માનવ વિકાસ અને જળવિદ્યુત સંસાધનોના ઉપયોગનું મૂળભૂત જ્ઞાન

૧, જળ ઉર્જા સંસાધનો
માનવ વિકાસ અને જળવિદ્યુત સંસાધનોના ઉપયોગનો ઇતિહાસ પ્રાચીન કાળનો છે. પીપલ્સ રિપબ્લિક ઓફ ચાઇનાના નવીનીકરણીય ઉર્જા કાયદાના અર્થઘટન (નેશનલ પીપલ્સ કોંગ્રેસની સ્થાયી સમિતિની કાયદા કાર્યકારી સમિતિ દ્વારા સંપાદિત) અનુસાર, જળ ઊર્જાની વ્યાખ્યા છે: પવન અને સૂર્યની ગરમી પાણીના બાષ્પીભવનનું કારણ બને છે, પાણીની વરાળ વરસાદ અને બરફ બનાવે છે, વરસાદ અને બરફના પડવાથી નદીઓ અને નાળા બને છે, અને પાણીનો પ્રવાહ ઊર્જા ઉત્પન્ન કરે છે, જેને જળ ઊર્જા કહેવામાં આવે છે.
સમકાલીન જળવિદ્યુત સંસાધન વિકાસ અને ઉપયોગની મુખ્ય સામગ્રી જળવિદ્યુત સંસાધનોનો વિકાસ અને ઉપયોગ છે, તેથી લોકો સામાન્ય રીતે જળ ઉર્જા સંસાધનો, હાઇડ્રોલિક પાવર સંસાધનો અને જળવિદ્યુત ઉર્જા સંસાધનોનો સમાનાર્થી તરીકે ઉપયોગ કરે છે. જો કે, વાસ્તવમાં, જળવિદ્યુત સંસાધનોમાં હાઇડ્રો થર્મલ ઉર્જા સંસાધનો, હાઇડ્રો ઉર્જા સંસાધનો અને દરિયાઈ ઉર્જા સંસાધનો જેવી વિશાળ શ્રેણીની સામગ્રીનો સમાવેશ થાય છે.

(૧) પાણી અને ઉષ્મા ઉર્જા સંસાધનો
પાણી અને ઉષ્મા ઉર્જા સંસાધનોને સામાન્ય રીતે કુદરતી ગરમ પાણીના ઝરણા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. પ્રાચીન સમયમાં, લોકોએ સ્નાન બનાવવા, સ્નાન કરવા, બીમારીઓની સારવાર કરવા અને કસરત કરવા માટે કુદરતી ગરમ પાણીના ઝરણાના પાણી અને ગરમીના સંસાધનોનો સીધો ઉપયોગ કરવાનું શરૂ કર્યું. આધુનિક લોકો વીજળી ઉત્પાદન અને ગરમી માટે પણ પાણી અને ઉષ્મા ઉર્જા સંસાધનોનો ઉપયોગ કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, આઇસલેન્ડમાં 2003 માં 7.08 અબજ કિલોવોટ કલાકનું જળવિદ્યુત ઉત્પાદન હતું, જેમાંથી 1.41 અબજ કિલોવોટ કલાક ભૂઉષ્મા ઉર્જા (એટલે ​​કે પાણી ઉષ્મા ઉર્જા સંસાધનો) નો ઉપયોગ કરીને ઉત્પન્ન કરવામાં આવ્યા હતા. દેશના 86% રહેવાસીઓએ ગરમી માટે ભૂઉષ્મા ઉર્જા (પાણી ઉષ્મા ઉર્જા સંસાધનો) નો ઉપયોગ કર્યો છે. 25000 કિલોવોટની સ્થાપિત ક્ષમતા ધરાવતું યાંગબાજિંગ પાવર સ્ટેશન ઝીઝાંગમાં બનાવવામાં આવ્યું છે, જે વીજળી ઉત્પન્ન કરવા માટે ભૂઉષ્મા (પાણી અને ઉષ્મા ઉર્જા સંસાધનો) નો પણ ઉપયોગ કરે છે. નિષ્ણાતોની આગાહી મુજબ, ચીનમાં લગભગ 100 મીટરની અંદર માટી દ્વારા દર વર્ષે એકત્રિત કરી શકાય તેવી નીચા-તાપમાન ઉર્જા (ભૂગર્ભજળનો માધ્યમ તરીકે ઉપયોગ કરીને) 150 અબજ કિલોવોટ સુધી પહોંચી શકે છે. હાલમાં, ચીનમાં ભૂ-ઉષ્મીય વીજ ઉત્પાદનની સ્થાપિત ક્ષમતા 35300 કિલોવોટ છે.
