জলবিদ্যুৎ উৎপাদনের একটি সারসংক্ষেপ

জলবিদ্যুৎ হলো প্রাকৃতিক নদীর জলশক্তিকে মানুষের ব্যবহারের জন্য বিদ্যুতে রূপান্তর করা। বিদ্যুৎ উৎপাদনে ব্যবহৃত বিভিন্ন শক্তির উৎস রয়েছে, যেমন সৌরশক্তি, নদীতে জলশক্তি এবং বায়ু প্রবাহের মাধ্যমে উৎপাদিত বায়ুশক্তি। জলবিদ্যুৎ ব্যবহার করে জলবিদ্যুৎ উৎপাদনের খরচ সস্তা, এবং জলবিদ্যুৎ কেন্দ্র নির্মাণ অন্যান্য জল সংরক্ষণ প্রকল্পের সাথেও মিলিত হতে পারে। আমাদের দেশ জলবিদ্যুৎ সম্পদে অত্যন্ত সমৃদ্ধ এবং পরিস্থিতিও খুব ভালো। জাতীয় অর্থনীতির গঠনে জলবিদ্যুৎ গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।
নদীর উজানের জলস্তর তার ভাটির জলস্তরের চেয়ে বেশি। নদীর জলস্তরের পার্থক্যের কারণে, জলশক্তি উৎপন্ন হয়। এই শক্তিকে বিভব শক্তি বা সম্ভাব্য শক্তি বলা হয়। নদীর জলের উচ্চতার পার্থক্যকে ড্রপ বলা হয়, যাকে জলস্তরের পার্থক্য বা জলের মাথাও বলা হয়। এই ড্রপ জলবাহী শক্তি গঠনের জন্য একটি মৌলিক শর্ত। এছাড়াও, জলবাহী শক্তির পরিমাণ নদীতে জল প্রবাহের মাত্রার উপরও নির্ভর করে, যা ড্রপের মতোই গুরুত্বপূর্ণ আরেকটি মৌলিক শর্ত। ড্রপ এবং প্রবাহ উভয়ই সরাসরি জলবাহী শক্তিকে প্রভাবিত করে; ড্রপের জলের পরিমাণ যত বেশি হবে, জলবাহী শক্তি তত বেশি হবে; যদি ড্রপ এবং জলের পরিমাণ তুলনামূলকভাবে কম হয়, তাহলে জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রের আউটপুট কম হবে।
ড্রপটি সাধারণত মিটারে প্রকাশ করা হয়। গ্রেডিয়েন্ট হল ড্রপ এবং দূরত্বের অনুপাত, যা ড্রপের ঘনত্বের মাত্রা নির্দেশ করতে পারে। ড্রপটি আরও ঘনীভূত হয় এবং জলবাহী শক্তির ব্যবহার আরও সুবিধাজনক। একটি জলবিদ্যুৎ কেন্দ্র দ্বারা ব্যবহৃত ড্রপ হল টারবাইনের মধ্য দিয়ে যাওয়ার পরে জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রের উজানের জল পৃষ্ঠ এবং নিম্ন প্রবাহের জল পৃষ্ঠের মধ্যে পার্থক্য।

প্রবাহ হলো প্রতি একক সময়ে একটি নদীতে প্রবাহিত পানির পরিমাণ, এবং এটি এক সেকেন্ডে ঘনমিটারে প্রকাশ করা হয়। এক ঘনমিটার জল এক টন। একটি নদীর প্রবাহ যেকোনো সময় পরিবর্তিত হয়, তাই যখন আমরা প্রবাহ সম্পর্কে কথা বলি, তখন আমাদের অবশ্যই এটি যে স্থানে প্রবাহিত হয় তার সময় ব্যাখ্যা করতে হবে। সময়ের সাথে সাথে প্রবাহটি খুব উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হয়। আমাদের দেশের নদীগুলিতে সাধারণত গ্রীষ্ম এবং শরৎকালে বর্ষাকালে প্রচুর প্রবাহ থাকে এবং শীত এবং বসন্তকালে তুলনামূলকভাবে কম থাকে। সাধারণত, নদীর প্রবাহ উজানে তুলনামূলকভাবে কম থাকে; কারণ উপনদীগুলি একত্রিত হয়, নিম্ন প্রবাহ ধীরে ধীরে বৃদ্ধি পায়। অতএব, যদিও উজানের ফোঁটা ঘনীভূত হয়, প্রবাহ ছোট; নিম্ন প্রবাহ বড়, তবে ফোঁটা তুলনামূলকভাবে বিক্ষিপ্ত। অতএব, নদীর মাঝখানে জলবাহী শক্তি ব্যবহার করা প্রায়শই সবচেয়ে লাভজনক।
