जलविद्युत संसाधनों के मानव विकास और उपयोग का बुनियादी ज्ञान

1、 जल ऊर्जा संसाधन
मानव विकास और जलविद्युत संसाधनों के उपयोग का इतिहास प्राचीन काल से है। पीपुल्स रिपब्लिक ऑफ चाइना के अक्षय ऊर्जा कानून की व्याख्या (नेशनल पीपुल्स कांग्रेस की स्थायी समिति की कानून कार्य समिति द्वारा संपादित) के अनुसार, जल ऊर्जा की परिभाषा है: हवा और सूरज की गर्मी से पानी का वाष्पीकरण होता है, जल वाष्प से बारिश और बर्फ बनती है, बारिश और बर्फ गिरने से नदियाँ और नाले बनते हैं, और पानी के प्रवाह से ऊर्जा पैदा होती है, जिसे जल ऊर्जा कहा जाता है।
समकालीन जलविद्युत संसाधन विकास और उपयोग की मुख्य सामग्री जलविद्युत संसाधनों का विकास और उपयोग है, इसलिए लोग आमतौर पर जल विद्युत संसाधन, हाइड्रोलिक पावर संसाधन और जलविद्युत ऊर्जा संसाधन को समानार्थक शब्द के रूप में उपयोग करते हैं। हालाँकि, वास्तव में, जलविद्युत संसाधनों में हाइड्रो थर्मल ऊर्जा संसाधन, हाइड्रो ऊर्जा संसाधन, हाइड्रो ऊर्जा संसाधन और समुद्री जल ऊर्जा संसाधन जैसी सामग्री की एक विस्तृत श्रृंखला शामिल है।

（1） जल और तापीय ऊर्जा संसाधन
जल और तापीय ऊर्जा संसाधनों को आमतौर पर प्राकृतिक गर्म झरनों के रूप में जाना जाता है। प्राचीन समय में, लोगों ने स्नान, बीमारियों का इलाज और व्यायाम करने के लिए प्राकृतिक गर्म झरनों के पानी और गर्मी संसाधनों का सीधे उपयोग करना शुरू कर दिया। आधुनिक लोग बिजली उत्पादन और हीटिंग के लिए भी पानी और तापीय ऊर्जा संसाधनों का उपयोग करते हैं। उदाहरण के लिए, आइसलैंड में 2003 में 7.08 बिलियन किलोवाट घंटे की पनबिजली उत्पादन था, जिसमें से 1.41 बिलियन किलोवाट घंटे भूतापीय ऊर्जा (यानी जल तापीय ऊर्जा संसाधनों) का उपयोग करके उत्पन्न किए गए थे। देश के 86% निवासियों ने हीटिंग के लिए भूतापीय ऊर्जा (जल तापीय ऊर्जा संसाधन) का उपयोग किया है। 25000 किलोवाट की स्थापित क्षमता वाला यांगबजिंग पावर स्टेशन ज़िज़ांग में बनाया गया है, जो बिजली पैदा करने के लिए भूतापीय (जल और तापीय ऊर्जा संसाधनों) का भी उपयोग करता है। विशेषज्ञों की भविष्यवाणी के अनुसार, चीन में हर साल लगभग 100 मीटर के भीतर मिट्टी द्वारा एकत्र की जाने वाली निम्न-तापीय ऊर्जा (माध्यम के रूप में भूजल का उपयोग करके) 150 बिलियन किलोवाट तक पहुँच सकती है। वर्तमान में चीन में भूतापीय विद्युत उत्पादन की स्थापित क्षमता 35300 किलोवाट है।
（2） हाइड्रोलिक ऊर्जा संसाधन
हाइड्रोलिक ऊर्जा में पानी की गतिज और संभावित ऊर्जा शामिल है। प्राचीन चीन में, अशांत नदियों, झरनों और झरनों के हाइड्रोलिक ऊर्जा संसाधनों का व्यापक रूप से जल सिंचाई, अनाज प्रसंस्करण और चावल भूसी के लिए वाटरव्हील, वॉटर मिल और वॉटर मिल जैसी मशीनरी बनाने के लिए उपयोग किया जाता था। 1830 के दशक में, यूरोप में हाइड्रोलिक स्टेशन विकसित किए गए और उनका उपयोग आटा मिलों, कपास मिलों और खनन जैसे बड़े पैमाने के उद्योगों के लिए बिजली प्रदान करने के लिए किया गया। आधुनिक जल टर्बाइन जो सीधे जल उठाने और सिंचाई के लिए केन्द्रापसारक बल उत्पन्न करने के लिए केन्द्रापसारक जल पंप चलाते हैं, साथ ही जल हथौड़ा पंप स्टेशन जो जल प्रवाह का उपयोग करके जल हथौड़ा दबाव उत्पन्न करते हैं और जल उठाने और सिंचाई के लिए उच्च जल दबाव बनाते हैं, ये सभी जल ऊर्जा संसाधनों का प्रत्यक्ष विकास और उपयोग हैं।
