जल विद्युत क्या है?
समझें कि जलविद्युत जल ऊर्जा को बिजली में कैसे बदलता है, इसके फायदे और नुकसान
चित्र: अंतर्राष्ट्रीय जलविद्युत संघ (IHA) द्वारा इताइपु बांध, पराग्वे/ब्राजील को CC BY 2.0 के तहत लाइसेंस प्राप्त है
हाइड्रोलिक (हाइड्रोइलेक्ट्रिक) ऊर्जा क्या है?
जलविद्युत ऊर्जा जल निकायों के प्रवाह में निहित गतिज ऊर्जा का उपयोग है। काइनेटिक ऊर्जा टरबाइन ब्लेड के रोटेशन को बढ़ावा देती है जो हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट सिस्टम बनाते हैं, जिसे बाद में सिस्टम के जनरेटर द्वारा विद्युत ऊर्जा में बदल दिया जाता है।
हाइड्रोइलेक्ट्रिक प्लांट (या हाइड्रोइलेक्ट्रिक प्लांट) क्या है?
एक जलविद्युत संयंत्र एक नदी की हाइड्रोलिक क्षमता के उपयोग से बिजली का उत्पादन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले कार्यों और उपकरणों का एक समूह है। हाइड्रोलिक क्षमता हाइड्रोलिक प्रवाह और नदी के पाठ्यक्रम के साथ मौजूदा असमानता की एकाग्रता द्वारा दी जाती है। अंतराल प्राकृतिक (झरने) हो सकते हैं या बांधों के रूप में या नदी के प्राकृतिक तल से जलाशयों के निर्माण के लिए मोड़ के माध्यम से निर्मित हो सकते हैं। जलाशय दो प्रकार के होते हैं: संचय और नदी के बहाव वाले जलाशय। संचय आमतौर पर नदियों के हेडवाटर में बनते हैं, उन जगहों पर जहां ऊंचे झरने होते हैं और पानी के बड़े संचय के साथ बड़े जलाशय होते हैं। नदी के बहाव वाले जलाशय बिजली पैदा करने के लिए नदी के पानी की गति का लाभ उठाते हैं, इस प्रकार न्यूनतम या कोई पानी जमा नहीं होता है।
बदले में, पौधों को निम्नलिखित कारकों के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है: झरने की ऊंचाई, प्रवाह, स्थापित क्षमता या शक्ति, सिस्टम में प्रयुक्त टरबाइन का प्रकार, बांध और जलाशय। निर्माण स्थल गिरावट और प्रवाह की ऊंचाई देता है, और ये दो कारक एक जलविद्युत संयंत्र की क्षमता या स्थापित शक्ति का निर्धारण करते हैं। स्थापित क्षमता टरबाइन, बांध और जलाशय के प्रकार को निर्धारित करती है।
नेशनल इलेक्ट्रिक एनर्जी एजेंसी (एनील) की एक रिपोर्ट के अनुसार, नेशनल रेफरेंस सेंटर फॉर स्मॉल हाइड्रोइलेक्ट्रिक प्लांट्स (सेरप, फेडरल यूनिवर्सिटी ऑफ इटाजुबा - यूनिफी से) झरने की ऊंचाई को कम (15 मीटर तक), मध्यम के रूप में परिभाषित करता है। (15 से 150 मीटर) और ऊँचा (150 मीटर से अधिक)। हालाँकि, ये उपाय सहमति से नहीं हैं। संयंत्र का आकार वितरण नेटवर्क के आकार को भी निर्धारित करता है जो उत्पन्न बिजली को उपभोक्ताओं तक ले जाएगा। संयंत्र जितना बड़ा होगा, शहरी केंद्रों से दूर होने की उसकी प्रवृत्ति उतनी ही अधिक होगी। इसके लिए बड़ी पारेषण लाइनों के निर्माण की आवश्यकता होती है जो अक्सर राज्यों को पार करती हैं और ऊर्जा हानि का कारण बनती हैं।
हाइड्रोइलेक्ट्रिक प्लांट कैसे काम करता है?
