ಜಲವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರಗಳು ಮತ್ತು ಜಲ ಟರ್ಬೈನ್ ಜನರೇಟರ್ ಹೇಗೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ

ವಿಶ್ವಾದ್ಯಂತ, ಜಲವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರಗಳು ವಿಶ್ವದ ವಿದ್ಯುತ್‌ನ ಸುಮಾರು 24 ಪ್ರತಿಶತವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು 1 ಬಿಲಿಯನ್‌ಗಿಂತಲೂ ಹೆಚ್ಚು ಜನರಿಗೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಪೂರೈಸುತ್ತವೆ. ರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ನವೀಕರಿಸಬಹುದಾದ ಇಂಧನ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯದ ಪ್ರಕಾರ, ವಿಶ್ವದ ಜಲವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರಗಳು ಒಟ್ಟು 675,000 ಮೆಗಾವ್ಯಾಟ್‌ಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು 3.6 ಬಿಲಿಯನ್ ಬ್ಯಾರೆಲ್ ತೈಲಕ್ಕೆ ಸಮಾನವಾದ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ. ಯುನೈಟೆಡ್ ಸ್ಟೇಟ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ 2,000 ಕ್ಕೂ ಹೆಚ್ಚು ಜಲವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರಗಳು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತಿದ್ದು, ಜಲವಿದ್ಯುತ್ ಅನ್ನು ದೇಶದ ಅತಿದೊಡ್ಡ ನವೀಕರಿಸಬಹುದಾದ ಇಂಧನ ಮೂಲವನ್ನಾಗಿ ಮಾಡಿದೆ.
ಈ ಲೇಖನದಲ್ಲಿ, ಬೀಳುವ ನೀರು ಹೇಗೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ನಾವು ನೋಡೋಣ ಮತ್ತು ಜಲವಿದ್ಯುತ್‌ಗೆ ಅಗತ್ಯವಾದ ನೀರಿನ ಹರಿವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುವ ಜಲವಿಜ್ಞಾನದ ಚಕ್ರದ ಬಗ್ಗೆ ಕಲಿಯುತ್ತೇವೆ. ನಿಮ್ಮ ದೈನಂದಿನ ಜೀವನದ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುವ ಜಲವಿದ್ಯುತ್‌ನ ಒಂದು ವಿಶಿಷ್ಟ ಅನ್ವಯದ ಬಗ್ಗೆಯೂ ನೀವು ಒಂದು ನೋಟವನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತೀರಿ.
ನದಿಯು ಉರುಳುವುದನ್ನು ನೋಡುವಾಗ, ಅದು ಹೊತ್ತೊಯ್ಯುವ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಊಹಿಸುವುದು ಕಷ್ಟ. ನೀವು ಎಂದಾದರೂ ವೈಟ್-ವಾಟರ್ ರಾಫ್ಟಿಂಗ್ ಮಾಡಿದ್ದರೆ, ನದಿಯ ಶಕ್ತಿಯ ಒಂದು ಸಣ್ಣ ಭಾಗವನ್ನು ನೀವು ಅನುಭವಿಸಿದ್ದೀರಿ. ವೈಟ್-ವಾಟರ್ ರ‍್ಯಾಪಿಡ್‌ಗಳು ನದಿಯಾಗಿ ಸೃಷ್ಟಿಯಾಗುತ್ತವೆ, ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದ ನೀರನ್ನು ಕೆಳಮುಖವಾಗಿ, ಕಿರಿದಾದ ಮಾರ್ಗದ ಮೂಲಕ ಅಡಚಣೆಗಳನ್ನು ಹೊತ್ತುಕೊಂಡು ಹೋಗುತ್ತವೆ. ನದಿಯನ್ನು ಈ ತೆರೆಯುವಿಕೆಯ ಮೂಲಕ ಒತ್ತಾಯಿಸಿದಾಗ, ಅದರ ಹರಿವು ವೇಗಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಅಪಾರ ಪ್ರಮಾಣದ ನೀರು ಎಷ್ಟು ಬಲವನ್ನು ಹೊಂದಿರಬಹುದು ಎಂಬುದಕ್ಕೆ ಪ್ರವಾಹಗಳು ಮತ್ತೊಂದು ಉದಾಹರಣೆಯಾಗಿದೆ.

ಜಲವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರಗಳು ನೀರಿನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಆಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲು ಸರಳ ಯಂತ್ರಶಾಸ್ತ್ರವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ. ಜಲವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರಗಳು ವಾಸ್ತವವಾಗಿ ಸರಳವಾದ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಆಧರಿಸಿವೆ - ಅಣೆಕಟ್ಟಿನ ಮೂಲಕ ಹರಿಯುವ ನೀರು ಟರ್ಬೈನ್ ಅನ್ನು ತಿರುಗಿಸುತ್ತದೆ, ಅದು ಜನರೇಟರ್ ಅನ್ನು ತಿರುಗಿಸುತ್ತದೆ.
ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಜಲವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರದ ಮೂಲ ಅಂಶಗಳು ಇಲ್ಲಿವೆ:
ಟರ್ಬೈನ್ ಮತ್ತು ಜನರೇಟರ್ ಅನ್ನು ಸಂಪರ್ಕಿಸುವ ಶಾಫ್ಟ್
ಅಣೆಕಟ್ಟು - ಹೆಚ್ಚಿನ ಜಲವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರಗಳು ನೀರನ್ನು ಹಿಡಿದಿಟ್ಟುಕೊಳ್ಳುವ ಅಣೆಕಟ್ಟನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿವೆ, ಇದು ದೊಡ್ಡ ಜಲಾಶಯವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ. ಆಗಾಗ್ಗೆ, ಈ ಜಲಾಶಯವನ್ನು ಮನರಂಜನಾ ಸರೋವರವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ವಾಷಿಂಗ್ಟನ್ ರಾಜ್ಯದ ಗ್ರ್ಯಾಂಡ್ ಕೌಲೀ ಅಣೆಕಟ್ಟಿನಲ್ಲಿರುವ ಲೇಕ್ ರೂಸ್ವೆಲ್ಟ್.
ಸೇವನೆ – ಅಣೆಕಟ್ಟಿನ ದ್ವಾರಗಳು ತೆರೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯು ನೀರನ್ನು ಪೆನ್‌ಸ್ಟಾಕ್ ಮೂಲಕ ಎಳೆಯುತ್ತದೆ, ಇದು ಟರ್ಬೈನ್‌ಗೆ ಹೋಗುವ ಪೈಪ್‌ಲೈನ್ ಆಗಿದೆ. ನೀರು ಈ ಪೈಪ್ ಮೂಲಕ ಹರಿಯುವಾಗ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ.
ಟರ್ಬೈನ್ - ನೀರು ಟರ್ಬೈನ್‌ನ ದೊಡ್ಡ ಬ್ಲೇಡ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಡೆದು ತಿರುಗಿಸುತ್ತದೆ, ಇದನ್ನು ಶಾಫ್ಟ್ ಮೂಲಕ ಅದರ ಮೇಲಿರುವ ಜನರೇಟರ್‌ಗೆ ಜೋಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಜಲವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರಗಳಿಗೆ ಸಾಮಾನ್ಯ ರೀತಿಯ ಟರ್ಬೈನ್ ಫ್ರಾನ್ಸಿಸ್ ಟರ್ಬೈನ್ ಆಗಿದೆ, ಇದು ಬಾಗಿದ ಬ್ಲೇಡ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ದೊಡ್ಡ ಡಿಸ್ಕ್‌ನಂತೆ ಕಾಣುತ್ತದೆ. ಫೌಂಡೇಶನ್ ಫಾರ್ ವಾಟರ್ & ಎನರ್ಜಿ ಎಜುಕೇಶನ್ (FWEE) ಪ್ರಕಾರ, ಒಂದು ಟರ್ಬೈನ್ 172 ಟನ್‌ಗಳಷ್ಟು ತೂಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಿಮಿಷಕ್ಕೆ 90 ಕ್ರಾಂತಿಗಳ ದರದಲ್ಲಿ (rpm) ತಿರುಗುತ್ತದೆ.
