સ્વચ્છ, નવીનીકરણીય જળવિદ્યુત ઊર્જાનો ઇતિહાસ અને લાક્ષણિકતાઓ

હાઇડ્રોપાવર એ એક નવીનીકરણીય ઉર્જા ટેકનોલોજી છે જે વીજળી ઉત્પન્ન કરવા માટે પાણીની ગતિ ઊર્જાનો ઉપયોગ કરે છે. તે એક વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતો સ્વચ્છ ઉર્જા સ્ત્રોત છે જેના ઘણા ફાયદા છે, જેમ કે નવીનીકરણક્ષમતા, ઓછું ઉત્સર્જન, સ્થિરતા અને નિયંત્રણક્ષમતા. હાઇડ્રોપાવરનો કાર્યકારી સિદ્ધાંત એક સરળ ખ્યાલ પર આધારિત છે: ટર્બાઇન ચલાવવા માટે પાણીના પ્રવાહની ગતિ ઊર્જાનો ઉપયોગ કરવો, જે બદલામાં જનરેટરને વીજળી ઉત્પન્ન કરવા માટે ફેરવે છે. હાઇડ્રોપાવર ઉત્પાદનના પગલાં છે: જળાશય અથવા નદીમાંથી પાણીનું ડાયવર્ઝન, જેને પાણીના સ્ત્રોતની જરૂર પડે છે, સામાન્ય રીતે જળાશય (કૃત્રિમ જળાશય) અથવા કુદરતી નદી, જે શક્તિ પૂરી પાડે છે; પાણીના પ્રવાહનું માર્ગદર્શન, જ્યાં પાણીનો પ્રવાહ ડાયવર્ઝન ચેનલ દ્વારા ટર્બાઇનના બ્લેડ તરફ નિર્દેશિત થાય છે. ડાયવર્ઝન ચેનલ વીજળી ઉત્પાદન ક્ષમતાને સમાયોજિત કરવા માટે પાણીના પ્રવાહના પ્રવાહને નિયંત્રિત કરી શકે છે; ટર્બાઇન ચાલી રહી છે, અને પાણીનો પ્રવાહ ટર્બાઇનના બ્લેડ સાથે અથડાય છે, જેના કારણે તે ફરે છે. ટર્બાઇન પવન ઊર્જા ઉત્પાદનમાં પવન ચક્ર જેવું જ છે; જનરેટર વીજળી ઉત્પન્ન કરે છે, અને ટર્બાઇનનું સંચાલન જનરેટરને ફેરવે છે, જે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનના સિદ્ધાંત દ્વારા વીજળી ઉત્પન્ન કરે છે; પાવર ટ્રાન્સમિશન, ઉત્પન્ન થતી વીજળી પાવર ગ્રીડમાં ટ્રાન્સમિટ થાય છે અને શહેરો, ઉદ્યોગો અને ઘરોમાં પૂરી પાડવામાં આવે છે. હાઇડ્રોપાવરના ઘણા પ્રકારો છે. વિવિધ કાર્યકારી સિદ્ધાંતો અને એપ્લિકેશન દૃશ્યો અનુસાર, તેને નદી પાવર ઉત્પાદન, જળાશય પાવર ઉત્પાદન, ભરતી અને સમુદ્ર પાવર ઉત્પાદન અને નાના હાઇડ્રોપાવરમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. હાઇડ્રોપાવરના અનેક ફાયદા છે, પરંતુ કેટલાક ગેરફાયદા પણ છે. ફાયદા મુખ્યત્વે છે: હાઇડ્રોપાવર એક નવીનીકરણીય ઉર્જા સ્ત્રોત છે. હાઇડ્રોપાવર પાણીના પરિભ્રમણ પર આધાર રાખે છે, તેથી તે નવીનીકરણીય છે અને ખતમ થશે નહીં; તે સ્વચ્છ ઉર્જા સ્ત્રોત છે. હાઇડ્રોપાવર ગ્રીનહાઉસ વાયુઓ અને વાયુ પ્રદૂષકો ઉત્પન્ન કરતું નથી, અને પર્યાવરણ પર તેની ઓછી અસર પડે છે; તે નિયંત્રિત કરી શકાય છે. વિશ્વસનીય મૂળભૂત લોડ પાવર પ્રદાન કરવા માટે હાઇડ્રોપાવર સ્ટેશનોને માંગ અનુસાર ગોઠવી શકાય છે. મુખ્ય ગેરફાયદા છે: મોટા પાયે હાઇડ્રોપાવર પ્રોજેક્ટ્સ ઇકોસિસ્ટમને નુકસાન પહોંચાડી શકે છે, તેમજ રહેવાસી સ્થળાંતર અને જમીન હસ્તગત કરવા જેવી સામાજિક સમસ્યાઓ; જળવિદ્યુત પાણી સંસાધનોની ઉપલબ્ધતા દ્વારા મર્યાદિત છે, અને દુષ્કાળ અથવા પાણીના પ્રવાહમાં ઘટાડો વીજળી ઉત્પાદન ક્ષમતાને અસર કરી શકે છે.
