हाइड्रोलिक पावर: विशेषताओं, यह कैसे काम करता है, लाभ, उपयोग करता है - वातावरण - 2025

हाइड्रोलिक पावर की क्षमता है की में काम का उत्पादन करने के लिए पानी अपनी क्षमता और गतिज ऊर्जा के आधार पर गति, प्रकाश और ऊष्मा के रूप। इसे एक स्वच्छ, उच्च प्रदर्शन वाली अक्षय ऊर्जा भी माना जाता है।

यह ऊर्जा प्रवाह द्वारा निर्धारित की जाती है, जमीन पर बिंदुओं के बीच असमानता जिसके माध्यम से पानी चलता है और गुरुत्वाकर्षण बल। इसका उपयोग मानव द्वारा प्राचीन काल से विभिन्न कार्य करने के लिए किया जाता रहा है।

इताइप डैम (ब्राजील और पैराग्वे)। स्रोत: एंजेलो लीथोल्ड

हाइड्रोलिक ऊर्जा के पहले उपयोगों में से एक बिजली मिलों को बिजली देना था जो वर्तमान की शक्ति का लाभ उठाते थे। इस तरह, गियर के माध्यम से, चक्की को थ्रोट गेहूं में स्थानांतरित किया जा सकता है।

वर्तमान में इसका सबसे प्रासंगिक अनुप्रयोग हाइड्रोलिक ऊर्जा संयंत्रों या पनबिजली संयंत्रों के माध्यम से विद्युत ऊर्जा का उत्पादन है। इन पौधों में मूल रूप से एक बांध और टरबाइन और अल्टरनेटर की एक प्रणाली होती है।

चैनल के दो स्तरों (जियोडेसिक असमानता) के बीच बांध में पानी जमा होता है, जिससे गुरुत्वाकर्षण क्षमता बनती है। इसके बाद, पानी की वर्तमान (गतिज ऊर्जा) टर्बाइनों को सक्रिय करती है जो विद्युत ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए ऊर्जा को वैकल्पिक रूप से संचारित करती है।

हाइड्रोलिक ऊर्जा के फायदों में यह अन्य ऊर्जा स्रोतों के विपरीत नवीकरणीय और गैर-प्रदूषणकारी है। दूसरी ओर, यह 90 - 95% तक की उपज के साथ अत्यधिक कुशल है।

जलविद्युत संयंत्रों का पर्यावरणीय प्रभाव तापमान में परिवर्तन और जल पाठ्यक्रम के भौतिक परिवर्तन से जुड़ा हुआ है। इसी तरह, अपशिष्ट तेल और वसा का उत्पादन किया जाता है जिसे मशीनरी से फ़िल्टर किया जाता है।

इसका मुख्य नुकसान भौतिक परिवर्तन है जो भूमि के बड़े क्षेत्रों में बाढ़ के कारण उत्पन्न होता है और नदियों के प्राकृतिक प्रवाह और पाठ्यक्रम को बदल दिया जाता है।

दुनिया में सबसे बड़ा पनबिजली स्टेशन द थ्री गोरजेस, यांग्त्ज़ी नदी पर चीन में स्थित है। अन्य दो महत्व ब्राजील और पराग्वे और वेनेजुएला में सिमोन बोलिवर या गुरी हाइड्रोइलेक्ट्रिक संयंत्र के बीच की सीमा पर इटाईपुआ के हैं।

विशेषताएँ

हाइड्रोलिक ऊर्जा का स्रोत पानी है और इसे अक्षय ऊर्जा माना जाता है जब तक कि जल चक्र में परिवर्तन नहीं किया जाता है। इसी तरह, यह ठोस अपशिष्ट या प्रदूषणकारी गैसों को उत्पन्न किए बिना काम का उत्पादन कर सकता है और इसलिए इसे स्वच्छ ऊर्जा माना जाता है।

प्रदर्शन

ऊर्जा दक्षता एक प्रक्रिया में प्राप्त ऊर्जा की मात्रा और उसमें निवेश करने के लिए आवश्यक ऊर्जा के बीच संबंध को संदर्भित करता है। हाइड्रोलिक ऊर्जा के मामले में, 90 से 95% के बीच का प्रदर्शन पानी की गति और उपयोग किए जाने वाले टरबाइन सिस्टम के आधार पर प्राप्त किया जाता है।

जलविद्युत कैसे काम करता है?