ಜನರೇಟರ್‌ಗಳು – ಟರ್ಬೈನ್ ಬ್ಲೇಡ್‌ಗಳು ತಿರುಗುತ್ತಿದ್ದಂತೆ, ಜನರೇಟರ್‌ನೊಳಗಿನ ಆಯಸ್ಕಾಂತಗಳ ಸರಣಿಯೂ ತಿರುಗುತ್ತದೆ. ದೈತ್ಯ ಆಯಸ್ಕಾಂತಗಳು ತಾಮ್ರದ ಸುರುಳಿಗಳ ಹಿಂದೆ ತಿರುಗುತ್ತವೆ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಚಲಿಸುವ ಮೂಲಕ ಪರ್ಯಾಯ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು (AC) ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತವೆ. (ಜನರೇಟರ್ ಹೇಗೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಎಂಬುದರ ಕುರಿತು ನೀವು ನಂತರ ಇನ್ನಷ್ಟು ಕಲಿಯುವಿರಿ.)
ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮರ್ - ಪವರ್‌ಹೌಸ್‌ನ ಒಳಗಿನ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮರ್ AC ಅನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಂಡು ಅದನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಕರೆಂಟ್‌ಗೆ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ.
ವಿದ್ಯುತ್ ಮಾರ್ಗಗಳು - ಪ್ರತಿಯೊಂದು ವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರದಿಂದ ನಾಲ್ಕು ತಂತಿಗಳು ಬರುತ್ತವೆ: ಮೂರು ಹಂತಗಳ ವಿದ್ಯುತ್ ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ಉತ್ಪಾದಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಮೂರಕ್ಕೂ ಸಾಮಾನ್ಯವಾದ ತಟಸ್ಥ ಅಥವಾ ನೆಲದ ಸಂಪರ್ಕ. (ವಿದ್ಯುತ್ ಮಾರ್ಗ ಪ್ರಸರಣದ ಬಗ್ಗೆ ಇನ್ನಷ್ಟು ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳಲು ವಿದ್ಯುತ್ ವಿತರಣಾ ಗ್ರಿಡ್‌ಗಳು ಹೇಗೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಓದಿ.)
ಹೊರಹರಿವು - ಬಳಸಿದ ನೀರನ್ನು ಟೈಲ್‌ರೇಸ್‌ಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ಪೈಪ್‌ಲೈನ್‌ಗಳ ಮೂಲಕ ಸಾಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನದಿಯ ಕೆಳಭಾಗಕ್ಕೆ ಮತ್ತೆ ಪ್ರವೇಶಿಸುತ್ತದೆ.
ಜಲಾಶಯದಲ್ಲಿರುವ ನೀರನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿತ ಶಕ್ತಿ ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಗೇಟ್‌ಗಳು ತೆರೆದಾಗ, ಪೆನ್‌ಸ್ಟಾಕ್ ಮೂಲಕ ಹರಿಯುವ ನೀರು ಚಲನೆಯಲ್ಲಿರುವುದರಿಂದ ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯಾಗುತ್ತದೆ. ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಹಲವಾರು ಅಂಶಗಳಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆ ಎರಡು ಅಂಶಗಳು ನೀರಿನ ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣ ಮತ್ತು ಹೈಡ್ರಾಲಿಕ್ ಹೆಡ್‌ನ ಪ್ರಮಾಣ. ಹೆಡ್ ಎಂದರೆ ನೀರಿನ ಮೇಲ್ಮೈ ಮತ್ತು ಟರ್ಬೈನ್‌ಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರ. ಹೆಡ್ ಮತ್ತು ಫ್ಲೋ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ, ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಕೂಡ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಹೆಡ್ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಜಲಾಶಯದಲ್ಲಿನ ನೀರಿನ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ.
