মানব উন্নয়ন এবং জলবিদ্যুৎ সম্পদের ব্যবহার সম্পর্কে মৌলিক জ্ঞান

১. জল শক্তি সম্পদ
মানব উন্নয়ন এবং জলবিদ্যুৎ সম্পদের ব্যবহারের ইতিহাস প্রাচীনকাল থেকেই চলে আসছে। গণপ্রজাতন্ত্রী চীনের নবায়নযোগ্য শক্তি আইনের ব্যাখ্যা (জাতীয় গণ কংগ্রেসের স্থায়ী কমিটির আইন কার্যনির্বাহী কমিটি দ্বারা সম্পাদিত) অনুসারে, জলশক্তির সংজ্ঞা হলো: বায়ু ও সূর্যের তাপে জলের বাষ্পীভবন ঘটে, এই জলীয় বাষ্প থেকে বৃষ্টি ও তুষার তৈরি হয়, এই বৃষ্টি ও তুষারপাতের ফলে নদী ও স্রোতধারা সৃষ্টি হয় এবং জলের এই প্রবাহ শক্তি উৎপন্ন করে, যাকে জলশক্তি বলা হয়।
সমসাময়িক জলবিদ্যুৎ সম্পদ উন্নয়ন ও ব্যবহারের মূল বিষয়বস্তু হলো জলবিদ্যুৎ সম্পদের উন্নয়ন ও ব্যবহার, তাই মানুষ সাধারণত জলশক্তি সম্পদ, জলবিদ্যুৎ সম্পদ এবং জলবিদ্যুৎ সম্পদকে সমার্থক হিসেবে ব্যবহার করে। তবে, বাস্তবে, জলবিদ্যুৎ সম্পদের মধ্যে জল-তাপীয় শক্তি সম্পদ, জলশক্তি সম্পদ এবং সামুদ্রিক শক্তি সম্পদের মতো বিস্তৃত উপাদান অন্তর্ভুক্ত রয়েছে।

(১) পানি ও তাপ শক্তি সম্পদ
জল ও তাপ শক্তি সম্পদ সাধারণত প্রাকৃতিক উষ্ণ প্রস্রবণ নামে পরিচিত। প্রাচীনকালে, মানুষ স্নানাগার নির্মাণ, স্নান, অসুস্থতার চিকিৎসা এবং ব্যায়ামের জন্য প্রাকৃতিক উষ্ণ প্রস্রবণের জল ও তাপ সম্পদ সরাসরি ব্যবহার করতে শুরু করে। আধুনিক মানুষও বিদ্যুৎ উৎপাদন এবং উষ্ণায়নের জন্য জল ও তাপ শক্তি সম্পদ ব্যবহার করে। উদাহরণস্বরূপ, আইসল্যান্ডে ২০০৩ সালে ৭.০৮ বিলিয়ন কিলোওয়াট-ঘণ্টা জলবিদ্যুৎ উৎপাদিত হয়েছিল, যার মধ্যে ১.৪১ বিলিয়ন কিলোওয়াট-ঘণ্টা ভূ-তাপীয় শক্তি (অর্থাৎ জলীয় তাপ শক্তি সম্পদ) ব্যবহার করে উৎপাদিত হয়েছিল। দেশের ৮৬% বাসিন্দা উষ্ণায়নের জন্য ভূ-তাপীয় শক্তি (জলীয় তাপ শক্তি সম্পদ) ব্যবহার করেছেন। সিজাং-এ ২৫০০০ কিলোওয়াট স্থাপিত ক্ষমতাসম্পন্ন ইয়াংবাজিং বিদ্যুৎ কেন্দ্র নির্মিত হয়েছে, যা বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য ভূ-তাপীয় (জল ও তাপ শক্তি সম্পদ) শক্তি ব্যবহার করে। বিশেষজ্ঞদের পূর্বাভাস অনুযায়ী, চীনে প্রতি বছর প্রায় ১০০ মিটারের মধ্যে মাটি থেকে যে নিম্ন-তাপমাত্রার শক্তি (ভূগর্ভস্থ জলকে মাধ্যম হিসেবে ব্যবহার করে) সংগ্রহ করা যেতে পারে, তার পরিমাণ ১৫০ বিলিয়ন কিলোওয়াট পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে। বর্তমানে চীনে ভূতাপীয় বিদ্যুৎ উৎপাদনের স্থাপিত ক্ষমতা ৩৫৩০০ কিলোওয়াট।