（3） जलविद्युत ऊर्जा संसाधन
1880 के दशक में, जब बिजली की खोज हुई, विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत के आधार पर इलेक्ट्रिक मोटरों का निर्माण किया गया, और जलविद्युत स्टेशनों की हाइड्रोलिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने और इसे उपयोगकर्ताओं तक पहुंचाने के लिए जलविद्युत संयंत्रों का निर्माण किया गया, जिससे जलविद्युत ऊर्जा संसाधनों के जोरदार विकास और उपयोग का दौर शुरू हुआ।
हम अब जिन जलविद्युत संसाधनों का उल्लेख कर रहे हैं, उन्हें आमतौर पर जलविद्युत संसाधन कहा जाता है। नदी जल संसाधनों के अलावा, महासागर में भी विशाल ज्वार, लहर, नमक और तापमान ऊर्जा होती है। यह अनुमान लगाया गया है कि वैश्विक महासागर जलविद्युत संसाधन 76 बिलियन किलोवाट हैं, जो भूमि आधारित नदी जलविद्युत के सैद्धांतिक भंडार से 15 गुना अधिक है। उनमें से, ज्वारीय ऊर्जा 3 बिलियन किलोवाट है, तरंग ऊर्जा 3 बिलियन किलोवाट है, तापमान अंतर ऊर्जा 40 बिलियन किलोवाट है, और नमक अंतर ऊर्जा 30 बिलियन किलोवाट है। वर्तमान में, केवल ज्वारीय ऊर्जा का विकास और उपयोग तकनीक एक व्यावहारिक चरण में पहुंच गई है जिसे मनुष्यों द्वारा समुद्री जलविद्युत संसाधनों के उपयोग में बड़े पैमाने पर विकसित किया जा सकता है। अन्य ऊर्जा स्रोतों के विकास और उपयोग को अभी भी तकनीकी और आर्थिक व्यवहार्यता में सफल परिणाम प्राप्त करने और व्यावहारिक विकास और उपयोग को प्राप्त करने के लिए और अधिक शोध की आवश्यकता है। महासागर ऊर्जा का विकास और उपयोग जिसे हम आमतौर पर संदर्भित करते हैं, मुख्य रूप से ज्वारीय ऊर्जा का विकास और उपयोग है। पृथ्वी की समुद्री सतह पर चंद्रमा और सूर्य के आकर्षण के कारण जल स्तर में समय-समय पर उतार-चढ़ाव होता रहता है, जिसे समुद्री ज्वार के रूप में जाना जाता है। समुद्री जल के उतार-चढ़ाव से ज्वारीय ऊर्जा बनती है। सिद्धांत रूप में, ज्वारीय ऊर्जा ज्वार के स्तर में उतार-चढ़ाव से उत्पन्न होने वाली यांत्रिक ऊर्जा है।
ज्वारीय मिलें 11वीं शताब्दी में अस्तित्व में आईं, तथा 20वीं शताब्दी के प्रारम्भ में जर्मनी और फ्रांस ने छोटे ज्वारीय विद्युत् स्टेशनों का निर्माण शुरू किया।
अनुमान है कि दुनिया की दोहन योग्य ज्वारीय ऊर्जा 1 बिलियन से 1.1 बिलियन किलोवाट के बीच है, जिसमें वार्षिक बिजली उत्पादन लगभग 1240 बिलियन किलोवाट घंटे है। चीन के ज्वारीय ऊर्जा दोहन योग्य संसाधनों की स्थापित क्षमता 21.58 मिलियन किलोवाट है और वार्षिक बिजली उत्पादन 30 बिलियन किलोवाट घंटे है।
वर्तमान में दुनिया का सबसे बड़ा ज्वारीय बिजलीघर फ्रांस में रेनेस ज्वारीय बिजलीघर है, जिसकी स्थापित क्षमता 240000 किलोवाट है। चीन में पहला ज्वारीय बिजलीघर, गुआंगडोंग में जिझोउ ज्वारीय बिजलीघर, 1958 में बनाया गया था, जिसकी स्थापित क्षमता 40 किलोवाट थी। 1985 में निर्मित झेजियांग जियांगक्सिया ज्वारीय बिजलीघर की कुल स्थापित क्षमता 3200 किलोवाट है, जो दुनिया में तीसरे स्थान पर है।
