विद्युत ताप
विद्युत ताप एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें अपेक्षाकृत सस्ते उपकरणों का उपयोग करके लगभग 100% दक्षता पर[contradictory] विद्युत ऊर्जा को सीधे ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। सामान्य अनुप्रयोगों में अंतराल ताप, खाना पकाना, जल ताप और औद्योगिक प्रक्रियाएं सम्मिलित हैं। विद्युत हीटर एक विद्युत उपकरण है जो विद्युत प्रवाह को ऊष्मा में परिवर्तित करता है।[1] प्रत्येक विद्युत हीटर के अंदर ताप तत्व विद्युत अवरोधक होता है, और जूल ताप के सिद्धांत पर काम करता है- प्रतिरोधक से गुजरने वाला विद्युत प्रवाह उस विद्युत ऊर्जा को ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित कर देगा। अधिकांश आधुनिक विद्युत ताप उपकरण सक्रिय तत्व के रूप में निक्रोम तार का उपयोग करते हैं दाहिनी ओर दर्शाए गए ताप तत्व में सिरेमिक विसंवाहक द्वारा समर्थित नाइक्रोम तार का उपयोग किया गया है।
वैकल्पिक रूप से, ऊष्मा पम्प ताप के लिए लगभग 300% दक्षता, या 3.0 गुणांक का प्रदर्शन प्राप्त कर सकता है, क्योंकि यह केवल आसपास के क्षेत्र से मौजूदा ऊष्मीय ऊर्जा को स्थानांतरित करने के लिए विद्युत शक्ति का उपयोग करता है, ज्यादातर वायु। ऊष्मा पम्प विद्युत मोटर का उपयोग प्रशीतन चक्र को चलाने के लिए करता है जो स्रोत से ऊष्मा ऊर्जा प्राप्त करता है जैसे जमीन या बाहर की वायु (या रेफ्रिजरेटर का आंतरिक भाग) और उस ऊष्मा को गर्म (फ्रिज, रसोई की स्थिति में) होने के लिए अंतराल में निर्देशित करता है। यह प्रत्यक्ष विद्युत ताप की तुलना में विद्युत ऊर्जा का बेहतर उपयोग करता है लेकिन इसके लिए बहुत अधिक महंगे उपकरण और प्लंबिंग की आवश्यकता होती है। वातानुकूलन के लिए कुछ ताप प्रणाली विपरीत में संचालित की जा सकती हैं ताकि आंतरिक स्थान ठंडा हो और गर्म वायु या पानी भी बाहर या जमीन में निकल जाए।
अंतराल ताप
इमारतों के आंतरिक भागों को गर्म करने के लिए अंतराल ताप का उपयोग किया जाता है। स्पेस हीटर उन जगहों पर उपयोगी होते हैं जहां वायु-संचालन मुश्किल होता है, जैसे प्रयोगशालाओं में। विद्युत अंतराल ताप के कई तरीकों का उपयोग किया जाता है।
अवरक्त दीप्तिमान हीटर
विद्युत अवरक्त दीप्तिमान ताप, ताप तत्वों का उपयोग करते है जो उच्च तापमान तक पहुंचते हैं। तत्व प्रायः कांच आवरण के अंदर प्रकाश बल्ब जैसा दिखता है और हीटर के शरीर से ऊर्जा उत्पादन को निर्देशित करने के लिए परावर्तक के साथ पैक किया जाता है। तत्व अवरक्त विकिरण उत्सर्जित करता है जो वायु या अंतराल के माध्यम से तब तक यात्रा करता है जब तक कि यह अवशोषित सतह को आघात न करे, जहां यह आंशिक रूप से ऊष्मा में परिवर्तित हो जाता है और आंशिक रूप से परिलक्षित होता है। यह ऊष्मा वायु को गर्म करने के स्थान पर सीधे कमरे में मौजूद लोगों और वस्तुओं को गर्म करती है। हीटर की यह शैली उन क्षेत्रों में विशेष रूप से उपयोगी होती है जहां से बिना गर्म वायु बहती है। वे आधारक और गैरेज के लिए भी आदर्श हैं, जहां स्पॉट हीटिंग की आवश्यकता होती है। अधिक सामान्य तौर पर, वे कार्य-विशिष्ट ताप के लिए एक उत्कृष्ट विकल्प हैं।
