ज्वारीय ऊर्जा नवीकरणीय नहीं है

• ज्वारीय बिजली को नवीकरणीय ऊर्जा के रूप में वर्गीकृत करना एक गलतफ़हमी है, और बड़े पैमाने पर दोहन करने पर यह जीवाश्म ईंधन से भी अधिक गंभीर पर्यावरणीय प्रभाव पैदा कर सकता है
• ज्वार-भाटा चंद्रमा और सूर्य के गुरुत्वाकर्षण तथा पृथ्वी के घूर्णन की परस्पर क्रिया से बनता है, और tidal bulge खगोलीय पिंडों के सापेक्ष लगभग स्थिर रहकर घूर्णन पर braking torque लगाता है
• इस braking से पृथ्वी की घूर्णन ऊर्जा नष्ट होती है और दिन लंबे होते जाते हैं; पिछले 40 करोड़ वर्षों में एक वर्ष लगभग 420 दिन से 365 दिन तक आ गया
• यदि दुनिया की कुल ऊर्जा मांग का सिर्फ 1% भी ज्वारीय ऊर्जा से पूरा किया जाए, तो लगभग 1,000 वर्षों के भीतर पृथ्वी चंद्रमा के साथ tidal locking में जा सकती है
• tidal locking होने पर एक ओर स्थायी धूप और अत्यधिक तापमान, जबकि दूसरी ओर स्थायी अंधकार और अत्यधिक ठंड होगी, जिससे अधिकांश जीवन के विलुप्त होने की आशंका है (पारिस्थितिकी तंत्र का पतन)

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प्रेरणा (Motivation)

• जीवाश्म ईंधनों के उपयोग से होने वाली global warming की चिंता बढ़ने के साथ ज्वारीय ऊर्जा को एक विकल्प के रूप में देखा जा रहा है, लेकिन ज्वारीय ऊर्जा नवीकरणीय ऊर्जा नहीं है
  • ज्वारीय ऊर्जा का उपयोग global warming से भी अधिक गंभीर पर्यावरणीय समस्याएँ पैदा कर सकता है
• 1990 में एक graduate class presentation में इसे non-renewable energy के रूप में वर्गीकृत किया गया था, और तब से बार-बार यह सवाल पूछा गया: "ज्वारीय ऊर्जा का दोहन पर्यावरण को कैसे नुकसान पहुँचाता है?"
• 1993 में पहले web browser Mosaic के आने के समय इस विषय पर एक वेबसाइट बनाई गई थी, लेकिन कुछ ज्वारीय turbine कंपनियों ने कहा कि यह उनके व्यवसाय के लिए हानिकारक है और पेज हटाने को कहा
  • आज "tidal energy" खोजने पर वह पेज नहीं मिलता, और अब भी बहुत से पेज ज्वारीय ऊर्जा को wind और solar के साथ renewable energy के रूप में वर्गीकृत करते हैं

ज्वारीय ऊर्जा का संग्रह (Collecting Tidal Energy)

• ज्वार-भाटा तटीय क्षेत्रों में दिखाई देने वाला समुद्र-स्तर का आवधिक उठना-गिरना है, और ज्वारीय ऊर्जा मुख्यतः इसे बिजली में बदलने वाली जलविद्युत की एक किस्म है

• मुख्य संग्रह विधियाँ

  • barrage बनाकर कृत्रिम जलाशय तैयार किया जाता है; high tide पर समुद्री जल अंदर लिया जाता है और low tide पर जल-स्तर के अंतर से turbine चलाकर बिजली पैदा की जाती है
  • Tidal stream generator wind turbine की तरह बहते पानी की kinetic energy से turbine चलाता है; जलडमरूमध्य और खाड़ियों जैसे संकरे हिस्सों में तेज़ धाराएँ बनती हैं
  • Dynamic tidal power में तट से समुद्र की ओर लंबा बांध बनाया जाता है ताकि ज्वार के phase difference से जल-स्तर का अंतर बने; चीन और कोरिया जैसे तट-समानांतर तेज़ धाराओं वाले क्षेत्र इसके लिए उपयुक्त बताए जाते हैं

• प्रमुख बिजलीघर

  • दुनिया का पहला बड़े पैमाने का ज्वारीय बिजलीघर 1966 में शुरू हुआ फ्रांस का Rance Tidal Power Station था
  • सबसे बड़ा 2011 में शुरू हुआ कोरिया का Sihwa Lake Tidal Power Station है, जिसकी क्षमता 254 मेगावाट है
  • उपयुक्त regulation के बिना एक और पर्यावरणीय संकट अपरिहार्य हो सकता है

ज्वार-भाटा कैसे बनता है? (How Are Tides Formed?)

