जलविद्युत उत्पादन का सिद्धांत और चीन में जलविद्युत विकास की वर्तमान स्थिति का विश्लेषण

चीन ने 1910 में शिलोंगबा जलविद्युत स्टेशन का निर्माण शुरू किया था, जो कि पहला जलविद्युत स्टेशन था। इस निर्माण को 111 साल हो चुके हैं। इन सौ वर्षों से अधिक के दौरान, शिलोंगबा जलविद्युत स्टेशन की स्थापित क्षमता मात्र 480 किलोवाट से बढ़कर आज 37 करोड़ किलोवाट हो गई है, जो विश्व में पहले स्थान पर है। चीन के जल और विद्युत उद्योग ने उल्लेखनीय उपलब्धियां हासिल की हैं। हम कोयला उद्योग में हैं और जलविद्युत के बारे में कुछ खबरें तो सुनते ही हैं, लेकिन जलविद्युत उद्योग के बारे में हमें ज्यादा जानकारी नहीं है।

01 जलविद्युत के विद्युत उत्पादन का सिद्धांत
जलविद्युत वास्तव में जल की स्थितिज ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में और फिर यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने की प्रक्रिया है। सामान्य शब्दों में, इसका अर्थ है बिजली उत्पादन के लिए मोटर को घुमाने के लिए बहते नदी के पानी का उपयोग करना, और किसी नदी या उसके बेसिन के किसी भाग में निहित ऊर्जा पानी की मात्रा और ढलान पर निर्भर करती है।
नदी के जल स्तर पर किसी भी कानूनी संस्था का नियंत्रण नहीं है, और जल प्रवाह में कोई बदलाव नहीं होता। इसलिए, पनबिजली संयंत्र का निर्माण करते समय, बांध बनाकर जल प्रवाह को मोड़कर उसे केंद्रित किया जा सकता है, जिससे जल संसाधनों के उपयोग की दर में सुधार हो सके।
बांध निर्माण का अर्थ है नदी के उस भाग में बांध बनाना जहाँ जलधारा अधिक हो, जल संग्रहण हेतु जलाशय स्थापित करना और जलस्तर बढ़ाना, जैसे कि थ्री गॉर्जेस जलविद्युत स्टेशन; जलमार्ग परिवर्तन का तात्पर्य है जलमार्ग के माध्यम से ऊपरी जलाशय से निचले जलाशय की ओर जल का मोड़ना, जैसे कि जिनपिंग II जलविद्युत स्टेशन।

जलविद्युत की 02 विशेषताएँ
जलविद्युत के फायदों में मुख्य रूप से पर्यावरण संरक्षण और पुनर्जनन, उच्च दक्षता और लचीलापन, कम रखरखाव लागत आदि शामिल हैं।
पर्यावरण संरक्षण और नवीकरणीय ऊर्जा, जलविद्युत का सबसे बड़ा लाभ होना चाहिए। जलविद्युत केवल जल में निहित ऊर्जा का उपयोग करता है, जल की खपत नहीं करता और प्रदूषण नहीं फैलाता।
जल विद्युत उत्पादन का मुख्य विद्युत उपकरण, वाटर टर्बाइन जनरेटर सेट, न केवल कुशल है, बल्कि प्रारंभ और संचालन में भी लचीला है। यह कुछ ही मिनटों में स्थिर अवस्था से तेजी से परिचालन शुरू कर सकता है और कुछ ही सेकंडों में लोड को बढ़ाने और घटाने का कार्य पूरा कर सकता है। जल विद्युत का उपयोग विद्युत प्रणाली के पीक शेविंग, आवृत्ति मॉड्यूलेशन, लोड स्टैंडबाय और दुर्घटना स्टैंडबाय जैसे कार्यों को पूरा करने के लिए किया जा सकता है।
जलविद्युत उत्पादन में ईंधन की खपत नहीं होती, ईंधन के खनन और परिवहन में निवेश किए गए अधिक जनशक्ति और सुविधाओं की आवश्यकता नहीं होती, उपकरण सरल होते हैं, ऑपरेटरों की संख्या कम होती है, सहायक बिजली की आवश्यकता कम होती है, उपकरणों का सेवाकाल लंबा होता है और संचालन एवं रखरखाव लागत कम होती है। इसलिए, जलविद्युत संयंत्र की बिजली उत्पादन लागत कम होती है, जो तापीय विद्युत संयंत्र की लागत का केवल 1/5 से 1/8 भाग होती है, और इसकी ऊर्जा उपयोग दर 85% से अधिक होती है, जबकि कोयले से चलने वाले तापीय विद्युत संयंत्रों की ऊर्जा दक्षता केवल लगभग 40% होती है।