(2) জলবিদ্যুৎ শক্তি সম্পদ
জলশক্তি বলতে পানির গতিশক্তি এবং স্থিতিশক্তিকে বোঝায়। প্রাচীন চীনে, উত্তাল নদী, জলপ্রপাত এবং ঝর্ণার জলশক্তি সম্পদ ব্যাপকভাবে ব্যবহার করে জলসেচ, শস্য প্রক্রিয়াকরণ এবং ধানের তুষ ছাড়ানোর জন্য জলচক্র, জলকল এবং কলের মতো যন্ত্রপাতি নির্মাণ করা হতো। ১৮৩০-এর দশকে, ইউরোপে ময়দা কল, সুতির কল এবং খনির মতো বৃহৎ শিল্পে শক্তি সরবরাহের জন্য জলবিদ্যুৎ কেন্দ্র তৈরি ও ব্যবহার করা হয়েছিল। আধুনিক ওয়াটার টারবাইন, যা জল উত্তোলন ও সেচের জন্য কেন্দ্রাতিগ বল তৈরি করতে সরাসরি কেন্দ্রাতিগ জল পাম্প চালায়, এবং ওয়াটার হ্যামার পাম্প স্টেশন, যা জলপ্রবাহ ব্যবহার করে ওয়াটার হ্যামার চাপ তৈরি করে এবং জল উত্তোলন ও সেচের জন্য উচ্চ জলচাপ সৃষ্টি করে—এ সবই জলশক্তি সম্পদের প্রত্যক্ষ উন্নয়ন ও ব্যবহার।
(৩) জলবিদ্যুৎ শক্তি সম্পদ
১৮৮০-এর দশকে, যখন বিদ্যুৎ আবিষ্কৃত হয়, তখন তড়িৎচুম্বকীয় তত্ত্বের উপর ভিত্তি করে বৈদ্যুতিক মোটর তৈরি করা হয়েছিল এবং জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রের জলশক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তরিত করে ব্যবহারকারীদের কাছে পৌঁছে দেওয়ার জন্য জলবিদ্যুৎ কেন্দ্র নির্মাণ করা হয়েছিল, যা জলবিদ্যুৎ শক্তি সম্পদের ব্যাপক উন্নয়ন ও ব্যবহারের একটি যুগের সূচনা করে।
আমরা এখন যে জলবিদ্যুৎ সম্পদের কথা বলছি, সেগুলোকে সাধারণত জলবিদ্যুৎ সম্পদ বলা হয়। নদীর জলসম্পদ ছাড়াও, মহাসাগরে বিপুল পরিমাণে জোয়ার, তরঙ্গ, লবণ এবং তাপমাত্রা শক্তি রয়েছে। অনুমান করা হয় যে, বিশ্বব্যাপী মহাসাগরীয় জলবিদ্যুৎ সম্পদের পরিমাণ ৭৬ বিলিয়ন কিলোওয়াট, যা স্থলভিত্তিক নদী জলবিদ্যুতের তাত্ত্বিক মজুদের চেয়ে ১৫ গুণেরও বেশি। এর মধ্যে, জোয়ার শক্তি ৩ বিলিয়ন কিলোওয়াট, তরঙ্গ শক্তি ৩ বিলিয়ন কিলোওয়াট, তাপমাত্রার পার্থক্যজনিত শক্তি ৪০ বিলিয়ন কিলোওয়াট এবং লবণের পার্থক্যজনিত শক্তি ৩০ বিলিয়ন কিলোওয়াট। বর্তমানে, মানুষের দ্বারা সামুদ্রিক জলবিদ্যুৎ সম্পদ ব্যবহারের ক্ষেত্রে শুধুমাত্র জোয়ার শক্তির উন্নয়ন ও ব্যবহার প্রযুক্তিই একটি ব্যবহারিক পর্যায়ে পৌঁছেছে, যা বৃহৎ পরিসরে বিকশিত হতে পারে। অন্যান্য শক্তির উৎসের উন্নয়ন ও ব্যবহারের জন্য প্রযুক্তিগত ও অর্থনৈতিক সম্ভাব্যতা এবং বাস্তব উন্নয়ন ও ব্যবহারে যুগান্তকারী সাফল্য অর্জনের লক্ষ্যে আরও গবেষণার প্রয়োজন রয়েছে। আমরা সাধারণত মহাসাগরীয় শক্তির যে উন্নয়ন ও ব্যবহারের কথা বলি, তা মূলত জোয়ার শক্তির উন্নয়ন ও ব্যবহার। পৃথিবীর সমুদ্রপৃষ্ঠের প্রতি চাঁদ ও সূর্যের আকর্ষণের কারণে জলস্তরে পর্যায়ক্রমিক ওঠানামা ঘটে, যা সমুদ্র জোয়ার-ভাটা নামে পরিচিত। সমুদ্রজলের এই ওঠানামা থেকেই জোয়ার-ভাটার শক্তির সৃষ্টি হয়। নীতিগতভাবে, জোয়ার-ভাটার শক্তি হলো জোয়ার-ভাটার স্তরের ওঠানামার ফলে উৎপন্ন এক প্রকার যান্ত্রিক শক্তি।
একাদশ শতাব্দীতে জোয়ার-ভাটার কলের আবির্ভাব ঘটে এবং বিংশ শতাব্দীর শুরুতে জার্মানি ও ফ্রান্স ছোট আকারের জোয়ার-ভাটার বিদ্যুৎ কেন্দ্র নির্মাণ শুরু করে।
অনুমান করা হয় যে, বিশ্বের ব্যবহারযোগ্য জোয়ার-ভাটার শক্তির পরিমাণ ১ বিলিয়ন থেকে ১.১ বিলিয়ন কিলোওয়াটের মধ্যে, এবং এর বার্ষিক বিদ্যুৎ উৎপাদন ক্ষমতা প্রায় ১২৪০ বিলিয়ন কিলোওয়াট-ঘণ্টা। চীনের ব্যবহারযোগ্য জোয়ার-ভাটার শক্তি সম্পদের স্থাপিত ক্ষমতা ২১.৫৮ মিলিয়ন কিলোওয়াট এবং এর বার্ষিক বিদ্যুৎ উৎপাদন ক্ষমতা ৩০ বিলিয়ন কিলোওয়াট-ঘণ্টা।
বর্তমানে বিশ্বের বৃহত্তম জোয়ার-ভিত্তিক বিদ্যুৎ কেন্দ্র হলো ফ্রান্সের রেন জোয়ার-ভিত্তিক বিদ্যুৎ কেন্দ্র, যার স্থাপিত ক্ষমতা ২৪০০০০ কিলোওয়াট। চীনের প্রথম জোয়ার-ভিত্তিক বিদ্যুৎ কেন্দ্র, গুয়াংডং-এর জিঝো জোয়ার-ভিত্তিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রটি ১৯৫৮ সালে ৪০ কিলোওয়াট স্থাপিত ক্ষমতা নিয়ে নির্মিত হয়েছিল। ১৯৮৫ সালে নির্মিত ঝেজিয়াং জিয়াংজিয়া জোয়ার-ভিত্তিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রের মোট স্থাপিত ক্ষমতা ৩২০০ কিলোওয়াট, যা বিশ্বে তৃতীয় স্থানে রয়েছে।