• ज्वार-भाटा चंद्रमा और सूर्य के गुरुत्वाकर्षण तथा पृथ्वी के घूर्णन के संयोजन से बनता है; पृथ्वी के दोनों ओर ज्वारीय बल समुद्री जल को खींचकर tidal bulge बनाते हैं
  • ये bulge चंद्रमा और सूर्य के सापेक्ष लगभग स्थिर रहते हैं, और पृथ्वी के घूमने से पर्यवेक्षक को समुद्र-स्तर में आवधिक बदलाव दिखाई देते हैं

• ज्वारीय बल का भौतिकी आधार

  • गुरुत्वाकर्षण (Newton का universal gravitation) और परिक्रमण से उत्पन्न centrifugal force के अंतर को tidal force कहते हैं
  • सूर्य की ओर वाले हिस्से का द्रव्यमान गुरुत्वाकर्षण के अधिक होने से अंदरूनी bulge बनाता है, जबकि बाहरी हिस्से में centrifugal force अधिक होने से बाहरी bulge बनता है
  • इसे solar tide कहा जाता है, और चंद्रमा भी इसी तरह ज्वारीय बल लगाकर lunar tide बनाता है
  • चंद्रमा सूर्य से अधिक पास होने के कारण उसका ज्वारीय प्रभाव बड़ा है, और जब पृथ्वी, चंद्रमा और सूर्य एक सीध में होते हैं तब सबसे बड़ा ज्वार king tide बनता है

पृथ्वी के घूर्णन की मंदी (Decelerating Earth)

• पृथ्वी के घूर्णन की गति धीरे-धीरे कम हो रही है, और इसकी तुलना कार के ब्रेक से की जा सकती है
  • घूमती डिस्क (= घूमती हुई पृथ्वी) और स्थिर brake pad (= लगभग स्थिर tidal bulge) के बीच घर्षण जैसा संबंध
• जब पृथ्वी पूर्व की ओर घूमती है, तो स्थिर bulge सापेक्ष रूप से पश्चिम की ओर खिसकता दिखता है, और समुद्री जल की viscosity ज्वार-धाराओं और समुद्र-तल के बीच drag पैदा करके घूर्णन को धीमा करती है
  • उत्तरी गोलार्ध के महाद्वीपीय ब्लॉक bulge की गति को प्रभावित करते हैं, जिससे यह मंदी और अधिक स्पष्ट होती है
• घूर्णन ऊर्जा ज्वारीय प्रभावों में नष्ट होती है और एक वर्ष में दिनों की संख्या कम हुई है; इसका प्रमाण fossil coral से मिलता है
• पृथ्वी द्वारा चंद्रमा पर डाली जाने वाली tidal acceleration चंद्रमा को दूर ले जाती है और घूर्णन मंदी में योगदान देती है, लेकिन उसका प्रभाव कुल ऊर्जा हानि का केवल लगभग 4% है

tidal locking (Tidal Locking)

• चंद्रमा हमेशा अपना एक ही पक्ष पृथ्वी की ओर दिखाता है; यही ज्वारीय प्रभाव से होने वाला tidal locking है
• पृथ्वी द्वारा चंद्रमा पर डाला गया ज्वारीय बल, पानी न होने पर भी, उसकी ठोस सतह में bulge बनाकर उसे अमेरिकी फुटबॉल जैसी लंबी आकृति देता है (solid tide)
  • यह प्रभाव चंद्रमा के घूर्णन को इतना धीमा कर देता है कि वह प्रति परिक्रमा एक बार घूमे, और उसका एक सिरा हमेशा पृथ्वी की ओर रहे
• पृथ्वी भी धीरे-धीरे धीमी होकर अंततः चंद्रमा से lock हो जाएगी, और दोनों साझा द्रव्यमान-केंद्र के चारों ओर एक binary system की तरह एक-दूसरे की ओर देखते हुए घूमेंगे

घूर्णन ऊर्जा (Rotational Energy)

• घूमने वाले पिंड में angular momentum और rotational energy दोनों होते हैं, और पृथ्वी की कुल घूर्णन ऊर्जा लगभग 2.138×10²⁹ Joules है

• अनुमान की विधि

  • समान घनत्व वाले गोले के moment of inertia के सूत्र से 9.696×10³⁷ kgm² मिलता है, लेकिन पृथ्वी के भीतर का भाग बाहरी हिस्से से अधिक भारी होने के कारण वास्तविक मान इससे कम है
  • पृथ्वी का अधिक सटीक moment of inertia 8.04×10³⁷ kgm² है
  • 23.93 घंटे की rotation period (angular velocity 7.29×10⁻⁵ rad/s) लगाने पर कुल rotational energy 2.138×10²⁹ J निकलती है

