કારણે મળતી ઊર્જા કરતાં વધુ ઊર્જા ખર્ચવી પડે છે. નિરપેક્ષ તાપમાનની નજીકના તાપમાને પ્રવાહી હિલિયમ અતિતરલ(super fluid)ના ગુણો ધરાવતું થઈ જાય છે અને ગુરુત્વાકર્ષણની વિરુદ્ધ ગતિ કરી શકે છે, આથી તે યાંત્રિક ઊર્જા આપી શકે. પણ જે ઊર્જા મળે તેના કરતાં વધુ ઊર્જા તેને આટલા નીચા તાપમાને રાખવા માટે ખર્ચવી પડે. આમ આ પ્રકારનાં શાશ્વત ગતિયંત્રો પણ શક્ય નથી તેમ કહી શકાય.

ઊર્જા સ્થિતિજ (potential), ગતિજ (kinetic), ઉષ્મીય (thermal) વૈદ્યુતિક (electrical), રાસાયણિક (chemical), નાભિકીય (nuclear) અથવા અન્ય સ્વરૂપે અસ્તિત્વ ધરાવી શકે.

આદિમાનવે અગ્નિ પ્રગટાવવાની ઘણી અગત્યની શોધ કરીને પોતાને અન્ય પ્રાણીથી અલગ સાબિત કર્યો. કાષ્ઠ બાળીને ઠંડીથી પોતાનું રક્ષણ કર્યું. ખોરાક રાંધ્યો અને રાત્રિનો અંધકાર દૂર કરીને પ્રવૃત્તિનો સમય વધાર્યો. રાંધેલા ખોરાકને કારણે દાંત વધુ વર્ષો ટક્યા અને માનવના આયુષ્યમાં વધારો થયો. અગ્નિની શોધથી મનુષ્યનું જીવન વધુ સુરક્ષિત અને પરિસ્થિતિને સાનુકૂળ થતાં તેની પછીની પેઢીને અનુભવ અને કૌશલ આપવા માટેનાં વધુ વર્ષો મળ્યાં અને માનવસંસ્કૃતિના વિકાસને ઝડપી બનાવવામાં મદદ થઈ.

મનુષ્યે ઊર્જાની જરૂરિયાત માટે પોતાના, અને સમયાંતરે પાળેલાં પ્રાણીઓ તથા ગુલામોના સ્નાયુબળ ઉપર જ આધાર રાખ્યો હતો. છેલ્લાં આશરે 20,000 વર્ષો દરમિયાન અગ્નિનો વપરાશ વધી ગયો છે. ઈંટો પકવવા, ચૂનો બનાવવા તથા ધાતુઓના શુદ્ધીકરણ માટે ઈંધણ તરીકે કાષ્ઠ તથા કાષ્ઠમાંથી બનાવેલ કોલસો જ મુખ્યત્વે વપરાતો હતો. ઈ. પૂ. 1000ના અરસામાં ખનિજ કોલસો કાઢીને વાપરવાની શરૂઆત સૌપ્રથમ ચીનાઓએ કરી હતી તેમ મનાય છે. કોલસો રાસાયણિક ઊર્જાનું સાંદ્રરૂપ છે, પણ કોલસો ખોદીને ખાણમાંથી બહાર કાઢવાનું મુશ્કેલ હોઈ ઓગણીસમી સદીની શરૂઆતમાં યંત્રો અને રેલગાડી વપરાશમાં આવ્યા પછી જ કોલસાનું ઉત્પાદન વધ્યું હતું. ખનિજ કોલસો વપરાશમાં આવતાં જંગલોનો સમૂળગો નાશ થતો અટક્યો એમ અતિશયોક્તિ વગર કહી શકાય. કોલસામાંથી કોક બનાવવાનું શોધાતાં ગૌણ પેદાશ તરીકે કોલવાયુ મળતાં જાહેર પ્રદીપન (street lighting) શક્ય બન્યું હતું. ચીન અને બ્રહ્મદેશમાં સદીઓ અગાઉ દીવા કરવા માટે ખનિજ તેલનો ઉપયોગ થયો હતો. જમીનમાંથી નીકળતા કુદરતી વાયુનું વહન વાંસની નળીઓ મારફત કરવામાં આવતું હતું. 1640માં મોડેના (ઇટાલી) અને 1650માં રૂમાનિયામાં શારકામ કરીને ખનિજ તેલ મેળવાયું હતું. આમ છતાં ખનિજ તેલની વપરાશની ખરી શરૂઆત 1859માં પેન્સિલવેનિયા(યુ.એસ.)માં ડ્રેકે ખોદેલા કૂવાથી થઈ, તેમ કહી શકાય. આ પછીના દસકામાં દીવા માટેના કેરોસીનની નિકાસ શરૂ થઈ હતી. જેમ જેમ માનવસમાજની પ્રગતિ થતી ગઈ અને વિજ્ઞાનના વિકાસ સાથે ઉદ્યોગો સ્થપાતા ગયા તેમ તેમ ઊર્જાની અને તેલ, કોલસો અને વાયુ જેવા જીવાશ્મ (fossil) ઇંધનોની વપરાશ વધતી ગઈ છે. પ્રાચીન સમયથી પવનનો ઉપયોગ ઊર્જાના સ્રોત તરીકે સઢવાળાં વહાણો ચલાવવામાં થયો છે. પવનચક્કીઓનો ઉપયોગ સૌપ્રથમ ચીનાઓએ કર્યો હતો. આ શોધ મધ્ય એશિયાથી ઈરાનમાં દશમી સદીમાં અને યુરોપમાં બારમી સદીમાં ઉપયોગમાં આવી હતી. જલચક્ર (water wheel) બેબિલોનિયામાં વપરાશમાં આવ્યા બાદ લગભગ 3,000 વર્ષે રોમનોએ તેનો લાકડાં વહેરવા તથા અનાજ દળવા માટેની મિલોમાં ઉપયોગ કર્યો હતો. મનુષ્યે ફક્ત જીવન ટકાવવા માટે શિકાર કરવાની, ખોરાક એકઠો કરવાની અને ખેતરમાં સખત મજૂરી કરવાની સ્થિતિમાં ઊર્જાના સ્રોતો ઉપર કાબૂ મેળવીને વિકાસના પંથે આગેકૂચ કરી છે.

યુરોપમાં ઔદ્યોગિક ક્રાંતિ થતાં અને નવાં સામ્રાજ્યો અસ્તિત્વમાં આવતાં સત્તરમી સદીના અંતભાગમાં યાંત્રિક ઊર્જાની મોટી માંગ થતાં કોલસાનું ઉત્પાદન વધારવાની જરૂરત ઊભી થઈ. આ માટે ખાણોમાં ઊંડા ઊતરવાની જરૂર પડી. ખાણમાં ઊંડે સુધી ખોદકામ કરતાં પાણીનો ભરાવો થતો અને આ પાણી દૂર કરવા કાર્યક્ષમ પંપોની જરૂર પડી. સાથે સાથે ખાણમાંથી કોલસો તથા ખનિજો બહાર કાઢવા તથા તેમનું પરિવહન કરવા માટે યંત્રો જરૂરી બન્યાં હતાં. 1705માં ન્યુકોમને વરાળથી ચાલતા પંપની શોધ કરી, જેમાં ફક્ત 1 % ઉષ્મા-ઊર્જાનું યાંત્રિક ઊર્જામાં રૂપાંતર થતું હતું. 1763માં વૉટે શોધેલ એન્જિનની કાર્યક્ષમતા 2 % હતી, જ્યારે 1900માં આ કાર્યક્ષમતા 17 % સુધી વધારી શકાઈ. ટર્બાઇન અને ઊંચા તાપમાનવાળી વરાળના ઉપયોગથી આ કાર્યક્ષમતા 40 % સુધી વધારી શકાઈ છે. 1876માં અંતર્દહન એન્જિનની અને 1892માં ડીઝલ એન્જિનની શોધથી પૃથ્વીના પેટાળમાંથી શારકામ વડે મેળવાતા તેલનો વપરાશ એકદમ વધી ગયો. ખનિજ તેલ ઊર્જા ઉપરાંત પ્લાસ્ટિક, ઔષધો, રેસાઓ, ખાતર, કીટનાશકો અને પેટ્રોરસાયણોના ઉત્પાદનમાં ઉપયોગી હોઈ તેનો વપરાશ દિવસે દિવસે વધતો જ જાય છે. રસાયણો માટેનાં અતિ ઉપયોગી તેલ તથા વાયુના 90 % જેટલા ઉત્પાદનનો ઉષ્માઊર્જા ઉત્પન્ન કરવા માટે થતો ઉપયોગ ડહાપણભર્યો ન ગણાય. પ્રાગૈતિહાસિક સમયની જમીન ઉપરની તથા સમુદ્રોમાંની વનસ્પતિસૃષ્ટિમાંથી કોલસો, તેલ અને વાયુને બનતાં 35 કરોડ વર્ષ લાગ્યાં હશે તેમ માનવામાં આવે છે. બીજા વિશ્વયુદ્ધ પછી ન્યૂક્લિયર ઊર્જા વધુ ને વધુ પ્રમાણમાં વપરાશમાં આવી રહી છે. જોકે વેપારી ધોરણે ઉપયોગમાં લેવામાં આવતી ઊર્જામાં એનો હિસ્સો અલ્પ છે.