નવીનીકરણીય ઊર્જાના સ્વરૂપ તરીકે હાઇડ્રોપાવરનો ઇતિહાસ લાંબો છે. પ્રારંભિક વોટર ટર્બાઇન અને વોટર વ્હીલ્સ: 2જી સદી બીસીની શરૂઆતમાં, લોકોએ મિલો અને લાકડાંઈ નો વહેર જેવી મશીનરી ચલાવવા માટે વોટર ટર્બાઇન અને વોટર વ્હીલ્સનો ઉપયોગ કરવાનું શરૂ કર્યું. આ મશીનો પાણીના પ્રવાહની ગતિ ઊર્જાનો ઉપયોગ કામ કરવા માટે કરે છે. વીજ ઉત્પાદનનો આગમન: 19મી સદીના અંતમાં, લોકોએ પાણીની ઊર્જાને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક પાવર પ્લાન્ટનો ઉપયોગ કરવાનું શરૂ કર્યું. વિશ્વનો પ્રથમ વ્યાપારી હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક પાવર પ્લાન્ટ 1882 માં યુએસએના વિસ્કોન્સિનમાં બનાવવામાં આવ્યો હતો. ડેમ અને જળાશયોનું બાંધકામ: 20મી સદીની શરૂઆતમાં, ડેમ અને જળાશયોના નિર્માણ સાથે હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક પાવરનો સ્કેલ ઘણો વિસ્તર્યો. પ્રખ્યાત ડેમ પ્રોજેક્ટ્સમાં યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં હૂવર ડેમ અને ચીનમાં થ્રી ગોર્જ્સ ડેમનો સમાવેશ થાય છે. ટેકનોલોજીકલ પ્રગતિ: સમય જતાં, હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક ટેકનોલોજીમાં સતત સુધારો કરવામાં આવ્યો છે, જેમાં ટર્બાઇન, હાઇડ્રો-જનરેટર અને બુદ્ધિશાળી નિયંત્રણ પ્રણાલીઓનો સમાવેશ થાય છે, જેણે હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક પાવરની કાર્યક્ષમતા અને વિશ્વસનીયતામાં સુધારો કર્યો છે.
જળવિદ્યુત એક સ્વચ્છ, નવીનીકરણીય ઉર્જા સ્ત્રોત છે, અને તેની ઉદ્યોગ શૃંખલા જળ સંસાધન વ્યવસ્થાપનથી લઈને પાવર ટ્રાન્સમિશન સુધીની અનેક મુખ્ય કડીઓને આવરી લે છે. જળવિદ્યુત ઉદ્યોગ શૃંખલામાં પહેલી કડી જળ સંસાધન વ્યવસ્થાપન છે. આમાં પાણીના પ્રવાહનું સમયપત્રક, સંગ્રહ અને વિતરણ શામેલ છે જેથી ખાતરી કરી શકાય કે પાણી સ્થિર રીતે વીજળી ઉત્પાદન માટે ટર્બાઇનને પૂરું પાડી શકાય. યોગ્ય નિર્ણયો લેવા માટે જળ સંસાધન વ્યવસ્થાપનમાં સામાન્ય રીતે વરસાદ, પાણીના પ્રવાહની ગતિ અને પાણીના સ્તર જેવા પરિમાણોનું નિરીક્ષણ કરવાની જરૂર પડે છે. આધુનિક જળ સંસાધન વ્યવસ્થાપન ટકાઉપણું પર પણ ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે જેથી ખાતરી કરી શકાય કે દુષ્કાળ જેવી આત્યંતિક પરિસ્થિતિઓમાં પણ વીજળી ઉત્પાદન ક્ષમતા જાળવી શકાય. ડેમ અને જળાશયો હાઇડ્રોપાવર ઉદ્યોગ શૃંખલામાં મુખ્ય સુવિધાઓ છે. ડેમનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે પાણીનું સ્તર વધારવા અને પાણીનું દબાણ બનાવવા માટે