একটি জলবিদ্যুৎ কেন্দ্র দ্বারা ব্যবহৃত ড্রপ এবং প্রবাহ জেনে, এর আউটপুট নিম্নলিখিত সূত্র ব্যবহার করে গণনা করা যেতে পারে:
N= GQH
সূত্রে, কিলোওয়াটে N–আউটপুটকে শক্তিও বলা যেতে পারে;
Q–প্রবাহ, প্রতি সেকেন্ডে ঘনমিটারে;
H - ড্রপ, মিটারে;
G = 9.8, হল মাধ্যাকর্ষণ ত্বরণ, একক: নিউটন/কেজি
উপরের সূত্র অনুসারে, তাত্ত্বিক শক্তি গণনা করা হয় কোনও ক্ষতি বাদ না দিয়ে। প্রকৃতপক্ষে, জলবিদ্যুৎ উৎপাদনের প্রক্রিয়ায়, টারবাইন, ট্রান্সমিশন সরঞ্জাম, জেনারেটর ইত্যাদির অনিবার্য শক্তি ক্ষতি হয়। অতএব, তাত্ত্বিক শক্তিকে ছাড় দেওয়া উচিত, অর্থাৎ, আমরা যে প্রকৃত শক্তি ব্যবহার করতে পারি তা দক্ষতা সহগ (প্রতীক: K) দ্বারা গুণ করা উচিত।
জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রে জেনারেটরের পরিকল্পিত শক্তিকে রেটেড পাওয়ার বলা হয়, এবং প্রকৃত শক্তিকে প্রকৃত শক্তি বলা হয়। শক্তি রূপান্তরের প্রক্রিয়ায়, শক্তির একটি অংশ হারানো অনিবার্য। জলবিদ্যুৎ উৎপাদনের প্রক্রিয়ায়, মূলত টারবাইন এবং জেনারেটরের ক্ষতি হয় (পাইপলাইনেও ক্ষতি হয়)। গ্রামীণ ক্ষুদ্র-জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রের বিভিন্ন ক্ষতি মোট তাত্ত্বিক শক্তির প্রায় 40-50%, তাই জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রের আউটপুট আসলে তাত্ত্বিক শক্তির মাত্র 50-60% ব্যবহার করতে পারে, অর্থাৎ, দক্ষতা প্রায় 0.5-0.60 (যার মধ্যে টারবাইন দক্ষতা 0.70-0.85, জেনারেটরের দক্ষতা 0.85 থেকে 0.90, এবং পাইপলাইন এবং ট্রান্সমিশন সরঞ্জামের দক্ষতা 0.80 থেকে 0.85)। অতএব, জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রের প্রকৃত শক্তি (আউটপুট) নিম্নরূপ গণনা করা যেতে পারে:
K–জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রের দক্ষতা, (0.5~0.6) মাইক্রো-জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রের মোটামুটি গণনায় ব্যবহৃত হয়; এই মানটি সরলীকৃত করা যেতে পারে:
N=(0.5~0.6)QHG প্রকৃত শক্তি=দক্ষতা×প্রবাহ×ড্রপ×9.8