कितना समय बचा है? (How Much Time Left)

• ब्रेक की तरह पृथ्वी की घूर्णन ऊर्जा भी ज्वारीय और समुद्र-तल घर्षण से ऊष्मा में बदलकर नष्ट होती है; यह सीमित है, इसलिए अंततः समाप्त होगी

• fossil coral का प्रमाण

  • Silurian काल (44.4 से 41.9 करोड़ वर्ष पहले) में एक वर्ष 420 दिन का था, मध्य Devonian में 410 दिन, और प्रारंभिक Carboniferous (35 करोड़ वर्ष पहले) में 385 दिन
  • पिछले 40 करोड़ वर्षों में पृथ्वी के द्रव्यमान या कक्षा में बदलाव का कोई प्रमाण नहीं है, इसलिए दिनों की संख्या घटना मुख्यतः घूर्णन गति कम होने के कारण है

• प्राकृतिक lock होने तक का समय

  • 43 करोड़ वर्ष पहले घूर्णन ऊर्जा 2.83×10²⁹ J से वर्तमान तक 6.92×10²⁸ J की हानि हुई (औसत वार्षिक 1.73×10²⁰ J)
  • क्योंकि घर्षण सापेक्ष गति के वर्ग के अनुपात में होता है, इसलिए मंदी को ध्यान में रखकर अधिक सटीक गणना की आवश्यकता है
  • ऐतिहासिक हानि-दर के आधार पर अनुमान है कि प्राकृतिक रूप से चंद्रमा के साथ tidal locking तक पहुँचने में लगभग 10.468 अरब वर्ष लगेंगे

1,000 वर्षों में पृथ्वी का विनाश (Destroy Earth in 1,000 Years)

• यदि ज्वारीय ऊर्जा का दोहन किया जाए, तो यह मंदी तेज़ हो जाएगी; दुनिया की कुल ऊर्जा खपत का सिर्फ 1% भी ज्वारीय ऊर्जा से पूरा किया जाए, तो लगभग 1,000 वर्षों में पृथ्वी चंद्रमा के साथ lock हो सकती है

• गणना का आधार

  • 2013 में विश्व की कुल ऊर्जा खपत लगभग 5.67×10²⁰ J थी, और पिछले 50 वर्षों में यह प्रति वर्ष 2% से अधिक बढ़ी; विश्व अर्थव्यवस्था की वृद्धि दर लगभग 3% रही
  • 1% पूर्ति की स्थिति में पृथ्वी की घूर्णन ऊर्जा हर वर्ष 5.67×10¹⁸ J घटेगी
  • जब कुल ऊर्जा tidal locking के बिंदु वाले मान (2.32×10²⁶ J) तक घटे, उस N को हल करने पर लगभग 1031 वर्ष मिलते हैं
  • यह बहुत मोटा अनुमान है, लेकिन यह दिखाता है कि घूर्णन की मंदी कितनी तेज़ हो सकती है

अंत में (In The End)

• ज्वारीय घर्षण का अंतिम परिणाम पृथ्वी के घूर्णन का समाप्त होना है, और पृथ्वी व चंद्रमा द्रव्यमान-केंद्र के चारों ओर महीने में एक बार घूमने वाली binary system बन जाएंगे; तब एक दिन एक महीने के बराबर होगा
• चंद्रमा tidal acceleration के कारण हर वर्ष 38.247mm दूर जा रहा है, जिससे Earth-Moon system का moment of inertia बढ़ता है और घूर्णन धीमा होता है; परिणामस्वरूप एक वर्ष 12 महीनों से कम का हो जाएगा
• lock होने के बाद एक दिन वर्तमान से 30 गुना से अधिक लंबा होगा; एक ओर अत्यधिक गर्मी और दूसरी ओर अत्यधिक ठंड होगी, और बड़े pressure gradient से शक्तिशाली समुद्री धाराएँ व विशाल तूफ़ान पैदा होंगे, जिससे अधिकांश जीवन के लिए जीवित रहना कठिन होगा

पूर्वानुमान (Predictions)

• इस समझ से निकला एक पूर्वानुमान यह है कि पृथ्वी का inner core पूरे ग्रह की तुलना में तेज़ घूमता है, यानी inner core super-rotation

