मानव विकास और जलविद्युत संसाधनों के उपयोग का बुनियादी ज्ञान।

1. जल ऊर्जा संसाधन
जलविद्युत संसाधनों के मानव विकास और उपयोग का इतिहास प्राचीन काल से चला आ रहा है। चीन जनवादी गणराज्य के नवीकरणीय ऊर्जा कानून (राष्ट्रीय जन कांग्रेस की स्थायी समिति की विधि कार्य समिति द्वारा संपादित) की व्याख्या के अनुसार, जल ऊर्जा की परिभाषा इस प्रकार है: हवा और सूर्य की ऊष्मा से जल का वाष्पीकरण होता है, जल वाष्प से वर्षा और हिमपात होता है, वर्षा और हिमपात से नदियाँ और धाराएँ बनती हैं, और जल प्रवाह से ऊर्जा उत्पन्न होती है, जिसे जल ऊर्जा कहा जाता है।
आधुनिक जलविद्युत संसाधन विकास और उपयोग का मुख्य विषय जलविद्युत संसाधनों का विकास और उपयोग है, इसलिए लोग आमतौर पर जलविद्युत संसाधन, जल विद्युत संसाधन और जलविद्युत संसाधन को पर्यायवाची मानते हैं। हालांकि, वास्तविकता में, जलविद्युत संसाधनों में जल-तापीय ऊर्जा संसाधन, जल ऊर्जा संसाधन और समुद्री जल ऊर्जा संसाधन जैसे व्यापक विषय शामिल हैं।

(1) जल एवं तापीय ऊर्जा संसाधन
जल और ऊष्मीय ऊर्जा संसाधनों को आमतौर पर प्राकृतिक गर्म झरनों के रूप में जाना जाता है। प्राचीन काल में, लोगों ने स्नानघर बनाने, नहाने, बीमारियों के इलाज और व्यायाम के लिए प्राकृतिक गर्म झरनों के जल और ताप संसाधनों का सीधे उपयोग करना शुरू किया। आधुनिक लोग बिजली उत्पादन और तापन के लिए भी जल और ऊष्मीय ऊर्जा संसाधनों का उपयोग करते हैं। उदाहरण के लिए, आइसलैंड में 2003 में 7.08 अरब किलोवाट घंटे की जलविद्युत ऊर्जा का उत्पादन हुआ, जिसमें से 1.41 अरब किलोवाट घंटे भूतापीय ऊर्जा (यानी जल तापीय ऊर्जा संसाधन) का उपयोग करके उत्पन्न की गई थी। देश के 86% निवासियों ने तापन के लिए भूतापीय ऊर्जा (जल तापीय ऊर्जा संसाधन) का उपयोग किया है। शिजियांग में 25,000 किलोवाट की स्थापित क्षमता वाला यांगबाज़िंग विद्युत केंद्र बनाया गया है, जो बिजली उत्पादन के लिए भूतापीय (जल और तापीय ऊर्जा संसाधन) का भी उपयोग करता है। विशेषज्ञों के अनुमान के अनुसार, चीन में लगभग 100 मीटर के भीतर मिट्टी द्वारा प्रति वर्ष एकत्रित की जा सकने वाली निम्न-तापमान ऊर्जा (भूजल को माध्यम के रूप में उपयोग करके) 150 अरब किलोवाट तक पहुंच सकती है। वर्तमान में, चीन में भूतापीय ऊर्जा उत्पादन की स्थापित क्षमता 35300 किलोवाट है।
(2) जल ऊर्जा संसाधन
जल ऊर्जा में जल की गतिज और स्थितिज ऊर्जा शामिल होती है। प्राचीन चीन में, उफनती नदियों, झरनों और जलप्रपातों के जल ऊर्जा संसाधनों का व्यापक रूप से उपयोग जल सिंचाई, अनाज प्रसंस्करण और चावल छीलने के लिए जलचक्र, जल चक्कियों और जल चक्कियों जैसी मशीनरी के निर्माण में किया जाता था। 