एक पनबिजली स्टेशन की योजना। स्रोत: उपयोगकर्ता: टोमिया

गतिज ऊर्जा में सौर ऊर्जा का परिवर्तन

हाइड्रोलिक ऊर्जा की नींव सौर ऊर्जा, भूमि की स्थलाकृति और पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण में है। जल चक्र में सौर ऊर्जा वाष्पीकरण का कारण बनती है और फिर पानी पृथ्वी पर संघनित होता है और अवक्षेपित होता है।

असमान जमीन और गुरुत्वाकर्षण बल के परिणामस्वरूप, पृथ्वी की सतह पर सतही जल धाराएँ उत्पन्न होती हैं। इस तरह, असमानता और गुरुत्वाकर्षण की संयुक्त क्रिया द्वारा पानी की गति के कारण सौर ऊर्जा गतिज ऊर्जा में बदल जाती है।

बाद में पानी की गतिज ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में बदला जा सकता है जो काम करने में सक्षम है। उदाहरण के लिए, ब्लेड को स्थानांतरित किया जा सकता है जो आंदोलन को एक गियर सिस्टम में स्थानांतरित करता है जो विभिन्न उपकरणों को संचालित कर सकता है।

हाइड्रोलिक ऊर्जा के परिमाण को नदी के किनारे के दो बिंदुओं और उसके प्रवाह के बीच असमानता द्वारा दिया जाता है। भूमि की असमानता जितनी अधिक होगी, पानी की क्षमता और गतिज ऊर्जा उतनी ही अधिक होगी और साथ ही यह कार्य उत्पन्न करने की क्षमता भी होगी।

इस अर्थ में, संभावित ऊर्जा वह है जो पानी के एक शरीर में जमा होती है और जमीन के सापेक्ष इसकी ऊंचाई से संबंधित होती है। दूसरी ओर, गतिज ऊर्जा वह है जो स्थलाकृति और गुरुत्वाकर्षण के कार्य के रूप में अपनी गिरती गति में पानी छोड़ती है।

जल विद्युत (हाइड्रोइलेक्ट्रिक) से बिजली का उत्पादन

गिरते पानी से उत्पन्न गतिज ऊर्जा का उपयोग विद्युत ऊर्जा के उत्पादन के लिए किया जा सकता है। यह बांधों के निर्माण से प्राप्त होता है जहां पानी जमा होता है और ऊंचाई के विभिन्न स्तरों पर आयोजित किया जाता है।

इस प्रकार, पानी की संभावित ऊर्जा एक बिंदु और दूसरे के बीच के स्तर के अंतर के सीधे आनुपातिक होती है और जब पानी गिरता है तो इसे गतिज ऊर्जा में बदल दिया जाता है। इसके बाद, पानी घूर्णन ब्लेड की एक प्रणाली से गुजरता है और घूर्णी गतिज ऊर्जा उत्पन्न करता है।

घूर्णी आंदोलन मूविंग गियर सिस्टम को अनुमति देता है जो मैकेनिकल सिस्टम जैसे कि मिल्स, पहियों या अल्टरनेटर को सक्रिय कर सकता है। पनबिजली उत्पादन के विशेष मामले में, सिस्टम को बिजली उत्पन्न करने के लिए एक टरबाइन प्रणाली और एक अल्टरनेटर की आवश्यकता होती है।

टर्बाइन

टरबाइन में ब्लेड की एक प्रणाली के साथ एक क्षैतिज या ऊर्ध्वाधर अक्ष होता है जो पानी के बल द्वारा अक्ष को घुमाता है।

तीन प्रकार के हाइड्रोलिक टर्बाइन हैं:

पेल्टन टरबाइन

पेल्टन टरबाइन। स्रोत: रॉबर्टके 9410

यह एक क्षैतिज अक्ष के साथ एक उच्च दबाव आवेग टरबाइन है जो पूरी तरह से डूबे बिना काम करता है। प्ररित करनेवाला में अवतल ब्लेड (ब्लेड या दांत) की एक श्रृंखला होती है जो पानी के जेट द्वारा संचालित होती है।

टरबाइन से टकराने वाले पानी के जितने अधिक जेट होंगे, उतनी ही अधिक बिजली उत्पन्न होगी। इस तरह के टरबाइन का उपयोग 25 से 200 मीटर की ऊंचाई तक झरने के लिए किया जाता है और 90% तक की दक्षता तक पहुंचता है।

फ्रांसिस टरबाइन

फ्रांसिस टरबाइन। स्रोत: मूल अपलोडर जर्मन विकिपीडिया पर Stahlkocher था।

यह एक मध्यम दबाव प्रतिक्रिया टरबाइन है जो एक ऊर्ध्वाधर अक्ष के साथ है और पूरी तरह से पानी में डूबा हुआ है। प्ररित करनेवाला ब्लेड से बना है जो एक वितरक के नेतृत्व में पानी से संचालित होता है।