এছাড়াও, চীনের মহাসাগরগুলিতে তরঙ্গ শক্তির মজুদ প্রায় ১২.৮৫ মিলিয়ন কিলোওয়াট, জোয়ার-ভাটার শক্তি প্রায় ১৩.৯৪ মিলিয়ন কিলোওয়াট, লবণাক্ততার পার্থক্যজনিত শক্তি প্রায় ১২৫ মিলিয়ন কিলোওয়াট এবং তাপমাত্রার পার্থক্যজনিত শক্তি প্রায় ১.৩২১ বিলিয়ন কিলোওয়াট। সংক্ষেপে, চীনের মোট সামুদ্রিক শক্তির পরিমাণ প্রায় ১.৫ বিলিয়ন কিলোওয়াট, যা স্থলভাগের নদী জলবিদ্যুৎ খাতের ৬৯৪ মিলিয়ন কিলোওয়াট তাত্ত্বিক মজুদের দ্বিগুণেরও বেশি এবং এর উন্নয়ন ও ব্যবহারের ব্যাপক সম্ভাবনা রয়েছে। বর্তমানে, বিশ্বজুড়ে বিভিন্ন দেশ মহাসাগরে লুকানো বিপুল শক্তি সম্পদের উন্নয়ন ও ব্যবহারের জন্য প্রযুক্তিগত পদ্ধতির গবেষণায় ব্যাপকভাবে বিনিয়োগ করছে।
২. জলবিদ্যুৎ শক্তি সম্পদ
জলবিদ্যুৎ শক্তি সম্পদ বলতে সাধারণত নদীর জলের প্রবাহের স্থিতিশক্তি ও গতিশক্তি ব্যবহার করে জলবিদ্যুৎ জেনারেটরকে কাজ সম্পাদন করানো এবং চালনা করার মাধ্যমে বিদ্যুৎ উৎপাদন করাকে বোঝায়। কয়লা, তেল, প্রাকৃতিক গ্যাস এবং পারমাণবিক বিদ্যুৎ উৎপাদনে অনবায়নযোগ্য জ্বালানি সম্পদের ব্যবহার প্রয়োজন হয়, অপরদিকে জলবিদ্যুৎ উৎপাদনে জলের সম্পদের প্রয়োজন হয় না, বরং এটি নদীর প্রবাহের শক্তিকে কাজে লাগায়।
(১) বৈশ্বিক জলবিদ্যুৎ শক্তি সম্পদ
বিশ্বব্যাপী নদীগুলোতে জলবিদ্যুৎ সম্পদের মোট মজুদ ৫.০৫ বিলিয়ন কিলোওয়াট, যার মাধ্যমে বার্ষিক বিদ্যুৎ উৎপাদন ৪৪.২৮ ট্রিলিয়ন কিলোওয়াট-ঘণ্টা পর্যন্ত হতে পারে; প্রযুক্তিগতভাবে ব্যবহারযোগ্য জলবিদ্যুৎ সম্পদ হলো ২.২৬ বিলিয়ন কিলোওয়াট, এবং এর বার্ষিক বিদ্যুৎ উৎপাদন ৯.৮ ট্রিলিয়ন কিলোওয়াট-ঘণ্টা পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে।
১৮৭৮ সালে ফ্রান্স ২৫ কিলোওয়াট স্থাপিত ক্ষমতাসম্পন্ন বিশ্বের প্রথম জলবিদ্যুৎ কেন্দ্র নির্মাণ করে। এখন পর্যন্ত, বিশ্বব্যাপী স্থাপিত জলবিদ্যুৎ ক্ষমতা ৭৬০ মিলিয়ন কিলোওয়াট ছাড়িয়ে গেছে, যার বার্ষিক বিদ্যুৎ উৎপাদন ৩ ট্রিলিয়ন কিলোওয়াট-ঘণ্টা।
(2) চীনের জলবিদ্যুৎ সম্পদ