• भूकंपीय तरंगों के प्रमाण

  • भूकंप के समय P-wave (प्रसार दिशा में गति) और S-wave (लंबवत अनुप्रस्थ गति) फैलती हैं; S-wave को shear stress चाहिए, इसलिए वह तरल से नहीं गुजर सकती
  • S-wave के outer core से न गुजर पाने के कारण outer core को liquid माना जाता है
  • liquid outer core inner core और mantle के rotation को decouple कर देता है; इसलिए जब ज्वारीय प्रभाव से mantle खिंचता है, तो inner core उसी दर से धीमा नहीं होता और अपेक्षाकृत तेज़ घूमता है

• प्रेक्षणीय प्रमाण

  • Lamont–Doherty Earth Observatory के Xiaodong Song और Paul Richards ने प्रति वर्ष 0.4 से 1.8 डिग्री super-rotation के भूकंपीय प्रमाण प्रस्तुत किए
  • अन्य शोधों में super-rotation को प्रति वर्ष 3 डिग्री तक अनुमानित किया गया

निष्कर्ष (Conclusions)

• ज्वारीय ऊर्जा का उपभोग जीवाश्म ईंधनों के दहन से भी बड़ा जोखिम पैदा कर सकता है, और उच्च-दक्षता वाली मशीनों व बुनियादी ढाँचे के प्रसार के साथ ऊर्जा मांग लगातार बढ़ रही है
• यदि ज्वारीय ऊर्जा इस मांग को पूरा करती है, तो प्राकृतिक ह्रास की तुलना में बहुत तेज़ी से लगभग 1,000 वर्षों में पृथ्वी की घूर्णन ऊर्जा समाप्त हो सकती है
• जैसे एक सदी पहले बहुत कम लोग मानते थे कि जीवाश्म ईंधन global warming पैदा करेंगे, वैसे ही आज भी बहुत से लोग इस जोखिम से अनजान हैं और ज्वारीय ऊर्जा को renewable resource समझते हैं
• पृथ्वी की रक्षा के लिए ज्वारीय ऊर्जा के दोहन से बचना चाहिए, ताकि भविष्य की पीढ़ियों को टिकाऊ समाधान विकसित करने का समय मिल सके (ज्वारीय दोहन से बचना आवश्यक)

[GN⁺]

Hacker News राय

• इस लेख की सबसे अहम धारणा यह है कि ऊर्जा खपत हर साल 2% बढ़ती है। ऐसी exponential growth समाज द्वारा मांगी जाने वाली tidal energy के पैमाने को बेतुके स्तर तक पहुंचा देती है
  ऊर्जा खपत पहले ही जनसंख्या वृद्धि दर या आर्थिक वृद्धि से अलग होती दिखी है। 1,000 साल बाद हम कितनी ऊर्जा इस्तेमाल करेंगे? ज़्यादातर जनसंख्या अनुमान मानते हैं कि आबादी करीब 15 अरब पर स्थिर हो जाएगी, लेकिन अगर आशावादी तौर पर मान लें कि मौजूदा वृद्धि दर जारी रहती है, तो 1,000 साल बाद आबादी करीब 150 ट्रिलियन होगी
  और 2% growth rate हो तो उनमें से हर व्यक्ति 2023 के आसपास के मानव की तुलना में 20,000 गुना अधिक ऊर्जा खपत करेगा। नवीनतम तकनीक भी खर्च की गई ऊर्जा का करीब 80% बर्बाद करती है, इसलिए इसका मतलब है कि प्रति व्यक्ति उपयोगी ऊर्जा खपत 100,000 गुना होगी
  इसलिए इस पेज की physics, अनियंत्रित exponential growth के compounding effect कितने चौंकाने वाले रूप से बड़े हो जाते हैं, इसका अच्छा परीक्षण लगती है