ઊર્જાના સ્રોતો : ઊર્જા મેળવવા માટે બે પ્રકારના સ્રોતો જાણીતા છે. પહેલા પ્રકારના સ્રોતો રૂઢ અથવા પારંપારિક (conventional) ઊર્જાસ્રોતો તરીકે ઓળખાય છે. આ વર્ગમાં કોલસો તથા કોક; પેટ્રોલ, ડીઝલ, કેરોસીન, ફર્નેસ ઑઇલ તથા રાંધણગૅસ જેવી ખનિજ તેલ – આધારિત પેદાશો; કુદરતી વાયુ અને કાષ્ઠ; યુરેનિયમ થોરિયમ જેવાં વિખંડનીય તત્વો અને કૃષિકચરો તથા છાણ જેવી વનસ્પતિજ પેદાશોને ગણાવી શકાય. વનસ્પતિજ સિવાયની બધી પેદાશો – ઇંધણો – પુન:પ્રાપ્ય (renewable) નથી અને તેથી તેમની અનામતો એક સમયે ખૂટી જશે એ બાબત નજર સમક્ષ રાખીને ઊર્જાનું આયોજન કરનાર વૈજ્ઞાનિકો ભવિષ્ય માટે વૈકલ્પિક વ્યવસ્થા અંગે અત્યારથી વિચાર કરી રહ્યા છે. વિદ્યુત-ઊર્જા મૂળભૂત ઊર્જાસ્રોત નથી. વીજઉત્પાદન માટે મૂળભૂત સ્રોતની જરૂર પડે છે. આ બધા પ્રાથમિક સ્રોતોમાંથી વીજળી મોટા પ્રમાણમાં પેદા કરવામાં આવે છે. વિદ્યુત-ઊર્જાનો ઉપયોગ સગવડભર્યો હોઈ દરેક દેશ તેનું ઉત્પાદન ઝડપથી વધારતો હોય છે.

બીજા પ્રકારને અરૂઢ અથવા અપારંપરિક (non-conventional) સ્રોતો તરીકે ઓળખાવાય છે. આ સ્રોતોની પ્રાકૃતિક રીતે પુન:પ્રાપ્તિ (renewability) શક્ય હોઈ તેનો જથ્થો ખૂટી જવાનો ભય રહેતો નથી. વળી આ સ્રોતોના ઉપયોગમાં પ્રદૂષણનો પ્રશ્ન ઉપસ્થિત થતો નથી. સૂર્ય-ઊર્જા, વાત-ઊર્જા, મહાસાગર-ઊર્જા, ભૂતાપીય ઊર્જા, જૈવ- ઊર્જા અને જલ-ઊર્જાને આ વર્ગમાં મૂકી શકાય. સામાન્ય રીતે એમ કહી શકાય કે વિશ્વે એ હકીકતનો સ્વીકાર કર્યો છે કે પ્રવર્તમાન હાઇડ્રૉકાર્બન સ્રોતો ઉપરનું અતિશય પરાવલંબન ત્યજીને પુન:પ્રાપ્ય ઊર્જાના નવીન સ્રોતોનો વધુ ને વધુ ઉપયોગ કરતા વિવિધ સ્રોતોની મેળવણી હિતાવહ છે. ઊર્જાના આ પ્રકારનાં સ્વરૂપોનો આશ્રય લેવાથી પર્યાવરણની સાચવણી તથા ઊર્જાનું ઉત્પાદન – એમ બેવડા ઉદ્દેશો સિદ્ધ કરી શકાશે.

ઊર્જાની વપરાશની પદ્ધતિ : ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ અનુસાર ઊર્જા સંરક્ષિત (conserved) હોય છે એટલે કે તેનો સમગ્ર રાશિ અચલ રહે છે. એક પ્રકારની ઊર્જાનું બીજા પ્રકારમાં રૂપાન્તર થતું હોય છે અને એક સ્થાનથી ઊર્જાનું અન્યત્ર સ્થાનાંતરણ પણ થતું હોય છે. આમ છતાં બધા પ્રકારની ઊર્જા કાર્યશક્તિ માટે એકસરખી રીતે ઉપયોગી થઈ શકતી નથી હોતી. યંત્રો ચલાવવાં, પ્રદીપન, પરિવહન તથા ઉપયોગની સરળતાના સંદર્ભમાં વિદ્યુત-ઊર્જા શ્રેષ્ઠ ગણાય. વિદ્યુત-ઊર્જાનો સંગ્રહ કરવો શક્ય નથી એ તેની એક મર્યાદા છે. વળી એક પ્રકારની ઊર્જામાંથી બીજા પ્રકારની ઊર્જામાં રૂપાંતરણ કરતી વખતે ઊર્જાનો વ્યય થાય છે અને આ વ્યય પામેલી ઊર્જામાંથી કાર્યશક્તિ મેળવી શકાતી નથી; દા.ત., ઉષ્માવિદ્યુત ઉત્પન્ન કરતાં સંયંત્રોની કાર્યક્ષમતા 40 % હોય છે. એટલે કે ઈંધણ બાળતાં ઉત્પન્ન થતી ઉષ્મા-ઊર્જામાંની ફક્ત 40 % ઊર્જા જ વિદ્યુતમાં રૂપાંતર પામે છે. ન્યૂક્લિયર સંયંત્રોની કાર્યક્ષમતા 32 % છે કારણ કે આ સંયંત્રોનાં બૉઇલર નીચા તાપમાને કામ કરે છે. આ બાબત ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના બીજા નિયમમાં આવરી લેવાય છે. વરાળ પેદા થાય તે તાપમાન અને સંયંત્રોને ગતિ આપીને બહાર આવતી વરાળના તાપમાન વચ્ચે જેટલો વધુ તફાવત તેટલી કાર્યક્ષમતા વધારે આવે છે. આમ કાર્યક્ષમતાની મર્યાદાને કારણે બહાર આવતી વરાળ સાથે ઘણી ઉષ્મા-ઊર્જા નકામી જાય છે. આ ઉષ્મા-ઊર્જા વાતાવરણ અને જલસ્રોતોનું ઉષ્મા-પ્રદૂષણ કરે છે. પૃથ્વીનું ઉષ્ણતામાન વધતું જાય છે તેનું કારણ પણ આ જ છે. આને લીધે પર્યાવરણ અને જીવસૃષ્ટિ પરિસ્થિતિ(ecology)ને વિપરીત અસર થાય છે. બહાર આવતી નીચા તાપમાનવાળી ઉષ્મા-ઊર્જા ઓછી કાર્યક્ષમ હોવા છતાં તેનો ઊર્જાની કરકસરની ર્દષ્ટિએ, આવાસો હૂંફાળા કરવા, બંદરમાં જામેલ બરફ તથા માર્ગો ઉપરનો બરફ પિગાળવામાં ઉપયોગ કરી શકાય. વીજળીનું ઉષ્મા-ઊર્જામાં રૂપાન્તર એ ઊર્જાનો બગાડ છે. ઉષ્મા-ઊર્જા ઇંધનો બાળીને પેદા કરવી એ ઓછી ખર્ચાળ પદ્ધતિ ગણાય. અમેરિકામાં 1960માં 44 Qમાંથી ફક્ત 19 Q (Q = quad = 10¹⁸ J) જેટલી ઊર્જા અસરકારક રીતે વાપરી શકાઈ હતી અને 23 Q જેટલી ઊર્જા નકામી ગઈ, જ્યારે 1979માં 79 Qમાંથી 28 Q પરિણામાત્મક નીવડી હતી. ઊર્જા-સંરક્ષણ કાર્યક્રમ અને ઊર્જાના વૈકલ્પિક સ્રોતોના સંશોધન માટે સૌના આવશ્યક સઘન પ્રયત્નોને ન્યાયી ઠરાવવા આ વિગતો પૂરતી છે.

વિવિધ ક્ષેત્રોમાં વપરાતી ઊર્જાનું એક લાક્ષણિક ચિત્ર સારણી 1માં આપવામાં આવ્યું છે.

સારણી 1

(ટકામાં)

દેશ	ઉદ્યોગ	ગૃહવપરાશ	વ્યાપાર અને અન્ય	પરિવહન
બ્રિટન	34	27	13	26
સ્વિટ્ઝર્લૅન્ડ	23	26	24	27
યુ.એસ.	37	18	16	29
ભારત	23	59	5	13

ઊર્જા માટેની માંગ અને વિકાસ : આર્થિક વિકાસ સાથે મનુષ્યની ઊર્જાભૂખ વધતી જાય છે; ઊર્જાની વપરાશ રાષ્ટ્રના વિકાસનો માપદંડ બની ગયો છે. ઔદ્યોગિક રીતે આગળ વધેલ રાષ્ટ્ર વધુ ને વધુ પ્રમાણમાં ઇંધનો વાપરે છે. આધુનિક અર્થતંત્રનો નિભાવ અને તેનો ભાવિ વિકાસ ઊર્જાની ઉપલબ્ધતા અને તેના સ્વરૂપ પર આધાર રાખે છે; દા. ત., વેપારી ધોરણે ઉપયોગમાં લેવામાં આવતી વીજળીની વપરાશમાં દુનિયાની લગભગ 25 ટકા વસ્તી ધરાવતા ઔદ્યોગિક રીતે વિકસિત દેશોનો હિસ્સો 53 ટકા છે, જ્યારે 75 ટકાથી અધિક વસ્તી ધરાવતા વિકાકશીલ દેશોનો હિસ્સો 47 ટકા જેટલો છે. યુ.એસ. ખનિજ તેલની વધુમાં વધુ વપરાશ કરે છે, જેનો મોટો હિસ્સો તે સંરક્ષણ કાજે ફાળવે છે. વિશેષ નોંધપાત્ર બાબત તો એ છે કે તે દેશમાં ખનિજ તેલના ભંડાર હોવા છતાં, તે મોટા ભાગની પોતાની જરૂરિયાત આયાત દ્વારા પૂરી કરે છે, જેથી યુદ્ધ જેવી પરિસ્થિતિમાં તે પોતાના દેશમાં ઉપલબ્ધ ખનિજ તેલનો ઉપયોગ કરી શકે.