(2) હાઇડ્રોલિક ઉર્જા સંસાધનો
હાઇડ્રોલિક ઊર્જામાં પાણીની ગતિ અને સંભવિત ઊર્જાનો સમાવેશ થાય છે. પ્રાચીન ચીનમાં, તોફાની નદીઓ, ધોધ અને ધોધના હાઇડ્રોલિક ઊર્જા સંસાધનોનો ઉપયોગ પાણીના સિંચાઈ, અનાજ પ્રક્રિયા અને ચોખાના ભૂસા માટે વોટરવ્હીલ્સ, વોટર મિલ્સ અને વોટર મિલ્સ જેવી મશીનરી બનાવવા માટે વ્યાપકપણે કરવામાં આવતો હતો. 1830 ના દાયકામાં, યુરોપમાં ફ્લોર મિલ્સ, કપાસ મિલ્સ અને ખાણકામ જેવા મોટા પાયે ઉદ્યોગોને વીજળી પૂરી પાડવા માટે હાઇડ્રોલિક સ્ટેશનો વિકસાવવામાં આવ્યા હતા અને તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. આધુનિક વોટર ટર્બાઇન્સ જે પાણી ઉપાડવા અને સિંચાઈ માટે કેન્દ્રત્યાગી બળ ઉત્પન્ન કરવા માટે કેન્દ્રત્યાગી પાણીના પંપને સીધા ચલાવે છે, તેમજ વોટર હેમર પંપ સ્ટેશન જે પાણીના પ્રવાહનો ઉપયોગ પાણીના હેમર દબાણ ઉત્પન્ન કરવા અને પાણી ઉપાડવા અને સિંચાઈ માટે ઉચ્ચ પાણીનું દબાણ બનાવે છે, તે બધા જળ ઉર્જા સંસાધનોનો સીધો વિકાસ અને ઉપયોગ છે.
(૩) જળવિદ્યુત ઉર્જા સંસાધનો
૧૮૮૦ ના દાયકામાં, જ્યારે વીજળીની શોધ થઈ, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સિદ્ધાંતના આધારે ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સનું ઉત્પાદન કરવામાં આવ્યું, અને હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક પાવર સ્ટેશનોની હાઇડ્રોલિક ઊર્જાને વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરવા અને તેને વપરાશકર્તાઓ સુધી પહોંચાડવા માટે હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક પાવર પ્લાન્ટ બનાવવામાં આવ્યા, જેનાથી હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક ઊર્જા સંસાધનોના જોરશોરથી વિકાસ અને ઉપયોગનો સમયગાળો શરૂ થયો.