  • “ऊर्जा खपत हर साल 2% बढ़ती है” वाली धारणा के अलावा एक और बड़ी धारणा है: निकाली गई tidal energy पृथ्वी द्वारा स्वाभाविक रूप से खोई जाने वाली rotational energy के ऊपर अतिरिक्त नुकसान है
    पेपर के अनुसार tidal energy समुद्री पानी और समुद्र तल के बीच घर्षण से dissipate होती है, और यह dissipated energy पृथ्वी की rotational energy से निकलती है। साथ ही rotational energy का कुछ हिस्सा चंद्रमा को transfer होता है, जिससे चंद्रमा और दूर चला जाता है। यहां तक तो ठीक है
    लेखक की दूसरी धारणा यह है कि tidal energy का इस्तेमाल करने पर उतनी ही ऊर्जा पृथ्वी के rotation से अतिरिक्त रूप से निकलती है। लेकिन क्या वाकई ऐसा है? मनुष्यों द्वारा निकाली गई tidal energy किसी तय “budget” से आ सकती है, और केवल बचा हुआ हिस्सा ही प्राकृतिक रूप से dissipate होता हो। यानी इंसान जितना ज़्यादा निकालकर इस्तेमाल करें, समुद्री पानी और समुद्र तल के घर्षण से dissipate होने वाली tidal energy उतनी कम हो जाए
    यह solar incoming energy जैसा है। वह बहुत बड़ी है, लेकिन बदलावों को छोड़ दें तो मात्रा fixed है, और हम उसकी potential का केवल एक हिस्सा इस्तेमाल कर सकते हैं; कुल उपलब्ध मात्रा बढ़ती नहीं। मनुष्यों द्वारा इस्तेमाल न किया गया हिस्सा दूसरे natural processes में absorb हो जाता है या radiate हो जाता है
    कौन-सा पक्ष सही है, इसका अंदाज़ा लगाने की हिम्मत नहीं करूंगा, लेकिन कौन-सा model सही है यह जानना दिलचस्प होगा
  • मैं यह link HN पर बार-बार डालता रहता हूं, और इस बार भी यह बहुत उपयुक्त लगता है: “मुख्य बात यह है कि 2.3% growth rate, यानी सुविधा के लिए हर 100 साल में 10 गुना बढ़ने की दर चुनने पर, लगभग 400 साल में boiling point तक पहुंच जाते हैं”
    https://dothemath.ucsd.edu/2012/04/economist-meets-physicist...
  • स्थिर दर से growth, यानी exponential growth, अनंत तक जारी नहीं रह सकती—यह सीख “limits to growth” concept का मुख्य संदेश है। growth की अपरिहार्य सीमाएं हैं, और उन्हें नकारना भले ही कितना सुविधाजनक हो, मनुष्य अगर इस तथ्य को नजरअंदाज करते हैं तो बड़ा जोखिम उठाते हैं
    long-term economic growth एक स्थिर दर से जारी रहती है—यह premise आज की mainstream economics और economic policy के अधिकांश हिस्से में अंतर्निहित है। Thomas Piketty जैसे दिखने में non-mainstream लोग भी 『Capital in the Twenty-First Century』 में मानते हैं कि growth अंतहीन रूप से जारी रहती है
    इसलिए यह Liu की आलोचना कम, और उन लक्ष्यों की आलोचना ज़्यादा है जिन पर Liu आम तौर पर निशाना साधते हैं
  • UN ने अधिकतम आबादी के अनुमान कई बार घटाए हैं, और अब peak 10 अरब पर expected है
  • मौजूदा मानव से 20,000 गुना ऊर्जा इस्तेमाल करने की बात दिखाती है कि growth और energy use के decouple न होने की धारणा कितनी absurd है। पृथ्वी पर इतनी power से क्या किया जा सकता है, मैं कल्पना भी नहीं कर सकता। क्या यह रोज़ अपनी 737 लेकर दूसरे शहर जाने जैसा होगा?
    Spacefaring humanity शायद इतनी power इस्तेमाल कर सके, लेकिन अगर आप space में रहते हैं तो अब आप पृथ्वी के biosphere का हिस्सा नहीं हैं

• पता नहीं लेखक ने यह बात जानबूझकर सोची थी या नहीं, लेकिन असल में यह tidal power की sustainability नहीं, बल्कि यह बता रहा है कि exponential growth कितनी पागलपन भरी धारणा है। लेख में मानी गई 2% growth rate का मतलब क्या है, इसे देखें तो साफ हो जाता है
  2008 में दुनिया की कुल ऊर्जा खपत 474 exajoule आंकी गई थी। पृथ्वी को एक साल में सूर्य से मिलने वाली कुल ऊर्जा करीब 50 लाख exajoule है, और उसका सिर्फ एक हिस्सा ही सतह तक पहुंचता है। 50 लाख, 474 से बहुत बड़ा है। लेकिन 1980–2006 के बीच जैसा, हर साल सिर्फ 2% जैसा दिखने में modest growth rate भी बनाए रखें, तो 500 साल से कम समय में ऊर्जा खपत उसी 50 लाख exajoule के बराबर हो जाएगी
  सोचकर देखें, अगर ऊर्जा खपत की वृद्धि मौजूदा रफ्तार से चलती रही, तो 500 साल बाद हम या तो पृथ्वी को मिलने वाली पूरी सौर ऊर्जा इस्तेमाल कर रहे होंगे, यानी biosphere के लिए कोई हिस्सा नहीं बचेगा, या फिर हर साल 50 लाख exajoule पैदा करने वाली कोई जादुई technology खोज चुके होंगे। मान लें वह जादुई technology है भी, तो वह अतिरिक्त heat कहां फेंकेंगे? व्यवहार में यह पृथ्वी पर दूसरा सूर्य रखकर हमें पकाने जैसा होगा
  ऊपर के आंकड़े 2010 में लिखे एक लेख से copy किए गए हैं, इसलिए थोड़े पुराने हो सकते हैं। लेकिन Sabine Hossenfelder ने भी हाल ही में मिलते-जुलते timescale, यानी 400 साल के भीतर समुद्र उबलने की समस्या, पर एक video बनाया है: https://www.youtube.com/watch?v=9vRtA7STvH4