जलविद्युत ऊर्जा के उत्पादन के लिए नदी के प्रवाह का एकीकरण, इलाके की असमानता (प्राकृतिक या नहीं) और उपलब्ध पानी की मात्रा का होना आवश्यक है।
एक जलविद्युत संयंत्र की प्रणाली से बना है:
बांध
बांध का उद्देश्य नदी के प्राकृतिक चक्र को बाधित करना, जलाशय का निर्माण करना है। जलाशय में पानी के भंडारण के अलावा अन्य कार्य भी होते हैं, जैसे पानी की खाई पैदा करना, ऊर्जा उत्पादन के लिए पर्याप्त मात्रा में पानी पर कब्जा करना और बारिश और सूखे की अवधि में नदियों के प्रवाह को नियंत्रित करना।
जल संग्रह (जोड़) प्रणाली
बिजलीघर तक पानी ले जाने वाली सुरंगों, चैनलों और धातु के नाली से बना है।
बिजलीघर
सिस्टम के इस हिस्से में जनरेटर से जुड़े टर्बाइन होते हैं। टरबाइन गति जनरेटर के माध्यम से जल गति की गतिज ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करती है।
टर्बाइन कई प्रकार के होते हैं, जिनमें पेल्टन, कापलान, फ्रांसिस और बल्ब मुख्य हैं। प्रत्येक पनबिजली संयंत्र के लिए सबसे उपयुक्त टरबाइन सिर और प्रवाह पर निर्भर करता है। एक उदाहरण: बल्ब का उपयोग रन-ऑफ-रिवर प्लांट्स में किया जाता है क्योंकि इसमें जलाशयों के अस्तित्व की आवश्यकता नहीं होती है और कम गिरने और उच्च प्रवाह के लिए संकेत दिया जाता है।
एस्केप चैनल
टर्बाइनों से गुजरने के बाद, पानी टेल्रेस के माध्यम से प्राकृतिक नदी तल में वापस आ जाता है।
एस्केप चैनल बिजलीघर और नदी के बीच स्थित है और इसका आयाम बिजलीघर और नदी के आकार पर निर्भर करता है।
स्पिलवे
जब भी जलाशय में स्तर अनुशंसित सीमा से अधिक हो जाता है तो स्पिलवे पानी के बहिर्वाह की अनुमति देता है। यह आमतौर पर बारिश की अवधि में होता है।
पानी का स्तर आदर्श स्तर से ऊपर होने के कारण बिजली उत्पादन बाधित होने पर स्पिलवे खोला जाता है; या अतिप्रवाह से बचने के लिए और फलस्वरूप संयंत्र के चारों ओर बाढ़ से बचने के लिए, जो बहुत बरसात की अवधि में होने की संभावना है।
जलविद्युत संयंत्रों के कार्यान्वयन के कारण सामाजिक और पर्यावरणीय प्रभाव
पहला जलविद्युत संयंत्र 19वीं सदी के अंत में संयुक्त राज्य अमेरिका और कनाडा के बीच, नियाग्रा फॉल्स के एक खंड पर बनाया गया था, जब कोयला मुख्य ईंधन था और तेल का अभी तक व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया गया था। इससे पहले, हाइड्रोलिक ऊर्जा का उपयोग केवल यांत्रिक ऊर्जा के रूप में किया जाता था।
जलविद्युत ऊर्जा अक्षय ऊर्जा स्रोत होने के बावजूद, अनील रिपोर्ट बताती है कि विश्व विद्युत मैट्रिक्स में इसकी भागीदारी छोटी है और यह और भी छोटी होती जा रही है। बढ़ती उदासीनता इस आकार की परियोजनाओं के कार्यान्वयन से उत्पन्न होने वाली नकारात्मक बाहरीताओं का परिणाम होगी।
बड़ी जलविद्युत परियोजनाओं के कार्यान्वयन का एक नकारात्मक प्रभाव क्षेत्र में या उस स्थान के आसपास रहने वाली आबादी के जीवन के तरीके में परिवर्तन है, जहां संयंत्र लागू किया जाएगा। इस बात पर जोर देना भी महत्वपूर्ण है कि ये समुदाय अक्सर पारंपरिक आबादी (स्वदेशी लोग, क्विलोम्बोला, अमेजोनियन नदी के किनारे के समुदाय और अन्य) के रूप में पहचाने जाने वाले मानव समूह होते हैं, जिनका अस्तित्व उस स्थान से संसाधनों के उपयोग पर निर्भर करता है जहां वे रहते हैं, और जिनके पास लिंक हैं सांस्कृतिक व्यवस्था के क्षेत्र के साथ।
क्या जलविद्युत शक्ति स्वच्छ है?
