জলবিদ্যুৎ প্রকল্পের জন্য ওয়াটারহুইল ডিজাইন

জলবিদ্যুতের জন্য ওয়াটারহুইল ডিজাইন
জলবিদ্যুৎ আইকন জলবিদ্যুৎ হল এমন একটি প্রযুক্তি যা চলমান জলের গতিশক্তিকে যান্ত্রিক বা বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তরিত করে এবং চলমান জলের শক্তিকে ব্যবহারযোগ্য কাজে রূপান্তর করার জন্য ব্যবহৃত প্রাচীনতম ডিভাইসগুলির মধ্যে একটি ছিল ওয়াটারহুইল ডিজাইন।
সময়ের সাথে সাথে ওয়াটার হুইলের নকশা বিকশিত হয়েছে, কিছু ওয়াটার হুইল উল্লম্বভাবে, কিছু অনুভূমিকভাবে এবং কিছুতে বিস্তৃত পুলি এবং গিয়ার সংযুক্ত রয়েছে, তবে এগুলি সবই একই কাজ করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে এবং তা হল, "চলমান জলের রৈখিক গতিকে একটি ঘূর্ণায়মান গতিতে রূপান্তর করুন যা ঘূর্ণায়মান শ্যাফ্টের মাধ্যমে এর সাথে সংযুক্ত যেকোনো যন্ত্রপাতি চালানোর জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে"।

সাধারণ ওয়াটারহুইল ডিজাইন
প্রাথমিক ওয়াটারহুইল ডিজাইন ছিল বেশ আদিম এবং সরল মেশিন যার মধ্যে একটি উল্লম্ব কাঠের চাকা ছিল যার কাঠের ব্লেড বা বালতিগুলি তাদের পরিধির চারপাশে সমানভাবে স্থির ছিল এবং এগুলি একটি অনুভূমিক খাদের উপর স্থাপিত ছিল এবং এর নীচে প্রবাহিত জলের বল চাকাটিকে ব্লেডের বিরুদ্ধে স্পর্শক দিকে ঠেলে দিচ্ছিল।
এই উল্লম্ব জলচাকাগুলি প্রাচীন গ্রীক এবং মিশরীয়দের দ্বারা পূর্ববর্তী অনুভূমিক জলচাকা নকশার তুলনায় অনেক উন্নত ছিল, কারণ তারা চলমান জলের গতিবেগকে শক্তিতে রূপান্তরিত করে আরও দক্ষতার সাথে কাজ করতে পারত। এরপর জলচাকার সাথে পুলি এবং গিয়ারিং সংযুক্ত করা হত যা মিলস্টোন, করাত কাঠ, আকরিক গুঁড়ো, স্ট্যাম্পিং এবং কাটা ইত্যাদি পরিচালনার জন্য ঘূর্ণায়মান শ্যাফটের দিক অনুভূমিক থেকে উল্লম্বে পরিবর্তন করার অনুমতি দেয়।

ওয়াটার হুইল ডিজাইনের প্রকারভেদ
বেশিরভাগ ওয়াটারহুইল, যা ওয়াটারমিল বা কেবল ওয়াটার হুইল নামেও পরিচিত, উল্লম্বভাবে মাউন্ট করা চাকা যা একটি অনুভূমিক অক্ষের চারপাশে ঘুরছে এবং এই ধরণের ওয়াটারহুইলগুলিকে চাকার অ্যাক্সেলের সাপেক্ষে চাকায় জল প্রয়োগের পদ্ধতি অনুসারে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়। আপনি যেমনটি আশা করতে পারেন, ওয়াটারহুইলগুলি তুলনামূলকভাবে বড় মেশিন যা কম কৌণিক গতিতে ঘোরে এবং ঘর্ষণ এবং বালতি অসম্পূর্ণ ভরাট ইত্যাদির কারণে তাদের দক্ষতা কম থাকে।
বালতি বা প্যাডেলের চাকার বিরুদ্ধে জলের ধাক্কা অ্যাক্সেলের উপর টর্ক তৈরি করে কিন্তু চাকার বিভিন্ন অবস্থান থেকে এই প্যাডেল এবং বালতিতে জল নির্দেশ করে ঘূর্ণনের গতি এবং এর দক্ষতা উন্নত করা যেতে পারে। দুটি সবচেয়ে সাধারণ ধরণের ওয়াটারহুইল ডিজাইন হল "আন্ডারশট ওয়াটারহুইল" এবং "ওভারশট ওয়াটারহুইল"।