  • यह साफ तौर पर absurd लगता है कि मानवता को इतनी ऊर्जा की जरूरत होगी, लेकिन 1960 में 100 billion transistor CPU भी निश्चित रूप से असंभव लगा होगा
    कुछ सौ साल बाद Internet archaeologists शायद इस comment को आने वाले वैश्विक ऊर्जा संकट के शुरुआती संकेतों में से एक के रूप में खोजें। ठीक वैसे ही जैसे आज हम 1912 के Rodney & Otamatea Times का “Coal Consumption Affecting Climate” वाला छोटा लेख देखते हैं[0]
    और फिर वे यह comment भी खोजेंगे…
    [0] https://paperspast.natlib.govt.nz/newspapers/rodney-and-otam...
  • अगले 500 साल तक इंसानों की ऊर्जा खपत exponential तरीके से बढ़ती नहीं रहेगी
    विश्व जनसंख्या मौजूदा स्तर से करीब 30% ऊपर peak करके फिर घटने का अनुमान है। शायद यह करीब 7 अरब लोगों पर टिक भी सकती है। सच में खुशहाल जीवन के लिए प्रति व्यक्ति करीब 200GJ की जरूरत लगती है[1], तो मान लेते हैं प्रति व्यक्ति 300GJ
    sustainable स्तर पर भी सालाना 2,000EJ से हम खुशहाल जीवन जी पाएंगे। ऊपर के आंकड़ों के हिसाब से यह सूर्य द्वारा दी जाने वाली ऊर्जा का 1% भी नहीं है
    [1] https://esajournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ecs2...
  • अगर 2008 में दुनिया की कुल ऊर्जा खपत 474 exajoule थी, तो मेरी calculation सही हो तो यह प्रति व्यक्ति प्रतिदिन करीब 40,000kcal है, और औसत वयस्क metabolic energy का लगभग 15 गुना है
    मैं सोच रहा हूं कि यह बहुत है या नहीं। एक तरफ से देखें तो इसे जरूरी नहीं कि बहुत ही कहा जाए। इस ratio की कोई सख्त upper limit नहीं है, और इंसानी metabolic energy एक arbitrary denominator है। फिर भी बहुत मोटे तौर पर समझें तो कहा जा सकता है कि हम रोज औसतन 15 लोगों की मेहनत का उत्पाद consume करते हैं
    बेशक distribution बहुत skewed है। औसत अमेरिकी या यूरोपीय के लिए यह ratio शायद कहीं ज्यादा होगा
    यह भी दिखाता है कि हम औसतन कितनी gilded जिंदगी जीते हैं। औद्योगिक क्रांति से पहले लगभग सारी ऊर्जा muscle power थी, और यह कुछ ऐसा है जैसे हर जीवित व्यक्ति के लिए generator चलाने वाले 15 नौकर हों। इस संख्या का कुछ हिस्सा powered agriculture से पैदा भोजन पर जीने वाले वास्तविक service providers भी हो सकते हैं
    क्या इस संख्या की कोई logical upper limit है? अगर supply पर्याप्त हो, तो क्या ऊर्जा की कोई ऐसी मात्रा है जिसे हम इस्तेमाल ही न कर सकें? आखिर हम जो भी ऊर्जा पैदा करते हैं वह इंसानों के लिए ही इस्तेमाल होती है, इसलिए ऊर्जा खपत को इंसानी ऊर्जा जरूरतों का पैमाना भी माना जा सकता है
    लेकिन यह भी पूरी तरह सही नहीं है। बहुत सारी ऊर्जा waste होती है। सोचता हूं कि इस संख्या में से कितना हिस्सा factory से सीधे landfill जाने वाले कपड़ों, रात भर चालू रखी air conditioning, inefficient engines और energy storage की वजह से है
    कोई खास निष्कर्ष नहीं है, लेकिन मुझे यह ratio दिलचस्प लगता है
  • सीधी-सादी linear extrapolation बेकार है। अमेरिका की प्रति व्यक्ति ऊर्जा खपत देखें तो पिछले 50 साल से flat है या घट रही है। दुनिया के अन्य हिस्से भी विकास के साथ संभवतः इसी रास्ते पर आएंगे। population growth भी शायद कुछ वैसी ही होगी
    http://insideenergy.org/wp-content/uploads//2017/01/historic...
    स्रोत:
    https://insideenergy.org/2017/01/12/energy-explained/
  • अगर “पृथ्वी का rotation करीब 1000 साल में चंद्रमा के साथ tidally locked हो जाएगा” वाला दावा unlimited exponential growth पर आधारित है, तो यह high school assignment के स्तर का भी नहीं है, PhD holder के काम की तो बात ही छोड़िए। मेरा पढ़ने का समय बचाने के लिए धन्यवाद