આપણે જે જળવિદ્યુત સંસાધનોનો ઉલ્લેખ કરી રહ્યા છીએ તેને સામાન્ય રીતે જળવિદ્યુત સંસાધનો કહેવામાં આવે છે. નદીના જળ સંસાધનો ઉપરાંત, સમુદ્રમાં વિશાળ ભરતી, તરંગ, મીઠું અને તાપમાન ઊર્જા પણ છે. એવો અંદાજ છે કે વૈશ્વિક મહાસાગર જળવિદ્યુત સંસાધનો 76 અબજ કિલોવોટ છે, જે જમીન આધારિત નદી જળવિદ્યુતના સૈદ્ધાંતિક ભંડાર કરતાં 15 ગણા વધારે છે. તેમાંથી, ભરતી ઊર્જા 3 અબજ કિલોવોટ, તરંગ ઊર્જા 3 અબજ કિલોવોટ, તાપમાન તફાવત ઊર્જા 40 અબજ કિલોવોટ અને મીઠા તફાવત ઊર્જા 30 અબજ કિલોવોટ છે. હાલમાં, ફક્ત ભરતી ઊર્જાના વિકાસ અને ઉપયોગની તકનીક જ વ્યવહારિક તબક્કામાં પહોંચી છે જે માનવો દ્વારા દરિયાઈ જળવિદ્યુત સંસાધનોના ઉપયોગમાં મોટા પાયે વિકસાવી શકાય છે. તકનીકી અને આર્થિક શક્યતામાં સફળતા પ્રાપ્ત કરવા અને વ્યવહારુ વિકાસ અને ઉપયોગ પ્રાપ્ત કરવા માટે અન્ય ઊર્જા સ્ત્રોતોના વિકાસ અને ઉપયોગ માટે હજુ પણ વધુ સંશોધનની જરૂર છે. આપણે સામાન્ય રીતે જે સમુદ્રી ઊર્જાનો ઉલ્લેખ કરીએ છીએ તેનો વિકાસ અને ઉપયોગ મુખ્યત્વે ભરતી ઊર્જાનો વિકાસ અને ઉપયોગ છે. પૃથ્વીની સમુદ્ર સપાટી પર ચંદ્ર અને સૂર્યનું આકર્ષણ પાણીના સ્તરમાં સમયાંતરે વધઘટનું કારણ બને છે, જેને સમુદ્રી ભરતી તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. દરિયાઈ પાણીની વધઘટ ભરતી ઉર્જા બનાવે છે. સૈદ્ધાંતિક રીતે, ભરતી ઉર્જા એ ભરતીના સ્તરના વધઘટ દ્વારા ઉત્પન્ન થતી યાંત્રિક ઉર્જા છે.
૧૧મી સદીમાં ભરતી મિલો દેખાઈ, અને ૨૦મી સદીની શરૂઆતમાં, જર્મની અને ફ્રાન્સે નાના ભરતી પાવર સ્ટેશન બનાવવાનું શરૂ કર્યું.
એવો અંદાજ છે કે વિશ્વની ભરતી ઉર્જાનો ઉપયોગ ૧ અબજથી ૧.૧ અબજ કિલોવોટ સુધી થાય છે, જેમાંથી વાર્ષિક વીજળીનું ઉત્પાદન આશરે ૧૨૪૦ અબજ કિલોવોટ કલાક થાય છે. ચીનના ભરતી ઉર્જા ઉર્જા સંસાધનોની સ્થાપિત ક્ષમતા ૨૧.૫૮ મિલિયન કિલોવોટ અને વાર્ષિક વીજળીનું ઉત્પાદન ૩૦ અબજ કિલોવોટ કલાક છે.
હાલમાં વિશ્વનું સૌથી મોટું ભરતી પાવર સ્ટેશન ફ્રાન્સમાં રેન્સ ભરતી પાવર સ્ટેશન છે, જેની સ્થાપિત ક્ષમતા 240000 કિલોવોટ છે. ચીનમાં પ્રથમ ભરતી પાવર સ્ટેશન, ગુઆંગડોંગમાં જીઝોઉ ભરતી પાવર સ્ટેશન, 1958 માં 40 કિલોવોટની સ્થાપિત ક્ષમતા સાથે બનાવવામાં આવ્યું હતું. 1985 માં બનેલ ઝેજિયાંગ જિયાંગ્સિયા ભરતી પાવર સ્ટેશનની કુલ સ્થાપિત ક્ષમતા 3200 કિલોવોટ છે, જે વિશ્વમાં ત્રીજા ક્રમે છે.