इसके अलावा, चीन के महासागरों में, तरंग ऊर्जा का भंडार लगभग 12.85 मिलियन किलोवाट है, ज्वारीय ऊर्जा लगभग 13.94 मिलियन किलोवाट है, नमक अंतर ऊर्जा लगभग 125 मिलियन किलोवाट है, और तापमान अंतर ऊर्जा लगभग 1.321 बिलियन किलोवाट है। संक्षेप में, चीन में कुल महासागर ऊर्जा लगभग 1.5 बिलियन किलोवाट है, जो भूमि नदी जलविद्युत के 694 मिलियन किलोवाट के सैद्धांतिक भंडार से दोगुना से भी अधिक है, और इसमें विकास और उपयोग की व्यापक संभावनाएँ हैं। आजकल, दुनिया भर के देश महासागर में छिपे विशाल ऊर्जा संसाधनों को विकसित करने और उनका उपयोग करने के लिए तकनीकी दृष्टिकोणों पर शोध करने में भारी निवेश कर रहे हैं।
2、 जलविद्युत ऊर्जा संसाधन
जलविद्युत ऊर्जा संसाधन आम तौर पर नदी के जल प्रवाह की संभावित और गतिज ऊर्जा के उपयोग को संदर्भित करते हैं ताकि बिजली उत्पन्न करने के लिए जलविद्युत जनरेटर के रोटेशन को चलाया जा सके। कोयला, तेल, प्राकृतिक गैस और परमाणु ऊर्जा उत्पादन के लिए गैर-नवीकरणीय ईंधन संसाधनों की खपत की आवश्यकता होती है, जबकि जलविद्युत ऊर्जा उत्पादन में जल संसाधनों का उपभोग नहीं होता है, बल्कि नदी के प्रवाह की ऊर्जा का उपयोग होता है।
（1） वैश्विक जलविद्युत ऊर्जा संसाधन
दुनिया भर में नदियों में जलविद्युत संसाधनों का कुल भंडार 5.05 बिलियन किलोवाट है, जिसमें वार्षिक बिजली उत्पादन 44.28 ट्रिलियन किलोवाट घंटे तक है; तकनीकी रूप से शोषित जलविद्युत संसाधन 2.26 बिलियन किलोवाट हैं, और वार्षिक बिजली उत्पादन 9.8 ट्रिलियन किलोवाट घंटे तक पहुंच सकता है।
1878 में, फ्रांस ने 25 किलोवाट की स्थापित क्षमता वाला दुनिया का पहला जलविद्युत स्टेशन बनाया। अब तक, दुनिया भर में स्थापित जलविद्युत क्षमता 760 मिलियन किलोवाट से अधिक हो गई है, जिसमें 3 ट्रिलियन किलोवाट घंटे की वार्षिक बिजली उत्पादन क्षमता है।
（2） चीन के जलविद्युत संसाधन
चीन दुनिया में सबसे समृद्ध जलविद्युत ऊर्जा संसाधनों वाले देशों में से एक है। जलविद्युत संसाधनों के नवीनतम सर्वेक्षण के अनुसार, चीन में नदी जल ऊर्जा के सैद्धांतिक भंडार 694 मिलियन किलोवाट हैं, और वार्षिक सैद्धांतिक बिजली उत्पादन 6.08 ट्रिलियन किलोवाट घंटे है, जो जलविद्युत सैद्धांतिक भंडार के मामले में दुनिया में पहले स्थान पर है; चीन के जलविद्युत संसाधनों की तकनीकी रूप से शोषक क्षमता 542 मिलियन किलोवाट है, जिसमें वार्षिक बिजली उत्पादन 2.47 ट्रिलियन किलोवाट घंटे है, और आर्थिक रूप से शोषक क्षमता 402 मिलियन किलोवाट है, जिसमें वार्षिक बिजली उत्पादन 1.75 ट्रिलियन किलोवाट घंटे है, दोनों दुनिया में पहले स्थान पर हैं।
जुलाई 1905 में, चीन का पहला पनबिजली स्टेशन, ताइवान प्रांत में गुइशान पनबिजली स्टेशन, 500 केवीए की स्थापित क्षमता के साथ बनाया गया था। 1912 में, चीनी मुख्यभूमि में पहला पनबिजली स्टेशन, युन्नान प्रांत के कुनमिंग में शिलोंगबा पनबिजली स्टेशन, बिजली उत्पादन के लिए पूरा हुआ, जिसकी स्थापित क्षमता 480 किलोवाट थी। 1949 में, देश में पनबिजली की स्थापित क्षमता 163000 किलोवाट थी; 1999 के अंत तक, यह 72.97 मिलियन किलोवाट तक विकसित हो गई थी, जो संयुक्त राज्य अमेरिका के बाद दूसरे स्थान पर थी और दुनिया में दूसरे स्थान पर थी; 2005 तक, चीन में पनबिजली की कुल स्थापित क्षमता 115 मिलियन किलोवाट तक पहुंच गई थी,