1830 के दशक में, यूरोप में बड़े पैमाने के उद्योगों जैसे आटा मिलों, कपास मिलों और खनन के लिए बिजली प्रदान करने हेतु जल स्टेशनों का विकास और उपयोग किया गया। आधुनिक जल टरबाइन जो सीधे अपकेंद्री जल पंपों को चलाकर जल उत्थापन और सिंचाई के लिए अपकेंद्री बल उत्पन्न करते हैं, साथ ही जल हथौड़ा पंप स्टेशन जो जल प्रवाह का उपयोग करके जल हथौड़ा दबाव उत्पन्न करते हैं और जल उत्थापन और सिंचाई के लिए उच्च जल दाब 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, तो विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत के आधार पर इलेक्ट्रिक मोटरों का निर्माण किया गया, और जलविद्युत ऊर्जा संयंत्रों का निर्माण जलविद्युत ऊर्जा स्टेशनों की जल ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने और इसे उपयोगकर्ताओं तक पहुंचाने के लिए किया गया, जिससे जलविद्युत ऊर्जा संसाधनों के जोरदार विकास और उपयोग का एक दौर शुरू हुआ।
जिन जलविद्युत संसाधनों की हम अभी चर्चा कर रहे हैं, उन्हें आमतौर पर जलविद्युत संसाधन कहा जाता है। नदी जल संसाधनों के अलावा, महासागर में ज्वारीय, तरंग, खारे पानी और तापमान ऊर्जा का विशाल भंडार है। अनुमान है कि वैश्विक महासागरीय जलविद्युत संसाधन 76 अरब किलोवाट हैं, जो भूमि आधारित नदी जलविद्युत के सैद्धांतिक भंडार से 15 गुना अधिक है। इनमें से ज्वारीय ऊर्जा 3 अरब किलोवाट, तरंग ऊर्जा 3 अरब किलोवाट, तापमान अंतर ऊर्जा 40 अरब किलोवाट और खारे पानी अंतर ऊर्जा 30 अरब किलोवाट है। वर्तमान में, केवल ज्वारीय ऊर्जा के विकास और उपयोग की तकनीक ही व्यावहारिक स्तर पर पहुंची है, जिसे मानव द्वारा समुद्री जलविद्युत संसाधनों के बड़े पैमाने पर उपयोग में लाया जा सकता है। अन्य ऊर्जा स्रोतों के विकास और उपयोग के लिए तकनीकी और आर्थिक व्यवहार्यता में सफलता प्राप्त करने और व्यावहारिक विकास और उपयोग को हासिल करने के लिए अभी और शोध की आवश्यकता है। महासागरीय ऊर्जा का विकास और उपयोग, जिसकी हम आमतौर पर चर्चा करते हैं, मुख्य रूप से ज्वारीय ऊर्जा का विकास और उपयोग है। पृथ्वी की समुद्री सतह पर चंद्रमा और सूर्य के आकर्षण के कारण जलस्तर में आवधिक उतार-चढ़ाव होता है, जिसे महासागरीय ज्वार-भाटा कहते हैं। समुद्री जल के इस उतार-चढ़ाव से ज्वारीय ऊर्जा उत्पन्न होती है। सिद्धांत रूप में, ज्वारीय ऊर्जा ज्वार-भाटे के उतार-चढ़ाव से उत्पन्न होने वाली यांत्रिक ऊर्जा है।
ज्वारीय चक्कियाँ 11वीं शताब्दी में दिखाई दीं, और 20वीं शताब्दी की शुरुआत में, जर्मनी और फ्रांस ने छोटे ज्वारीय विद्युत स्टेशनों का निर्माण शुरू किया।
विश्व में ज्वारीय ऊर्जा की संभावित क्षमता 1 अरब से 1.1 अरब किलोवाट के बीच होने का अनुमान है, जिससे लगभग 1240 अरब किलोवाट घंटे का वार्षिक विद्युत उत्पादन होता है। चीन के ज्वारीय ऊर्जा संसाधनों की स्थापित क्षमता 21.58 मिलियन किलोवाट है और इससे 30 अरब किलोवाट घंटे का वार्षिक विद्युत उत्पादन होता है।
वर्तमान में विश्व का सबसे बड़ा ज्वारीय विद्युत स्टेशन फ्रांस का रेनेस ज्वारीय विद्युत स्टेशन है, जिसकी स्थापित क्षमता 240000 किलोवाट है। चीन का पहला ज्वारीय विद्युत स्टेशन, ग्वांगडोंग का जिझोऊ ज्वारीय विद्युत स्टेशन, 1958 में 40 किलोवाट की स्थापित क्षमता के साथ बनाया गया था। 1985 में निर्मित झेजियांग जियांग्शिया ज्वारीय विद्युत स्टेशन की कुल स्थापित क्षमता 3200 किलोवाट है, जो विश्व में तीसरे स्थान पर है।