વિશ્વના દેશોના અભ્યાસ પરથી જાણવા મળે છે કે દેશની માથાદીઠ કુલ રાષ્ટ્રીય પેદાશ (per capita Gross National Product-G.N.P.) તથા ઊર્જાની માથાદીઠ વપરાશ વચ્ચે સીધો સંબંધ રહેલો છે. વિશ્વના વિકસિત ઔદ્યોગિક દેશોમાં માથાદીઠ કુલ રાષ્ટ્રીય પેદાશ તથા ઊર્જાની માથાદીઠ વપરાશ બંનેની સપાટી ઊંચી હોય છે, જ્યારે વિકાસશીલ દેશોમાં માથાદીઠ કુલ રાષ્ટ્રીય પેદાશ તથા ઊર્જાની માથાદીઠ વપરાશ બંનેની સપાટી નીચી હોય છે; દા.ત., ભારતની સરખામણીમાં અમેરિકાની 1979ની માથાદીઠ કુલ રાષ્ટ્રીય પેદાશ 56ગણી તથા ઊર્જાની માથાદીઠ વપરાશ 55ગણી વધારે હતી. અમેરિકા અને બ્રાઝિલ એ બે દેશોની આ અંગે તુલના કરીએ તો તેમની વચ્ચેનું તુલ્ય પ્રમાણ 14.1 અને 13.7 રહ્યું છે. આ દાખલાઓ પરથી સાબિત થાય છે કે વિશ્વના વિકસિત દેશો અને તેમાં પણ ખાસ કરીને અમેરિકા, વિશ્વના કુલ ઊર્જાજથ્થામાં જે ફાળો આપે છે તેના કરતાં ઘણી વધારે ઊર્જાની વપરાશ કરે છે.

વિકાસશીલ દેશોમાં ઝડપી ઔદ્યોગિકીકરણ, વિસ્તરતું જતું શહેરીકરણ તથા આર્થિક વિકાસના સામાન્ય સ્તરને લીધે પણ તે દેશોમાં ઊર્જાની વપરાશ પર અસર થાય છે અને માથાદીઠ વપરાશ વધતી હોય છે. આર્થિક વિકાસના પ્રાથમિક તબક્કામાંથી પસાર થતા હોય તેવા દેશોમાં અન્ય વિકાસશીલ દેશોની સરખામણીમાં રાષ્ટ્રીય ઉત્પાદનની વૃદ્ધિ કરતાં ઊર્જાની વપરાશનો વૃદ્ધિદર ઊંચો હોય છે, જેની વિપરીત અસર તેમની વ્યાપારની શરતો તથા લેણદેણની સમતુલા પર થતી હોય છે. જેમ પારંપરિક ઊર્જાસ્રોતો ખૂટતા જશે તેમ વધુ ઊર્જા વાપરવાની જરૂર પડશે, કારણ કે દુષ્પ્રાપ્ય એવા નવા સ્રોતોના અન્વેષણ, ખનન અને શુદ્ધીકરણમાં વધુ ઊર્જા વપરાવાની. પ્રદૂષણ ઘટાડવાના પ્રયત્નો પણ ઊર્જાક્ષમતાના ઘટાડામાં પરિણમે છે.  ઊર્જાના પ્રણાલીગત સ્રોતોનો વિકાસ (દા. ત., જળવિદ્યુતશક્તિ, કોલસો, જંગલોનો વિકાસ, વૃક્ષારોપણ ઝુંબેશ, વૃક્ષોનો સહેતુક ઉછેર) તથા ઊર્જાના નવા સ્રોતોનો વિકાસ (દા. ત., સૌર ઊર્જાનો ઉપયોગ, પવનચક્કી વડે પ્રાપ્ત થતી ઊર્જાનું વિસ્તરણ, દરિયાના પાણીમાં આવતી ભરતીમાંથી પ્રાપ્ત ઊર્જાનો ઉપયોગ) જેવાં પગલાં લઈને  પ્રાપ્ય ઊર્જાના જથ્થામાં વધારો કરવાનો છે.

ન્યૂક્લિયર ઊર્જા : દ્રવ્યનું વિલોપન (annihilation) થઈને તેનું ઊર્જામાં રૂપાંતર થાય ત્યારે મળતી ઊર્જાની ગણતરી આઇન્સ્ટાઇને આપેલ સમીકરણ E = mc² અનુસાર થઈ શકે છે (m = દ્રવ્યનું દળ, c = પ્રકાશનો વેગ). દ્રવ્યનું ઊર્જામાં રૂપાંતર બે રીતે શક્ય છે : (i) વિખંડન (fission) દ્વારા અને (ii) સંગલન (fusion) દ્વારા.

વિખંડન ઊર્જા : નાભિકના વિખંડન દ્વારા દ્રવ્યનું ઊર્જામાં રૂપાંતર ફક્ત યુરેનિયમ (U) જેવાં ભારે તત્વોમાં જ શક્ય બન્યું છે. ન્યૂક્લિયર રિએક્ટરમાં U-235 ઉપર ધીમા ન્યૂટ્રૉનની મદદથી પ્રક્રિયાશૃંખલા ચાલુ કરતાં U-235ના ન્યૂક્લિયસનું વિખંડન થતાં મળતી ઊર્જાનું પ્રમાણ ખરેખર વિસ્મયજનક હોય છે. આ ઊર્જા વિકિરણરૂપ અને ઊંચા વેગવાળાં વિખંડન દ્રવ્યોની ગતિજ ઊર્જારૂપ હોય છે. આ ઊર્જાનો વરાળ મારફત વિદ્યુતઊર્જા પેદા કરવામાં ઉપયોગ થાય છે. સરખા વજનના કોલસા કરતાં U-235 ત્રીસ લાખ ગણી ઊર્જા આપી શકે છે ! વિખંડનીય U-235નું પ્રમાણ કુદરતમાં મળતા U-238માં ફક્ત 0.72 % જેટલું જ હોય છે. સામાન્ય ન્યૂક્લિયર સંયંત્રની કાર્યક્ષમતા 33 % હોય છે, કારણ કે વિકિરણના જોખમને લક્ષમાં લેતાં વધુ ઊંચા તાપમાને વરાળ વધુ પેદા કરવી હિતાવહ નથી. વળી આ સંયંત્રો ફક્ત 2 % યુરેનિયમ જ બાળી શકે છે, બાકીનો જથ્થો વ્યર્થ જાય છે, જેથી યુરેનિયમનો પ્રાપ્ય જથ્થો વહેલો ખૂટી જવાની શક્યતા રહેલી છે.

આ કારણથી પ્રજનક (breeder) રિઍક્ટર તકનીક વિકસાવવામાં આવી છે. આ રિઍક્ટર જેટલું ઇંધન વાપરે તેનાથી વધુ ઇંધન પેદા કરે છે. પ્રજનક રિઍક્ટરમાં U-238માંથી પ્લૂટોનિયમ (Pu-239) અને થોરિયમ-232માંથી U-233 પેદા કરી શકાય છે. આ બન્ને U-235ની જેમ વિખંડનીય છે. U-238 અને Th-232 જેવાં તત્વો ફળદ્રૂપ તત્વો તરીકે ઓળખાય છે. આ ઉપરાંત પ્રજનક રિઍક્ટર લગભગ 100 % ઇંધનનો ઉપયોગ કરે છે. આમ પ્રજનક રિઍક્ટરના ઉપયોગથી યુરેનિયમ-થોરિયમનો જથ્થો સદીઓ સુધી ચાલી શકશે. ભારતમાં થોરિયમનો વિપુલ જથ્થો ઉપલબ્ધ હોઈ પ્રજનક રિઍક્ટર પદ્ધતિ ભારત માટે વધુ ઉપયોગી ગણાય.