আন্ডারশট ওয়াটার হুইল ডিজাইন
আন্ডারশট ওয়াটার হুইল ডিজাইন, যা" স্ট্রিম হুইল" নামেও পরিচিত, প্রাচীন গ্রীক এবং রোমানদের দ্বারা ডিজাইন করা সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত ওয়াটার হুইল ছিল কারণ এটি তৈরি করা সবচেয়ে সহজ, সস্তা এবং সহজ ধরণের চাকা ছিল।
এই ধরণের ওয়াটারহুইল ডিজাইনে, চাকাটি সরাসরি একটি দ্রুত প্রবাহমান নদীতে স্থাপন করা হয় এবং উপর থেকে সমর্থন করা হয়। নীচের জলের গতি চাকার নীচের অংশে ডুবে থাকা প্যাডেলগুলির বিরুদ্ধে একটি ধাক্কা সৃষ্টি করে যার ফলে এটি কেবল জল প্রবাহের দিকের সাপেক্ষে এক দিকে ঘুরতে পারে।
এই ধরণের জলচালক নকশা সাধারণত সমতল অঞ্চলে ব্যবহৃত হয় যেখানে জমির কোনও প্রাকৃতিক ঢাল নেই অথবা যেখানে জলের প্রবাহ যথেষ্ট দ্রুত গতিতে প্রবাহিত হয়। অন্যান্য জলচালক নকশার তুলনায়, এই ধরণের নকশা খুবই অদক্ষ, যেখানে চাকাটি ঘোরানোর জন্য জলের সম্ভাব্য শক্তির মাত্র ২০% ব্যবহার করা হয়। এছাড়াও চাকাটি ঘোরানোর জন্য জলের শক্তি শুধুমাত্র একবার ব্যবহার করা হয়, তারপরে এটি বাকি জলের সাথে প্রবাহিত হয়।
আন্ডারশট ওয়াটার হুইলের আরেকটি অসুবিধা হল এর জন্য প্রচুর পরিমাণে জলের গতিতে চলাচলের প্রয়োজন হয়। অতএব, আন্ডারশট ওয়াটারহুইলগুলি সাধারণত নদীর তীরে অবস্থিত হয় কারণ ছোট স্রোত বা ঝর্ণাগুলিতে চলমান জলে পর্যাপ্ত সম্ভাব্য শক্তি থাকে না।
আন্ডারশট ওয়াটারহুইলের দক্ষতা কিছুটা উন্নত করার একটি উপায় হল নদীর জলের একটি অংশ একটি সরু চ্যানেল বা নালী বরাবর সরিয়ে নেওয়া যাতে ১০০% ডাইভার্ট করা জল চাকাটি ঘোরানোর জন্য ব্যবহৃত হয়। এটি অর্জনের জন্য আন্ডারশট হুইলটি সরু হতে হবে এবং চ্যানেলের মধ্যে খুব সঠিকভাবে ফিট করতে হবে যাতে জল পাশ দিয়ে বেরিয়ে না যায় অথবা প্যাডেলের সংখ্যা বা আকার বৃদ্ধি করে।

ওভারশট ওয়াটারহুইল ডিজাইন
ওভারশট ওয়াটার হুইল ডিজাইন হল সবচেয়ে সাধারণ ধরণের ওয়াটারহুইল ডিজাইন। ওভারশট ওয়াটারহুইলটি তার নির্মাণ এবং নকশায় পূর্ববর্তী আন্ডারশট ওয়াটারহুইলের তুলনায় আরও জটিল কারণ এটি জল ধরা এবং ধরে রাখার জন্য বালতি বা ছোট বগি ব্যবহার করে।
এই বালতিগুলি চাকার উপরের দিকে প্রবাহিত জল দিয়ে পূর্ণ হয়। পূর্ণ বালতিগুলিতে জলের মহাকর্ষীয় ওজন চাকাটিকে তার কেন্দ্রীয় অক্ষের চারপাশে ঘুরতে বাধ্য করে কারণ চাকার অন্য পাশের খালি বালতিগুলি হালকা হয়ে যায়।
এই ধরণের জলচাকা জলের পাশাপাশি আউটপুট উন্নত করার জন্য মাধ্যাকর্ষণ শক্তি ব্যবহার করে, তাই ওভারশট জলচাকাগুলি আন্ডারশট ডিজাইনের তুলনায় অনেক বেশি দক্ষ কারণ প্রায় সমস্ত জল এবং এর ওজন আউটপুট শক্তি উৎপাদনের জন্য ব্যবহৃত হচ্ছে। তবে আগের মতোই, জলের শক্তি চাকাটি ঘোরানোর জন্য কেবল একবার ব্যবহার করা হয়, তারপরে এটি বাকি জলের সাথে প্রবাহিত হয়।
ওভারশট ওয়াটারহুইলগুলি নদী বা স্রোতের উপরে ঝুলন্ত থাকে এবং সাধারণত পাহাড়ের ধারে তৈরি করা হয় যা উপর থেকে জল সরবরাহ করে যার উচ্চতা ৫ থেকে ২০ মিটারের মধ্যে (উপরের জল এবং নীচের নদী বা স্রোতের মধ্যে উল্লম্ব দূরত্ব)। একটি ছোট বাঁধ বা বাঁধ তৈরি করা যেতে পারে এবং চাকার উপরে জল প্রবাহিত করতে এবং গতি বাড়াতে ব্যবহার করা যেতে পারে যা চাকাটিকে আরও শক্তি দেয় তবে চাকার গতির চেয়ে জলের আয়তন চাকাটিকে ঘোরাতে সহায়তা করে।