इसके अतिरिक्त, चीन के महासागरों में तरंग ऊर्जा का भंडार लगभग 12.85 मिलियन किलोवाट, ज्वारीय ऊर्जा का भंडार लगभग 13.94 मिलियन किलोवाट, लवण अंतर ऊर्जा का भंडार लगभग 125 मिलियन किलोवाट और तापमान अंतर ऊर्जा का भंडार लगभग 1.321 बिलियन किलोवाट है। संक्षेप में, चीन में कुल महासागरीय ऊर्जा लगभग 1.5 बिलियन किलोवाट है, जो भूमि-नदी जलविद्युत के सैद्धांतिक भंडार (694 मिलियन किलोवाट) से दोगुने से भी अधिक है, और इसके विकास और उपयोग की व्यापक संभावनाएं हैं। आजकल, विश्व भर के देश महासागरों में छिपे विशाल ऊर्जा संसाधनों के विकास और उपयोग के लिए तकनीकी दृष्टिकोणों पर शोध में भारी निवेश कर रहे हैं।
2. जलविद्युत ऊर्जा संसाधन
जलविद्युत ऊर्जा संसाधनों से तात्पर्य सामान्यतः नदी के जल प्रवाह की स्थितिज और गतिज ऊर्जा का उपयोग करके कार्य करने और जलविद्युत जनरेटरों को घुमाकर बिजली उत्पन्न करने से है। कोयला, तेल, प्राकृतिक गैस और परमाणु ऊर्जा उत्पादन में गैर-नवीकरणीय ईंधन संसाधनों का उपभोग आवश्यक होता है, जबकि जलविद्युत ऊर्जा उत्पादन में जल संसाधनों का उपभोग नहीं होता, बल्कि नदी के प्रवाह की ऊर्जा का उपयोग होता है।
(1) वैश्विक जलविद्युत ऊर्जा संसाधन
विश्वभर में नदियों में जलविद्युत संसाधनों का कुल भंडार 5.05 अरब किलोवाट है, जिसकी वार्षिक विद्युत उत्पादन क्षमता 44.28 ट्रिलियन किलोवाट घंटे तक है; तकनीकी रूप से दोहन योग्य जलविद्युत संसाधन 2.26 अरब किलोवाट हैं, और वार्षिक विद्युत उत्पादन 9.8 ट्रिलियन किलोवाट घंटे तक पहुंच सकता है।
1878 में, फ्रांस ने 25 किलोवाट की स्थापित क्षमता के साथ दुनिया का पहला जलविद्युत विद्युत स्टेशन बनाया। अब तक, विश्व स्तर पर स्थापित जलविद्युत क्षमता 760 मिलियन किलोवाट से अधिक हो गई है, जिससे प्रति वर्ष 3 ट्रिलियन किलोवाट घंटे बिजली का उत्पादन होता है।
(2) चीन के जलविद्युत संसाधन
चीन विश्व के उन देशों में से एक है जिनके पास जलविद्युत ऊर्जा के सबसे समृद्ध संसाधन हैं। जलविद्युत संसाधनों के नवीनतम सर्वेक्षण के अनुसार, चीन में नदी जल ऊर्जा का सैद्धांतिक भंडार 694 मिलियन किलोवाट है और वार्षिक सैद्धांतिक विद्युत उत्पादन 6.08 ट्रिलियन किलोवाट घंटे है, जो जलविद्युत सैद्धांतिक भंडार के मामले में विश्व में पहले स्थान पर है; चीन के जलविद्युत संसाधनों की तकनीकी रूप से उपयोग योग्य क्षमता 542 मिलियन किलोवाट है, जिसका वार्षिक विद्युत उत्पादन 2.47 ट्रिलियन किलोवाट घंटे है, और आर्थिक रूप से उपयोग योग्य क्षमता 402 मिलियन किलोवाट है, जिसका वार्षिक विद्युत उत्पादन 1.75 ट्रिलियन किलोवाट घंटे है, ये दोनों ही मामले विश्व में पहले स्थान पर हैं।
जुलाई 1905 में, चीन का पहला जलविद्युत विद्युत स्टेशन, ताइवान प्रांत में स्थित गुइशान जलविद्युत स्टेशन, 500 किलोवाट की स्थापित क्षमता के साथ बनाया गया था। 1912 में, चीनी मुख्य भूमि का पहला जलविद्युत स्टेशन, युन्नान प्रांत के कुनमिंग में स्थित शिलोंगबा जलविद्युत स्टेशन, 480 किलोवाट की स्थापित क्षमता के साथ बिजली उत्पादन के लिए पूरा हुआ। 1949 में, देश में जलविद्युत की स्थापित क्षमता 163,000 किलोवाट थी; 1999 के अंत तक, यह बढ़कर 72.97 मिलियन किलोवाट हो गई, जो संयुक्त राज्य अमेरिका के बाद दूसरे स्थान पर और विश्व में दूसरे स्थान पर थी; 2005 तक, चीन में जलविद्युत की कुल स्थापित क्षमता 115 मिलियन किलोवाट तक पहुंच गई, जो विश्व में पहले स्थान पर थी, और यह उपयोग योग्य जलविद्युत क्षमता का 14.4% और राष्ट्रीय विद्युत उद्योग की कुल स्थापित क्षमता का 20% थी।