दीप्तिमान हीटर चुपचाप काम करते हैं और उनके उत्पादन की केंद्रित तीव्रता और ज़्यादा गरम संरक्षण की कमी के कारण आस-पास के सामानों के प्रज्वलन का सबसे बड़ा संभावित खतरा पेश करते हैं। यूनाइटेड किंगडम में, इन उपकरणों को कभी-कभी विद्युत अग्नि कहा जाता है, क्योंकि वे मूल रूप से खुली अग्नि को बदलने के लिए उपयोग किए जाते थे।
इस खंड में दर्शाए गए हीटर का सक्रिय माध्यम संगलित सिलिका नलिका के अंदर नाइक्रोम प्रतिरोध तार का एक कॉइल है जो सिरों पर वायुमंडल के लिए खुला होता है, हालांकि मॉडल मौजूद हैं जहां संगलित सिलिका को सिरों पर सील कर दिया जाता है और प्रतिरोध मिश्रधातु नाइक्रोम नहीं है।
संवहन हीटर
संवहन हीटर में, ताप तत्व तापीय चालन द्वारा इसके संपर्क में आने वाली वायु को गर्म करता है। गर्म वायु ठंडी वायु की तुलना में कम सघन होती है, इसलिए यह उछाल के कारण ऊपर उठती है, जिससे इसकी जगह लेने के लिए अधिक ठंडी वायु का प्रवाह होता है। यह गर्म वायु का संवहन प्रवाह स्थापित करता है जो हीटर से ऊपर उठता है, आसपास के स्थान को गर्म करता है, ठंडा करता है और फिर चक्र को दोहराता है। ये हीटर कभी-कभी तेल या तापीय द्रव से भरे होते हैं। वे बंद स्थान को गर्म करने के लिए आदर्श रूप से उपयुक्त हैं। वे चुपचाप काम करते हैं और अगर वे अवरक्त विद्युत हीटर की तुलना में साज-सज्जा के साथ अनजाने में संपर्क करते हैं, तो उनके जलने के खतरे का जोखिम कम होता है।
पंखा हीटर
पंखा हीटर, जिसे बलपूर्वक संवहन हीटर भी कहा जाता है, एक प्रकार का संवहन हीटर होता है जिसमें वायुप्रवाह को गति देने के लिए विद्युत पंखा सम्मिलित होता है। वे पंखे के कारण होने वाले काफी शोर के साथ काम करते हैं। यदि वे साज-सज्जा के साथ अनायास ही संपर्क करते हैं, तो उनके आग लगने के खतरे का मध्यम जोखिम होता है। उनका लाभ यह है कि वे उन हीटरों की तुलना में अधिक सघन हैं जो प्राकृतिक संवहन का उपयोग करते हैं और पोर्टेबल और छोटे कमरे के ताप प्रणाली के लिए लागत प्रभावी भी हैं।
भंडारण ताप
भंडारण ताप प्रणाली सस्ती बिजली की कीमतों का लाभ उठाता है, जो कम मांग की अवधि जैसे कि रातोंरात बेची जाती है। यूनाइटेड किंगडम में, यह अर्थव्यवस्था 7 के रूप में ब्रांडेड है। भंडारण हीटर मिट्टी की ईंटों में ऊष्मा का भंडारण करता है, फिर आवश्यकता पड़ने पर इसे दिन के दौरान अवमुक्त कर देता है। नए भंडारण हीटर विभिन्न सीमा शुल्कों के साथ उपयोग किए जा सकते हैं। जबकि वे अभी भी अर्थव्यवस्था 7 के साथ उपयोग किए जा सकते हैं, उनका उपयोग दिन के समय के सीमा शुल्कों के साथ किया जा सकता है। यह आधुनिक डिजाइन सुविधाओं के कारण है जो निर्माण के दौरान जोड़े जाते हैं। नए डिजाइनों के साथ ताप नियंत्रक या सेंसर के उपयोग से भंडारण हीटर की दक्षता में सुधार हुआ है। ताप नियंत्रक या सेंसर कमरे के तापमान को पढ़ने में सक्षम होता है, और तदनुसार हीटर के आउटपुट को बदलता है।
पानी का उपयोग ताप-भंडारण माध्यम के रूप में भी किया जा सकता है।
घरेलू विद्युत अन्तः फर्शीय ताप