इसका उपयोग 20 से 200 मीटर ऊंचे झरने में किया जा सकता है और यह 90% की दक्षता तक पहुंचता है। यह टरबाइन का प्रकार है जो दुनिया में बड़े पनबिजली संयंत्रों में सबसे अधिक बार उपयोग किया जाता है।

कपलान टरबाइन

कपलान टरबाइन। स्रोत: द रनरअप

यह फ्रांसिस टरबाइन का एक प्रकार है और इस तरह, यह एक ऊर्ध्वाधर अक्ष है, लेकिन प्ररित करनेवाला समायोज्य ब्लेड की एक श्रृंखला से बना है। यह उच्च दबाव की प्रतिक्रिया है और पानी में पूरी तरह से डूबा हुआ है।

कापलान टरबाइन का उपयोग झरनों में 5 से 20 मीटर की ऊँचाई तक किया जाता है और इसकी दक्षता 95% तक पहुँच सकती है।

आवर्तित्र

अल्टरनेटर एक उपकरण है जो विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के माध्यम से यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में बदलने की क्षमता रखता है। इस प्रकार, चुंबकीय ध्रुव (प्रारंभ करनेवाला) एक कुंडली के भीतर प्रवाहकीय सामग्री के वैकल्पिक ध्रुवों के साथ घुमाया जाता है (उदाहरण के लिए नरम तापमान में तांबे का घाव)।

इसका संचालन इस तथ्य पर आधारित है कि एक कंडक्टर एक चर चुंबकीय क्षेत्र के लिए एक निश्चित समय के लिए, एक विद्युत वोल्टेज उत्पन्न करता है।

फायदा

हाइड्रोलिक पावर का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है क्योंकि इसके कई सकारात्मक पहलू हैं। इनमें से हम हाइलाइट कर सकते हैं:

यह किफायती है

हालांकि पनबिजली संयंत्रों के मामले में प्रारंभिक निवेश अधिक है, सामान्य शब्दों में लंबी अवधि में यह सस्ती ऊर्जा है। यह इसकी स्थिरता और कम रखरखाव लागत के कारण है।

इसके अलावा, जलाशयों द्वारा जलीय कृषि, जल खेल और पर्यटन के लिए संभावनाओं के साथ प्रदान किए गए आर्थिक मुआवजे को जोड़ा जाना चाहिए।

यह अक्षय है

जैसा कि यह जल चक्र पर आधारित है, यह ऊर्जा का एक अक्षय और निरंतर स्रोत है। इसका तात्पर्य है कि यह जीवाश्म ईंधन से ऊर्जा के विपरीत समय में नहीं निकलता है।

हालांकि, इसकी निरंतरता किसी दिए गए क्षेत्र या विश्व स्तर पर पानी के चक्र में परिवर्तन नहीं होने पर निर्भर करती है।

उच्च प्रदर्शन

हाइड्रोलिक ऊर्जा को बहुत कुशल माना जाता है और उच्च प्रदर्शन के साथ 90 से 95% के बीच होता है।

यह प्रदूषणकारी नहीं है

इस प्रकार की ऊर्जा पानी जैसे प्राकृतिक स्रोत का उपयोग करती है और अपशिष्ट या प्रदूषणकारी गैसों का उत्पादन भी नहीं करती है। इसलिए, पर्यावरण पर इसका प्रभाव कम है और इसे स्वच्छ ऊर्जा का एक रूप माना जाता है।

जलाशयों की उपस्थिति

जिन मामलों में जलविद्युत ऊर्जा के उपयोग के लिए जलाशय बनाए जाते हैं, ये अतिरिक्त लाभ की एक श्रृंखला प्रस्तुत करते हैं:

- वे नदी के प्रवाह को विनियमित करने और बाढ़ से बचने की अनुमति देते हैं।

- वे मानव उपभोग, सिंचाई और औद्योगिक उपयोग के लिए पानी के भंडार का प्रतिनिधित्व करते हैं।

- उनका उपयोग मनोरंजन क्षेत्रों के रूप में और पानी के खेल के अभ्यास के लिए किया जा सकता है।

नुकसान

वर्षा पर निर्भरता

जल विद्युत उत्पादन की एक सीमा वर्षा शासन पर निर्भर है। इसलिए, विशेष रूप से सूखे वर्षों में पानी की आपूर्ति में भारी कमी हो सकती है और जलाशय का स्तर कम हो जाता है।

