पाण्याचा एक थेंब १९ वेळा कसा पुनर्वापरला जाऊ शकतो? एका लेखातून जलविद्युत निर्मितीमागील रहस्ये उलगडली आहेत.

पाण्याचा एक थेंब १९ वेळा कसा पुनर्वापरला जाऊ शकतो? एका लेखातून जलविद्युत निर्मितीमागील रहस्ये उलगडली आहेत.

फार पूर्वीपासून, जलविद्युत निर्मिती हे वीज पुरवठ्याचे एक महत्त्वाचे साधन राहिले आहे. नदी हजारो मैल वाहते आणि तिच्यात प्रचंड ऊर्जा सामावलेली असते. नैसर्गिक जलऊर्जेचा विकास आणि वापर करून वीज निर्माण करण्याला जलविद्युत निर्मिती म्हणतात. जलविद्युत निर्मितीची प्रक्रिया ही वास्तविक पाहता एक ऊर्जा रूपांतरण प्रक्रिया आहे.
१. पंप्ड स्टोरेज पॉवर स्टेशन म्हणजे काय?
पंप्ड स्टोरेज पॉवर स्टेशन्स ही सध्या सर्वात तंत्रज्ञानदृष्ट्या प्रगत आणि स्थिर अशी उच्च-क्षमतेची ऊर्जा साठवण पद्धत आहे. दोन जलाशय बांधून किंवा अस्तित्वात असलेल्या जलाशयांचा वापर करून, एक उतार तयार केला जातो आणि कमी भाराच्या काळात वीज प्रणालीतील अतिरिक्त वीज साठवणुकीसाठी उंच ठिकाणी पंप केली जाते. जास्त भाराच्या काळात, पाणी सोडून वीज निर्माण केली जाते, ज्याला “सुपर पॉवर बँक” म्हणून ओळखले जाते.
जलविद्युत केंद्रे ही अशी केंद्रे आहेत जी वीज निर्माण करण्यासाठी पाण्याच्या प्रवाहातील गतिज ऊर्जेचा वापर करतात. ही केंद्रे सहसा नद्यांवरील उंच धबधब्यांवर बांधली जातात, जिथे पाण्याचा प्रवाह अडवण्यासाठी आणि जलाशय तयार करण्यासाठी धरणे वापरली जातात. त्यानंतर या जलाशयांमध्ये वॉटर टर्बाइन आणि जनरेटरच्या साहाय्याने पाण्याच्या ऊर्जेचे विजेमध्ये रूपांतर केले जाते.
तथापि, एका जलविद्युत केंद्राची वीज निर्मिती कार्यक्षमता जास्त नसते, कारण जलविद्युत केंद्रातून पाणी वाहून गेल्यानंतरही बरीच गतिज ऊर्जा न वापरलेली शिल्लक राहते. जर अनेक जलविद्युत केंद्रांना एकामागोमाग एक जोडून एक कॅस्केड प्रणाली तयार केली, तर पाण्याच्या एका थेंबाला वेगवेगळ्या उंचीवर अनेक वेळा सक्रिय करता येते, ज्यामुळे वीज निर्मिती कार्यक्षमता सुधारते.