ಪಂಪ್ಡ್-ಸ್ಟೋರೇಜ್ ಪ್ಲಾಂಟ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ಮತ್ತೊಂದು ರೀತಿಯ ಜಲವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರವಿದೆ. ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಜಲವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರದಲ್ಲಿ, ಜಲಾಶಯದಿಂದ ಬರುವ ನೀರು ಸ್ಥಾವರದ ಮೂಲಕ ಹರಿಯುತ್ತದೆ, ನಿರ್ಗಮಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೊಳೆಯ ಕೆಳಗೆ ಸಾಗಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ. ಪಂಪ್ಡ್-ಸ್ಟೋರೇಜ್ ಪ್ಲಾಂಟ್ ಎರಡು ಜಲಾಶಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ:

ಮೇಲ್ಭಾಗದ ಜಲಾಶಯ - ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಜಲವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರದಂತೆ, ಅಣೆಕಟ್ಟು ಜಲಾಶಯವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಜಲಾಶಯದಲ್ಲಿನ ನೀರು ಜಲವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರದ ಮೂಲಕ ಹರಿಯುವ ಮೂಲಕ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ.
ಕೆಳಮಟ್ಟದ ಜಲಾಶಯ - ಜಲವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರದಿಂದ ಹೊರಬರುವ ನೀರು ನದಿಗೆ ಮತ್ತೆ ಪ್ರವೇಶಿಸಿ ಕೆಳಮಟ್ಟಕ್ಕೆ ಹರಿಯುವ ಬದಲು ಕೆಳಗಿನ ಜಲಾಶಯಕ್ಕೆ ಹರಿಯುತ್ತದೆ.
ರಿವರ್ಸಿಬಲ್ ಟರ್ಬೈನ್ ಬಳಸಿ, ಸ್ಥಾವರವು ಮೇಲಿನ ಜಲಾಶಯಕ್ಕೆ ನೀರನ್ನು ಮತ್ತೆ ಪಂಪ್ ಮಾಡಬಹುದು. ಇದನ್ನು ಆಫ್-ಪೀಕ್ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಮೂಲಭೂತವಾಗಿ, ಎರಡನೇ ಜಲಾಶಯವು ಮೇಲಿನ ಜಲಾಶಯವನ್ನು ಪುನಃ ತುಂಬಿಸುತ್ತದೆ. ಮೇಲಿನ ಜಲಾಶಯಕ್ಕೆ ನೀರನ್ನು ಮತ್ತೆ ಪಂಪ್ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ, ಗರಿಷ್ಠ ಬಳಕೆಯ ಅವಧಿಯಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಸ್ಥಾವರವು ಹೆಚ್ಚಿನ ನೀರನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.

ಜನರೇಟರ್
ಜಲವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರದ ಹೃದಯಭಾಗ ಜನರೇಟರ್ ಆಗಿದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಜಲವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರಗಳು ಈ ರೀತಿಯ ಹಲವಾರು ಜನರೇಟರ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ.
ನೀವು ಊಹಿಸಿದಂತೆ ಜನರೇಟರ್ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಮೂಲ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯೆಂದರೆ ತಂತಿಯ ಸುರುಳಿಗಳ ಒಳಗೆ ಸರಣಿ ಆಯಸ್ಕಾಂತಗಳನ್ನು ತಿರುಗಿಸುವುದು. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಚಲಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ.
ಹೂವರ್ ಅಣೆಕಟ್ಟು ಒಟ್ಟು 17 ಜನರೇಟರ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದು, ಪ್ರತಿಯೊಂದೂ 133 ಮೆಗಾವ್ಯಾಟ್‌ಗಳವರೆಗೆ ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು. ಹೂವರ್ ಅಣೆಕಟ್ಟು ಜಲವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರದ ಒಟ್ಟು ಸಾಮರ್ಥ್ಯ 2,074 ಮೆಗಾವ್ಯಾಟ್‌ಗಳು. ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಜನರೇಟರ್ ಕೆಲವು ಮೂಲಭೂತ ಭಾಗಗಳಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ:

ಟರ್ಬೈನ್ ತಿರುಗುತ್ತಿದ್ದಂತೆ, ಎಕ್ಸಿಟರ್ ರೋಟರ್‌ಗೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಕಳುಹಿಸುತ್ತದೆ. ರೋಟರ್ ಎಂಬುದು ಸ್ಟೇಟರ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ತಾಮ್ರದ ತಂತಿಯ ಸುರುಳಿಯೊಳಗೆ ತಿರುಗುವ ದೊಡ್ಡ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತಗಳ ಸರಣಿಯಾಗಿದೆ. ಸುರುಳಿ ಮತ್ತು ಆಯಸ್ಕಾಂತಗಳ ನಡುವಿನ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರವು ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ.