कई लोगों द्वारा "स्वच्छ" ऊर्जा स्रोत के रूप में माना जाने के बावजूद, क्योंकि यह जलते हुए जीवाश्म ईंधन से जुड़ा नहीं है, जलविद्युत बिजली उत्पादन कार्बन डाइऑक्साइड और मीथेन के उत्सर्जन में योगदान देता है, दो गैसें संभावित रूप से ग्लोबल वार्मिंग का कारण बनती हैं।
कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) का उत्सर्जन जलाशयों के जल स्तर से ऊपर रहने वाले पेड़ों के अपघटन के कारण होता है, और मीथेन (CH4) का उत्सर्जन जलाशय के तल पर मौजूद कार्बनिक पदार्थों के अपघटन के माध्यम से होता है। जैसे-जैसे पानी का स्तंभ बढ़ता है, मीथेन (CH4) की सांद्रता भी बढ़ती जाती है। जब पानी संयंत्र के टर्बाइनों से टकराता है, तो दबाव में अंतर के कारण मीथेन को वायुमंडल में छोड़ा जाता है। मीथेन को पौधे के स्पिलवे के माध्यम से पानी के रास्ते में भी छोड़ा जाता है, जब दबाव और तापमान में बदलाव के अलावा, पानी बूंदों में छिड़का जाता है।
पानी के ऊपर मृत पेड़ों के सड़ने से CO2 निकलती है। मीथेन के विपरीत, उत्सर्जित CO2 का केवल एक हिस्सा ही प्रभावशाली माना जाता है, क्योंकि CO2 का एक बड़ा हिस्सा जलाशय में होने वाले अवशोषण के माध्यम से रद्द हो जाता है। चूंकि मीथेन को प्रकाश संश्लेषण प्रक्रियाओं में शामिल नहीं किया जाता है (हालांकि इसे धीरे-धीरे कार्बन डाइऑक्साइड में परिवर्तित किया जा सकता है) इस मामले में ग्रीनहाउस प्रभाव पर इसका अधिक प्रभाव माना जाता है।
बालकार परियोजना (हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट के जलाशयों से ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन) कार्बन डाइऑक्साइड और मीथेन के उत्सर्जन के माध्यम से ग्रीनहाउस प्रभाव की तीव्रता में कृत्रिम जलाशयों के योगदान की जांच के लिए बनाई गई थी। परियोजना का पहला अध्ययन 1990 के दशक में अमेज़ॅन क्षेत्र के जलाशयों में किया गया था: बलबीना, तुकुरुई और सैमुअल। अध्ययन में अमेज़ॅन क्षेत्र पर ध्यान केंद्रित किया गया था क्योंकि यह बड़े पैमाने पर वनस्पति कवर की विशेषता है, और इसलिए, कार्बनिक पदार्थों के अपघटन द्वारा गैसों के उत्सर्जन की अधिक संभावना है। बाद में, 1990 के दशक के अंत में, इस परियोजना में मिरांडा, ट्रेस मारियास, सेग्रेडो, ज़िंगो और बारा बोनिता भी शामिल थे।
1990 में तुकुरुई प्लांट में गैस उत्सर्जन पर प्रकाशित अमेज़ॅन रिसर्च इंस्टीट्यूट के डॉ. फिलिप एम. फ़र्नसाइड के लेख के अनुसार, संयंत्र का ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन (CO2 और CH4) उस वर्ष 7 मिलियन से 10 मिलियन टन के बीच था। . लेखक साओ पाउलो शहर के साथ तुलना करता है, जिसने उसी वर्ष जीवाश्म ईंधन से 53 मिलियन टन CO2 उत्सर्जित किया। दूसरे शब्दों में, साओ पाउलो शहर में ग्रीनहाउस गैसों