विद्युत अन्तः फर्शीय ताप प्रणाली में ताप केबल्स फर्श में अंतर्निहित होते हैं। धारा प्रवाहकीय ताप पदार्थ के माध्यम से प्रवाहित होती है, या तो सीधे लाइन वोल्टेज (120 या 240 वोल्ट) से या ट्रांसफार्मर से कम वोल्टेज पर आपूर्ति की जाती है। गर्म केबल सीधे संवाहन द्वारा फर्श को गर्म करते हैं और फर्श ऊष्मातापी द्वारा निर्धारित तापमान तक पहुंचने पर बंद हो जाएंगे। गर्म फर्श की सतह ठंडी आसपास की सतहों (छत, दीवारों, फर्नीचर।) को ऊष्मीय विकीर्ण करती है जो ऊष्मा को अवशोषित करती है और सभी गैर-अवशोषित ऊष्मा को अभी भी अन्य ठंडी सतहों पर दर्शाती है। विकिरण, अवशोषण और परावर्तन का चक्र धीरे-धीरे प्रारम्भ होता है और धीरे-धीरे निर्धारित बिंदु तापमान के समीप धीमा हो जाता है और एक बार संतुलन के चारों ओर पहुंचने के बाद समाप्त हो जाता है। फर्श ऊष्मापापी या कक्ष ऊष्मातापी या संयोजन फर्श को चालू/बंद नियंत्रित करता है। अवरक्त ताप की प्रक्रिया में वायु की एक पतली परत जो गर्म सतहों के संपर्क में होती है, वह भी कुछ ऊष्मा को अवशोषित करती है और इससे थोड़ा संवहन (वायु परिसंचरण) होता है। धारणा के विपरीत लोग इस गर्म परिसंचारी वायु या संवहन से गर्म नहीं होते हैं (संवहन का शीतलन प्रभाव होता है) लेकिन स्रोत के प्रत्यक्ष विकिरण और उसके चारों ओर के प्रतिबिंब से गर्म होते हैं। परिसंचारी वायु को खत्म करने के कारण वायु को निचले तापमान पर आराम मिलता है। दीप्तिमान ताप उच्चतम आराम स्तर का अनुभव करता है क्योंकि लोगों की अपनी ऊर्जा (वयस्क के लिए ± 70 वाट) (गर्मी के मौसम में बाहर निकलना चाहिए) अपने परिवेश के साथ संतुलन में होती है। शैक्षणिक अनुसंधान के आधार पर संवहन ताप प्रणाली की तुलना में वायु का तापमान 3 डिग्री तक कम किया जा सकता है। एक भिन्नता फर्श को गर्म करने के लिए ताप स्रोत के रूप में गर्म पानी से भरी नलियों का उपयोग कर रही है। ताप सिद्धांत समान रहता है। फर्श निर्माण में अंतर्निहित पुरानी शैली के विद्युत और गर्म पानी (अंतर्जलीय) अन्तः फर्शीय ताप प्रणाली दोनों धीमे हैं और बाहरी मौसम परिवर्तन या आंतरिक मांग/जीवन शैली की आवश्यकताओं का जवाब नहीं दे सकते हैं। नवीनतम संस्करण विशेष विद्युत ताप प्रणाली और कंबल सीधे फर्श-सजावट के नीचे और अतिरिक्त विद्युतरोधन के शीर्ष पर सभी निर्माण फर्श के शीर्ष पर रखता है। निर्माण फर्श ठंडे रहते हैं। ताप स्रोत की स्थिति में सिद्धांत परिवर्तन इसे मिनटों के भीतर बदलते मौसम और आंतरिक मांग की आवश्यकताओं जैसे जीवन शैली में अंदर/बाहर, काम पर, आराम, नींद, अधिक लोगों की उपस्थिति/खाना पकाने आदि पर प्रतिक्रिया करने की अनुमति देता है।
प्रकाश व्यवस्था
बड़े कार्यालय टावरों में, प्रकाश व्यवस्था को ताप और संवातन प्रणाली के साथ एकीकृत किया जाता है। बड़ी इमारतों में ताप प्रणाली की निर्गम वायु में फ्लोरोसेंट लैंप से अपशिष्ट ऊष्मा पर अधिकृत कर लिया जाता है, वार्षिक ताप ऊर्जा का एक बड़ा हिस्सा प्रकाश व्यवस्था द्वारा आपूर्ति किया जाता है। हालाँकि, वातानुकूलन का उपयोग करते समय यह अपशिष्ट ऊष्मा एक दायित्व बन जाती है। ऊर्जा कुशल प्रकाश व्यवस्था को एकीकृत करके इस तरह के खर्चों से बचा जा सकता है जो एक विद्युत ताप स्रोत भी बनाता है।[2]
ऊष्मा पंप