ಹೂವರ್ ಅಣೆಕಟ್ಟಿನಲ್ಲಿ, 16,500 ಆಂಪ್ಸ್ ವಿದ್ಯುತ್ ಜನರೇಟರ್‌ನಿಂದ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮರ್‌ಗೆ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ, ಅಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರಸರಣಗೊಳ್ಳುವ ಮೊದಲು 230,000 ಆಂಪ್ಸ್ ವರೆಗೆ ಏರುತ್ತದೆ.
ಜಲವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರಗಳು ನೈಸರ್ಗಿಕವಾಗಿ ಸಂಭವಿಸುವ, ನಿರಂತರ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಲಾಭವನ್ನು ಪಡೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ - ಮಳೆ ಬೀಳಲು ಮತ್ತು ನದಿಗಳು ಉಕ್ಕಿ ಹರಿಯಲು ಕಾರಣವಾಗುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ. ಪ್ರತಿದಿನ, ನೇರಳಾತೀತ ಕಿರಣಗಳು ನೀರಿನ ಅಣುಗಳನ್ನು ವಿಭಜಿಸುವುದರಿಂದ ನಮ್ಮ ಗ್ರಹವು ವಾತಾವರಣದ ಮೂಲಕ ಸ್ವಲ್ಪ ಪ್ರಮಾಣದ ನೀರನ್ನು ಕಳೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಆದರೆ ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಜ್ವಾಲಾಮುಖಿ ಚಟುವಟಿಕೆಯ ಮೂಲಕ ಭೂಮಿಯ ಒಳಭಾಗದಿಂದ ಹೊಸ ನೀರು ಹೊರಸೂಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ. ಸೃಷ್ಟಿಯಾದ ನೀರಿನ ಪ್ರಮಾಣ ಮತ್ತು ಕಳೆದುಹೋದ ನೀರಿನ ಪ್ರಮಾಣವು ಸರಿಸುಮಾರು ಒಂದೇ ಆಗಿರುತ್ತದೆ.
ಯಾವುದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಪ್ರಪಂಚದ ಒಟ್ಟು ನೀರಿನ ಪ್ರಮಾಣವು ಹಲವು ವಿಭಿನ್ನ ರೂಪಗಳಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ. ಅದು ಸಾಗರಗಳು, ನದಿಗಳು ಮತ್ತು ಮಳೆಯಂತೆ ದ್ರವವಾಗಿರಬಹುದು; ಹಿಮನದಿಗಳಂತೆ ಘನವಾಗಿರಬಹುದು; ಅಥವಾ ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿರುವ ಅದೃಶ್ಯ ನೀರಿನ ಆವಿಯಂತೆ ಅನಿಲವಾಗಿರಬಹುದು. ಗಾಳಿಯ ಪ್ರವಾಹಗಳಿಂದ ಗ್ರಹದ ಸುತ್ತಲೂ ಚಲಿಸುವಾಗ ನೀರು ಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುತ್ತದೆ. ಸೂರ್ಯನ ತಾಪನ ಚಟುವಟಿಕೆಯಿಂದ ಗಾಳಿಯ ಪ್ರವಾಹಗಳು ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತವೆ. ಗ್ರಹದ ಇತರ ಪ್ರದೇಶಗಳಿಗಿಂತ ಸಮಭಾಜಕದ ಮೇಲೆ ಸೂರ್ಯನು ಹೆಚ್ಚು ಹೊಳೆಯುವುದರಿಂದ ವಾಯು-ಪ್ರವಾಹ ಚಕ್ರಗಳು ಸೃಷ್ಟಿಯಾಗುತ್ತವೆ.