সাধারণত, ওভারশট ওয়াটারহুইলগুলি যতটা সম্ভব বড় আকারের তৈরি করা হয় যাতে পানির মহাকর্ষীয় ওজন চাকাটি ঘোরানোর জন্য সর্বোচ্চ সম্ভাব্য মাথার দূরত্ব তৈরি করে। তবে, চাকা এবং জলের ওজনের কারণে বড় ব্যাসের ওয়াটারহুইলগুলি তৈরি করা আরও জটিল এবং ব্যয়বহুল।
যখন প্রতিটি বালতি পানিতে পূর্ণ করা হয়, তখন পানির মাধ্যাকর্ষণ ওজনের কারণে চাকাটি পানির প্রবাহের দিকে ঘুরতে থাকে। ঘূর্ণনের কোণ চাকার নীচের দিকে যত কাছে আসে, বালতির ভেতরের পানি নীচের নদী বা স্রোতে বেরিয়ে যায়, কিন্তু পিছনে ঘুরতে থাকা বালতির ওজনের কারণে চাকাটি তার ঘূর্ণন গতিতে চলতে থাকে। খালি বালতিটি ঘূর্ণায়মান চাকার চারপাশে ঘুরতে থাকে যতক্ষণ না এটি আবার উপরে উঠে আসে এবং আরও জলে পূর্ণ হওয়ার জন্য প্রস্তুত হয় এবং চক্রটি পুনরাবৃত্তি হয়। ওভারশট ওয়াটারহুইল ডিজাইনের একটি অসুবিধা হল যে চাকার উপর দিয়ে প্রবাহিত হওয়ার সময় জল কেবল একবার ব্যবহার করা হয়।