વધુમાં, ચીનના મહાસાગરોમાં, તરંગ ઊર્જાનો ભંડાર લગભગ ૧૨.૮૫ મિલિયન કિલોવોટ, ભરતી ઊર્જા લગભગ ૧૩.૯૪ મિલિયન કિલોવોટ, મીઠાના તફાવત ઊર્જા લગભગ ૧૨૫ મિલિયન કિલોવોટ અને તાપમાન તફાવત ઊર્જા લગભગ ૧.૩૨૧ અબજ કિલોવોટ છે. સારાંશમાં, ચીનમાં કુલ સમુદ્ર ઊર્જા લગભગ ૧.૫ અબજ કિલોવોટ છે, જે ભૂમિ નદીના જળવિદ્યુતના સૈદ્ધાંતિક અનામત કરતાં બમણા કરતાં વધુ છે, અને વિકાસ અને ઉપયોગ માટે વ્યાપક સંભાવનાઓ ધરાવે છે. આજકાલ, વિશ્વભરના દેશો સમુદ્રમાં છુપાયેલા પ્રચંડ ઊર્જા સંસાધનોના વિકાસ અને ઉપયોગ માટે તકનીકી અભિગમોના સંશોધનમાં ભારે રોકાણ કરી રહ્યા છે.
2, જળવિદ્યુત ઊર્જા સંસાધનો
જળવિદ્યુત ઉર્જા સંસાધનો સામાન્ય રીતે નદીના પાણીના પ્રવાહની સંભવિત અને ગતિ ઊર્જાનો ઉપયોગ કરીને કાર્યને વિસર્જન કરવા અને વીજળી ઉત્પન્ન કરવા માટે હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક જનરેટરના પરિભ્રમણને ચલાવવાનો ઉલ્લેખ કરે છે. કોલસો, તેલ, કુદરતી ગેસ અને પરમાણુ ઉર્જા ઉત્પાદન માટે બિન-નવીનીકરણીય ઇંધણ સંસાધનોનો વપરાશ જરૂરી છે, જ્યારે જળવિદ્યુત ઉર્જા ઉત્પાદન પાણીના સંસાધનોનો ઉપયોગ કરતું નથી, પરંતુ નદીના પ્રવાહની ઉર્જાનો ઉપયોગ કરે છે.
(૧) વૈશ્વિક જળવિદ્યુત ઊર્જા સંસાધનો
વિશ્વભરમાં નદીઓમાં જળવિદ્યુત સંસાધનોનો કુલ ભંડાર 5.05 અબજ કિલોવોટ છે, જેમાંથી વાર્ષિક 44.28 ટ્રિલિયન કિલોવોટ કલાક સુધી વીજળી ઉત્પન્ન થાય છે; તકનીકી રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા જળવિદ્યુત સંસાધનો 2.26 અબજ કિલોવોટ છે, અને વાર્ષિક વીજળી ઉત્પાદન 9.8 ટ્રિલિયન કિલોવોટ કલાક સુધી પહોંચી શકે છે.
૧૮૭૮માં, ફ્રાન્સે ૨૫ કિલોવોટની સ્થાપિત ક્ષમતા સાથે વિશ્વનું પ્રથમ જળવિદ્યુત મથક બનાવ્યું. અત્યાર સુધીમાં, વિશ્વભરમાં સ્થાપિત જળવિદ્યુત ક્ષમતા ૭૬૦ મિલિયન કિલોવોટને વટાવી ગઈ છે, જે વાર્ષિક ૩ ટ્રિલિયન કિલોવોટ કલાક વીજળી ઉત્પન્ન કરે છે.