• “विश्व ऊर्जा खपत की 2% growth rate को conservative assumption होना चाहिए” वाले वाक्य में एक महत्वपूर्ण clue है। यह लेख पृथ्वी की rotational energy को 1000 साल के भीतर खत्म करने वाली timetable पाने के लिए मानता है कि ऊर्जा खपत लगातार exponentially बढ़ती रहेगी

  • शायद ऐसा होना सच में जरूरी भी हो। हम पहले ही देख रहे हैं कि अगर pie बड़ी नहीं होती, तो लोग अपना हिस्सा बढ़ाने के लिए एक-दूसरे से हिंसक रूप से लड़ना शुरू कर देते हैं

• ध्यान देने वाली बात यह है कि हर साल 2% की अनलिमिटेड exponential growth मान ली गई है। यह बहुत बड़ी गलती है। जल्दी से चेक करें तो 1.02^1031 = 735,829,316 होता है। आबादी बढ़ेगी और सबका जीवन स्तर बेहतर हो, यह चाहने की वजह से मुझे यकीन है कि हम आज से कहीं ज्यादा ऊर्जा इस्तेमाल करेंगे। लेकिन फिर भी यह बहुत ज्यादा है। उस पैमाने पर सारी ऊर्जा आखिर जाएगी कहाँ, यह भी साफ नहीं है। क्या वह mass या objects बनाने में खर्च होगी?
  अगर ऊर्जा खपत सिर्फ 250 साल बाद ही peak पर पहुँच जाए, तब भी यह मौजूदा खपत के 150 गुना से कम होगी। मैंने गणना नहीं की है, लेकिन हिम्मत करके कहूँगा कि इस स्थिति में इस ग्रह को कुछ साल और मिल जाएँगे

  • जिज्ञासा में मैंने उल्टा हिसाब लगाया कि पिछले 1000 सालों में 2% growth rate रहा हो तो क्या होगा
    2017 में दुनिया ने oil equivalent के 9.717 billion tonnes इस्तेमाल किए। इस growth rate को लगाएँ तो 986 में पूरी दुनिया ने 13 tonnes तेल के बराबर, यानी 515.84 million BTU, इस्तेमाल किया होगा
    अमेरिका में जिन household की वार्षिक आय 20,000 डॉलर से कम है और जो लकड़ी को मुख्य heating fuel के तौर पर इस्तेमाल करते हैं, वे साल में 50 million BTU लकड़ी इस्तेमाल करते हैं
    बारीक numbers पर बहस हो सकती है, लेकिन 390 million आबादी वाली दुनिया ने सिर्फ करीब 10 household जितना fuel इस्तेमाल किया, यह कुछ कम लगता है

• tides तो वैसे भी उस energy का काफी हिस्सा naturally dissipate नहीं करतीं? उदाहरण के लिए beach पर waves को shore से टकराते देखें, तो वह tidal energy के heat में dissipate होने की प्रक्रिया है। अगर बीच में turbine लगाकर heat बनने से पहले useful work निकाल लें, तो आखिर में वह वैसे भी heat में ही बदलेगी, है न?