ન્યૂક્લિયર ઊર્જાસંયંત્રો હવા વાપરતાં નથી અને સામાન્ય સંજોગોમાં વિકિરણધર્મી પદાર્થો બહાર આવતા નથી. તેથી પ્રદૂષણના પ્રશ્નો નજીવા ગણાય. આમ છતાં અમેરિકામાં થ્રી માઇલ આઇલૅન્ડ ન્યૂક્લિયર સંયંત્રમાં (હેરિસબર્ગ, પેન્સિલવેનિયા) 28 માર્ચ, 1979ના રોજ થયેલ અકસ્માત(જેમાં કોઈને નોંધપાત્ર વિકિરણની અસર નહિ થયેલ)ને કારણે પ્રજાકીય વિરોધ એટલો જોરદાર થયો કે ન્યૂક્લિયર કાર્યક્રમનો વિકાસ અમેરિકામાં ધીમો પડી ગયો. રશિયામાં ચેર્નોબિલ (કીવથી 130 કિમી. દૂર) ન્યૂક્લિયર સંયંત્રનો અકસ્માત (26 એપ્રિલ, 1986) વધારે ગંભીર પ્રકારનો ગણી શકાય. સ્થાપિત સલામતી નિયમોનું સહેતુક ઉલ્લંઘન આનું કારણ ગણાય છે. નોંધપાત્ર વિકિરણનો ફેલાવો તથા સીધા મૃત્યુનો વિશ્વભરમાં આ પ્રથમ દાખલો છે. (2 સીધાં મૃત્યુ, 21 મૃત્યુ વિકિરણથી, 200ની વિકિરણ માટે સારવાર, 1,35,000 માણસોનું સ્થળાંતર કરવામાં આવ્યું.) આને કારણે પણ ન્યૂક્લિયર ઊર્જા કાર્યક્રમમાં વિશ્વભરમાં રુકાવટ આવી ગઈ.

પ્રજનક રિઍક્ટરના વિકાસની આડે આવતા પ્રશ્નોમાં વિકિરણધર્મી પદાર્થોની મોટા પાયે પ્રવિધિ અને તેમનો નિકાલ, હવા તથા પાણી સાથે વિસ્ફોટક પ્રક્રિયા કરતી સોડિયમ ધાતુનો ઉપયોગ, પ્લૂટોનિયમની વિષાણુતા તથા કૅન્સરજનકતા અને ચોરીછૂપીથી પરમાણુ-બૉમ્બ બનાવવામાં પ્લૂટોનિયમનો શક્ય ઉપયોગ અગત્યના છે. વળી વિશાળ કદનાં પ્રજનક રિએક્ટરોનો ઘનિષ્ઠ અભ્યાસ થયો ન હોઈ 2010ના વર્ષ અગાઉ આ ટેક્નૉલૉજીનો ઊર્જાક્ષેત્રે નોંધપાત્ર ફાળો હોવાની શક્યતા ઓછી છે. જોકે વિશ્વમાં થતા કુલ વીજઉત્પાદનમાં અણુવિદ્યુતનો હિસ્સો સાવ અલ્પ છે.

સંગલન (fusion) ઊર્જા : ઘણા વૈજ્ઞાનિકોના મતે વિશ્વની ઊર્જાની જરૂરિયાત અંગેના પ્રશ્ર્નોનો આખરી ઉકેલ ન્યૂક્લિયર સંગલન છે. હલકાં નાભિકો(nuclei)માંથી ભારે નાભિકો ઉત્પન્ન કરવાથી પણ ઊર્જા મળી શકે છે. વિખંડનની માફક અહીં પણ દ્રવ્યમાનની થોડી ઘટ મોટા પ્રમાણમાં ઊર્જામાં ફેરવાય છે. હાઇડ્રોજન અને તેના સમસ્થાનિકો ડોઇટેરિયમ અને ટ્રિટિયમ વચ્ચે સંગલન થતાં હિલિયમ પેદા થાય છે અને ઊર્જા મુક્ત થાય છે.

એક કિ.ગ્રામ હાઇડ્રોજનના રૂપાંતરણથી આ રીતે 792 × 10⁶ મેગા જૂલ (MJ) ઊર્જા મેળવી શકાય. ડોઇટેરિયમ-ટ્રિટિયમ પ્રક્રિયાથી 17.6 MeV. (million electron volt) જેટલી ઊર્જા મળી શકે છે, જે આ પ્રકારની પ્રક્રિયામાં સૌથી વધુ ઊર્જા આપે છે. 1 ઘ.મીટર પાણીમાં રહેલ ડોઇટેરિયમમાંથી 3 × 10¹² J એટલે કે 500 બૅરલ તેલ જેટલી ઊર્જા મળી શકે છે. મોટા પ્રમાણમાં ઉપલબ્ધ લિથિયમમાંથી ટ્રિટિયમ મેળવી શકાય. આવી સંગલન-પ્રક્રિયાઓ સૂર્ય અને તારાઓને પ્રજ્વલિત કરે છે. હાઇડ્રોજન બૉમ્બની પ્રચંડ વિનાશક શક્તિના પાયામાં આ પ્રક્રિયા રહેલી છે. સંગલન માટે વૈજ્ઞાનિકોએ સૂર્યમાંની અંતિમ (extreme) પરિસ્થિતિનું નિર્માણ કરવું જરૂરી છે. કરોડ અંશ સે. જેવા ઊંચા તાપમાને પદાર્થો પ્લાઝ્મા તરીકે ઓળખાતા આયનરૂપ વાયુમાં રૂપાંતરિત થાય છે અને આ સ્થિતિમાં પરમાણુના ન્યૂક્લિયસ એટલા બધા ઉત્તેજિત થઈ ગયા હોય છે કે વિદ્યુત અપાકર્ષણ(સમાન વિદ્યુતભારને કારણે)ની ઉપરવટ જઈને તેમની વચ્ચે સંઘનન – સંગલન – થતાં ઊર્જા મુક્ત થાય છે અને સ્વપોષી (self-sustaining) પ્રક્રિયાશૃંખલા ચાલુ થાય છે. વિખંડન પ્રકારના પરમાણુ રિઍક્ટરની તુલનામાં સંગલન રિઍક્ટરના ઘણા ફાયદા છે. માત્ર અંશત: વિકિરણોત્સર્જન, રિઍક્ટરના પીગળી જવાના ભયનો અભાવ, પાણીમાંથી મેળવી શકાતા હાઇડ્રોજન અને તેના સમસ્થાનિકોનો અખૂટ જથ્થો વગેરેને ગણાવી શકાય. આટલું ઊંચું તાપમાન મેળવવાની મુશ્કેલી અને બીજા તકનીકી પ્રશ્નોને કારણે સંગલન-ઊર્જાને હજુ તાર્કિક ભૂમિકાએ જ સ્વીકારતો જોરદાર મત પ્રવર્તે છે. 2025 સુધીમાં સંગલન-ઊર્જા મેળવવાની શક્યતા ઘણી ઓછી છે. સંગલન અંગેના અભ્યાસ માટેનું ‘ટોકોમેક’ નામનું સંયંત્ર ગુજરાતમાં ગાંધીનગર પાસે ભાટ ગામે સ્થાપવામાં આવ્યું છે.

ઊર્જાના વૈકલ્પિક સ્રોતો : ઊર્જા મેળવવા માટે જે અન્ય સ્રોતો સૂચવવામાં આવ્યા છે તેમાં નીચેનાંનો સમાવેશ થાય છે.

સૌર ઊર્જા : પૃથ્વીના વાતાવરણથી ઉપર સૌર વિકિરણ પ્રત્યેક ચોરસમીટરે 1.4 કિ.વૉટ જેટલું હોય છે. એક વર્ષમાં પૃથ્વીના વાતાવરણને સ્પર્શતું સૌર વિકિરણ Q એકમોમાં દર્શાવીએ તો 5,000 Q હોય છે. આમાંનું અર્ધાથી વધુ પૃથ્વીની સપાટી પર પહોંચે છે. આમાં 900 Q જમીન દ્વારા અને બાકીનું જલ દ્વારા શોષાઈ જાય છે. જમીન પરની વનસ્પતિમાં ચાલતી પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયા દ્વારા પ્રતિવર્ષ શોષાતો સૌર ઊર્જાનો જથ્થો 0.15 Q અંદાજવામાં આવ્યો છે. જલપ્રવાહના રૂપમાં આશરે 0.17 Q ઊર્જા પ્રતિવર્ષ શોષાય છે, તેમાંથી માણસ દ્વારા માત્ર 2 % જ ઉપયોગમાં લેવાય છે. પવનોની વાર્ષિક ઊર્જા લગભગ 90 Q જેટલી હોય છે; પરંતુ પવનચક્કીઓમાં વપરાતો જથ્થો સાપેક્ષ રીતે નગણ્ય છે. આમ સૌર ઊર્જાનો જથ્થો અખૂટ ગણાય છે, પણ તે પ્રસરિત (diffused) હોય છે અને સતત મળતો નથી. સામાન્ય મકાનના છાપરા ઉપર પડતી સૂર્યઊર્જા તે મકાનમાં વપરાતી કુલ ઊર્જા જેટલી હોય છે. તેને એકઠી કરી, રૂપાંતરિત કરી અને સંગ્રહ કરીને રાતદિવસ મળ્યા કરે તેવી વ્યવસ્થા કરવામાં હાલના તબક્કે મોટો ખર્ચ થાય તેમ છે. આધુનિક સંસ્કૃતિ માટે ખાસ જરૂરી ઉચ્ચ સ્તરની ગરમી (high level heat) તથા વીજળી મોટા પાયે મેળવવાનું હજુ સુધી શક્ય બન્યું નથી.