जलविद्युत की मुख्य कमियों में जलवायु से अत्यधिक प्रभावित होना, भौगोलिक परिस्थितियों द्वारा सीमित होना, प्रारंभिक चरण में बड़ा निवेश और पारिस्थितिक पर्यावरण को नुकसान पहुंचाना शामिल है।
जलविद्युत उत्पादन वर्षा से अत्यधिक प्रभावित होता है। शुष्क मौसम और आर्द्र मौसम, तापीय विद्युत संयंत्रों के लिए कोयले की खरीद का एक महत्वपूर्ण संदर्भ कारक है। जलविद्युत उत्पादन वर्ष और प्रांत के अनुसार स्थिर रहता है, लेकिन महीने, तिमाही और क्षेत्र के अनुसार इसका निर्धारण अलग-अलग होता है। यह तापीय विद्युत की तरह स्थिर और विश्वसनीय बिजली आपूर्ति प्रदान नहीं कर सकता।
दक्षिण और उत्तर के क्षेत्रों में वर्षा ऋतु और शुष्क ऋतु में काफी अंतर है। हालांकि, 2013 से 2021 तक प्रत्येक माह के जलविद्युत उत्पादन के आंकड़ों के अनुसार, चीन में वर्षा ऋतु लगभग जून से अक्टूबर तक और शुष्क ऋतु लगभग दिसंबर से फरवरी तक रहती है। इन दोनों के बीच का अंतर दोगुने से भी अधिक हो सकता है। साथ ही, हम यह भी देख सकते हैं कि स्थापित क्षमता में वृद्धि के बावजूद, इस वर्ष जनवरी से मार्च तक का विद्युत उत्पादन पिछले वर्षों की तुलना में काफी कम है, और मार्च में तो यह 2015 के बराबर ही रहा। यह जलविद्युत की "अस्थिरता" को स्पष्ट रूप से दर्शाता है।

परिस्थितिजन्य सीमाओं से बंधित। जहाँ पानी मौजूद है, वहाँ पनबिजली संयंत्र नहीं बनाए जा सकते। पनबिजली संयंत्र का निर्माण भूविज्ञान, ढलान, जल प्रवाह दर, निवासियों के विस्थापन और यहाँ तक कि प्रशासनिक विभाजन जैसी बाधाओं से प्रभावित होता है। उदाहरण के लिए, 1956 में राष्ट्रीय जन कांग्रेस में उल्लिखित हेइशान घाटी जल संरक्षण परियोजना गांसू और निंग्शिया के बीच हितों के समन्वय की कमी के कारण पारित नहीं हो सकी। इस वर्ष के दो सत्रों के प्रस्ताव में इसके पुनः आने तक, यह अभी भी अनिश्चित है कि निर्माण कब शुरू हो सकेगा।
जलविद्युत परियोजनाओं में भारी निवेश की आवश्यकता होती है। जलविद्युत संयंत्रों के निर्माण के लिए आवश्यक मिट्टी, पत्थर और कंक्रीट का काम बहुत बड़ा होता है, और पुनर्वास लागत भी बहुत अधिक होती है। इसके अलावा, प्रारंभिक निवेश केवल पूंजी के रूप में ही नहीं, बल्कि समय के रूप में भी दिखाई देता है। पुनर्वास और विभिन्न विभागों के समन्वय की आवश्यकता के कारण, कई जलविद्युत संयंत्रों का निर्माण चक्र योजना से काफी विलंबित हो जाता है।
उदाहरण के तौर पर, निर्माणाधीन बैहेतान जलविद्युत संयंत्र को लें तो, इस परियोजना की शुरुआत 1958 में हुई थी और इसे 1965 में "तीसरी पंचवर्षीय योजना" में शामिल किया गया था। हालांकि, कई उतार-चढ़ावों के बाद, इसकी आधिकारिक शुरुआत अगस्त 2011 तक नहीं हो पाई थी। अब तक, बैहेतान जलविद्युत संयंत्र का निर्माण पूरा नहीं हुआ है। प्रारंभिक डिजाइन और योजना को छोड़कर, वास्तविक निर्माण चक्र में कम से कम 10 वर्ष लगेंगे।
बड़े जलाशय बांध के ऊपरी हिस्सों में बड़े पैमाने पर जलभराव का कारण बनते हैं, जिससे कभी-कभी निचले इलाकों, नदी घाटियों, जंगलों और घास के मैदानों को नुकसान पहुंचता है। साथ ही, यह बांध के आसपास के जलीय पारिस्थितिकी तंत्र को भी प्रभावित करता है। इसका मछलियों, जलपक्षियों और अन्य जानवरों पर गहरा असर पड़ता है।