के उत्सर्जन के 13% से 18% के बराबर उत्सर्जन के लिए केवल तुकुरु जिम्मेदार होगा, जो लंबे समय तक "उत्सर्जन-मुक्त" के रूप में माने जाने वाले ऊर्जा स्रोत के लिए एक महत्वपूर्ण मूल्य है। . यह माना जाता था कि समय के साथ, कार्बनिक पदार्थ पूरी तरह से विघटित हो जाएंगे और परिणामस्वरूप, इन गैसों का उत्सर्जन नहीं होगा। हालांकि, बलकार समूह के अध्ययनों से पता चला है कि नदियों और बारिश द्वारा लाए गए नए कार्बनिक पदार्थों के आगमन के माध्यम से गैस उत्पादन प्रक्रिया को पोषित किया जाता है।
पौधों और जानवरों की प्रजातियों का नुकसान
विशेष रूप से अमेज़ॅन क्षेत्र में, जिसमें उच्च जैव विविधता है, जहां जलाशय का निर्माण होता है, वहां वनस्पति जीवों की अपरिहार्य मृत्यु होती है। जहां तक जानवरों का सवाल है, भले ही जीवों को हटाने के प्रयास में सावधानीपूर्वक योजना बनाई गई हो, यह गारंटी नहीं दी जा सकती है कि पारिस्थितिकी तंत्र बनाने वाले सभी जीवों को बचाया जाएगा। इसके अलावा, बांध बनाने से आसपास के आवासों में परिवर्तन होता है।
मिट्टी की हानि
बाढ़ वाले क्षेत्र की मिट्टी अनिवार्य रूप से अन्य उद्देश्यों के लिए अनुपयोगी हो जाएगी। यह विशेष रूप से मुख्य रूप से समतल क्षेत्रों जैसे कि अमेज़ॅन क्षेत्र में एक केंद्रीय मुद्दा बन जाता है। चूंकि संयंत्र की शक्ति नदी के प्रवाह और इलाके की असमानता के बीच संबंध द्वारा दी जाती है, यदि इलाके में कम असमानता है, तो अधिक मात्रा में पानी संग्रहित किया जाना चाहिए, जिसका अर्थ है एक व्यापक जलाशय क्षेत्र।
नदी की हाइड्रोलिक ज्यामिति में परिवर्तन
नदियों में निर्वहन, औसत जल वेग, तलछट भार और बिस्तर आकारिकी के बीच एक गतिशील संतुलन होता है। जलाशयों का निर्माण इस संतुलन को प्रभावित करता है और फलस्वरूप, जल विज्ञान और तलछटी क्रम में परिवर्तन का कारण बनता है, न केवल इंपाउंडमेंट साइट में, बल्कि आसपास के क्षेत्र में और जलाशय के नीचे बिस्तर में भी।
नाममात्र क्षमता x उत्पादित वास्तविक मात्रा
एक और मुद्दा उठाया जाना चाहिए कि नाममात्र स्थापित क्षमता और संयंत्र द्वारा उत्पादित बिजली की वास्तविक मात्रा के बीच अंतर है। उत्पादित ऊर्जा की मात्रा नदी के प्रवाह पर निर्भर करती है।
इस प्रकार, नदी के प्रवाह की तुलना में अधिक ऊर्जा पैदा करने की क्षमता के साथ एक प्रणाली स्थापित करना बेकार है, जैसा कि उटुमो नदी पर स्थापित बलबीना जलविद्युत संयंत्र के मामले में हुआ था।
संयंत्र की दृढ़ शक्ति
ध्यान में रखा जाने वाला एक अन्य महत्वपूर्ण बिंदु संयंत्र की दृढ़ शक्ति अवधारणा है। अनील के अनुसार, संयंत्र की दृढ़ शक्ति अधिकतम निरंतर ऊर्जा उत्पादन है जिसे प्राप्त किया जा सकता है, जो उस नदी के ऐतिहासिक प्रवाह में दर्ज किए गए सबसे शुष्क अनुक्रम पर आधारित है जिसमें यह स्थापित है। यह मुद्दा लगातार और गंभीर सूखे की अवधि में तेजी से केंद्रीय हो जाता है।