ઠંડા દેશોમાં આવાસો તથા ઑફિસોને હૂંફાળાં રાખવામાં કુલ વપરાશની 20 %-40 % ઊર્જા વપરાય છે. મકાનની વાતાવરણસંવેદી (climate sensitive) ડિઝાઇનનો ઉપયોગ કરવાથી તેમને સૂર્ય-ઊર્જાથી હૂંફાળાં રાખી શકાય છે. સૂર્ય-ઊર્જાનો ઉપયોગ કરીને પાણી ગરમ કરવાનું (solar heater) અને સૂર્યકૂકર મોટા પાયે વપરાવાનું ગરમ દેશોમાં શરૂ થયું છે. આનાથી વિકાસશીલ દેશોમાં બળતણનો સારો એવો બચાવ શક્ય છે. સૂર્ય-ઊર્જાનું સીધું વિદ્યુતરૂપાંતર પ્રકાશવિદ્યુત (photovoltaic) પદ્ધતિથી શક્ય બન્યું છે. જોકે સામાન્ય વપરાશી દર કરતાં આ વીજળીનો વપરાશી દર દશ ગણાથી પણ વધારે હોય છે. પ્રકાશના ઊર્જિત કણો (photons) વિશિષ્ટ રીતે તૈયાર કરાયેલા અર્ધવાહક પદાર્થના સ્તર પર પડે છે ત્યારે તેમની ઊર્જા ઇલેક્ટ્રૉનને મુક્ત કરે છે અને વિદ્યુતપ્રવાહ ઉત્પન્ન થાય છે. હાલમાં ઘણાખરા સૌરકોષો સારો એવો સમય લેતી પ્રક્રિયા વડે તૈયાર થતા અતિશુદ્ધ સિલિકનના સ્ફટિકોમાંથી બને છે. હીરાજડિત તીક્ષ્ણ ધારવાળી કરવત વડે સિલિકન સ્ફટિકની પાતળી પતરીઓ પાડવામાં આવે છે. આમાં લગભગ 50 % બગાડ થાય છે. આમાં પરિવર્તનની અપેક્ષા છે, જેથી સ્ફટિકોની વૃદ્ધિ તથા તેમાંથી પતરીઓ પાડવાનું મહેનત માગી લેતું કામ જરૂરી નહિ બને. બહુસ્ફટિકી સિલિકનને બીબામાં ઢાળવાનું, સિલિકનની પાતળી પટ્ટીઓ તારની જેમ ખેંચીને તૈયાર કરવાનું અને બીજા કેટલાક પદાર્થોમાંથી પાતળી ફિલ્મની વૃદ્ધિ કરવાની વગેરે તકનીકો પરિપૂર્ણ થવાની તૈયારીમાં છે. આ ઓછો સમય લેતી અને કરકસરયુક્ત તકનીકો મોટા પાયે શક્ય બનતાં સૂર્યકોષો (solar cells) સોંઘા થતાં પ્રકાશવિદ્યુત સસ્તી પડશે. હાલમાં કૅલક્યુલેટર્સ, ઘડિયાળો, ઉપગ્રહો તથા નિર્જન વસ્તીનાં ઘરો તથા રસ્તાઓના પ્રદીપન માટે સૂર્યકોષો વપરાશમાં આવ્યા છે. વર્ષ 2050 સુધીમાં વિશ્વની ઊર્જા જરૂરિયાતના 20 % આ રીતે મેળવાય તેવો અંદાજ છે. કૃત્રિમ ઉપગ્રહ ઉપર મોટા પ્રમાણમાં ફોટોવોલ્ટેઇક કોષો ગોઠવીને વિદ્યુત પેદા કરીને પૃથ્વી ઉપર તેનું પરિવહન કરવાની યોજના પણ વિચારાઈ છે.

વાત–ઊર્જા : મૂળભૂત રીતે પવન એ સૌર ઊર્જાનું અપ્રત્યક્ષ સ્વરૂપ જ છે. પૃથ્વી અને વાતાવરણના અસમાન તાપમાનમાંથી એનું પ્રાથમિક બળ ઉત્પન્ન થાય છે. પવનમાં અતિશય મોટા પ્રમાણમાં ઊર્જા રહેલી હોય છે પરંતુ તે તૂટક અને પ્રસરિત હોય છે. વાત-ઊર્જાનો ઉપયોગ સઢવાળા વહાણમાં તથા પવનચક્કીઓમાં પ્રાચીન સમયથી થતો આવ્યો છે. સત્તરમી સદીમાં ઇંગ્લૅન્ડ અને હોલૅન્ડમાં અનુક્રમે 10,000 અને 12,000 પવનચક્કીઓ હતી. છેક 1920-30 સુધી યુરોપના કેટલાક દેશોમાં પવનચક્કીઓ વપરાશમાં હતી, પણ ગામડાંમાં વીજળી મળતી થતાં આ પવનચક્કીઓ બંધ પડી. ડેન્માર્ક તો પવનચક્કીઓનો દેશ ગણાય છે. 1970ના અરસામાં તેલની કટોકટી સર્જાતાં વિકસિત દેશો પણ વાત-ઊર્જામાં રસ લેતા થયા હતા.

પવનની 20 કિમી./કલાક જેટલી ગતિ આર્થિક રીતે વીજળી પેદા કરવા માટે જરૂરી ગણાય છે. ફક્ત પાણી ખેંચવા માટે 13 કિમી./કલાક જેટલી ગતિ કાર્યક્ષમ ગણાય છે અને તેમાં ડીઝલ પંપ કરતાં અડધું ખર્ચ આવે છે. પવનની ગતિ બેવડાતાં મળતી ઊર્જાનું પ્રમાણ 8ગણું થાય છે. આમ પવનની ગતિ ઘણી અગત્યની છે. સૈદ્ધાંતિક રીતે પવનચક્કીની ક્ષમતા વાત-ઊર્જાના 59 % જેટલી હોય છે, પણ વ્યવહારમાં 20 % – 30 % જેટલી જ કાર્યક્ષમતા શક્ય છે. ગૅસ, કોલસા, તેલ વગેરેનું વિપુલ પ્રમાણ અમુક દેશોમાં જ હોઈ શકે, પણ પવન સર્વત્ર ઉપલબ્ધ હોવાથી વાત-ઊર્જા વિકાસની ઘણી શક્યતા છે. વળી પ્રદૂષણ વગર વાત-ઊર્જાના મેળવવાનું શક્ય છે. હાલમાં યુ.એસ., આર્જેન્ટિના અને ઑસ્ટ્રેલિયામાં ઘણી મોટી સંખ્યામાં પવનચક્કીઓ મુખ્યત્વે ખેતરોને પાણી આપવા માટે વપરાશમાં છે. જે પ્રદેશમાં પાંખી વસ્તી છે ત્યાં વ્યક્તિગત ધોરણે પવનચક્કીઓ સ્થાપીને જ વીજળી મેળવવાનું શક્ય છે. આધુનિક ઇજનેરી ગામડાની ગરીબ પ્રજા સુધી પહોંચાડીને પોતાના પગ પર ઊભાં રહી શકે તેવો તેનો વિકાસ સાધવા માટેની વચગાળાની ટેક્નૉલૉજીમાં પવનચક્કીઓ અગત્યનું સ્થાન ધરાવે છે.

કોઈ પણ પ્રદેશની સમગ્ર પ્રજાને કેન્દ્રિત વિતરણ માટે પવનચક્કી મારફત ઊર્જા પેદા કરવાનું હાલના તબક્કે શક્ય નથી. આમ છતાં વાત-ક્ષેત્રો(wind farms)નો વિચાર ટેક્નૉલૉજીની ર્દષ્ટિએ શક્ય અને આર્થિક ર્દષ્ટિએ વિચારવાયોગ્ય ગણાયો અને અમલમાં પણ મુકાયો છે. હાલમાં 50 મીટર લંબાઈનાં ફાઇબર ગ્લાસનાં પાંખિયાંવાળી પવનચક્કીઓની રચના કરવામાં આવી છે, જે 50 કિ.વૉ.થી વધુ ઊર્જા પેદા કરે છે. 22થી 32 કિમી.ની ઝડપવાળા પવનના પ્રદેશોમાં આવી પવનચક્કીઓની શ્રેણીઓ ગોઠવીને તૈયાર કરાતાં વાત-ક્ષેત્રોનો તાંત્રિક તથા આર્થિક ર્દષ્ટિએ (techno-economic) અભ્યાસ કરવામાં આવી રહ્યો છે. આવી પવનચક્કીઓ અવાજ કરતી નથી અને ટેલિવિઝનમાં પણ કોઈ ખલેલ પહોંચાડતી નથી. પૃથ્વીની સપાટી ઉપરની 1 % જમીન ઉપર લાખો પવનચક્કીઓ ઊભી કરીને અને ઊર્જા-ફાર્મ ઊભાં કરીને 10 એક્ઝા (exa = 10¹⁸) જૂલ (હાલમાં જલશક્તિથી મળતી ઊર્જાની અડધી) ઊર્જા મેળવી શકાય.

સઢવાળાં નાનાં વહાણો બનાવવામાં જાપાન મોખરે છે. સઢ અને ડીઝલ યંત્રો એમ બેવડી સગવડવાળાં વહાણો વધુ ઉપયોગી ગણાય છે.