পিচব্যাক ওয়াটারহুইল ডিজাইন
পিচব্যাক ওয়াটার হুইল ডিজাইনটি পূর্ববর্তী ওভারশট ওয়াটারহুইলের একটি ভিন্নতা কারণ এটি চাকা ঘোরাতে পানির মহাকর্ষীয় ওজনও ব্যবহার করে, তবে এটি অতিরিক্ত ধাক্কা দেওয়ার জন্য নীচের বর্জ্য জলের প্রবাহকেও ব্যবহার করে। এই ধরণের ওয়াটারহুইল ডিজাইনে একটি নিম্ন মাথার ইনফিড সিস্টেম ব্যবহার করা হয় যা উপরের পেন্ট্রো থেকে চাকার উপরের দিকে জল সরবরাহ করে।
ওভারশট ওয়াটারহুইল, যা চাকার উপর দিয়ে সরাসরি জল প্রবাহিত করে, যার ফলে এটি জল প্রবাহের দিকে ঘুরতে থাকে, তার বিপরীতে, পিচব্যাক ওয়াটারহুইলটি একটি ফানেলের মাধ্যমে উল্লম্বভাবে নীচের দিকে এবং নীচের বালতিতে জল সরবরাহ করে, যার ফলে চাকাটি উপরের জল প্রবাহের বিপরীত দিকে ঘুরতে থাকে।
ঠিক আগের ওভারশট ওয়াটারহুইলের মতো, বালতিতে থাকা পানির মাধ্যাকর্ষণ ওজনের কারণে চাকাটি ঘোরে কিন্তু ঘড়ির কাঁটার বিপরীত দিকে। ঘূর্ণনের কোণ চাকার নীচের দিকে পৌঁছানোর সাথে সাথে বালতির ভিতরে আটকে থাকা জল নীচে থেকে খালি হয়ে যায়। খালি বালতিটি চাকার সাথে সংযুক্ত হওয়ার সাথে সাথে, এটি আগের মতোই চাকাটি ঘুরতে থাকে যতক্ষণ না এটি আবার উপরে উঠে আসে এবং আরও জল দিয়ে পূর্ণ হওয়ার জন্য প্রস্তুত হয় এবং চক্রটি পুনরাবৃত্তি হয়।
এবারের পার্থক্য হলো, ঘূর্ণায়মান বালতি থেকে খালি করা বর্জ্য জল ঘূর্ণায়মান চাকার দিকে প্রবাহিত হয় (কারণ এর আর কোথাও যাওয়ার জায়গা নেই), আন্ডারশট ওয়াটারহুইলের মূলনীতির মতো। সুতরাং পিচব্যাক ওয়াটারহুইলের প্রধান সুবিধা হলো এটি চাকাটিকে তার কেন্দ্রীয় অক্ষের চারপাশে ঘোরানোর জন্য দুবার জলের শক্তি ব্যবহার করে, একবার উপর থেকে এবং একবার নিচ থেকে।
এর ফলে জলচাপ নকশার দক্ষতা জলশক্তির ৮০% এরও বেশি বৃদ্ধি পায় কারণ এটি আগত জলের মাধ্যাকর্ষণ ওজন এবং উপর থেকে বালতিতে নির্দেশিত জলের বল বা চাপ উভয়ের দ্বারা চালিত হয়, সেইসাথে নীচের বর্জ্য জলের প্রবাহ বালতির বিরুদ্ধে ধাক্কা দেয়। যদিও পিচব্যাক ওয়াটারচাপটির অসুবিধা হল যে এটির জন্য চাকার উপরে চুট এবং পেন্ট্রো সহ কিছুটা জটিল জল সরবরাহ ব্যবস্থা প্রয়োজন।

ব্রেস্টশট ওয়াটারহুইল ডিজাইন
ব্রেস্টশট ওয়াটার হুইল ডিজাইন হল আরেকটি উল্লম্বভাবে মাউন্ট করা ওয়াটারহুইল ডিজাইন যেখানে জল অ্যাক্সেলের উচ্চতায় প্রায় অর্ধেক উপরে বা তার ঠিক উপরে বালতিতে প্রবেশ করে এবং তারপর চাকার ঘূর্ণনের দিকে নীচের দিকে প্রবাহিত হয়। সাধারণত, ব্রেস্টশট ওয়াটারহুইল এমন পরিস্থিতিতে ব্যবহৃত হয় যেখানে পানির মাথা উপরে থেকে ওভারশট বা পিচব্যাক ওয়াটারহুইল ডিজাইনকে শক্তি দেওয়ার জন্য পর্যাপ্ত নয়।
এখানে অসুবিধা হল, জলের মহাকর্ষীয় ওজন ঘূর্ণনের প্রায় এক-চতুর্থাংশের জন্য ব্যবহৃত হয়, যা পূর্বে অর্ধেক ঘূর্ণনের জন্য ব্যবহৃত হত। এই নিম্ন উচ্চতা অতিক্রম করার জন্য, জলচাকার বালতিগুলিকে প্রশস্ত করা হয় যাতে জল থেকে প্রয়োজনীয় পরিমাণ সম্ভাব্য শক্তি বের করা যায়।
ব্রেস্টশট ওয়াটারহুইলগুলি চাকা ঘোরানোর জন্য পানির প্রায় একই মহাকর্ষীয় ওজন ব্যবহার করে কিন্তু পানির মাথার উচ্চতা একটি সাধারণ ওভারশট ওয়াটারহুইলের প্রায় অর্ধেক হওয়ায়, বালতিগুলিতে আটকে থাকা পানির আয়তন বাড়ানোর জন্য বালতিগুলি পূর্ববর্তী ওয়াটারহুইল ডিজাইনের তুলনায় অনেক বেশি চওড়া হয়। এই ধরণের ডিজাইনের অসুবিধা হল প্রতিটি বালতি দ্বারা বহন করা পানির প্রস্থ এবং ওজন বৃদ্ধি পায়। পিচব্যাক ডিজাইনের মতো, ব্রেস্টশট হুইলটি পানির শক্তি দ্বিগুণ ব্যবহার করে কারণ ওয়াটারহুইলটি পানিতে বসে থাকার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে যার ফলে বর্জ্য জল চাকাটি ঘূর্ণায়মান অবস্থায় প্রবাহিত হতে সাহায্য করে।