ವಾಯು-ಪ್ರವಾಹ ಚಕ್ರಗಳು ಭೂಮಿಯ ನೀರಿನ ಸರಬರಾಜನ್ನು ತನ್ನದೇ ಆದ ಒಂದು ಚಕ್ರದ ಮೂಲಕ ನಡೆಸುತ್ತವೆ, ಇದನ್ನು ಜಲವಿಜ್ಞಾನ ಚಕ್ರ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸೂರ್ಯನು ದ್ರವ ನೀರನ್ನು ಬಿಸಿ ಮಾಡಿದಾಗ, ನೀರು ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿ ಆವಿಯಾಗಿ ಆವಿಯಾಗುತ್ತದೆ. ಸೂರ್ಯನು ಗಾಳಿಯನ್ನು ಬಿಸಿ ಮಾಡುತ್ತಾನೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಗಾಳಿಯು ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ ಏರುತ್ತದೆ. ಗಾಳಿಯು ಮೇಲ್ಭಾಗದಲ್ಲಿ ತಂಪಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ನೀರಿನ ಆವಿ ಏರಿದಂತೆ ಅದು ತಣ್ಣಗಾಗುತ್ತದೆ, ಹನಿಗಳಾಗಿ ಘನೀಕರಿಸುತ್ತದೆ. ಒಂದು ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಸಾಕಷ್ಟು ಹನಿಗಳು ಸಂಗ್ರಹವಾದಾಗ, ಹನಿಗಳು ಮಳೆಯಾಗಿ ಭೂಮಿಗೆ ಬೀಳುವಷ್ಟು ಭಾರವಾಗಬಹುದು.
ಜಲವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರಗಳಿಗೆ ಜಲವಿಜ್ಞಾನದ ಚಕ್ರವು ಮುಖ್ಯವಾಗಿದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಅವು ನೀರಿನ ಹರಿವಿನ ಮೇಲೆ ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಸ್ಥಾವರದ ಬಳಿ ಮಳೆಯ ಕೊರತೆಯಿದ್ದರೆ, ನೀರು ಮೇಲ್ಮುಖವಾಗಿ ಸಂಗ್ರಹವಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಮೇಲೆ ನೀರು ಸಂಗ್ರಹವಾಗದಿದ್ದರೆ, ಜಲವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರದ ಮೂಲಕ ಕಡಿಮೆ ನೀರು ಹರಿಯುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯಾಗುತ್ತದೆ.
ಜಲವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯ ಮೂಲ ಕಲ್ಪನೆಯೆಂದರೆ ಚಲಿಸುವ ದ್ರವದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಟರ್ಬೈನ್ ಬ್ಲೇಡ್ ಅನ್ನು ತಿರುಗಿಸುವುದು. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಈ ಕಾರ್ಯವನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಲು ನದಿಯ ಮಧ್ಯದಲ್ಲಿ ದೊಡ್ಡ ಅಣೆಕಟ್ಟು ನಿರ್ಮಿಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಪೋರ್ಟಬಲ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳಿಗೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಒದಗಿಸಲು ಜಲವಿದ್ಯುತ್ ಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಸಣ್ಣ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಹೊಸ ಆವಿಷ್ಕಾರವಿದೆ.

ಕೆನಡಾದ ಒಂಟಾರಿಯೊದ ಸಂಶೋಧಕ ರಾಬರ್ಟ್ ಕೊಮರೆಚ್ಕಾ, ಶೂಗಳ ಅಡಿಭಾಗದಲ್ಲಿ ಸಣ್ಣ ಜಲವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದಕಗಳನ್ನು ಇರಿಸುವ ಕಲ್ಪನೆಯೊಂದಿಗೆ ಬಂದಿದ್ದಾರೆ. ಈ ಮೈಕ್ರೋ-ಟರ್ಬೈನ್‌ಗಳು ಯಾವುದೇ ಗ್ಯಾಜೆಟ್‌ಗೆ ವಿದ್ಯುತ್ ನೀಡುವಷ್ಟು ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತವೆ ಎಂದು ಅವರು ನಂಬುತ್ತಾರೆ. ಮೇ 2001 ರಲ್ಲಿ, ಕೊಮರೆಚ್ಕಾ ತಮ್ಮ ವಿಶಿಷ್ಟ ಪಾದ-ಚಾಲಿತ ಸಾಧನಕ್ಕೆ ಪೇಟೆಂಟ್ ಪಡೆದರು.