ऊष्मा पम्प प्रशीतन चक्र को संचालित करने के लिए विद्युत चालित सम्पीडक का उपयोग करता है जो बाहरी वायु, जमीन या भूजल से ऊष्मा ऊर्जा निकालता है, और उस ऊष्मा को गर्म करने के लिए अंतराल में ले जाता है। ऊष्मा पम्प के वाष्पीकरण खंड के भीतर निहित तरल बाहरी वायु या जमीन से ऊष्मा ऊर्जा को अवशोषित करने वाले कम दबाव पर उबलता है। वाष्प को तब सम्पीडक द्वारा संकुचित किया जाता है और गर्म होने के लिए भवन के भीतर संघनित्र कॉइल में पाइप किया जाता है। गर्म सघन गैस से ऊष्मा इमारत में वायु द्वारा अवशोषित होती है (और कभी-कभी घरेलू गर्म पानी के लिए भी इस्तेमाल होती है) जिससे गर्म काम कर रहे तरल पदार्थ वापस तरल में संघनित हो जाते हैं। वहां से उच्च दाब द्रव वाष्पीकरण खंड में वापस चला जाता है जहां यह एक छिद्र के माध्यम से फैलता है और चक्र को पूरा करने वाले वाष्पीकरण खंड में जाता है। गर्मी के महीनों में, वातानुकूलित स्थान से बाहर और बाहरी वायु में ऊष्मा को स्थानांतरित करने के लिए चक्र को उल्टा किया जा सकता है।
ऊष्मा पम्प हल्के जलवायु में बाहरी वायु से निम्न-श्रेणी की ऊष्मा प्राप्त कर सकते हैं। ठंड से काफी नीचे औसत सर्दियों के तापमान वाले क्षेत्रों में, भू स्रोत ऊष्मा पंप वायु स्रोत ऊष्मा पंपों की तुलना में अधिक कुशल होते हैं क्योंकि वे ठंडी वायु से उपलब्ध होने की तुलना में गर्म तापमान पर जमीन में संग्रहीत अवशिष्ट सौर ऊष्मा को निकाल सकते हैं।[3] यूएस ईपीए (EPA) के अनुसार, भू-तापीय ऊष्मा पंप वायु स्रोत ऊष्मा पंपों की तुलना में 44% तक और विद्युत प्रतिरोध ताप की तुलना में 72% तक ऊर्जा खपत को कम कर सकते हैं।[4] जब वातानुकूलन की भी आवश्यकता होती है तो ऊष्मा पंप बनाम प्रतिरोध हीटरों की उच्च खरीद मूल्य प्रतिसंतुलन हो सकती है।
तरल ताप
विसर्जन हीटर
विसर्जन हीटर में विद्युत प्रतिरोध ताप तत्व होता है जो एक नलिका में संलग्न होता है, जिसे गर्म करने के लिए पानी (या अन्य द्रव) में रखा जाता है। जंग से बचाने और रखरखाव की सुविधा के लिए ताप तत्व को सीधे तरल में डाला जा सकता है, या धातु पाइप के अंदर स्थापित किया जा सकता है। पोर्टेबल विसर्जन हीटरों में नियंत्रण ताप नियंत्रक नहीं हो सकता है, क्योंकि उनका उद्देश्य केवल संक्षेप में और संचालक के नियंत्रण में उपयोग किया जाना है।
घरेलू गर्म पानी की आपूर्ति, या औद्योगिक प्रक्रिया गर्म पानी के लिए, ऊष्मारोधी गर्म पानी की टंकी में स्थायी रूप से स्थापित ताप तत्वों का उपयोग किया जा सकता है, जो तापमान को नियंत्रित करने के लिए ताप नियंत्रक द्वारा नियंत्रित होता है। घरेलू इकाइयों को केवल कुछ किलोवाट ही निर्धारित किये जा सकते है। औद्योगिक जल तापक 2000 किलोवाट तक पहुँच सकते हैं। जहां अनत्युच्च विद्युत शक्ति की दरें उपलब्ध हैं, आवश्यकता पड़ने पर गर्म पानी का उपयोग करने के लिए संग्रहित किया जा सकता है।
विद्युत शावर और टैंक रहित हीटर भी विसर्जन हीटर (परिरक्षित या नग्न) का उपयोग करते हैं जो पानी के प्रवाह के साथ चालू होता है। विभिन्न ताप स्तरों की पेशकश करने के लिए अलग-अलग हीटरों के समूह को स्विच किया जा सकता है। इलेक्ट्रिक शावर और टैंकलेस हीटर प्रायः 3 से 10.5 किलोवाट तक का उपयोग करते हैं।
जल की आपूर्ति में मौजूद खनिज घोल से बाहर निकल सकते हैं और ताप तत्व की सतह पर कठोर पैमाना बना सकते हैं, या टैंक के तल पर गिर सकते हैं और जल प्रवाह को रोक सकते हैं। जल तापक उपकरणों के रखरखाव के लिए समय-समय पर संचित पैमाने और तलछट को हटाने की आवश्यकता हो सकती है। जहां पानी की आपूर्ति को अत्यधिक खनिजयुक्त माना जाता है, वहां कम वाट-घनत्व वाले ताप तत्वों का उपयोग करके बड़े पैमाने पर उत्पादन को कम किया जा सकता है।[5]