চীন বিশ্বের অন্যতম সমৃদ্ধ জলবিদ্যুৎ শক্তি সম্পদসম্পন্ন দেশ। জলবিদ্যুৎ সম্পদের সর্বশেষ সমীক্ষা অনুসারে, চীনে নদীজলের শক্তির তাত্ত্বিক মজুদ ৬৯৪ মিলিয়ন কিলোওয়াট এবং বার্ষিক তাত্ত্বিক বিদ্যুৎ উৎপাদন ৬.০৮ ট্রিলিয়ন কিলোওয়াট-ঘণ্টা, যা জলবিদ্যুৎ তাত্ত্বিক মজুদের দিক থেকে বিশ্বে প্রথম; চীনের জলবিদ্যুৎ সম্পদের প্রযুক্তিগতভাবে ব্যবহারযোগ্য ক্ষমতা ৫৪২ মিলিয়ন কিলোওয়াট, যার বার্ষিক বিদ্যুৎ উৎপাদন ২.৪৭ ট্রিলিয়ন কিলোওয়াট-ঘণ্টা এবং অর্থনৈতিকভাবে ব্যবহারযোগ্য ক্ষমতা ৪০২ মিলিয়ন কিলোওয়াট, যার বার্ষিক বিদ্যুৎ উৎপাদন ১.৭৫ ট্রিলিয়ন কিলোওয়াট-ঘণ্টা, উভয় ক্ষেত্রেই এটি বিশ্বে প্রথম।
১৯০৫ সালের জুলাই মাসে, চীনের প্রথম জলবিদ্যুৎ কেন্দ্র, তাইওয়ান প্রদেশের গুইশান জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রটি ৫০০ কেভিএ স্থাপিত ক্ষমতাসহ নির্মিত হয়েছিল। ১৯১২ সালে, চীনের মূল ভূখণ্ডের প্রথম জলবিদ্যুৎ কেন্দ্র, ইউনান প্রদেশের কুনমিং-এর শিলংবা জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রটি ৪৮০ কিলোওয়াট স্থাপিত ক্ষমতাসহ বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য সম্পন্ন হয়েছিল। ১৯৪৯ সালে, দেশে জলবিদ্যুৎ উৎপাদনের স্থাপিত ক্ষমতা ছিল ১৬৩০০০ কিলোওয়াট; ১৯৯৯ সালের শেষ নাগাদ, এটি ৭২.৯৭ মিলিয়ন কিলোওয়াটে উন্নীত হয়, যা কেবল মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের পরেই দ্বিতীয় এবং বিশ্বে দ্বিতীয় স্থান অধিকার করে; ২০০৫ সাল নাগাদ, চীনে জলবিদ্যুৎ উৎপাদনের মোট স্থাপিত ক্ষমতা ১১৫ মিলিয়ন কিলোওয়াটে পৌঁছেছিল, যা বিশ্বে প্রথম স্থান অধিকার করে এবং এটি ব্যবহারযোগ্য জলবিদ্যুৎ ক্ষমতার ১৪.৪% এবং জাতীয় বিদ্যুৎ শিল্পের মোট স্থাপিত ক্ষমতার ২০% ছিল।
(৩) জলবিদ্যুৎ শক্তির বৈশিষ্ট্য
প্রকৃতির জলচক্রের মাধ্যমে জলবিদ্যুৎ শক্তি বারবার পুনরুৎপাদিত হয় এবং মানুষ তা অবিচ্ছিন্নভাবে ব্যবহার করতে পারে। জলবিদ্যুৎ শক্তির এই নবায়নযোগ্যতা বোঝাতে মানুষ প্রায়শই 'অক্ষয়' শব্দটি ব্যবহার করে থাকে।
জলবিদ্যুৎ শক্তি উৎপাদন ও পরিচালনার সময় কোনো জ্বালানি ব্যবহার করে না বা ক্ষতিকর পদার্থ নির্গত করে না। এর ব্যবস্থাপনা ও পরিচালন ব্যয়, বিদ্যুৎ উৎপাদন ব্যয় এবং পরিবেশগত প্রভাব তাপবিদ্যুৎ উৎপাদনের তুলনায় অনেক কম, যা এটিকে একটি স্বল্প-ব্যয়ী সবুজ শক্তির উৎস করে তুলেছে।