জলবিদ্যুৎ ব্যবহার হলো জলশক্তি ব্যবহার করে একটি যন্ত্রকে চালিত করা, যাকে জল টারবাইন বলা হয়। উদাহরণস্বরূপ, আমাদের দেশে প্রাচীন জলচাকা হল একটি খুব সাধারণ জল টারবাইন। বর্তমানে ব্যবহৃত বিভিন্ন জলবাহী টারবাইন বিভিন্ন নির্দিষ্ট জলবাহী অবস্থার সাথে খাপ খাইয়ে নেওয়া হয়, যাতে তারা আরও দক্ষতার সাথে ঘুরতে পারে এবং জল শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তর করতে পারে। আরেকটি ধরণের যন্ত্রপাতি, একটি জেনারেটর, টারবাইনের সাথে সংযুক্ত থাকে, যাতে জেনারেটরের রটর টারবাইনের সাথে ঘোরে বিদ্যুৎ উৎপন্ন করে। জেনারেটরকে দুটি ভাগে ভাগ করা যেতে পারে: যে অংশটি টারবাইনের সাথে ঘোরে এবং জেনারেটরের স্থির অংশ। যে অংশটি টারবাইনের সাথে সংযুক্ত থাকে এবং ঘোরে তাকে জেনারেটরের রটর বলা হয়, এবং রটারের চারপাশে অনেক চৌম্বকীয় মেরু থাকে; রটারের চারপাশে একটি বৃত্ত হল জেনারেটরের স্থির অংশ, যাকে জেনারেটরের স্টেটর বলা হয় এবং স্টেটরটি অনেকগুলি তামার কয়েল দিয়ে আবৃত থাকে। যখন রটারের অনেকগুলি চৌম্বকীয় মেরু স্টেটরের তামার কয়েলের মাঝখানে ঘোরে, তখন তামার তারগুলিতে একটি কারেন্ট উৎপন্ন হয় এবং জেনারেটর যান্ত্রিক শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তরিত করে।
বিদ্যুৎ কেন্দ্র দ্বারা উৎপাদিত বৈদ্যুতিক শক্তি বিভিন্ন বৈদ্যুতিক সরঞ্জাম দ্বারা যান্ত্রিক শক্তি (বৈদ্যুতিক মোটর বা মোটর), আলোক শক্তি (বৈদ্যুতিক বাতি), তাপ শক্তি (বৈদ্যুতিক চুল্লি) ইত্যাদিতে রূপান্তরিত হয়।
জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রের গঠন
একটি জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রের গঠনের মধ্যে রয়েছে: জলবাহী কাঠামো, যান্ত্রিক সরঞ্জাম এবং বৈদ্যুতিক সরঞ্জাম।
(1) জলবাহী কাঠামো
এতে রয়েছে বাঁধ (বাঁধ), ইনটেক গেট, চ্যানেল (বা টানেল), প্রেসার ফোর ট্যাঙ্ক (বা রেগুলেটর ট্যাঙ্ক), প্রেসার পাইপ, পাওয়ার হাউস এবং টেইলারেস ইত্যাদি।
নদীর পানি আটকে রাখার জন্য এবং জলাধার তৈরির জন্য জলের পৃষ্ঠকে উঁচু করার জন্য নদীতে একটি বাঁধ (বাঁধ) তৈরি করা হয়। এইভাবে, বাঁধের উপর জলাধারের জলের পৃষ্ঠ এবং বাঁধের নীচে নদীর জলের পৃষ্ঠের মধ্যে একটি ঘনীভূত ফোঁটা তৈরি করা হয় এবং তারপর জল পাইপ বা টানেল ব্যবহার করে জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রে প্রবেশ করানো হয়। তুলনামূলকভাবে খাড়া নদীতে, ডাইভারশন চ্যানেল ব্যবহার করেও একটি ফোঁটা তৈরি করা যেতে পারে। উদাহরণস্বরূপ: সাধারণত, একটি প্রাকৃতিক নদীর প্রতি কিলোমিটারে ফোঁটা ১০ মিটার হয়। নদীর জল প্রবেশের জন্য নদীর এই অংশের উপরের প্রান্তে একটি চ্যানেল খোলা