મહાસાગર–ઊર્જા : મહાસાગરના ઉપરના તથા ઊંડાણના જલસ્તરના તાપમાન વચ્ચેના તફાવતનો તથા ભરતી-ઓટનો ઉપયોગ કરીને ઊર્જા મેળવી શકાય છે.

ઉષ્ણકટિબંધના પ્રદેશોમાં સમુદ્ર-સપાટી વધુ ગરમ હોય છે. નિમ્ન ઉત્કલનબિંદુ ધરાવતા એમોનિયા કે ફ્રિયોન જેવા પ્રવાહીનું સમુદ્રના ઉપરના સ્તરના ગરમ જલ વડે બાષ્પીભવન કરીને ટર્બાઇન મારફત વિદ્યુત મેળવી શકાય. લગભગ 1,000 મીટર ઊંડાઈએથી ઠંડું પાણી બહાર લાવીને તેના વડે બાષ્પને ઠારીને પ્રવાહી બનાવીને ફરીથી વાપરી શકાય છે. (આ સામાન્ય રેફ્રિજરેટરથી ઊલટી ક્રિયા છે.) ટર્બાઇન મારફત મળતી વિદ્યુત-ઊર્જાને દોરડા (cable) મારફત શારકામ થતું હોય ત્યાં લઈ જવાય અથવા બળતણ માટે હાઇડ્રોજન પેદા કરવા પણ આ વિદ્યુતનો ઉપયોગ કરી શકાય. શારકામ ઉપરાંત સમુદ્રમાંથી ખનિજો અને રસાયણો મેળવવામાં પણ આ વિદ્યુત વાપરી શકાય. પાણીના સ્તરો વચ્ચે 18^o સે. તફાવત જરૂરી ગણાય છે. વળી આવા પ્રદેશોમાં  દરિયાઈ તોફાન વધુ હોય છે. આ ઉપરાંત દરિયાના પાણીની પાઇપ અને યંત્રો ઉપરની ખવાણક્રિયા તથા શેવાળ વગેરે દરિયાઈ સૃષ્ટિની વૃદ્ધિ જેવા પ્રશ્નો પણ અગત્યના ગણી શકાય.

ભરતી વખતે સમુદ્રના જળની સપાટી કોઈ કોઈ સ્થળે 16 મીટર જેટલી વધે છે. આ પાણીને એકઠું કરીને ઓટ વખતે વહેવા દઈને ટર્બાઇન મારફત વિદ્યુત પેદા કરી શકાય.

કાંઠાની દર કિલોમીટર લંબાઈએ 2 × 10⁸ કિ.વૉટ/કલાક જેટલી ઊર્જાની હેરફેર મોજામાં થાય છે. જરૂરિયાતના 50 % જેટલી ઊર્જા ભરતી-ઓટની ઘટના સમયે સંગ્રહાય છે. આમાંની ફક્ત 1/3 ટકા જ હાલમાં વપરાય છે. બધાં સ્થળોએ પાણીની સપાટી જોઈએ તેટલી વધતી નથી અને આ ઊર્જાસ્રોત સતત કાર્યશીલ નથી હોતો. આ બે બાબતો તેના બહોળા ઉપયોગમાં રુકાવટ કરે છે. ફ્રાંસમાં રાન્સ નામના સ્થળે ભરતી-ઓટની ઊર્જાનો ઉપયોગ કરીને 1960થી (240 મેગાવૉટનું) એક વિદ્યુત-મથક કામ કરે છે.

ભૂતાપીય ઊર્જા (geothermal energy) : આ એક એવો પુન:પ્રાપ્ય ઊર્જાસ્રોત છે, જેનો આધાર સૂર્ય નથી. પૃથ્વીના 40 કિમી. જાડાઈના પોપડાની નીચે રહેલ ભૂરસ(magma)માં રહેલી ગરમી-ઊર્જા આપણા સમૃદ્ધ સ્રોતોમાંની એક છે. ખડકોના વિકિરણોત્સર્ગી ક્ષય(decay)ના પરિણામે આ ઊંચું તાપમાન લગભગ અચળ સ્તરે જળવાઈ રહે છે. સામાન્ય રીતે પૃથ્વીનું તાપમાન પ્રત્યેક કિલોમિટરની ઊંડાઈએ સરેરાશ 25^o સે. વધે છે. કોઈ કોઈ સ્થળે 2 કિમી. જેટલી ઊંડાઈએ 360^o સે. જેટલું ઊંચું તાપમાન માલૂમ પડ્યું છે. પૃથ્વીના પેટાળમાં ભૂરસથી ગરમ થયેલા ખડકોના સંપર્કમાં પાણી આવતાં ગરમ પાણીના ઝરા  વરાળના ફુવારા  જોવા મળે છે. જ્વાળામુખીના પ્રદેશોમાં આ ઊર્જા ઓછી ઊંડાઈએ મળે છે. આ ઊર્જા બહાર લાવવાનું મુશ્કેલ છે. તેલના કૂવાના શારકામ કરતાં આ શારકામ બમણું ખર્ચાળ છે. વળી જે વરાળ કે ગરમ પાણી મળે છે તેમાં રહેલ ક્ષાર તથા હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ જેવા વાયુઓને કારણે ખવાણ તથા પ્રદૂષણના પ્રશ્નો ઉપસ્થિત થાય છે. આઇસલૅન્ડમાં 1,12,000ની વસ્તીના રેક્યાવિક શહેરમાં રહેઠાણોને હૂંફાળાં કરવા આ ઊર્જા વપરાય છે. વિશ્વમાં નાનાં-મોટાં થઈને લગભગ સો જેટલાં ભૂતાપીય ઊર્જા-વિદ્યુતમથકો સ્થાપવામાં આવ્યાં છે, આઇસલૅન્ડ, યુ.એસ. અને ફિલિપાઇન્સ આ ઊર્જાના વિકાસમાં સારું સંશોધન કરી રહ્યાં છે. આમ છતાં વિશ્વની જરૂરિયાતના 1 %–2 %થી વધુ ઊર્જા મેળવવાનું શક્ય બને તેમ નથી.

જૈવ ઊર્જા (bioenergy) : જૈવિક પ્રણાલીઓમાંથી જૈવ દ્રવ્ય(biomass)નો સીધેસીધો ઉપયોગ કરીને અથવા તેનું વાયુ (મિથેન, ગોબરગૅસ) કે પ્રવાહી(ઇથેનૉલ)માં રૂપાંતર કરીને ઊર્જા મેળવી શકાય. પુન:પ્રાપ્ય ઊર્જાસ્રોતોમાં જૈવ દ્રવ્ય અગત્યનું સ્થાન ધરાવે છે.

બધું જ જૈવ દ્રવ્ય સૂર્ય-ઊર્જાને આભારી છે. વનસ્પતિ સૂર્યપ્રકાશમાંની 2 % ઊર્જાનું પ્રકાશસંશ્લેષણ મારફત રાસાયણિક ઊર્જામાં રૂપાંતર કરે છે. પૃથ્વીની સપાટી ઉપરના 1 % જેટલા જૈવિક ર્દષ્ટિએ સૌથી વધુ સક્રિય પ્રદેશની વનસ્પતિ 530 એક્ઝાજૂલ ઊર્જા સંગ્રહે છે, જે વિશ્વઊર્જાની જરૂરિયાતથી 50 % વધુ છે.

માનવ-ઇતિહાસના મોટા સમયગાળા દરમિયાન મનુષ્યે રાંધવા, ટાઢ ઉડાડવા તથા પ્રકાશ મેળવવા માટે લાકડાંનો જ ઉપયોગ કર્યો છે. તે આજે પણ સૌથી વધુ વપરાતા પુન:પ્રાપ્ય ઊર્જાસ્રોતોમાંનું એક છે. વિશ્વની લગભગ બે અબજ જેટલી વસ્તી લાકડાં, ખેતીની કચરારૂપ પેદાશ, છાણ વગેરે ઉપર આધાર રાખે છે. વિકાસશીલ દેશોની 80 % પ્રજા ઊર્જા માટે લાકડાં ઉપર જ આધાર રાખે છે અને વિશ્વની અડધી વસ્તી લાકડાંથી જ રાંધે છે. બળતણની અછતને કારણે રાંધવાનું ટાળતા માનવોવાળા પ્રદેશો અસ્તિત્વમાં છે. ટાન્ઝાનિયામાં કુટુંબની જરૂરિયાતનું બળતણ ભેગું કરવા 250-300 દિવસની મજૂરી જરૂરી બને છે. ભારતના વનવિહીન પ્રદેશમાં અઠવાડિયાનું બળતણ ભેગું કરવા બે દિવસની રખડપટ્ટી જરૂરી બને છે. આથી બળતણની કરકસર માટે પરંપરાગત ખુલ્લા ચૂલાને બદલે ગરમીનો વધુ કાર્યક્ષમ ઉપયોગ કરતા નિર્ધૂમ ચૂલાનો વ્યાપક ઉપયોગ જરૂરી છે. બાળી શકાય તેવો કૃષિકચરો, ઇમારતી લાકડાંના ઉદ્યોગનો કચરો (વહેર) વગેરેનો કાર્યક્ષમ ઉપયોગ જરૂરી બન્યો છે.