(3) जलविद्युत ऊर्जा की विशेषताएँ
जलविद्युत ऊर्जा प्रकृति के जलचक्र द्वारा बार-बार पुनर्जीवित होती है और मनुष्य इसका निरंतर उपयोग कर सकते हैं। जलविद्युत ऊर्जा की नवीकरणीयता का वर्णन करने के लिए लोग अक्सर 'अक्षय' शब्द का प्रयोग करते हैं।
जलविद्युत ऊर्जा के उत्पादन और संचालन में ईंधन की खपत नहीं होती और न ही हानिकारक पदार्थों का उत्सर्जन होता है। इसके प्रबंधन और संचालन की लागत, बिजली उत्पादन की लागत और पर्यावरणीय प्रभाव तापीय ऊर्जा उत्पादन की तुलना में काफी कम हैं, जिससे यह एक कम लागत वाला हरित ऊर्जा स्रोत बन जाता है।
जलविद्युत ऊर्जा में बेहतर विनियमन क्षमता, त्वरित शुरुआत और विद्युत ग्रिड के संचालन में पीक शेविंग की भूमिका होती है। यह तीव्र और प्रभावी है, आपातकालीन और दुर्घटना स्थितियों में बिजली आपूर्ति हानि को कम करती है और बिजली आपूर्ति सुरक्षा सुनिश्चित करती है।
जलविद्युत ऊर्जा और खनिज ऊर्जा संसाधन-आधारित प्राथमिक ऊर्जा की श्रेणी में आती हैं, जिन्हें विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है और द्वितीयक ऊर्जा कहा जाता है। जलविद्युत ऊर्जा विकास एक ऐसा ऊर्जा स्रोत है जो प्राथमिक ऊर्जा विकास और द्वितीयक ऊर्जा उत्पादन दोनों को एक साथ पूरा करता है, जिसमें प्राथमिक ऊर्जा निर्माण और द्वितीयक ऊर्जा निर्माण दोनों कार्य होते हैं; इसमें किसी भी ऊर्जा खनिज के निष्कर्षण, परिवहन और भंडारण प्रक्रिया की आवश्यकता नहीं होती है, जिससे ईंधन की लागत में काफी कमी आती है।
जलविद्युत विकास के लिए जलाशयों का निर्माण स्थानीय क्षेत्रों के पारिस्थितिक वातावरण को बदल देगा। एक ओर, इसके लिए कुछ भूमि का जलमग्न होना आवश्यक है, जिसके परिणामस्वरूप अप्रवासियों का विस्थापन होगा; दूसरी ओर, यह क्षेत्र की सूक्ष्म जलवायु को पुनर्स्थापित कर सकता है, एक नया जलीय पारिस्थितिक वातावरण बना सकता है, जीवों के अस्तित्व को बढ़ावा दे सकता है और मानव निर्मित बाढ़ नियंत्रण, सिंचाई, पर्यटन और जहाजरानी विकास को सुगम बना सकता है। इसलिए, जलविद्युत परियोजनाओं की योजना बनाते समय, पारिस्थितिक वातावरण पर प्रतिकूल प्रभाव को कम करने पर समग्र रूप से विचार किया जाना चाहिए, और जलविद्युत विकास के लाभ हानियों से कहीं अधिक हैं।
जलविद्युत ऊर्जा के फायदों को देखते हुए, दुनिया भर के देश अब जलविद्युत के विकास को प्राथमिकता देने वाली नीतियां अपना रहे हैं। 1990 के दशक में, ब्राजील की कुल स्थापित क्षमता में जलविद्युत का हिस्सा 93.2% था, जबकि नॉर्वे, स्विट्जरलैंड, न्यूजीलैंड और कनाडा जैसे देशों में जलविद्युत का अनुपात 50% से अधिक था।
1990 में, दुनिया के कुछ देशों में दोहन योग्य बिजली के मुकाबले जलविद्युत उत्पादन का अनुपात 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।