ब्राजील में जलविद्युत शक्ति
ब्राजील दुनिया में सबसे बड़ी जलविद्युत क्षमता वाला देश है। इस प्रकार, इसका 70% अमेज़ॅन और टोकैंटिन्स/अरागुआया बेसिन में केंद्रित है। पहला बड़े पैमाने पर बनाया जाने वाला ब्राजीलियाई जलविद्युत संयंत्र 1949 में बाहिया में पाउलो अफोंसो I था, जिसकी शक्ति 180 मेगावाट के बराबर थी। वर्तमान में, पाउलो अफोंसो I, पाउलो अफोंसो जलविद्युत परिसर का हिस्सा है, जिसमें कुल चार संयंत्र शामिल हैं।
बालबाइन
बलबिना जलविद्युत संयंत्र अमेज़ॅनस में उटुमा नदी पर बनाया गया था। बलबीना को मनौस की ऊर्जा मांग की आपूर्ति के लिए बनाया गया था। पांच जनरेटर के माध्यम से, प्रत्येक 50 मेगावाट की शक्तियों के साथ 250 मेगावाट क्षमता की स्थापना के लिए पूर्वानुमान था। हालांकि, उटुमा नदी का प्रवाह बहुत कम औसत वार्षिक ऊर्जा उत्पादन प्रदान करता है, लगभग 112.2 मेगावाट, जिसमें से केवल 64 मेगावाट को दृढ़ शक्ति के रूप में माना जा सकता है। यह देखते हुए कि संयंत्र से उपभोक्ता केंद्र तक बिजली के संचरण के दौरान लगभग 2.5% नुकसान होता है, केवल 109.4 मेगावाट (फर्म पावर में 62.4 मेगावाट)। मूल्य 250 मेगावाट की नाममात्र क्षमता से काफी कम है।
इटाइपु
इताइपु जलविद्युत संयंत्र को दुनिया का दूसरा सबसे बड़ा संयंत्र माना जाता है, जिसमें 14 हजार मेगावाट की स्थापित क्षमता है, और 18,200 मेगावाट के साथ चीन में ट्रस गोर्गेस के बाद दूसरे स्थान पर है। पराना नदी पर निर्मित और ब्राजील और पराग्वे के बीच की सीमा पर स्थित, यह एक द्विराष्ट्रीय संयंत्र है, क्योंकि यह दोनों देशों से संबंधित है। ब्राजील की आपूर्ति करने वाले इताइपु द्वारा उत्पन्न ऊर्जा उसकी कुल शक्ति (7,000 मेगावाट) के आधे से मेल खाती है जो ब्राजील में खपत की गई ऊर्जा के 16.8% के बराबर है, और बिजली का अन्य आधा हिस्सा पराग्वे द्वारा उपयोग किया जाता है और पराग्वेयन के 75% से मेल खाती है। ऊर्जा की खपत।
तुकुरुइ
Tucurui संयंत्र पारा में Tocantins नदी पर बनाया गया था, और इसकी एक स्थापित क्षमता 8,370 मेगावाट के बराबर है।
बेलो मोंटे
बेलो मोंटे हाइड्रोइलेक्ट्रिक प्लांट, पारा के दक्षिण-पश्चिम में अल्टामिरा की नगर पालिका में स्थित है और राष्ट्रपति डिल्मा रौसेफ द्वारा उद्घाटन किया गया, ज़िंगू नदी पर बनाया गया था। यह संयंत्र राष्ट्रीय स्तर पर सबसे बड़ा पनबिजली संयंत्र है और दुनिया में तीसरा सबसे बड़ा है। 11,233.1 मेगावाट (मेगावाट) की स्थापित क्षमता के साथ। इसका मतलब 17 राज्यों में 60 मिलियन लोगों की सेवा करने के लिए पर्याप्त भार है, जो पूरे देश में लगभग 40% आवासीय खपत का प्रतिनिधित्व करता है। समतुल्य स्थापित उत्पादन क्षमता 11 हजार मेगावाट है, दूसरे शब्दों में, देश की स्थापित क्षमता के मामले में सबसे बड़ा संयंत्र सबसे बड़े 100% राष्ट्रीय संयंत्र के रूप में तुकुरुई संयंत्र की जगह लेते हुए। बेलो मोंटे दुनिया का तीसरा सबसे बड़ा हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट भी है, जो क्रमशः ट्रस गार्गंटास और इताइपु के बाद है।