वीज निर्मिती व्यतिरिक्त जलविद्युत केंद्रांचे फायदे काय आहेत? खरे तर, जलविद्युत केंद्रांच्या बांधकामाचा स्थानिक आर्थिक आणि सामाजिक विकासावरही महत्त्वाचा परिणाम होतो.
एकीकडे, जलविद्युत केंद्रांच्या बांधकामामुळे स्थानिक पायाभूत सुविधांचे बांधकाम आणि औद्योगिक विकासाला चालना मिळू शकते. जलविद्युत केंद्रांच्या बांधकामासाठी मोठ्या प्रमाणात मनुष्यबळ, भौतिक संसाधने आणि आर्थिक गुंतवणुकीची आवश्यकता असते, ज्यामुळे स्थानिक रोजगाराच्या संधी आणि बाजारपेठेची मागणी निर्माण होते, संबंधित औद्योगिक साखळ्यांच्या विकासाला चालना मिळते आणि स्थानिक महसुलात वाढ होते. उदाहरणार्थ, वुडोंगडे जलविद्युत केंद्र प्रकल्पाची एकूण गुंतवणूक सुमारे १२० अब्ज युआन आहे, ज्यामुळे १०० अब्ज ते १२५ अब्ज युआनच्या प्रादेशिक संबंधित गुंतवणुकीला चालना मिळू शकते. बांधकाम कालावधीत, रोजगारात सरासरी वार्षिक सुमारे ७०,००० लोकांची वाढ होते, ज्यामुळे स्थानिक आर्थिक विकासासाठी एक नवीन प्रेरक शक्ती निर्माण होते.
दुसरीकडे, जलविद्युत केंद्रांच्या बांधकामामुळे स्थानिक पर्यावरणीय परिस्थिती आणि लोकांचे कल्याण सुधारू शकते. जलविद्युत केंद्रांचे बांधकाम केवळ कठोर पर्यावरणीय मानकांचे पालन करूनच नव्हे, तर पर्यावरणीय पुनर्संचयन आणि संरक्षण, दुर्मिळ माशांचे प्रजनन व संवर्धन, नदीकाठच्या परिसराचे सुशोभीकरण आणि जैवविविधतेला प्रोत्साहन देऊन केले पाहिजे. उदाहरणार्थ, वुडोंगडे जलविद्युत केंद्राच्या स्थापनेपासून, स्प्लिट बेली फिश, व्हाइट टर्टल, लाँग थिन लोच आणि बास कार्प यांसारख्या ७,८०,००० हून अधिक दुर्मिळ माशांची पिल्ले सोडण्यात आली आहेत. याव्यतिरिक्त, जलविद्युत केंद्रांच्या बांधकामासाठी स्थलांतरितांचे पुनर्वसन आणि पुनर्स्थापना करणे देखील आवश्यक असते, ज्यामुळे स्थानिक लोकांना चांगल्या राहणीमानाची परिस्थिती आणि विकासाच्या संधी मिळतात. उदाहरणार्थ, बाईहेतान जलविद्युत केंद्राचे स्थान असलेल्या कियाओजिया काउंटीमध्ये ४८,५६३ लोकांचे पुनर्वसन आणि पुनर्स्थापना करण्यात आली. कियाओजिया काउंटीने पुनर्वसन क्षेत्राचे एका आधुनिक शहरीकरण पुनर्वसन क्षेत्रात रूपांतर केले आहे, पायाभूत सुविधा आणि सार्वजनिक सेवा सुविधांमध्ये सुधारणा केली आहे, आणि स्थलांतरित लोकसंख्येच्या जीवनाचा दर्जा व आनंद वाढवला आहे.
जलविद्युत केंद्र हे केवळ एक वीज निर्मिती केंद्र नसून, ते एक लाभदायी केंद्रदेखील आहे. ते केवळ देशाला स्वच्छ ऊर्जाच पुरवत नाही, तर स्थानिक परिसरात हरित विकासही घडवून आणते. ही एक अशी दुहेरी फायद्याची परिस्थिती आहे, जी आपल्या कौतुकास आणि शिकण्यास पात्र आहे.

२、 जलविद्युत निर्मितीचे मूलभूत प्रकार
केंद्रित थेंब टाकण्याच्या सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या पद्धतींमध्ये धरण बांधकाम, पाणी वळवणे किंवा या दोन्हींचा संयोग यांचा समावेश होतो.