जब पानी का प्रवाह कम होता है, तो विद्युत ऊर्जा का उत्पादन कम होता है। इस तरह से कि पनबिजली ऊर्जा आपूर्ति समस्याओं पर अत्यधिक निर्भर क्षेत्रों में हो सकता है।

नदी के प्राकृतिक पाठ्यक्रम में बदलाव

एक नदी में बांध का निर्माण उसके प्राकृतिक पाठ्यक्रम, उसके बाढ़ शासन, घटते (प्रवाह में कमी) और तलछट को खींचने की प्रक्रिया को बदल देता है। इसलिए, पौधों और जानवरों के जीव विज्ञान में परिवर्तन होते हैं जो जलीय होते हैं या पानी के शरीर के आसपास के क्षेत्र में स्थित होते हैं।

दूसरी ओर, बांध में अवसादों की अवधारण नदियों के मुहाने पर डेल्टास के गठन और मिट्टी की स्थिति को बदल देती है।

बांध टूटने का खतरा

कुछ पनबिजली बांधों में बड़ी मात्रा में पानी जमा होने के कारण, रिटेनिंग वॉल या आस-पास की ढलान का एक हिस्सा गंभीर दुर्घटनाओं का कारण बन सकता है। उदाहरण के लिए, 1963 के दौरान इटली में वाजोंट बांध (अब अप्रयुक्त) की ढलान हुई, जिससे 2,000 लोगों की मौत हुई।

अनुप्रयोग

फेरिस पहियों और पानी पंप

पानी की गतिज ऊर्जा द्वारा संचालित एक पहिया का रोटेशन पानी को उथले कुएं या चैनल से एक ऊंचा चैनल या जलाशय में खींचने की अनुमति देता है। इसी तरह, पहिया द्वारा उत्पन्न यांत्रिक ऊर्जा हाइड्रोलिक पंप चला सकती है।

सरलतम मॉडल में एक पहिया होता है जिसमें ब्लेड के साथ कटोरे होते हैं जो पानी को उसी समय इकट्ठा करते हैं, जब वे वर्तमान द्वारा संचालित होते हैं। फिर, अपने रोटेशन में, वे पानी को एक टैंक या चैनल में छोड़ देते हैं।

मिल्स

2000 से अधिक वर्षों के लिए, यूनानियों और रोमियों ने मिलों को पीसने के लिए मिलों को स्थानांतरित करने के लिए हाइड्रोलिक ऊर्जा का उपयोग किया। पानी की धारा से संचालित पहिया का घूमना गियर को चालू करने वाले गियर को सक्रिय करता है।

Forges

हाइड्रोलिक पावर-आधारित कार्य क्षमता का एक अन्य प्राचीन अनुप्रयोग ब्लैकस्मिथिंग और धातु विज्ञान के काम में जाली धौंकनी को सक्रिय करने के लिए इसका उपयोग है।

हाइड्रोलिक फ्रैक्चर

खनन और तेल में, पानी की गतिज ऊर्जा का उपयोग चट्टान को नष्ट करने, इसे फ्रैक्चर करने और विभिन्न खनिजों के निष्कर्षण को सुविधाजनक बनाने के लिए किया जाता है। इसके लिए, विशाल दबाव वाले पानी के तोपों का उपयोग किया जाता है, जो तब तक सब्सट्रेट से टकराते हैं, जब तक कि वह नष्ट न हो जाए।

यह मिट्टी के लिए एक विनाशकारी तकनीक है और जलमार्ग को अत्यधिक प्रदूषित करती है।

fracking

एक बहुत ही विवादास्पद तकनीक है जो तेल उद्योग में गति प्राप्त कर रही है। यह अपने हटाने को सुविधाजनक बनाने के लिए तेल और गैस युक्त चादर के छिद्र को बढ़ाता है।

यह रासायनिक योजक की एक श्रृंखला के साथ उच्च दबाव पर बड़ी मात्रा में पानी और रेत को इंजेक्ट करके प्राप्त किया जाता है। तकनीक में इसकी उच्च पानी की खपत, मिट्टी और पानी को प्रदूषित करने और भूगर्भीय परिवर्तन के कारण पूछताछ की गई है।

पनबिजली के पौधे

सबसे आम आधुनिक उपयोग बिजली से चलने वाले संयंत्रों, तथाकथित पनबिजली संयंत्रों या पनबिजली संयंत्रों को चलाने के लिए है।