कई मुद्दे बेलो मोंटे पावर प्लांट के निर्माण के इर्द-गिर्द घूमते हैं। पर्यावरण मंत्रालय के अनुसार, 11,000 मेगावाट की स्थापित क्षमता होने के बावजूद, संयंत्र की दृढ़ शक्ति 4,500 मेगावाट के बराबर है, यानी कुल बिजली का केवल 40%। चूंकि यह अमेज़ॅन क्षेत्र में बनाया गया है, बेलो मोंटे में मीथेन और कार्बन डाइऑक्साइड की बड़ी सांद्रता का उत्सर्जन करने की क्षमता है। यह सब पारंपरिक आबादी के जीवन पर महान प्रभाव और जीवों और वनस्पतियों पर महान प्रभाव की गिनती किए बिना। एक और पहलू यह है कि इसके निर्माण से ज्यादातर कंपनियों को फायदा होता है, आबादी को नहीं। लगभग 80% बिजली देश के केंद्र-दक्षिण में कंपनियों के लिए नियत है।
प्रयोज्यता
उल्लिखित नकारात्मक सामाजिक और पर्यावरणीय प्रभावों के बावजूद, जीवाश्म ईंधन जैसे गैर-नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों की तुलना में जलविद्युत ऊर्जा के फायदे हैं। मीथेन और सल्फर डाइऑक्साइड के उत्सर्जन में योगदान देने के बावजूद, जलविद्युत संयंत्र अन्य प्रकार की जहरीली गैसों का उत्सर्जन या उत्सर्जन नहीं करते हैं, जैसे कि थर्मोइलेक्ट्रिक संयंत्रों द्वारा उत्सर्जित - पर्यावरण और मानव स्वास्थ्य के लिए बहुत हानिकारक।
हालांकि, सौर और पवन जैसे अन्य नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों की तुलना में पनबिजली संयंत्रों के नुकसान, जिन्होंने जलविद्युत संयंत्रों के कारण होने वाले प्रभावों की तुलना में पर्यावरणीय प्रभावों को कम किया है, अधिक स्पष्ट हैं। समस्या अभी भी नई प्रौद्योगिकियों की व्यवहार्यता है। जलविद्युत ऊर्जा के उत्पादन से संबंधित प्रभावों को कम करने का एक विकल्प छोटे जलविद्युत संयंत्रों का निर्माण है, जिनमें बड़े जलाशयों के निर्माण की आवश्यकता नहीं होती है।
- सौर ऊर्जा क्या है, फायदे और नुकसान
- पवन ऊर्जा क्या है?
इसके अलावा, बांधों का लगभग 30 वर्षों का उपयोगी जीवन है, जो उनकी दीर्घकालिक व्यवहार्यता पर सवाल उठाता है।
मिशिगन स्टेट यूनिवर्सिटी द्वारा किए गए अध्ययन "21 वीं सदी में सतत जलविद्युत", इस तथ्य पर ध्यान आकर्षित करता है कि जलवायु परिवर्तन की स्थिति में बड़े जलविद्युत बांध ऊर्जा का एक कम टिकाऊ स्रोत बन सकते हैं।
जलविद्युत ऊर्जा की वास्तविक लागतों पर विचार करना आवश्यक है, न केवल आर्थिक और बुनियादी ढांचे की लागत, बल्कि सामाजिक, पर्यावरणीय और सांस्कृतिक लागत भी।