नदीच्या मोठ्या उताराच्या भागात धरण बांधा, पाणी साठवण्यासाठी आणि पाण्याची पातळी वाढवण्यासाठी जलाशय तयार करा, धरणाच्या बाहेर एक जल टर्बाइन बसवा, आणि जलाशयातील पाणी जलवाहतूक वाहिनीतून (वळण वाहिनी) धरणाच्या खालच्या भागातील जल टर्बाइनपर्यंत वाहते. पाण्यामुळे टर्बाइन फिरते आणि जनरेटर चालू होऊन वीज निर्माण होते, आणि नंतर ते पाणी टेलरेस वाहिनीतून नदीच्या खालच्या प्रवाहात वाहून जाते. वीज निर्मितीसाठी धरण आणि जलाशय बांधण्याची ही पद्धत आहे.
धरणाच्या आतील जलाशयाची पाण्याची पातळी आणि धरणाच्या बाहेरील हायड्रॉलिक टर्बाइनच्या आउटलेटची पातळी यांमधील मोठ्या पाण्याच्या पातळीच्या फरकामुळे, जलाशयातील मोठ्या प्रमाणातील पाणी मोठ्या स्थितिज ऊर्जेद्वारे कामासाठी वापरले जाऊ शकते, ज्यामुळे उच्च जलसंपदा वापर दर साध्य करता येतो. धरण बांधकामात केंद्रित ठिबक पद्धतीचा वापर करून स्थापित केलेल्या जलविद्युत केंद्राला धरण प्रकारातील जलविद्युत केंद्र म्हणतात, ज्यामध्ये प्रामुख्याने धरण प्रकारातील जलविद्युत केंद्रे आणि नदीपात्र प्रकारातील जलविद्युत केंद्रांचा समावेश होतो.
नदीच्या वरच्या भागात पाणी साठवण्यासाठी आणि पाण्याची पातळी वाढवण्यासाठी जलाशय उभारणे, खालच्या भागात जल टर्बाइन बसवणे, आणि वरच्या जलाशयातील पाणी वळण कालव्याद्वारे खालच्या जल टर्बाइनकडे वळवणे. पाण्याच्या प्रवाहामुळे टर्बाइन फिरते आणि जनरेटर चालवून वीज निर्माण होते, आणि नंतर ते पाणी टेलरेस कालव्यातून नदीच्या खालच्या भागात जाते. हा वळण कालवा अधिक लांब असेल आणि डोंगरातून जाईल, जी पाणी वळवण्याची आणि वीज निर्मितीची एक पद्धत आहे.
जलाशयाच्या वरच्या बाजूच्या पृष्ठभागापासून ते टर्बाइनच्या खालच्या बाजूच्या आउटलेट पृष्ठभागापर्यंत पाण्याच्या पातळीत (H0) मोठा फरक असल्यामुळे, जलाशयातील मोठ्या प्रमाणातील पाणी प्रचंड स्थितिज ऊर्जेद्वारे कार्य करते, ज्यामुळे जलसंपत्तीच्या वापराची उच्च कार्यक्षमता साधता येते. पाण्याच्या केंद्रित शीर्षाच्या वळण पद्धतीचा वापर करणाऱ्या जलविद्युत प्रकल्पांना वळण प्रकारची जलविद्युत केंद्रे म्हणतात, ज्यामध्ये प्रामुख्याने दाब वळण प्रकारची जलविद्युत केंद्रे आणि दाबविरहित वळण प्रकारची जलविद्युत केंद्रे यांचा समावेश होतो.