হলে, নদীর ধারে চ্যানেলটি খনন করা হবে এবং চ্যানেলের ঢাল সমতল হবে। যদি চ্যানেলে ফোঁটা প্রতি কিলোমিটারে তৈরি করা হয় তবে এটি কেবল ১ মিটার নেমে যায়, যার ফলে চ্যানেলে জল ৫ কিলোমিটার প্রবাহিত হয় এবং জলের পৃষ্ঠ মাত্র ৫ মিটার নেমে যায়, যেখানে প্রাকৃতিক চ্যানেলে ৫ কিলোমিটার ভ্রমণ করার পরে জল ৫০ মিটার নেমে যায়। এই সময়ে, চ্যানেল থেকে পানি নদীর মাধ্যমে একটি জলের পাইপ বা সুড়ঙ্গের সাহায্যে বিদ্যুৎ কেন্দ্রে ফিরিয়ে আনা হয় এবং সেখানে ৪৫ মিটার ঘনীভূত একটি ফোঁটা থাকে যা বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। চিত্র ২

ঘনীভূত ড্রপ সহ একটি জলবিদ্যুৎ কেন্দ্র তৈরির জন্য ডাইভারশন চ্যানেল, টানেল বা জলের পাইপ (যেমন প্লাস্টিকের পাইপ, স্টিলের পাইপ, কংক্রিট পাইপ ইত্যাদি) ব্যবহারকে ডাইভারশন চ্যানেল জলবিদ্যুৎ কেন্দ্র বলা হয়, যা জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলির একটি সাধারণ বিন্যাস।
(২) যান্ত্রিক এবং বৈদ্যুতিক সরঞ্জাম
উপরে উল্লিখিত জলবাহী কাজগুলি (ওয়্যার, চ্যানেল, ফোরকোর্ট, প্রেসার পাইপ, ওয়ার্কশপ) ছাড়াও, জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রের নিম্নলিখিত সরঞ্জামগুলিরও প্রয়োজন:
(১) যান্ত্রিক সরঞ্জাম
এখানে টারবাইন, গভর্নর, গেট ভালভ, ট্রান্সমিশন সরঞ্জাম এবং নন-জেনারেটিং সরঞ্জাম রয়েছে।
(২) বৈদ্যুতিক সরঞ্জাম
এখানে জেনারেটর, বিতরণ নিয়ন্ত্রণ প্যানেল, ট্রান্সফরমার এবং ট্রান্সমিশন লাইন রয়েছে।
কিন্তু সকল ছোট জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রে উপরে উল্লিখিত জলবাহী কাঠামো এবং যান্ত্রিক ও বৈদ্যুতিক সরঞ্জাম থাকে না। নিম্ন-স্তরের জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রে যদি জলের মাথা ৬ মিটারের কম হয়, তাহলে সাধারণত জল নির্দেশিকা চ্যানেল এবং খোলা চ্যানেল জল চ্যানেল ব্যবহার করা হয় এবং কোনও চাপের ফোরপুল এবং চাপের জল পাইপ থাকে না। ছোট বিদ্যুৎ সরবরাহ পরিসর এবং স্বল্প ট্রান্সমিশন দূরত্ব সহ বিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলির জন্য, সরাসরি বিদ্যুৎ সঞ্চালন গ্রহণ করা হয় এবং কোনও ট্রান্সফরমারের প্রয়োজন হয় না। জলাধার সহ জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলিতে বাঁধ নির্মাণের প্রয়োজন হয় না। গভীর ইনটেক, বাঁধের অভ্যন্তরীণ পাইপ (বা টানেল) এবং স্পিলওয়ে ব্যবহারের ফলে ওয়্যার, ইনটেক গেট, চ্যানেল এবং চাপের ফোরপুলের মতো জলবাহী কাঠামোর প্রয়োজনীয়তা দূর হয়।