परिसंचरण हीटर
संचलन हीटर या "प्रत्यक्ष विद्युत ताप विनिमायक" (डीईएचई) ताप प्रभाव प्रदान करने के लिए सीधे "कोश पार्श्व" माध्यम में डाले गए ताप तत्वों का उपयोग करते हैं। विद्युत परिसंचरण हीटर द्वारा उत्पन्न सभी ऊष्मा को माध्यम में स्थानांतरित कर दिया जाता है, इस प्रकार एक विद्युत हीटर 100 प्रतिशत कुशल होता है। औद्योगिक प्रक्रियाओं में तरल पदार्थ और गैसों को गर्म करने के लिए प्रत्यक्ष विद्युत ताप विनिमायक या "परिसंचरण हीटर" का उपयोग किया जाता है।[6][7]
इलेक्ट्रोड हीटर
इलेक्ट्रोड हीटर के साथ, तार-घाव प्रतिरोध नहीं होता है और तरल स्वयं प्रतिरोध के रूप में कार्य करता है। इसमें संभावित खतरे हैं, इसलिए इलेक्ट्रोड हीटरों को नियंत्रित करने वाले नियम सख्त हैं।
पर्यावरण और दक्षता पहलू
किसी भी प्रणाली की दक्षता प्रणाली की सीमाओं की परिभाषा पर निर्भर करती है। विद्युत ऊर्जा ग्राहक के लिए विद्युत अंतराल ताप की दक्षता 100% है क्योंकि सभी खरीदी गई ऊर्जा ऊष्मा में परिवर्तित हो जाती है। हालाँकि, यदि विद्युत की आपूर्ति करने वाले विद्युत संयंत्र को सम्मिलित किया जाता है, तो समग्र दक्षता में भारी गिरावट आती है। उदाहरण के लिए, जीवाश्म-ईंधन पावर स्टेशन जारी की गई ईंधन ऊर्जा की प्रत्येक 10 इकाइयों के लिए केवल 3-5 यूनिट विद्युत ऊर्जा प्रदान करता है।[8] भले ही विद्युत हीटर 100% कुशल है, ऊष्मा पैदा करने के लिए आवश्यक ईंधन की मात्रा उस ईंधन की तुलना में अधिक होती है, जब ईंधन को किसी भट्टी या बॉयलर में गर्म किया जा रहा हो। यदि उपभोक्ता द्वारा उसी ईंधन का उपयोग अंतराल को गर्म करने के लिए किया जा सकता है, तो अंतिम उपयोगकर्ता के भवन में ईंधन को जलाना समग्र रूप से अधिक कुशल होगा। दूसरी ओर, विद्युत ताप को जीवाश्म ईंधन जलाने वाले हीटरों से बदलना जरूरी नहीं है क्योंकि यह नवीकरणीय विद्युत ताप की क्षमता को हटा देता है, इसे नवीकरणीय स्रोत से बिजली प्राप्त करके प्राप्त किया जा सकता है।
विद्युत शक्ति उत्पन्न करने वाले देशों के बीच विभिन्नताएँ दक्षता और पर्यावरण के बारे में चिंताओं को प्रभावित करती हैं। 2015 में फ्रांस ने अपनी विद्युत का केवल 6% जीवाश्म ईंधन से उत्पन्न किया, जबकि ऑस्ट्रेलिया ने जीवाश्म ईंधन से अपनी 86% से अधिक विद्युत प्राप्त की।[9] विद्युत की स्वच्छता और दक्षता स्रोत पर निर्भर है।
स्वीडन में इस कारण से 1980 के दशक से प्रत्यक्ष विद्युत ताप का उपयोग प्रतिबंधित कर दिया गया है और इसे पूरी तरह से समाप्त करने की योजना है- स्वीडन में तेल को क्रमशः समाप्त करना देखें- जबकि डेनमार्क ने इसी तरह के कारणों से नए भवनों में प्रत्यक्ष विद्युत स्थान ताप लगाने पर प्रतिबंध लगा दिया है।[10] नई इमारतों की स्थिति में, कम-ऊर्जा वाली निर्माण तकनीकों का उपयोग किया जा सकता है, जो वस्तुतः ताप की आवश्यकता को समाप्त कर सकती हैं, जैसे कि पासिवहॉस मानक के लिए निर्मित।