  • सही, tides naturally energy dissipate करती हैं। tidal dissipation का मुख्य स्रोत चलते समुद्री पानी और seabed के बीच का friction है[1]
    मौजूदा tidal generators बहते पानी में turbine डालकर, या high tide के पानी को रोककर low tide में turbine के जरिए छोड़ने वाले dam तरीके से काम करते हैं। design की details के हिसाब से यह बाद में seabed के ऊपर बहने वाली current की speed कम करके seabed friction से dissipate होने वाली energy को घटा सकता है। लेकिन यह guarantee नहीं है कि वह कमी tidal generator द्वारा ली गई energy की भरपाई कर देगी
    tidal power के दूसरे रूप की कल्पना भी की जा सकती है। पूरे seabed को एक विशाल treadmill से ढक देना। पानी गुजरते हुए treadmill की सतह को खींचेगा, और उससे बिजली बनेगी। शायद कुल dissipated energy natural seabed friction से कम होगी, लेकिन यह practical नहीं लगता
    खैर, यह सब मुख्य मुद्दे से हटकर है। दूसरे comments ने जैसा कहा, अगर मानव energy consumption सच में 1000 साल तक हर साल 2% बढ़ती रही, तो Moon के साथ tidal locking से कहीं बड़ी समस्याएँ होंगी
    [1] https://en.wikipedia.org/wiki/Tidal_acceleration#Angular_mom...
  • मूल लेख को quote करें तो: “Earth को naturally Moon के साथ tidally locked होने में करीब 10.468 billion years लगते हैं”
  • मुझे भी ठीक यही जिज्ञासा थी। किसी power source का उपयोग करना कैसे ऐसा extra loss पैदा कर सकता है जो otherwise नहीं होता, यह मुझे ठीक से समझ नहीं आया

• तो फिर पानी को pump करके ऊपर चढ़ाकर tides को amplify करें, तो Earth के rotation को तेज करके leap seconds खत्म किए जा सकते हैं

  • असल में ऐसा पहले हो चुका है। मुझे याद है कि northern regions के reservoirs में रोके गए पानी की वजह से rotation तेज हुआ था और कुछ leap seconds skip किए गए थे
  • calculation को साफ-सुथरा बनाने के लिए हमें tidal power तब तक करनी चाहिए जब तक एक साल ठीक 360 days का न हो जाए। bonus में 24 मिनट और सो सकेंगे
  • बेहतर तो यह होगा कि Earth को धीमा करके दिन 25 hours का बना दें, फिर Mars के साथ 1:1 हो जाएगा

• यह उसी पुराने fallacy जैसा है: “मेरा बच्चा पिछले साल 2 feet का था और इस साल 3 feet का है, तो adult होने पर घर जितना बड़ा हो जाएगा!”

  • https://xkcd.com/605/

• “पिछले 50 वर्षों में global energy consumption की average growth speed के आधार पर, अगर global energy consumption का सिर्फ 1% भी Earth की rotational energy से लिया जाए, तो Earth का rotation लगभग 1000 साल में Moon के साथ tidally locked हो जाएगा”
  यह बेतुका है। मैंने वहीं बंद कर दिया। इस thread में दूसरी जगह देखने पर लगता है कि Industrial Revolution नाम के outlier से गुजरती exponential growth curve को 1000 साल तक extrapolate करके ऐसा result निकाला गया है। यह explanation हो सकती है
  लेकिन यह सिर्फ गलती नहीं, पूरी तरह insane है
  मोटे तौर पर search करने पर Earth की rotational kinetic energy plausibly 2.1e29J दिखती है, और global energy consumption सालाना 22.8TWh। इसलिए back-of-the-envelope calculation से मौजूदा consumption के हिसाब से बस… 2 trillion years से थोड़ा ज्यादा बचता है

• यहाँ कई comments इशारा कर रहे हैं कि energy consumption हर साल 2% बढ़ेगी, यह assumption absurd है
  तो ज्यादा reasonable तरीके से मान लें कि annual energy use मौजूदा के 5 गुना पर stabilize हो जाती है, और unreasonable तरीके से यह भी मान लें कि उस energy का 100% tides से मिलता है।
  तब 1000 साल बाद rotation slowdown कितना होगा?

  • paper के मुताबिक tidal energy की total capacity 10^29J है, और मौजूदा global energy consumption सालाना 10^21J है, इसलिए अगर मौजूदा energy consumption का 100% tidal में बदल दिया जाए और बिल्कुल growth न हो, तो यह 10^8, यानी 100 million years तक चलेगा
    दूसरे शब्दों में, 1000 साल बाद rotation slowdown करीब 0.001% के स्तर का होगा

• संबंधित: https://physics.stackexchange.com/questions/6400/are-tidal-p...
  यह theory बहुत interesting है, लेकिन इतने बड़े दावे के मुकाबले author इसे बहुत confidence से पेश करता है

  • उस link में यह लिखा है: “Earth की rotational kinetic energy लगभग 10²9J है, और दुनिया सालाना करीब 10²²J इस्तेमाल करती है, इसलिए rotational energy खत्म होने से पहले millions of years तक पूरी दुनिया को power दी जा सकती है”
    मेरे phone में पता नहीं क्यों ² है, लेकिन ^9 नहीं है। पहले number का मतलब 1e29 है