একটি জলবিদ্যুৎ কেন্দ্র নির্মাণের জন্য, প্রথমেই সতর্কতার সাথে জরিপ এবং নকশার কাজ সম্পন্ন করতে হবে। নকশার কাজে, তিনটি ধাপ রয়েছে: প্রাথমিক নকশা, প্রযুক্তিগত নকশা এবং নির্মাণের বিশদ বিবরণ। নকশার কাজে ভালোভাবে কাজ করার জন্য, প্রথমে পুঙ্খানুপুঙ্খ জরিপ কাজ সম্পন্ন করা প্রয়োজন, অর্থাৎ স্থানীয় প্রাকৃতিক এবং অর্থনৈতিক অবস্থা - যেমন ভূ-প্রকৃতি, ভূতত্ত্ব, জলবিদ্যা, মূলধন ইত্যাদি - সম্পূর্ণরূপে বোঝা। এই পরিস্থিতিগুলি আয়ত্ত করে বিশ্লেষণ করার পরেই নকশার সঠিকতা এবং নির্ভরযোগ্যতা নিশ্চিত করা যেতে পারে।
জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রের ধরণের উপর নির্ভর করে ছোট জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রের উপাদানগুলির বিভিন্ন রূপ রয়েছে।
৩. টপোগ্রাফিক জরিপ
ভূ-প্রকৃতি জরিপ কাজের গুণমান প্রকৌশল বিন্যাস এবং প্রকৌশল পরিমাণের অনুমানের উপর একটি বড় প্রভাব ফেলে।
ভূতাত্ত্বিক অনুসন্ধান (ভূতাত্ত্বিক অবস্থা বোঝা) জলাশয় এবং নদীর তীরবর্তী ভূতাত্ত্বিক বিষয় সম্পর্কে সাধারণ বোধগম্যতা এবং গবেষণার পাশাপাশি, মেশিন রুমের ভিত্তি শক্ত কিনা তাও বোঝা প্রয়োজন, যা সরাসরি বিদ্যুৎ কেন্দ্রের নিরাপত্তার উপর প্রভাব ফেলে। একবার নির্দিষ্ট জলাধারের আয়তনের ব্যারেজটি ধ্বংস হয়ে গেলে, এটি কেবল জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রেরই ক্ষতি করবে না, বরং ভাটিতে ব্যাপক জীবন ও সম্পত্তির ক্ষতি করবে।
৪. জলবিদ্যুৎ পরীক্ষা
জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রের জন্য, সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ জলতাত্ত্বিক তথ্য হল নদীর জলস্তর, প্রবাহ, পলির পরিমাণ, বরফের অবস্থা, আবহাওয়া সংক্রান্ত তথ্য এবং বন্যা জরিপের তথ্য। নদীর প্রবাহের আকার জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রের স্পিলওয়ের বিন্যাসকে প্রভাবিত করে। বন্যার তীব্রতা অবমূল্যায়ন করলে বাঁধের ক্ষতি হবে; নদী দ্বারা বহন করা পলি সবচেয়ে খারাপ পরিস্থিতিতে দ্রুত জলাধারটি পূরণ করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, প্রবাহ চ্যানেলটি পলি জমা করবে এবং মোটা দানাদার পলি টারবাইনের মধ্য দিয়ে যাবে এবং টারবাইনের ক্ষয়ক্ষতি ঘটাবে। অতএব, জলবিদ্যুৎ কেন্দ্র নির্মাণে পর্যাপ্ত জলতাত্ত্বিক তথ্য থাকতে হবে।