हालांकि, क्यूबेक में, विद्युत ताप अभी भी घरेलू ताप का सबसे लोकप्रिय रूप है। 2003 के सांख्यिकी कनाडा सर्वेक्षण के अनुसार, प्रांत में 68% परिवार स्थान को गर्म करने के लिए विद्युत का उपयोग करते हैं। क्यूबेक में खपत होने वाली कुल विद्युत का 90% से अधिक जलविद्युत्त बांधों से उत्पन्न होता है, जिनमें जीवाश्म-ईंधन बिजली स्टेशनों की तुलना में कम ग्रीनहाउस गैसों का उत्सर्जन होता है। कम और स्थिर दरें हाइड्रो-क्यूबेक द्वारा आवेशित की जाती हैं, जो प्रांतीयरूप स्वामित्व वाली उपयोगिता है।[11]
हाल के वर्षों में देशों में परमाणु ऊर्जा और जलविद्युत्त शक्ति को जोड़ने वाले नवीकरणीय स्रोतों से कम कार्बन वाली बिजली उत्पन्न करने की एक प्रमुख प्रवृत्ति रही है जो लंबे समय से निम्न कार्बन स्रोत हैं। उदाहरण के लिए, 2019 में ब्रिटेन की बिजली प्रति किलोवाट (kWh) का कार्बन फुटप्रिंट 2010 की तुलना में आधे से भी कम था।[8] हालांकि, उच्च पूंजीगत लागत के कारण, बिजली की लागत कम नहीं हुई है और प्रायः ईंधन जलाने की तुलना में 2-3 गुना अधिक है। इसलिए, प्रत्यक्ष विद्युत ताप अब गैस या तेल से चलने वाले ताप के समान कार्बन फुटप्रिंट दे सकता है, लेकिन लागत अधिक बनी हुई है, यद्यपि सस्ती अनत्युच्च सीमा शुल्क इस प्रभाव को कम कर सकते हैं।
अधिक कुशलता से ऊष्मा प्रदान करने के लिए, विद्युत चालित ऊष्मा पम्प जमीन से ऊर्जा, बाहरी वायु, या निकास वायु जैसे अपशिष्ट धाराओं को निकालकर भीतरी तापमान बढ़ा सकता है। यह प्रतिरोधक ताप द्वारा उपयोग की जाने वाली बिजली की खपत को 35% तक कम कर सकता है।[12] जहां विद्युत ऊर्जा का प्राथमिक स्रोत जलविद्युत, परमाणु या पवन है, वहां ग्रिड के माध्यम से बिजली स्थानांतरित करना सुविधाजनक हो सकता है, क्योंकि प्रत्यक्ष ताप अनुप्रयोगों (सौर तापीय ऊर्जा के उल्लेखनीय अपवाद के साथ) के लिए संसाधन बहुत दूर हो सकता है।
स्थान और पानी की ऊष्मा का विद्युतीकरण वर्तमान ऊर्जा प्रणाली को विशेष रूप से ऊष्मा पम्पों के साथ डीकार्बोनाइज करने के लिए आगे बढ़ने का एक तरीका है। बड़े पैमाने पर विद्युतीकरण की स्थिति में, अत्यधिक बिजली की मांग में संभावित वृद्धि और अत्यधिक मौसम की घटनाओं के संपर्क में आने के कारण बिजली ग्रिड पर पड़ने वाले प्रभावों पर विचार करने की आवश्यकता है।[13]
आर्थिक पहलू
किसी क्षेत्र को लंबे समय तक गर्म करने के लिए विद्युत प्रतिरोध हीटरों का संचालन कई क्षेत्रों में महंगा होता है। हालांकि, आंतरायिक या आंशिक दिन का उपयोग बेहतर ज़ोनल नियंत्रण के कारण पूरी इमारत के ताप की तुलना में अधिक लागत प्रभावी हो सकता है।
उदाहरण के लिए- कार्यालय समायोजन में एक लंच कक्ष में सीमित घंटे का संचालन होता है। कम उपयोग की अवधि के दौरान केंद्रीय ताप प्रणाली द्वारा ऊष्मा का "निरीक्षण" स्तर (50 डिग्री फारेनहाइट या 10 डिग्री सेल्सियस) प्रदान किया जाता है। 11:00 और 14:00 के घंटों के बीच शीर्ष उपयोग के समय को "आराम स्तर" (70 °F या 21 °C) तक गर्म किया जाता है। समग्र ऊर्जा खपत में महत्वपूर्ण बचत महसूस की जा सकती है, क्योंकि ऊष्मीय विकिरण के माध्यम से अवरक्त विकिरण की हानि इस स्थान के बीच और बिना गर्म किए बाहर की वायु के साथ-साथ रेफ्रिजरेटर और (अब कूलर) लंच कक्ष के बीच छोटे तापमान प्रवणता के साथ बड़े नहीं होते हैं।