(2) ચીનના જળવિદ્યુત સંસાધનો
ચીન વિશ્વના સૌથી સમૃદ્ધ જળવિદ્યુત ઉર્જા સંસાધનો ધરાવતા દેશોમાંનો એક છે. જળવિદ્યુત સંસાધનોના તાજેતરના સર્વે મુજબ, ચીનમાં નદીના પાણીની ઉર્જાનો સૈદ્ધાંતિક ભંડાર 694 મિલિયન કિલોવોટ છે, અને વાર્ષિક સૈદ્ધાંતિક વીજ ઉત્પાદન 6.08 ટ્રિલિયન કિલોવોટ કલાક છે, જે જળવિદ્યુત સૈદ્ધાંતિક ભંડારની દ્રષ્ટિએ વિશ્વમાં પ્રથમ ક્રમે છે; ચીનના જળવિદ્યુત સંસાધનોની તકનીકી રીતે શોષણક્ષમ ક્ષમતા 542 મિલિયન કિલોવોટ છે, જેમાં વાર્ષિક 2.47 ટ્રિલિયન કિલોવોટ કલાક વીજળી ઉત્પાદન છે, અને આર્થિક રીતે શોષણક્ષમ ક્ષમતા 402 મિલિયન કિલોવોટ છે, જેમાં વાર્ષિક 1.75 ટ્રિલિયન કિલોવોટ કલાક વીજળી ઉત્પાદન છે, બંને વિશ્વમાં પ્રથમ ક્રમે છે.
જુલાઈ ૧૯૦૫માં, ચીનનું પહેલું હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક પાવર સ્ટેશન, તાઇવાન પ્રાંતમાં ગુઇશાન હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક પાવર સ્ટેશન, ૫૦૦ kVA ની સ્થાપિત ક્ષમતા સાથે બનાવવામાં આવ્યું હતું. ૧૯૧૨માં, ચીનના મુખ્ય ભૂમિમાં પહેલું હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક સ્ટેશન, યુનાન પ્રાંતના કુનમિંગમાં શિલોંગબા હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક પાવર સ્ટેશન, ૪૮૦ કિલોવોટની સ્થાપિત ક્ષમતા સાથે વીજ ઉત્પાદન માટે પૂર્ણ થયું. ૧૯૪૯માં, દેશમાં હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક પાવરની સ્થાપિત ક્ષમતા ૧૬૩૦૦૦ કિલોવોટ હતી; ૧૯૯૯ના અંત સુધીમાં, તે ૭૨.૯૭ મિલિયન કિલોવોટ સુધી વિકસ્યું હતું, જે યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ પછી બીજા ક્રમે હતું અને વિશ્વમાં બીજા ક્રમે હતું; ૨૦૦૫ સુધીમાં, ચીનમાં હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક પાવરની કુલ સ્થાપિત ક્ષમતા ૧૧૫ મિલિયન કિલોવોટ સુધી પહોંચી ગઈ હતી, જે વિશ્વમાં પ્રથમ ક્રમે હતી, જે શોષણક્ષમ હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક ક્ષમતાના ૧૪.૪% અને રાષ્ટ્રીય પાવર ઉદ્યોગની કુલ સ્થાપિત ક્ષમતાના ૨૦% હિસ્સો ધરાવે છે.
(૩) જળવિદ્યુત ઊર્જાની લાક્ષણિકતાઓ
પ્રકૃતિના જળચક્ર સાથે જળવિદ્યુત ઊર્જા વારંવાર પુનર્જીવિત થાય છે, અને માનવો દ્વારા તેનો સતત ઉપયોગ કરી શકાય છે. લોકો ઘણીવાર જળવિદ્યુત ઊર્જાની નવીકરણક્ષમતાનું વર્ણન કરવા માટે 'અખૂટ' શબ્દસમૂહનો ઉપયોગ કરે છે.
હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક ઉર્જા ઉત્પાદન અને સંચાલન દરમિયાન બળતણનો વપરાશ કરતી નથી અથવા હાનિકારક પદાર્થોનું ઉત્સર્જન કરતી નથી. તેના સંચાલન અને સંચાલન ખર્ચ, વીજ ઉત્પાદન ખર્ચ અને પર્યાવરણીય અસર થર્મલ પાવર ઉત્પાદન કરતા ઘણી ઓછી છે, જે તેને ઓછી કિંમતનો ગ્રીન એનર્જી સ્ત્રોત બનાવે છે.