অতএব, জলবিদ্যুৎ কেন্দ্র নির্মাণের সিদ্ধান্ত নেওয়ার আগে, আমাদের প্রথমে বিদ্যুৎ সরবরাহ এলাকার অর্থনৈতিক উন্নয়নের দিক এবং ভবিষ্যতে বিদ্যুতের চাহিদা সম্পর্কে অনুসন্ধান করতে হবে। একই সাথে, উন্নয়ন এলাকার অন্যান্য বিদ্যুৎ উৎসের পরিস্থিতি অনুমান করতে হবে। উপরোক্ত পরিস্থিতির গবেষণা এবং বিশ্লেষণের পরেই আমরা সিদ্ধান্ত নিতে পারি যে জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রটি নির্মাণ করা দরকার কিনা এবং এর স্কেল কত বড় হওয়া উচিত।
সাধারণভাবে, জলবিদ্যুৎ জরিপ কাজের উদ্দেশ্য হল জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রের নকশা এবং নির্মাণের জন্য প্রয়োজনীয় সঠিক এবং নির্ভরযোগ্য মৌলিক তথ্য সরবরাহ করা।
৫. স্থান নির্বাচনের জন্য সাধারণ শর্তাবলী
একটি স্থান নির্বাচনের সাধারণ শর্তগুলি নিম্নলিখিত চারটি দিক থেকে ব্যাখ্যা করা যেতে পারে:
(১) নির্বাচিত স্থানটি সবচেয়ে সাশ্রয়ী উপায়ে জলশক্তি ব্যবহার করতে সক্ষম হওয়া উচিত এবং খরচ সাশ্রয়ের নীতি মেনে চলতে হবে, অর্থাৎ বিদ্যুৎ কেন্দ্রটি সম্পন্ন হওয়ার পরে, সর্বনিম্ন পরিমাণ অর্থ ব্যয় করা হয় এবং সর্বাধিক বিদ্যুৎ উৎপাদিত হয়। সাধারণত বার্ষিক বিদ্যুৎ উৎপাদন রাজস্ব এবং স্টেশন নির্মাণে বিনিয়োগের অনুমান করে পরিমাপ করা যেতে পারে যে বিনিয়োগকৃত মূলধন কত সময় পুনরুদ্ধার করা যেতে পারে। তবে, বিভিন্ন স্থানে জলবিদ্যা এবং ভূ-প্রকৃতির অবস্থা ভিন্ন, এবং বিদ্যুতের চাহিদাও ভিন্ন, তাই নির্মাণ ব্যয় এবং বিনিয়োগ নির্দিষ্ট মান দ্বারা সীমাবদ্ধ করা উচিত নয়।
(২) নির্বাচিত স্থানের ভূ-তাত্ত্বিক, ভূতাত্ত্বিক এবং জলতাত্ত্বিক অবস্থা তুলনামূলকভাবে উন্নত হওয়া উচিত এবং নকশা ও নির্মাণের সম্ভাবনা থাকা উচিত। ছোট জলবিদ্যুৎ কেন্দ্র নির্মাণে, নির্মাণ সামগ্রীর ব্যবহার যতটা সম্ভব "স্থানীয় উপকরণ" নীতি অনুসারে হওয়া উচিত।
(৩) বিদ্যুৎ সঞ্চালন সরঞ্জামের বিনিয়োগ এবং বিদ্যুৎ ক্ষয় কমাতে নির্বাচিত স্থানটি যতটা সম্ভব বিদ্যুৎ সরবরাহ এবং প্রক্রিয়াকরণ এলাকার কাছাকাছি থাকা প্রয়োজন।
(৪) স্থান নির্বাচনের সময়, বিদ্যমান জলবাহী কাঠামো যতটা সম্ভব ব্যবহার করা উচিত। উদাহরণস্বরূপ, জলের ফোঁটা একটি সেচ চ্যানেলে একটি জলবিদ্যুৎ কেন্দ্র তৈরি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, অথবা সেচ প্রবাহ থেকে বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য একটি সেচ জলাধারের পাশে একটি জলবিদ্যুৎ কেন্দ্র তৈরি করা যেতে পারে, ইত্যাদি। যেহেতু এই জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলি জল থাকা অবস্থায় বিদ্যুৎ উৎপাদনের নীতি পূরণ করতে পারে, তাই তাদের অর্থনৈতিক তাৎপর্য আরও স্পষ্ট।