ನಾವು ಹೇಗೆ ನಡೆಯುತ್ತೇವೆ ಎಂಬುದಕ್ಕೆ ಒಂದು ಮೂಲಭೂತ ತತ್ವವಿದೆ: ಪ್ರತಿ ಹೆಜ್ಜೆ ಇಡುವಾಗ ಕಾಲು ಹಿಮ್ಮಡಿಯಿಂದ ಕಾಲಿನವರೆಗೆ ಬೀಳುತ್ತದೆ. ನಿಮ್ಮ ಪಾದ ನೆಲದ ಮೇಲೆ ಇಳಿಯುತ್ತಿದ್ದಂತೆ, ಬಲವು ನಿಮ್ಮ ಹಿಮ್ಮಡಿಯ ಮೂಲಕ ಕೆಳಕ್ಕೆ ತರಲ್ಪಡುತ್ತದೆ. ನೀವು ನಿಮ್ಮ ಮುಂದಿನ ಹೆಜ್ಜೆಗೆ ಸಿದ್ಧರಾದಾಗ, ನೀವು ನಿಮ್ಮ ಪಾದವನ್ನು ಮುಂದಕ್ಕೆ ತಿರುಗಿಸುತ್ತೀರಿ, ಆದ್ದರಿಂದ ಬಲವು ನಿಮ್ಮ ಪಾದದ ಉಂಡೆಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ. ಕೊಮರೆಚ್ಕಾ ನಡೆಯುವಿಕೆಯ ಈ ಮೂಲಭೂತ ತತ್ವವನ್ನು ಗಮನಿಸಿದ್ದಾರೆ ಮತ್ತು ಈ ದೈನಂದಿನ ಚಟುವಟಿಕೆಯ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಒಂದು ಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ್ದಾರೆ.
ಕೊಮರೆಚ್ಕಾದ "ಜಲವಿದ್ಯುತ್ ಜನರೇಟರ್ ಜೋಡಣೆಯೊಂದಿಗೆ ಪಾದರಕ್ಷೆಗಳು" ಅದರ ಪೇಟೆಂಟ್‌ನಲ್ಲಿ ವಿವರಿಸಿದಂತೆ ಐದು ಭಾಗಗಳಿವೆ:

ದ್ರವ - ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕ ದ್ರವವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ.
ದ್ರವವನ್ನು ಹಿಡಿದಿಟ್ಟುಕೊಳ್ಳಲು ಚೀಲಗಳು - ಒಂದು ಚೀಲವನ್ನು ಹಿಮ್ಮಡಿಯ ಮೇಲೆ ಮತ್ತು ಇನ್ನೊಂದು ಚೀಲವನ್ನು ಶೂನ ಕಾಲ್ಬೆರಳಿನ ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಕೊಳವೆಗಳು – ಕೊಳವೆಗಳು ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಚೀಲವನ್ನು ಮೈಕ್ರೋಜನರೇಟರ್‌ಗೆ ಸಂಪರ್ಕಿಸುತ್ತವೆ.
ಟರ್ಬೈನ್ - ನೀರು ಅಡಿಭಾಗದಲ್ಲಿ ಹಿಂದಕ್ಕೆ ಮತ್ತು ಮುಂದಕ್ಕೆ ಚಲಿಸುವಾಗ, ಅದು ಸಣ್ಣ ಟರ್ಬೈನ್‌ನ ಬ್ಲೇಡ್‌ಗಳನ್ನು ಚಲಿಸುತ್ತದೆ.