03 चीन में जलविद्युत विकास की वर्तमान स्थिति
हाल के वर्षों में, जलविद्युत उत्पादन में वृद्धि जारी रही है, लेकिन पिछले पांच वर्षों में वृद्धि दर कम रही है।
2020 में, जलविद्युत उत्पादन क्षमता 1355.21 बिलियन किलोवाट-घंटे थी, जिसमें पिछले वर्ष की तुलना में 3.9% की वृद्धि हुई। हालांकि, 13वीं पंचवर्षीय योजना अवधि के दौरान, पवन ऊर्जा और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स का तेजी से विकास हुआ और ये निर्धारित लक्ष्यों से अधिक रहे, जबकि जलविद्युत ने केवल आधे लक्ष्य ही पूरे किए। पिछले 20 वर्षों में, कुल विद्युत उत्पादन में जलविद्युत का अनुपात अपेक्षाकृत स्थिर रहा है, जो 14% से 19% के बीच बना हुआ है।

चीन में बिजली उत्पादन की वृद्धि दर से यह देखा जा सकता है कि पिछले पांच वर्षों में जलविद्युत की वृद्धि दर धीमी हो गई है और लगभग 5% पर स्थिर बनी हुई है।
मुझे लगता है कि मंदी के कारणों में से एक है लघु जलविद्युत परियोजनाओं का बंद होना, जिसका उल्लेख 13वीं पंचवर्षीय योजना में पारिस्थितिक पर्यावरण की रक्षा और सुधार के लिए स्पष्ट रूप से किया गया है। अकेले सिचुआन प्रांत में ही 4705 लघु जलविद्युत स्टेशन हैं जिन्हें सुधारा और बंद किया जाना आवश्यक है;
दूसरी ओर, चीन के पास बड़े जलविद्युत विकास के लिए पर्याप्त संसाधन नहीं हैं। चीन ने थ्री गॉर्जेस, गेझोबा, वुडोंगडे, शियांगजियाबा और बैहेतान जैसे कई जलविद्युत संयंत्र बनाए हैं। बड़े जलविद्युत संयंत्रों के पुनर्निर्माण के लिए संसाधन शायद केवल यारलुंग ज़ांगबो नदी का "बड़ा मोड़" ही उपलब्ध है। हालांकि, इस क्षेत्र की भौगोलिक संरचना, प्रकृति संरक्षण क्षेत्रों के पर्यावरणीय नियंत्रण और आसपास के देशों के साथ संबंधों के कारण, इस समस्या का समाधान पहले मुश्किल रहा है।
साथ ही, पिछले 20 वर्षों में बिजली उत्पादन की वृद्धि दर से यह भी देखा जा सकता है कि तापीय ऊर्जा की वृद्धि दर कुल बिजली उत्पादन की वृद्धि दर के लगभग समकालिक है, जबकि जलविद्युत की वृद्धि दर कुल बिजली उत्पादन की वृद्धि दर से असंबद्ध है, जो "हर दूसरे वर्ष बढ़ती" की स्थिति को दर्शाती है। तापीय ऊर्जा के उच्च अनुपात के कारण भले ही हों, लेकिन यह कुछ हद तक जलविद्युत की अस्थिरता को भी दर्शाता है।
तापीय ऊर्जा के अनुपात में कमी आने की प्रक्रिया में जलविद्युत की भूमिका नगण्य रही है। हालांकि इसका तेजी से विकास हो रहा है, लेकिन राष्ट्रीय विद्युत उत्पादन में भारी वृद्धि के बावजूद यह कुल विद्युत उत्पादन में अपना अनुपात बनाए रखने में असमर्थ है। तापीय ऊर्जा के अनुपात में कमी का मुख्य कारण पवन ऊर्जा, सौर ऊर्जा, प्राकृतिक गैस, परमाणु ऊर्जा आदि जैसे अन्य स्वच्छ ऊर्जा स्रोतों का उपयोग है।