（3） जलविद्युत ऊर्जा की विशेषताएँ
जलविद्युत ऊर्जा प्रकृति के जल विज्ञान चक्र के साथ बार-बार पुनर्जीवित होती है, और इसका मानव द्वारा लगातार उपयोग किया जा सकता है। लोग अक्सर जलविद्युत ऊर्जा की नवीकरणीयता का वर्णन करने के लिए 'अटूट' वाक्यांश का उपयोग करते हैं।
जलविद्युत ऊर्जा उत्पादन और संचालन के दौरान ईंधन की खपत नहीं करती है या हानिकारक पदार्थों का उत्सर्जन नहीं करती है। इसका प्रबंधन और संचालन लागत, बिजली उत्पादन लागत और पर्यावरणीय प्रभाव थर्मल पावर उत्पादन की तुलना में बहुत कम है, जिससे यह कम लागत वाला हरित ऊर्जा स्रोत बन जाता है।
जलविद्युत ऊर्जा में अच्छा विनियमन प्रदर्शन, तेज़ स्टार्ट-अप होता है, और यह पावर ग्रिड के संचालन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह तेज़ और प्रभावी है, आपातकालीन और दुर्घटना स्थितियों में बिजली आपूर्ति के नुकसान को कम करता है, और बिजली आपूर्ति सुरक्षा सुनिश्चित करता है।
जलविद्युत ऊर्जा और खनिज ऊर्जा संसाधन आधारित प्राथमिक ऊर्जा से संबंधित हैं, जिसे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है और द्वितीयक ऊर्जा कहा जाता है। जलविद्युत ऊर्जा विकास एक ऊर्जा स्रोत है जो प्राथमिक ऊर्जा विकास और द्वितीयक ऊर्जा उत्पादन दोनों को एक साथ पूरा करता है, प्राथमिक ऊर्जा निर्माण और द्वितीयक ऊर्जा निर्माण के दोहरे कार्यों के साथ; एकल ऊर्जा खनिज निष्कर्षण, परिवहन और भंडारण प्रक्रिया की आवश्यकता नहीं है, जिससे ईंधन की लागत बहुत कम हो जाती है।
जलविद्युत विकास के लिए जलाशयों के निर्माण से स्थानीय क्षेत्रों के पारिस्थितिक पर्यावरण में बदलाव आएगा। एक ओर, इसके लिए कुछ भूमि को जलमग्न करना पड़ता है, जिसके परिणामस्वरूप अप्रवासियों का पुनर्वास होता है; दूसरी ओर, यह क्षेत्र के सूक्ष्म जलवायु को बहाल कर सकता है, एक नया जलीय पारिस्थितिक पर्यावरण बना सकता है, जीवों के अस्तित्व को बढ़ावा दे सकता है, और मानव बाढ़ नियंत्रण, सिंचाई, पर्यटन और शिपिंग विकास को सुविधाजनक बना सकता है। इसलिए, जलविद्युत परियोजनाओं की योजना बनाते समय, पारिस्थितिक पर्यावरण पर प्रतिकूल प्रभाव को कम करने के लिए समग्र रूप से विचार किया जाना चाहिए, और जलविद्युत विकास के नुकसान की तुलना में अधिक फायदे हैं।
जलविद्युत ऊर्जा के लाभों के कारण, दुनिया भर के देश अब ऐसी नीतियां अपना रहे हैं जो जलविद्युत के विकास को प्राथमिकता देती हैं। 1990 के दशक में, जलविद्युत ब्राजील की कुल स्थापित क्षमता का 93.2% था, जबकि नॉर्वे, स्विटजरलैंड, न्यूजीलैंड और कनाडा जैसे देशों में जलविद्युत अनुपात 50% से अधिक था।
1990 में, विश्व के कुछ देशों में शोषित बिजली के लिए जलविद्युत उत्पादन का अनुपात इसी अवधि के दौरान फ्रांस में 74%, स्विट्जरलैंड में 72%, जापान में 66%, पैराग्वे में 61%, संयुक्त राज्य अमेरिका में 55%, मिस्र में 54%, कनाडा में 50%, ब्राजील में 17.3%, भारत में 11% और चीन में 6.6% था।