લાકડાંનું વિભંજક નિસ્યંદન કરવાથી મિથેનૉલ મળે છે. આ પ્રક્રિયાને વધુ કાર્યક્ષમ બનાવીને વધુ મિથેનૉલ મેળવવાનું શક્ય બન્યું છે. ઇથેનૉલના નિર્માણની સરખામણીમાં આ પ્રવિધિમાં બહારની ગરમીની જરૂર પડતી નથી, તેથી મિથેનૉલ ઓછી કિંમતે મેળવી શકાય છે. અંતર્દહન એન્જિન માટે મિથેનૉલ વાપરવાનું વિચારાઈ રહ્યું છે. આગામી વર્ષોમાં મિથેનોલની વપરાશ વધવાની પૂરી શક્યતા છે. યુ.એસ., કૅનેડા અને રશિયા 2020 સુધીમાં મિથેનોલમાંથી 15 એક્ઝાજૂલ ઊર્જા મેળવી શકે તેમ છે. લાકડું બાંધકામ, ફર્નિચર, કાગળ વગેરે માટે તથા બળતણ તરીકે ઉપયોગી હોઈ જંગલોનો વિકાસ વૈજ્ઞાનિક ઢબે કરવો જરૂરી છે. કૃષિક્ષેત્રે થયેલ જનીની (genetic) સંશોધનનો ઉપયોગ, ઝડપથી વધતાં વૃક્ષોનું વાવેતર, સામાજિક વનીકરણ વગેરેના વિવેકપૂર્ણ આયોજનથી લાકડાંની પેદાશ ઘણી વધારી શકાય તેમ છે. વળી જંગલોનો વિકાસ હવામાંના કાર્બન ડાયૉક્સાઇડના પ્રમાણને ઘટાડવામાં મદદરૂપ છે.

શર્કરા, સ્ટાર્ચ તથા લાકડાંનો ઉપયોગ કરીને ઇથેનૉલ મેળવી શકાય છે. નિર્જલ ઇથેનૉલ-પેટ્રોલ મિશ્રણ અંતર્દહન એન્જિનમાં વાપરવાથી પેટ્રોલની બચત કરી શકાય છે. આથી સોંઘો ઇથેનૉલ  ઓછી ઊર્જા વાપરતી પ્રવિધિ મારફત  મેળવવા માટે ઘનિષ્ઠ સંશોધન ચાલી રહ્યું છે.

વનસ્પતિજ કચરાને તથા ખાસ કરીને મનુષ્યના અને પ્રાણીના મળને લોકો ઘૃણાની ર્દષ્ટિએ જુએ છે, પણ તેમને ખ્યાલ નથી કે આ કચરામાં વિશ્વના ઊર્જા-નકશાને પલટી નાખવાની તાકાત રહેલી છે. વિશ્વની ઊર્જા-જરૂરિયાતના 2 % અથવા 25.7 કરોડ ટન કોલસા જેટલી ઊર્જા છાણ અને વનસ્પતિજ કચરામાં રહેલી છે. આ કચરાનું અજારક (anaerobic) આથવણ કરવાથી મિથેનયુક્ત વાયુરૂપ બળતણ – ગોબરગૅસ – મેળવી શકાય છે; જેનો ઉપયોગ રાંધવા, પ્રદીપન તથા વિદ્યુત પેદા કરવામાં થઈ શકે છે. આથવણ થઈ ગયા પછીનો પ્રવાહી રગડો ઉત્તમ ખાતરના ગુણો ધરાવે છે. મનુષ્યમળ દ્વારા ફેલાતા રોગો પણ અટકાવી શકાય છે, કારણ કે આથવણ દરમિયાન રોગ માટે જવાબદાર જીવાણુઓ નાશ પામે છે. આમ ગોબરગૅસ સંયંત્રો(plants)ના બહોળા વપરાશથી જાહેર સ્વાસ્થ્ય-સુધારણામાં આડકતરો લાભ થાય છે. આ માટે છાણ, મનુષ્યમળ, મરઘાંબતકાં તથા ડુક્કરની હગાર; ખાંડનાં કારખાનાં, કતલખાનાં અને ડબ્બાબંધ ખોરાક તૈયાર કરતાં કારખાનાંનો કચરો વાપરી શકાય છે. ચીનમાં કરોડોની સંખ્યામાં (કૌટુંબિક/જાહેર) ગોબરગૅસ સફળતાપૂર્વક ચલાવાય છે.

ભારતમાં શહેરી કચરાનો નિકાલ પણ એક ગંભીર પ્રશ્ન છે. 1 ટન કચરામાં 230 કિગ્રા. કોલસા જેટલી ઊર્જા રહેલી હોય છે. અમેરિકા કે જર્મનીનો એક નાગરિક વર્ષે 500 કિગ્રા.થી વધુ કચરો બહાર ફેંકે છે. આ કચરાને બાળીને વીજળી પેદા કરવાનાં સંયંત્રો ચલાવવામાં આવે છે. કચરાનો ઉપયોગ કરતાં પ્રદૂષણના પ્રશ્નો ઉપરાંત તેમાં રહેલ ધાતુઓને લીધે પણ કેટલીક મુશ્કેલીઓ સર્જાય છે. દાટેલા કચરાના ગંજમાં પેદા થતા મિથેન વાયુને પાઇપ ઉતારીને બહાર કાઢી ઉપયોગમાં લેવાના પ્રયત્નો પણ ચાલે છે.

જમીન ઊર્જા, ખોરાક અને રેસા આપે છે. આથી જૈવ દ્રવ્યનો ઉપયોગ પારિસ્થિતિકી(ecosystem)ને ધ્યાનમાં રાખીને જ કરવો ઇચ્છનીય છે.

જલશક્તિ : દર સેકંડે સૂર્ય 160 લાખ ટન પાણીની વરાળ બનાવે છે. આમાં વિશ્વની ઊર્જાની જરૂરિયાતથી 20,000ગણી ઊર્જા ખર્ચાય છે. આમાંનો એક બહુ જ નજીવો ભાગ પાણીના ધોધના રૂપમાં દુનિયાની ઊર્જાની જરૂરિયાતના 20 % જેટલી જરૂરિયાત પૂરી પાડે તેમ છે. હાલમાં 2 % જેટલી જ ઊર્જા આ સ્રોતમાંથી મેળવવામાં આવે છે.

રોમન સામ્રાજ્યના સમયથી જલ-ઊર્જાનો ઉપયોગ અનાજ દળવાની ઘંટી ચલાવવામાં થતો આવ્યો છે. ગુલામીની પ્રથા, મોટા પ્રમાણમાં બેરોજગારી વગેરેને કારણે જલ-ઊર્જાનો બહોળો ઉપયોગ થયો ન હતો. યુદ્ધો, દુષ્કાળ અને ચૌદમી સદીમાં થયેલ પ્લેગથી યુરોપની ત્રીજા ભાગની વસ્તી નાશ પામતાં લોકોએ મહેનત બચાવવાનો વિચાર કરવા માંડ્યો અને જલચક્કીઓ બહોળા વપરાશમાં આવી. જલઊર્જાથી ચાલતી ટર્બાઇન વડે વીજળી પેદા કરવાનું વિદ્યુતમથક ઓગણીસમી સદીમાં શરૂ થયું. 1980માં દુનિયાની વિદ્યુત-ઊર્જાના 25 % (કુલ ઊર્જાના 5 %) જલશક્તિ મારફત મેળવાઈ હતી. કુલ ઉત્પાદન 4,58,000 મેગાવૉટ છે. આમાં યુ.એસ.નો 17,000; રશિયાનો 47,000 અને કૅનેડાનો 40,000 મેગાવૉટ જેટલો ફાળો હતો. જલશક્તિનો પ્રાપ્ય જથ્થો એશિયામાં 28 %, દ. અમેરિકામાં 20 %, ઉ. અમેરિકા તથા આફ્રિકામાં દરેકમાં 16 %, રશિયામાં 11 %, યુરોપમાં 7 % અને એશિયાનિયામાં 2 % ગણાય છે. નિર્જન પ્રદેશોમાં આવેલ નદીઓને નાથવાનું મુશ્કેલ હોય છે અને ઊર્જાનો ઉપયોગ કરનાર કારખાનાંઓ નજદીક નહિ હોવાથી આ માટે ઉત્સાહ પણ ઓછો હોય છે. નેપાળની સરખામણીમાં ભારત 20ગણો મોટો દેશ છે પણ નેપાળની જલશક્તિની અનામત ભારત કરતાં ત્રણગણી છે. અનામતનો ઉપયોગ પણ જે તે દેશના ઔદ્યોગિક વિકાસ ઉપર આધાર રાખે છે. યુરોપે 60 %, જ્યારે આફ્રિકાએ 5 % જલશક્તિની અનામતોનો ઉપયોગ કર્યો છે. દ. અમેરિકામાં કુલ ઊર્જાના 73 % ઊર્જા જલશક્તિમાંથી આવે છે, જ્યારે વિકાસશીલ દેશો માટેનો આ આંકડો 44 % છે. નૉર્વે 99 % વિદ્યુત જલશક્તિ મારફત પેદા કરે છે. સ્વિટ્ઝર્લૅન્ડ જલવિદ્યુત ઇટાલી અને ફ્રાન્સને વેચે છે. નેપાળ એશિયાનું સ્વિટ્ઝર્લૅન્ડ બની શકે તેમ છે. જ્યાં વીજળીનું પરિવહન લાંબાં અંતરો સુધી કરવું જરૂરી બનતું હોય ત્યાં વધુ ઊર્જાનો ઉપયોગ કરતી (energy intensive) ઍલ્યુમિનિયમ જેવી પેદાશોનું ઉત્પાદન કરીને તેની નિકાસ કરી શકાય.