জলচাকা ব্যবহার করে বিদ্যুৎ উৎপাদন করুন
ঐতিহাসিকভাবে জলের চাকা ময়দা, শস্যদানা এবং অন্যান্য যান্ত্রিক কাজের জন্য ব্যবহৃত হয়ে আসছে। তবে জলের চাকা বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্যও ব্যবহার করা যেতে পারে, যাকে হাইড্রো পাওয়ার সিস্টেম বলা হয়। ড্রাইভ বেল্ট এবং পুলি ব্যবহার করে প্রত্যক্ষ বা পরোক্ষভাবে জলের চাকার ঘূর্ণায়মান শ্যাফ্টের সাথে একটি বৈদ্যুতিক জেনারেটর সংযুক্ত করে, সৌরশক্তির বিপরীতে, জলের চাকাগুলি 24 ঘন্টা একটানা বিদ্যুৎ উৎপাদন করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। যদি জলের চাকাটি সঠিকভাবে ডিজাইন করা হয়, তাহলে একটি ছোট বা "মাইক্রো" জলবিদ্যুৎ ব্যবস্থা একটি গড় বাড়িতে আলো এবং/অথবা বৈদ্যুতিক যন্ত্রপাতি চালানোর জন্য পর্যাপ্ত বিদ্যুৎ উৎপাদন করতে পারে।
অপেক্ষাকৃত কম গতিতে সর্বোত্তম আউটপুট উৎপাদনের জন্য ডিজাইন করা ওয়াটার হুইল জেনারেটর খুঁজুন। ছোট প্রকল্পের জন্য, একটি ছোট ডিসি মোটর কম গতির জেনারেটর বা একটি অটোমোটিভ অল্টারনেটর হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে তবে এগুলি অনেক বেশি গতিতে কাজ করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে তাই কিছু ধরণের গিয়ারিং প্রয়োজন হতে পারে। একটি উইন্ড টারবাইন জেনারেটর একটি আদর্শ ওয়াটার হুইল জেনারেটর তৈরি করে কারণ এটি কম গতিতে, উচ্চ আউটপুট অপারেশনের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে।
যদি আপনার বাড়ি বা বাগানের কাছাকাছি একটি দ্রুত প্রবাহমান নদী বা ঝর্ণা থাকে যা আপনি ব্যবহার করতে পারেন, তাহলে একটি ছোট আকারের জলবিদ্যুৎ ব্যবস্থা অন্যান্য নবায়নযোগ্য শক্তির উৎস যেমন "বায়ু শক্তি" বা "সৌর শক্তি" এর চেয়ে ভালো বিকল্প হতে পারে কারণ এর দৃশ্যমান প্রভাব অনেক কম। এছাড়াও, বায়ু এবং সৌরশক্তির মতো, স্থানীয় ইউটিলিটি গ্রিডের সাথে সংযুক্ত একটি গ্রিড-সংযুক্ত ছোট আকারের জলচাকা ডিজাইনের জেনারেটিং সিস্টেমের মাধ্যমে, আপনি যে বিদ্যুৎ উৎপাদন করেন কিন্তু ব্যবহার করেন না তা বিদ্যুৎ কোম্পানির কাছে ফেরত বিক্রি করা যেতে পারে।
হাইড্রো এনার্জি সম্পর্কে পরবর্তী টিউটোরিয়ালে, আমরা বিভিন্ন ধরণের টারবাইন দেখব যা আমরা জলবিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য আমাদের ওয়াটারহুইল ডিজাইনের সাথে সংযুক্ত করতে পারি। ওয়াটারহুইল ডিজাইন এবং জলের শক্তি ব্যবহার করে কীভাবে আপনার নিজস্ব বিদ্যুৎ উৎপাদন করবেন সে সম্পর্কে আরও তথ্যের জন্য, অথবা উপলব্ধ বিভিন্ন ওয়াটারহুইল ডিজাইন সম্পর্কে আরও জলবিদ্যুৎ তথ্য পেতে, অথবা জলবিদ্যুতের সুবিধা এবং অসুবিধাগুলি অন্বেষণ করতে, তাহলে বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে এমন ওয়াটারহুইলের নীতি এবং নির্মাণ সম্পর্কে আজই অ্যামাজন থেকে আপনার কপি অর্ডার করতে এখানে ক্লিক করুন।