થાય છે, જેનાથી પાણીના પ્રવાહની ગતિ ઊર્જા વધે છે. ટોચની માંગ દરમિયાન પૂરતો પાણીનો પ્રવાહ પૂરો પાડી શકાય તે સુનિશ્ચિત કરવા માટે જળાશયોનો ઉપયોગ પાણીનો સંગ્રહ કરવા માટે થાય છે. સલામતી અને ટકાઉપણું સુનિશ્ચિત કરવા માટે બંધની ડિઝાઇન અને બાંધકામમાં ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય પરિસ્થિતિઓ, પાણીના પ્રવાહની લાક્ષણિકતાઓ અને ઇકોલોજીકલ અસરોને ધ્યાનમાં લેવાની જરૂર છે. ટર્બાઇન હાઇડ્રોપાવર ઉદ્યોગ શૃંખલામાં મુખ્ય ઘટકો છે. જ્યારે પાણી ટર્બાઇનના બ્લેડમાંથી વહે છે, ત્યારે તેની ગતિ ઊર્જા યાંત્રિક ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે, જે ટર્બાઇનને ફેરવે છે. સૌથી વધુ ઉર્જા કાર્યક્ષમતા પ્રાપ્ત કરવા માટે પાણીના પ્રવાહની ગતિ, પ્રવાહ દર અને ઊંચાઈ અનુસાર ટર્બાઇનની ડિઝાઇન અને પ્રકાર પસંદ કરી શકાય છે. જ્યારે ટર્બાઇન ફરે છે, ત્યારે તે વીજળી ઉત્પન્ન કરવા માટે કનેક્ટેડ જનરેટરને ચલાવે છે. જનરેટર એક મુખ્ય ઉપકરણ છે જે યાંત્રિક ઊર્જાને વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે. સામાન્ય રીતે, જનરેટરનો કાર્યકારી સિદ્ધાંત ફરતા ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા પ્રવાહને વૈકલ્પિક પ્રવાહ ઉત્પન્ન કરવા માટે પ્રેરિત કરવાનો છે. જનરેટરની ડિઝાઇન અને ક્ષમતા વીજળીની માંગ અને પાણીના પ્રવાહની લાક્ષણિકતાઓ અનુસાર નક્કી કરવાની જરૂર છે. જનરેટર દ્વારા ઉત્પન્ન થતી શક્તિ વૈકલ્પિક પ્રવાહ છે, જેને સામાન્ય રીતે સબસ્ટેશન દ્વારા પ્રક્રિયા કરવાની જરૂર પડે છે. સબસ્ટેશનના મુખ્ય કાર્યોમાં પાવર ટ્રાન્સમિશન સિસ્ટમની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરવા માટે સ્ટેપિંગ અપ (વીજ ટ્રાન્સમિટ થાય ત્યારે ઉર્જા નુકસાન ઘટાડવા માટે વોલ્ટેજ વધારવો) અને કરંટના પ્રકારને (AC ને DC માં રૂપાંતરિત કરવું અથવા તેનાથી વિપરીત) રૂપાંતરિત કરવાનો સમાવેશ થાય છે. છેલ્લી કડી પાવર ટ્રાન્સમિશન છે. પાવર સ્ટેશન દ્વારા ઉત્પન્ન થતી શક્તિ શહેરી, ઔદ્યોગિક અથવા ગ્રામીણ વિસ્તારોમાં પાવર વપરાશકર્તાઓને ટ્રાન્સમિશન લાઇન દ્વારા ટ્રાન્સમિટ કરવામાં આવે છે. ટ્રાન્સમિશન લાઇનોનું આયોજન, ડિઝાઇન અને જાળવણી કરવાની જરૂર છે જેથી ખાતરી કરી શકાય કે વીજળી સુરક્ષિત અને કાર્યક્ષમ રીતે ગંતવ્ય સ્થાન સુધી પહોંચાડવામાં આવે છે. કેટલાક વિસ્તારોમાં, વિવિધ વોલ્ટેજ અને ફ્રીક્વન્સીઝની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરવા માટે સબસ્ટેશન દ્વારા વીજળીને ફરીથી પ્રક્રિયા કરવાની પણ જરૂર પડી શકે છે.