હાઇડ્રોપાવર એનર્જી સારી નિયમન કામગીરી, ઝડપી શરૂઆત અને પાવર ગ્રીડના સંચાલનમાં ટોચની ભૂમિકા ભજવે છે. તે ઝડપી અને અસરકારક છે, કટોકટી અને અકસ્માતની પરિસ્થિતિઓમાં વીજ પુરવઠાના નુકસાનને ઘટાડે છે અને વીજ પુરવઠાની સલામતી સુનિશ્ચિત કરે છે.
જળવિદ્યુત ઉર્જા અને ખનિજ ઉર્જા સંસાધન-આધારિત પ્રાથમિક ઉર્જાનો ભાગ છે, જે વિદ્યુત ઉર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે અને તેને ગૌણ ઉર્જા કહેવામાં આવે છે. જળવિદ્યુત ઉર્જા વિકાસ એ એક ઉર્જા સ્ત્રોત છે જે પ્રાથમિક ઉર્જા વિકાસ અને ગૌણ ઉર્જા ઉત્પાદન બંનેને એકસાથે પૂર્ણ કરે છે, જેમાં પ્રાથમિક ઉર્જા નિર્માણ અને ગૌણ ઉર્જા નિર્માણના બેવડા કાર્યો છે; એક જ ઉર્જા ખનિજ નિષ્કર્ષણ, પરિવહન અને સંગ્રહ પ્રક્રિયાની જરૂર નથી, જેનાથી બળતણ ખર્ચમાં ઘણો ઘટાડો થાય છે.
જળવિદ્યુત વિકાસ માટે જળાશયોના નિર્માણથી સ્થાનિક વિસ્તારોના પર્યાવરણીય વાતાવરણમાં પરિવર્તન આવશે. એક તરફ, તેને કેટલીક જમીન ડૂબકી મારવાની જરૂર પડશે, જેના પરિણામે સ્થળાંતર કરનારાઓનું સ્થળાંતર થશે; બીજી તરફ, તે પ્રદેશના સૂક્ષ્મ આબોહવાને પુનઃસ્થાપિત કરી શકે છે, એક નવું જળચર પર્યાવરણીય વાતાવરણ બનાવી શકે છે, જીવોના અસ્તિત્વને પ્રોત્સાહન આપી શકે છે અને માનવ પૂર નિયંત્રણ, સિંચાઈ, પર્યટન અને શિપિંગ વિકાસને સરળ બનાવી શકે છે. તેથી, જળવિદ્યુત પ્રોજેક્ટ્સના આયોજનમાં, પર્યાવરણીય પર્યાવરણ પર થતી પ્રતિકૂળ અસરને ઘટાડવા પર એકંદરે વિચારણા કરવી જોઈએ, અને જળવિદ્યુત વિકાસમાં ગેરફાયદા કરતાં વધુ ફાયદા છે.
જળવિદ્યુત ઊર્જાના ફાયદાઓને કારણે, વિશ્વભરના દેશો હવે જળવિદ્યુતના વિકાસને પ્રાથમિકતા આપતી નીતિઓ અપનાવી રહ્યા છે. 1990 ના દાયકામાં, બ્રાઝિલની કુલ સ્થાપિત ક્ષમતાના 93.2% હિસ્સો જળવિદ્યુતનો હતો, જ્યારે નોર્વે, સ્વિટ્ઝર્લૅન્ડ, ન્યુઝીલેન્ડ અને કેનેડા જેવા દેશોમાં જળવિદ્યુત ગુણોત્તર 50% થી વધુ હતો.
૧૯૯૦ માં, વિશ્વના કેટલાક દેશોમાં હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક પાવર ઉત્પાદન અને શોષણક્ષમ વીજળીનું પ્રમાણ ફ્રાન્સમાં ૭૪%, સ્વિટ્ઝર્લૅન્ડમાં ૭૨%, જાપાનમાં ૬૬%, પેરાગ્વેમાં ૬૧%, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં ૫૫%, ઇજિપ્તમાં ૫૪%, કેનેડામાં ૫૦%, બ્રાઝિલમાં ૧૭.૩%, ભારતમાં ૧૧% અને ચીનમાં ૬.૬% હતું.