જલશક્તિ પુન:પ્રાપ્ય હોઈ ઊર્જાના સ્રોત તરીકે ઘણી અગત્યની છે. 2020 સુધીમાં અત્યારના કરતાં છગણું ઉત્પાદન સરળતાથી કરી શકાય તેમ છે.

મોટા બંધો અને વિશાળ જળાશયો ઇજનેરી વિદ્યાની અનોખી સિદ્ધિરૂપ ગણાય. જલશક્તિના વિકાસમાં આંતરરાજ્ય સહકાર, પર્યાવરણમાં થતી ખલેલ, વિસ્થાપિતોનો પુનર્વસવાટ, બહોળા જથ્થામાં પેદા થતી વીજળીની વપરાશ, બંધોમાં માટી જામી જવી (silting), સિંચાઈથી ભૂગર્ભ જળનો સ્તર ઊંચો આવવો અને જલમાં રહેતા રોગજનક જીવાણુઓના ફેલાવાથી જાહેર સ્વાસ્થ્યનાં જોખમ વગેરે પ્રશ્નો ઉદભવે છે.

ભવિષ્ય : પારંપરિક ઊર્જા-સ્રોતોનો જથ્થો સીમિત છે તે બાબત અંગે બે મત નથી, પણ પુન:પ્રાપ્ય સ્રોતોનો વિકાસ સાધવા સારું એવું મૂડીરોકાણ અને સમય જરૂરી છે.

આથી નજદીકના ભવિષ્યમાં ઊર્જાનું સંરક્ષણ, ઊર્જાના રૂપાંતરણમાં વધુ કાર્યક્ષમતા, ઊર્જાની કરકસર તથા ન્યૂક્લિયર ઊર્જા(પ્રજનક રિએક્ટર સહિત)નો મધ્યમસર વિકાસ વગેરે બાબતોને અગ્રતા આપવી જરૂરી છે. અંતર્દહન એન્જિન વ્યાપક પ્રમાણમાં વપરાશમાં હોઈ કોલસાનું વાયુરૂપાંતરણ (gasification) અને પ્રવાહીરૂપાંતરણ (liquefaction) મોટા પાયે કરવાની જરૂર છે. પુન:પ્રાપ્ય ઊર્જાની કેટલીક વિશિષ્ટતાઓ ધ્યાનમાં લેવા જેવી છે. આ સ્રોતોનો ઉપયોગ જે દરથી તેમની પુન:પ્રાપ્તિ થતી હોય તેનાથી ઓછા દરે થવો જોઈએ અથવા આંતરે આંતરે (intermittent) ઉપયોગ થવો જોઈએ. સૂર્યઊર્જાનો ઉપયોગ આવાસોને ઠંડા કે હૂંફાળા કરવામાં, પાણી ગરમ કરવામાં તથા જેમાં નીચું તાપમાન વપરાતું હોય તેવા ઉદ્યોગોમાં શક્ય અને સરળ છે.

દૂરના ભવિષ્યમાં ન્યૂક્લિયર સંગલન, સૂર્યઊર્જાનું સીધું વીજળીમાં રૂપાંતરણ અને ભૂતાપીય ઊર્જાનો વધુ ઉપયોગ થવાની શક્યતા છે. વાતઊર્જાનો ઉપયોગ પણ સરળતાથી વધારી શકાય તેમ છે.

વિદ્યુતઊર્જાની વપરાશમાં સરળતાને કારણે બધા જ સ્રોતોમાંની ઊર્જાનું વિદ્યુતઊર્જામાં રૂપાંતરણ બહોળા પ્રમાણમાં કરવાની જરૂર પડશે. વિદ્યુતઊર્જાના સંગ્રહમાં મુશ્કેલી રહેલી છે. આ માટે કેટલાક વિકલ્પો વિચારાયા છે. વિદ્યુત ફાજલ હોય ત્યારે તેનો ઉપયોગ પાણી ઊંચે ચડાવવામાં કરીને જ્યારે જરૂર હોય ત્યારે તે પાણી મારફત વિદ્યુત પેદા કરી શકાય. વિદ્યુતનો ઉપયોગ કરીને પાણીમાંથી હાઇડ્રોજન પેદા કરી શકાય. આ હાઇડ્રોજનને બાળીને ઊર્જા મેળવી શકાય. 1 સ્ટાન્ડર્ડ ઘ.મીટર હાઇડ્રોજનનું ઉષ્મામૂલ્ય 11,466 BTU છે. સરખા વજને પ્રવાહી હાઇડ્રોજનમાં કુદરતી વાયુના સંદર્ભમાં 2.75ગણી વધુ ઊર્જા હોય છે. હાઇડ્રોજન ચોખ્ખું ઇંધન છે કારણ કે તેના દહનમાં ફક્ત પાણી જ પેદા થાય છે. તેથી પ્રદૂષણનો પ્રશ્ન ઉપસ્થિત થતો નથી. હાઇડ્રોજનનું પરિવહન પણ સરળ છે.

ભારત પણ ઊર્જાના પ્રશ્ન પરત્વે ઘણું જાગ્રત છે. આર્થિક વિકાસ અને જીવનની ગુણવત્તા સુધારવામાં ઊર્જાની આવશ્યકતા સ્વીકારીને ઊર્જાનીતિ ઘડવામાં આવી છે. આમાં પુન:પ્રાપ્ય સ્રોતોને ખાસ અગત્ય આપવામાં આવી છે. ભારતની ઔદ્યોગિક ઊર્જાની વપરાશ સરેરાશ વિશ્વવપરાશના આશરે આઠમા ભાગ જેટલી છે; જે કોલસા, તેલ, ગૅસ, વીજળી વગેરે મારફત પૂરી પડે છે. ભારતની ઊર્જાની કુલ વપરાશના 50 % જેટલી આ ઊર્જા છે. વીજળીની વપરાશ સગવડભરી અને વૈવિધ્યપૂર્ણ હોઈ તેનું ઉત્પાદન દરેક દેશમાં વધતું રહ્યું છે.

ભારતમાં વીજળીની ઉત્પાદનનો પ્રારંભ 19મી સદીના અંત ભાગમાં થયો હતો. 1897માં દાર્જિલીંગમાં પ્રથમ વખત વીજળીનું ઉત્પાદન હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું. એ પછી 1902માં કર્ણાટકમાં 1902ના વર્ષમાં જળવિદ્યુતનું ઉત્પાદન કરવામાં આવ્યું હતું. વીસમી સદીના પૂર્વાર્ધમાં વીજળીનું ઉત્પાદન તથા વિતરણ ખાનગી ક્ષેત્રને હસ્તક હતું. આ સમયગાળા દરમિયાન વીજળીના ઉત્પાદનમાં ધીમી ગતિએ વધારો થયો હતો અને વીજળીની વપરાશ નગરવિસ્તારો પૂરતી સીમિત રહેવા પામી હતી. રાજકીય આઝાદી પછી દેશના આયોજિત વિકાસમાં વીજળીના ઉત્પાદનને ઊંચો અગ્રતાક્રમ આપવામાં આવ્યો તથા તેના ઉત્પાદન અને વિતરણને જાહેર ક્ષેત્રના હાથમાં સોંપવામાં આવ્યું. એના માટે રાજ્યોના સ્તરે તેમજ કેન્દ્રસ્તરે આવશ્યક સંસ્થાકીય પ્રબંધ કરવામાં આવ્યો. આને પરિણામે વીસમી સદીના ઉત્તરાર્ધમાં વીજળીની ઉત્પાદનક્ષમતામાં મોટો વધારો થયો. દેશમાં 1947માં વીજઉત્પાદનની સ્થાપિત ક્ષમતા 1400 મે.વો. (mw) હતી, જે વધીને 2000-01ના અંતે 1,01,153.60 મે.વો. થઈ. આમ લગભગ પાંચ દસકાના સમયગાળામાં વીજઉત્પાદનની સ્થાપિત ક્ષમતા 72 ગણી થઈ. એકવીસમી સદીના આરંભે દેશમાં વીજળીનું જે ઉત્પાદન થતું હતું. તેમાં કોલસા, ડીઝલ અને ગૅસ પર આધારિત વીજળીનું પ્રમાણ 71 ટકા હતું, જળવિદ્યુતનું પ્રમાણ લગભગ 25 ટકા હતું, જ્યારે અણુશક્તિ દ્વારા મેળવવામાં આવતી વીજળીનું પ્રમાણ ત્રણ ટકાથી ઓછું અને પવનચક્કીઓ દ્વારા મેળવવામાં આવતી વીજળીનું પ્રમાણ દોઢ ટકાથી ઓછું હતું.

વિપુલ શાહ

બાળકૃષ્ણ માધવરાવ મૂળે

જયંતિલાલ જટાશંકર ત્રિવેદી

એરચ મા. બલસારા