३. “पाण्याच्या एका थेंबाचा १९ वेळा पुनर्वापर” कसा साध्य करायचा?
असे समजते की, सिचुआन प्रांतातील लियांगशान यी स्वायत्त परगण्यातील यानयुआन काउंटी आणि बुटुओ काउंटीच्या सीमेवर असलेले नानशान जलविद्युत केंद्र ३० ऑक्टोबर २०१९ रोजी अधिकृतपणे पूर्ण होऊन कार्यान्वित करण्यात आले. या जलविद्युत केंद्राची एकूण स्थापित क्षमता १०२००० मेगावॅट आहे, जो नैसर्गिक जलस्रोत, पवन ऊर्जा आणि सौर ऊर्जा यांचा एकत्रितपणे वापर करणारा एक जलविद्युत प्रकल्प आहे. आणि सर्वात लक्षवेधी गोष्ट म्हणजे, हे जलविद्युत केंद्र केवळ वीज निर्मितीच करत नाही, तर तांत्रिक साधनांच्या माध्यमातून जलस्रोतांची सर्वोच्च कार्यक्षमता देखील साधते. ते पाण्याच्या एका थेंबाचा १९ वेळा वापर करून अतिरिक्त ३४.१ अब्ज किलोवॅट तास वीज निर्माण करते, ज्यामुळे जलविद्युत निर्मितीच्या क्षेत्रात अनेक चमत्कार घडले आहेत.
सर्वप्रथम, नानशान जलविद्युत केंद्र जगातील अग्रगण्य संकरित जलविद्युत निर्मिती तंत्रज्ञानाचा अवलंब करते, जे नैसर्गिक जलस्रोत, पवन ऊर्जा आणि सौर ऊर्जा यांचा व्यापकपणे वापर करते आणि तांत्रिक साधनांद्वारे पद्धतशीर अनुकूलन आणि सहकार्य साधून शाश्वत विकास साधते.
दुसरे म्हणजे, जलविद्युत केंद्राची परिचालन कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी, युनिट पॅरामीटर्स, पाण्याची पातळी, हेड आणि पाण्याचा प्रवाह यांसारख्या विविध बाबींचे सूक्ष्म व्यवस्थापन करण्याकरिता बिग डेटा विश्लेषण, कृत्रिम बुद्धिमत्ता आणि इंटरनेट ऑफ थिंग्ज यांसारख्या अत्याधुनिक तंत्रज्ञानाचा वापर केला जातो. उदाहरणार्थ, स्थिर हेड प्रेशर स्वयंचलित ट्रॅकिंग आणि नियमन तंत्रज्ञान स्थापित करून, वॉटर टर्बाइन जनरेटर युनिट सुरक्षित कार्यान्वयनाची खात्री देताना जलस्रोतांचा जास्तीत जास्त वापर करते, आणि हेड ऑप्टिमायझेशनद्वारे वीज निर्मितीचे अनुकूलन व वाढ करण्याचे उद्दिष्ट साध्य करते. त्याच वेळी, जेव्हा जलाशयातील पाण्याची पातळी कमी होते, तेव्हा जलविद्युत केंद्रे जलाशयासाठी एक गतिशील व्यवस्थापन प्रणाली स्थापित करतात, ज्यामुळे पाण्याची पातळी कमी होण्याचा वेग मंदावतो, पुनर्वापर कार्यक्षमता सुधारते आणि वीज निर्मिती क्षमता प्रभावीपणे वाढते.
याव्यतिरिक्त, नानशान जलविद्युत केंद्राची उत्कृष्ट रचना देखील अपरिहार्य आहे. यामध्ये पीएम वॉटर टर्बाइन (पेल्टॉन मिशेल टर्बाइन) वापरण्यात आले आहे, ज्याचे वैशिष्ट्य असे आहे की, जेव्हा इम्पेलरवर पाणी फवारले जाते, तेव्हा रोटेशनद्वारे नोझलचे क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रफळ आणि इम्पेलरकडे जाणारा प्रवाह दर समायोजित केला जाऊ शकतो, जेणेकरून पाण्याच्या फवाऱ्याची दिशा आणि वेग इम्पेलरच्या फिरण्याच्या दिशेशी आणि वेगाशी जुळेल, आणि वीज निर्मितीची कार्यक्षमता वाढेल. याव्यतिरिक्त, मल्टी-पॉइंट वॉटर स्प्रेइंग तंत्रज्ञान आणि फिरत्या भागांची भर यांसारख्या प्रगत तंत्रज्ञानाचा अवलंब करण्यात आला आहे, ज्यामुळे वीज निर्मितीची कार्यक्षमता मोठ्या प्रमाणात सुधारली आहे.
शेवटी, नानशान जलविद्युत केंद्रामध्ये विशेष ऊर्जा साठवण तंत्रज्ञानाचाही अवलंब केला जातो. पाणी साठवण क्षेत्रात आपत्कालीन जलपातळी निचरा सुविधांचा एक संच जोडण्यात आला आहे. जलसाठा जलाशयाच्या माध्यमातून, जलस्रोतांना वेगवेगळ्या कालखंडांमध्ये विभागता येते, ज्यामुळे पाणी उत्पादन आणि वीज पारेषण यांसारखी अनेक कार्ये साध्य होतात आणि जलस्रोतांचा किफायतशीर व सुरक्षित वापर सुनिश्चित होतो.

एकंदरीत, नानशान जलविद्युत केंद्राने "पाण्याच्या एका थेंबाचा १९ वेळा पुनर्वापर" करण्याचे उद्दिष्ट साध्य करण्यामागे अनेक घटक कारणीभूत आहेत, ज्यामध्ये जगातील अग्रगण्य संकरित जलविद्युत निर्मिती तंत्रज्ञान, अत्याधुनिक तंत्रज्ञानाचा वापर, कार्यक्षम व्यवस्थापन यंत्रणा, उत्कृष्ट रचना आणि अद्वितीय ऊर्जा साठवण तंत्रज्ञान यांचा समावेश आहे. यामुळे केवळ जलविद्युत उद्योगाच्या विकासासाठी नवीन कल्पना आणि प्रारूपेच मिळत नाहीत, तर चीनच्या ऊर्जा उद्योगाच्या शाश्वत विकासासाठी उपयुक्त उदाहरणे आणि प्रेरणादेखील मिळतात.