ಮೈಕ್ರೋಜನರೇಟರ್ - ಜನರೇಟರ್ ಎರಡು ದ್ರವ ತುಂಬಿದ ಚೀಲಗಳ ನಡುವೆ ಇದೆ, ಮತ್ತು ಇದು ವೇನ್ ರೋಟರ್ ಅನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ಶಾಫ್ಟ್ ಅನ್ನು ಚಾಲನೆ ಮಾಡಿ ಜನರೇಟರ್ ಅನ್ನು ತಿರುಗಿಸುತ್ತದೆ.
ಒಬ್ಬ ವ್ಯಕ್ತಿಯು ನಡೆಯುವಾಗ, ಶೂನ ಹಿಮ್ಮಡಿಯಲ್ಲಿರುವ ಚೀಲದಲ್ಲಿರುವ ದ್ರವದ ಸಂಕೋಚನವು ದ್ರವವನ್ನು ಕೊಳವೆಯ ಮೂಲಕ ಮತ್ತು ಜಲವಿದ್ಯುತ್ ಜನರೇಟರ್ ಮಾಡ್ಯೂಲ್‌ಗೆ ಒತ್ತಾಯಿಸುತ್ತದೆ. ಬಳಕೆದಾರರು ನಡೆಯುವುದನ್ನು ಮುಂದುವರಿಸಿದಾಗ, ಹಿಮ್ಮಡಿಯನ್ನು ಮೇಲಕ್ಕೆತ್ತಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವ್ಯಕ್ತಿಯ ಪಾದದ ಚೆಂಡಿನ ಕೆಳಗಿರುವ ಚೀಲದ ಮೇಲೆ ಕೆಳಮುಖ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಬೀರುತ್ತದೆ. ದ್ರವದ ಚಲನೆಯು ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ರೋಟರ್ ಮತ್ತು ಶಾಫ್ಟ್ ಅನ್ನು ತಿರುಗಿಸುತ್ತದೆ.

ಪೋರ್ಟಬಲ್ ಸಾಧನಕ್ಕೆ ತಂತಿಗಳನ್ನು ಸಂಪರ್ಕಿಸಲು ಬಾಹ್ಯ ಸಾಕೆಟ್ ಅನ್ನು ಒದಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಬಳಕೆದಾರರ ಬೆಲ್ಟ್‌ನಲ್ಲಿ ಧರಿಸಲು ವಿದ್ಯುತ್ ನಿಯಂತ್ರಣ ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಘಟಕವನ್ನು ಸಹ ಒದಗಿಸಬಹುದು. ನಂತರ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ಈ ವಿದ್ಯುತ್ ನಿಯಂತ್ರಣ ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಘಟಕಕ್ಕೆ ಜೋಡಿಸಬಹುದು, ಇದು ಸ್ಥಿರವಾದ ವಿದ್ಯುತ್ ಪೂರೈಕೆಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ.
"ಬ್ಯಾಟರಿ ಚಾಲಿತ, ಪೋರ್ಟಬಲ್ ಸಾಧನಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯಲ್ಲಿನ ಹೆಚ್ಚಳದೊಂದಿಗೆ," ಪೇಟೆಂಟ್ ಹೇಳುತ್ತದೆ, "ದೀರ್ಘಕಾಲ ಬಾಳಿಕೆ ಬರುವ, ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುವ, ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಮೂಲವನ್ನು ಒದಗಿಸುವ ಅಗತ್ಯ ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿದೆ." ಕೊಮರೆಚ್ಕಾ ತನ್ನ ಸಾಧನವನ್ನು ಪೋರ್ಟಬಲ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳು, ಸೆಲ್ ಫೋನ್‌ಗಳು, ಸಿಡಿ ಪ್ಲೇಯರ್‌ಗಳು, ಜಿಪಿಎಸ್ ರಿಸೀವರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ದ್ವಿಮುಖ ರೇಡಿಯೊಗಳಿಗೆ ಶಕ್ತಿ ತುಂಬಲು ಬಳಸಲಾಗುವುದು ಎಂದು ನಿರೀಕ್ಷಿಸುತ್ತಾರೆ.