जलविद्युत संयंत्रों के उदाहरण

द थ्री गोरजेस

थ्री गोरजेस डैम (चीन)। स्रोत: ले ग्रांड पोर्टेजडेरिवेटिव काम: रहमान

थ्री गोरजेज हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट चीन के हुबेई प्रांत में यांग्त्ज़ी नदी के किनारे स्थित है। इस बांध का निर्माण 1994 में शुरू हुआ और 2010 में पूरा हुआ, जो 1,045 वर्ग किमी के बाढ़ क्षेत्र और 22,500 मेगावाट (मेगावाट) की स्थापित क्षमता तक पहुंचा।

संयंत्र में 80.8 गीगावॉट की वार्षिक विद्युत ऊर्जा के साथ 34 फ्रांसिस टर्बाइन (700 मेगावाट का 32 और 50 मेगावाट का दो) शामिल हैं। यह संरचना और संस्थापित शक्ति के मामले में दुनिया का सबसे बड़ा जलविद्युत संयंत्र है।

थ्री गोरजेस बांध नदी की आवधिक बाढ़ को नियंत्रित करने में कामयाब रहा है जो आबादी को गंभीर नुकसान पहुंचाती है। यह क्षेत्र की बिजली आपूर्ति की भी गारंटी देता है।

हालांकि, इसके निर्माण के कुछ नकारात्मक परिणाम थे जैसे लगभग 2 मिलियन लोगों का विस्थापन। इसके अलावा, इसने गंभीर रूप से लुप्तप्राय चीनी नदी डॉल्फ़िन (लिपोट्स वेक्सिलिफ़र) के विलुप्त होने में योगदान दिया।

इटाइपु

इताइपु बांध। स्रोत: हेर स्टालहोफर

इटाईपौ जलविद्युत संयंत्र पराना नदी के रास्ते पर ब्राजील और पराग्वे के बीच की सीमा पर स्थित है। इसका निर्माण 1970 में शुरू हुआ और 1984, 1991 और 2003 में तीन चरणों में समाप्त हुआ।

बांध का बाढ़ क्षेत्र 1,350 वर्ग किमी है और इसकी स्थापित क्षमता 14,000 मेगावाट है। संयंत्र में 700 मेगावाट की 20 फ्रांसिस टर्बाइन शामिल हैं और इसमें 94.7 गीगावॉट का वार्षिक विद्युत ऊर्जा उत्पादन होता है।

ऊर्जा उत्पादन के मामले में इताइपु को दुनिया का सबसे बड़ा जलविद्युत संयंत्र माना जाता है। यह ब्राजील में खपत विद्युत ऊर्जा का 16% और पैराग्वे में 76% योगदान देता है।

अपने नकारात्मक प्रभावों के बारे में, इस बांध ने द्वीपों की पारिस्थितिकी और पराना नदी के डेल्टा को प्रभावित किया।

साइमन बोलिवर (गुरी)

सिमोन बोलिवर पनबिजली संयंत्र (गुरु, वेनेजुएला)। स्रोत: वारैरेपेरानो और गुआइकिपुरो

सिमोन बोलिवर पनबिजली संयंत्र, जिसे गुरी बांध के रूप में भी जाना जाता है, वे वेनेज़ुएला में कैरी नदी के पाठ्यक्रम पर स्थित है। बांध का निर्माण 1957 में शुरू हुआ, पहला चरण 1978 में पूरा हुआ और 1986 में पूरा हुआ।

गुरी बांध में बाढ़ का क्षेत्र 4,250 वर्ग किमी और स्थापित क्षमता 10,200 मेगावाट है। इसके संयंत्र में 21 फ्रांसिस टर्बाइन (730 मे से 10, 180 मेगावाट के 4, 400 मेगावाट के 3, 225 मेगावाट के 3 और 340 मेगावाट में से एक) शामिल हैं।

वार्षिक उत्पादन 46 GWh है और यह संरचना और स्थापित शक्ति के मामले में दुनिया में तीसरा सबसे बड़ा पनबिजली संयंत्र माना जाता है। पनबिजली संयंत्र 80% विद्युत ऊर्जा प्रदान करता है जिसे वेनेजुएला खपत करता है और इसका कुछ हिस्सा ब्राजील को बेचा जाता है।

इस पनबिजली विद्युत स्टेशन के निर्माण के दौरान, वेनेजुएला गुयाना में पारिस्थितिक तंत्र के बड़े क्षेत्रों में बाढ़ आ गई, उच्च जैव विविधता वाला क्षेत्र।

आज, वेनेजुएला में गहरे आर्थिक संकट के कारण, इस संयंत्र की उत्पादन क्षमता काफी कम हो गई है।

संदर्भ

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