आर्थिक रूप से, विद्युत के ताप की तुलना हीटर द्वारा उपयोग किए जाने वाले किलोवाट की संख्या से बिजली के लिए प्रति किलोवाट घंटे की स्थानीय लागत को गुणा करके घरेलू ताप के अन्य स्रोतों से की जा सकती है। उदाहरण- 1500 वॉट हीटर 12 सेंट प्रति किलोवाट घंटा 1.5×12=18 सेंट प्रति घंटा।[14] जलते ईंधन से तुलना करने पर किलोवाट घंटे को बीटीयू (BTU) में बदलना उपयोगी हो सकता है- 1.5 किलोवाट × 3412.142=5118 बीटीयू (BTU)।
औद्योगिक विद्युत ताप
विद्युत ताप का उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।[15]
अन्य रूपों की तुलना में विद्युत ताप विधियों के लाभों में तापमान का सटीक नियंत्रण और ऊष्मा ऊर्जा का वितरण, दहन का उपयोग ऊष्मा विकसित करने के लिए नहीं किया जाता है, और तापमान प्राप्त करने की क्षमता रासायनिक दहन के साथ आसानी से प्राप्त नहीं होती है। प्रति इकाई क्षेत्र या आयतन में उच्च सांद्रता पर, प्रक्रिया में आवश्यक सटीक बिंदु पर विद्युत ताप को सटीक रूप से लागू किया जा सकता है। विद्युत ताप उपकरणों को किसी भी आवश्यक आकार में बनाया जा सकता है और संयंत्र के भीतर कहीं भी स्थित किया जा सकता है। विद्युत ताप प्रक्रियाएं प्रायः स्वच्छ, शांत होती हैं, और आसपास के वातावरण में बहुत अधिक उप-उत्पाद ऊष्मा का उत्सर्जन नहीं करती हैं। बिजली के ताप उपकरण में प्रतिक्रिया की एक उच्च गति होती है, जो इसे त्वरित चक्रण बड़े पैमाने पर उत्पादन उपकरण के लिए उधार देती है।
उद्योग में विद्युत ताप की सीमाओं और हानि में ईंधन के प्रत्यक्ष उपयोग की तुलना में विद्युत ऊर्जा की उच्च लागत, और दोनों विद्युत ताप उपकरणों की पूंजीगत लागत और उपयोग के स्थान पर बड़ी मात्रा में विद्युत ऊर्जा पहुंचाने के लिए आवश्यक बुनियादी ढांचा सम्मिलित है। समान परिणाम प्राप्त करने के लिए समग्र रूप से कम ऊर्जा का उपयोग करने में इन-प्लांट (स्थान पर) दक्षता लाभ से यह कुछ हद तक प्रतिसंतुलन में हो सकता है।
औद्योगिक ताप प्रणाली का डिजाइन आवश्यक तापमान के आकलन, आवश्यक ऊष्मा की मात्रा और ऊष्मा ऊर्जा को स्थानांतरित करने के व्यवहार्य तरीकों से प्रारम्भ होता है। चालन, संवहन और विकिरण के अलावा, विद्युत ताप विधि विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग पदार्थ को गर्म करने के लिए कर सकती है।
विद्युत ताप के तरीकों में प्रतिरोध ताप, विद्युत आर्क ताप, प्रेरण ताप और परावैद्युत ताप सम्मिलित हैं। कुछ प्रक्रियाओं में (उदाहरण के लिए, चाप वेल्डिंग), विद्युत प्रवाह को सीधे वर्कपीस पर लागू किया जाता है। अन्य प्रक्रियाओं में, प्रेरण या परावैद्युत हानि से वर्कपीस के भीतर ऊष्मा उत्पन्न होती है। साथ ही, ऊष्मा का उत्पादन किया जा सकता है और फिर चालन, संवहन या विकिरण द्वारा कार्य में स्थानांतरित किया जा सकता है।
औद्योगिक ताप प्रक्रियाओं को व्यापक रूप से निम्न-तापमान (लगभग 400 °C या 752 °F तक), मध्यम-तापमान (400 और 1,150 °C या 752 और 2,102 °F के बीच), और उच्च-तापमान (1,150 °C या 2,102 °F से अधिक) के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। कम तापमान वाली प्रक्रियाओं में भर्जन और शुष्कन, संसाधन परिपूर्ण, टांका लगाना, ढलाई और प्लास्टिक को आकार देना सम्मिलित है। मध्यम तापमान प्रक्रियाओं मेंढलाई या पुन: आकार देने के लिए प्लास्टिक और कुछ गैर-धातुओं को पिघलाना, साथ ही तापनुशीलन, प्रतिबल विसर्जन और ऊष्मा उपचारी धातुएं भी सम्मिलित हैं। उच्च तापमान प्रक्रियाओं में इस्पात निर्माण, टाँका लगाना, वेल्डिंग, ढालन धातु, कटाई, प्रगलन और कुछ रसायनों की तैयारी सम्मिलित हैं।