জলবিদ্যুৎ শক্তির নিয়ন্ত্রণ ক্ষমতা ভালো, এটি দ্রুত চালু হয় এবং বিদ্যুৎ গ্রিডের পরিচালনায় পিক শেভিং-এর ভূমিকা পালন করে। এটি দ্রুত ও কার্যকর, যা জরুরি ও দুর্ঘটনাজনিত পরিস্থিতিতে বিদ্যুৎ সরবরাহের ক্ষতি কমায় এবং বিদ্যুৎ সরবরাহের নিরাপত্তা নিশ্চিত করে।
জলবিদ্যুৎ শক্তি এবং খনিজ শক্তি হলো সম্পদ-ভিত্তিক প্রাথমিক শক্তি, যা বিদ্যুৎ শক্তিতে রূপান্তরিত হলে গৌণ শক্তি নামে পরিচিত হয়। জলবিদ্যুৎ শক্তির উন্নয়ন এমন একটি শক্তির উৎস যা একই সাথে প্রাথমিক শক্তি উন্নয়ন এবং গৌণ শক্তি উৎপাদন উভয়ই সম্পন্ন করে, এবং এতে প্রাথমিক শক্তি নির্মাণ ও গৌণ শক্তি নির্মাণের দ্বৈত কার্যকারিতা রয়েছে; এর জন্য কোনো একক খনিজ উত্তোলন, পরিবহন এবং সঞ্চয় প্রক্রিয়ার প্রয়োজন হয় না, ফলে জ্বালানি খরচ ব্যাপকভাবে হ্রাস পায়।
জলবিদ্যুৎ উন্নয়নের জন্য জলাধার নির্মাণ স্থানীয় এলাকার বাস্তুতান্ত্রিক পরিবেশকে পরিবর্তন করে দেবে। একদিকে, এর জন্য কিছু জমি জলমগ্ন করতে হয়, যার ফলে অভিবাসীদের অন্যত্র স্থানান্তরিত হতে হয়; অন্যদিকে, এটি অঞ্চলের ক্ষুদ্র জলবায়ু পুনরুদ্ধার করতে, একটি নতুন জলজ বাস্তুতান্ত্রিক পরিবেশ তৈরি করতে, জীবের টিকে থাকাকে উৎসাহিত করতে এবং মানুষের বন্যা নিয়ন্ত্রণ, সেচ, পর্যটন ও নৌপরিবহন উন্নয়নে সহায়তা করতে পারে। অতএব, জলবিদ্যুৎ প্রকল্পের পরিকল্পনায় বাস্তুতান্ত্রিক পরিবেশের উপর প্রতিকূল প্রভাব কমানোর জন্য সার্বিকভাবে বিবেচনা করা উচিত এবং জলবিদ্যুৎ উন্নয়নের অসুবিধার চেয়ে সুবিধাই বেশি।
জলবিদ্যুৎ শক্তির সুবিধার কারণে, বিশ্বজুড়ে দেশগুলো এখন জলবিদ্যুৎ উন্নয়নে অগ্রাধিকারমূলক নীতি গ্রহণ করছে। ১৯৯০-এর দশকে, ব্রাজিলের মোট স্থাপিত ক্ষমতার ৯৩.২% ছিল জলবিদ্যুৎ, যেখানে নরওয়ে, সুইজারল্যান্ড, নিউজিল্যান্ড এবং কানাডার মতো দেশগুলোতে জলবিদ্যুৎ অনুপাত ছিল ৫০%-এর বেশি।
১৯৯০ সালে বিশ্বের কিছু দেশে ব্যবহারযোগ্য বিদ্যুতের তুলনায় জলবিদ্যুৎ উৎপাদনের অনুপাত ছিল ফ্রান্সে ৭৪%, সুইজারল্যান্ডে ৭২%, জাপানে ৬৬%, প্যারাগুয়েতে ৬১%, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে ৫৫%, মিশরে ৫৪%, কানাডায় ৫০%, ব্রাজিলে ১৭.৩%, ভারতে ১১% এবং একই সময়ে চীনে ৬.৬%।