जलविद्युत संसाधनों का अत्यधिक संकेंद्रण
सिचुआन और युन्नान प्रांतों का कुल जलविद्युत उत्पादन राष्ट्रीय जलविद्युत उत्पादन का लगभग आधा है, और इसके परिणामस्वरूप समस्या यह है कि जलविद्युत संसाधनों से समृद्ध क्षेत्र स्थानीय जलविद्युत उत्पादन को अवशोषित करने में सक्षम नहीं हो पाते हैं, जिससे ऊर्जा की बर्बादी होती है। चीन के प्रमुख नदी बेसिनों में अपशिष्ट जल और बिजली का दो-तिहाई हिस्सा सिचुआन प्रांत से आता है, जो 20.2 बिलियन किलोवाट-घंटे तक है, जबकि सिचुआन प्रांत में अपशिष्ट बिजली का आधे से अधिक हिस्सा दादू नदी की मुख्य धारा से आता है।
विश्व स्तर पर, चीन की जलविद्युत परियोजनाओं का पिछले 10 वर्षों में तीव्र विकास हुआ है। चीन ने अपनी क्षमता के बल पर वैश्विक जलविद्युत परियोजनाओं के विकास को गति प्रदान की है। वैश्विक जलविद्युत खपत में वृद्धि का लगभग 80% हिस्सा चीन से आता है, और वैश्विक जलविद्युत खपत में चीन की हिस्सेदारी 30% से अधिक है।
हालांकि, चीन की कुल प्राथमिक ऊर्जा खपत में इतनी विशाल जलविद्युत खपत का अनुपात विश्व औसत से थोड़ा ही अधिक है, जो 2019 में 8% से कम था। कनाडा और नॉर्वे जैसे विकसित देशों से तुलना न भी करें तो भी, विकासशील देश ब्राजील की तुलना में जलविद्युत खपत का अनुपात काफी कम है। चीन के पास 680 मिलियन किलोवाट जलविद्युत संसाधन हैं, जो विश्व में पहले स्थान पर है। 2020 तक जलविद्युत की स्थापित क्षमता 370 मिलियन किलोवाट हो जाएगी। इस परिप्रेक्ष्य में, चीन के जलविद्युत उद्योग में विकास की अपार संभावनाएं हैं।

04 चीन में जलविद्युत के भविष्य के विकास के रुझान
आने वाले कुछ वर्षों में जलविद्युत क्षेत्र की वृद्धि में तेजी आएगी और कुल बिजली उत्पादन में इसका अनुपात लगातार बढ़ता रहेगा।
एक ओर, 14वीं पंचवर्षीय योजना अवधि के दौरान, चीन में 5 करोड़ किलोवाट से अधिक जलविद्युत क्षमता को परिचालन में लाया जा सकता है, जिसमें थ्री गॉर्जेस समूह के वुडोंगडे, बैहेतान जलविद्युत स्टेशन और यालोंग नदी के मध्य भाग में स्थित जलविद्युत स्टेशन शामिल हैं। इसके अलावा, यारलुंग ज़ांगबो नदी के निचले भाग में जलविद्युत विकास परियोजना को 14वीं पंचवर्षीय योजना में शामिल किया गया है, जिसमें 7 करोड़ किलोवाट के तकनीकी रूप से दोहन योग्य संसाधन हैं, जो तीन थ्री गॉर्जेस जलविद्युत स्टेशनों से अधिक के बराबर है, जिसका अर्थ है कि जलविद्युत ने एक बार फिर से महान विकास का दौर शुरू किया है;
दूसरी ओर, तापीय ऊर्जा के पैमाने में कमी आना स्पष्ट रूप से अनुमानित है। चाहे पर्यावरण संरक्षण, ऊर्जा सुरक्षा या तकनीकी विकास के दृष्टिकोण से देखा जाए, ऊर्जा क्षेत्र में तापीय ऊर्जा का महत्व लगातार कम होता जाएगा।
आने वाले कुछ वर्षों में, जलविद्युत के विकास की गति नई ऊर्जा के विकास की गति से तुलनीय नहीं है। कुल बिजली उत्पादन के अनुपात में भी, नई ऊर्जा के क्षेत्र में यह पिछड़ सकती है। यदि समय बीतता है, तो निश्चित रूप से नई ऊर्जा इसे पीछे छोड़ देगी।