यह भी देखें
- सहायक विद्युत इकाई
- केंद्रीय ताप
- डायाथर्मी
- परावैद्युत ताप
- वैद्युत धातुमल वेल्डिंग
- वैद्युत धातुमल पुनर्गलन
- उर्जा संरक्षण
- शीर्षांत शक्ति
- हीटर (हीटरों के प्रकार)
- ताप, संवाहन और वातानुकूलन
- होटल की विद्युत शक्ति
- अवरक्त हीटर
- माइक्रोवेव ओवन
- नवीकरणीय ऊर्जा
- ऊष्मीय दक्षता
- ऊष्मीय विसर्जन परिसंचरण
- अन्तः फर्शीय ऊष्मा
संदर्भ
- ↑ "Electric Heater". Britannica.com. The Editors of Encyclopædia Britannica.
- ↑ "Energy Efficient Lighting | WBDG Whole Building Design Guide". www.wbdg.org (in English). Retrieved 2017-12-18.
- ↑ "Comparison of efficiency of air source heat pumps and ground source heat pumps". Icax.co.uk. Retrieved 20 December 2013.
- ↑ "Choosing and Installing Geothermal Heat Pumps - Department of Energy". Energy.gov. Retrieved 16 April 2017.
- ↑ "Immersion Heaters - Sigma Thermal". Sigma Thermal (in English). Retrieved 2017-12-18.
- ↑ "Gastech News". 12 August 2012. Archived from the original on 22 February 2017.
- ↑ "Electric Resistance Heating - Department of Energy". Energy.gov. Retrieved 16 April 2017.
- ↑ Jump up to: 8.0 8.1 Kemp, I.C. and Lim, J.S. (2020). Pinch Analysis for Energy and Carbon Footprint Reduction: A User Guide on Process Integration for the Efficient Use of Energy, 3rd edition. Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-102536-9.
{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ↑ Hannah Ritchie and Max Roser (2020) - "Fossil Fuels". Published online at OurWorldInData.org. Retrieved from: 'https://ourworldindata.org/fossil-fuels'[permanent dead link]; retrieved 2020-05-23
- ↑ The Green Electricity Illusion, AECB, published 2005-11-11, accessed 26 May 2007
- ↑ Snider, Bradley. Home heating and the environment, in Canadian Social Trends, Spring 2006, pp. 15–19. Ottawa: Statistics Canada.
- ↑ "Ground-Source Heat Pumps (Earth-Energy Systems)". NRCan.gc.ca. Archived from the original on 16 April 2017. Retrieved 16 April 2017.
- ↑ Eggimann, Sven; Usher, Will; Eyre, Nick; Hall, Jim W. (2020). "How weather affects energy demand variability in the transition towards sustainable heating". Energy. 195 (C): 116947. doi:10.1016/j.energy.2020.116947. S2CID 214266085.
- ↑ "How to calculate electric energy cost of common household items - McGill's Repair and Construction, LLC". McGill's Repair and Construction, LLC (in English). 2014-01-19. Retrieved 2017-12-18.
- ↑ Donald G. Fink and H. Wayne Beaty, Standard Handbook for Electrical Engineers, Eleventh Edition, McGraw-Hill, New York, 1978, ISBN 0-07-020974-X, pages 21-144 to 21-188
