मानवी विकास आणि जलविद्युत संसाधनांच्या वापराचे मूलभूत ज्ञान

१, जल ऊर्जा संसाधने
मानवी विकासाचा आणि जलविद्युत संसाधनांच्या वापराचा इतिहास प्राचीन काळापासून आहे. चीनच्या पीपल्स रिपब्लिक ऑफ नूतनीकरणीय ऊर्जा कायद्याच्या व्याख्यानुसार (नॅशनल पीपल्स काँग्रेसच्या स्थायी समितीच्या कायदा कार्य समितीने संपादित केलेले), जलऊर्जेची व्याख्या अशी आहे: वारा आणि सूर्याच्या उष्णतेमुळे पाण्याचे बाष्पीभवन होते, पाण्याची वाफ पाऊस आणि बर्फ बनवते, पाऊस आणि बर्फ पडल्याने नद्या आणि नाले बनतात आणि पाण्याचा प्रवाह ऊर्जा निर्माण करतो, ज्याला जलऊर्जा म्हणतात.
समकालीन जलविद्युत संसाधन विकास आणि वापराची मुख्य सामग्री जलविद्युत संसाधनांचा विकास आणि वापर आहे, म्हणून लोक सहसा जलविद्युत संसाधने, जलविद्युत संसाधने आणि जलविद्युत ऊर्जा संसाधने समानार्थी शब्द म्हणून वापरतात. तथापि, प्रत्यक्षात, जलविद्युत संसाधनांमध्ये जलविद्युत औष्णिक ऊर्जा संसाधने, जलविद्युत संसाधने, जलविद्युत संसाधने आणि समुद्री जल ऊर्जा संसाधने यासारख्या विस्तृत सामग्रीचा समावेश आहे.

(१) पाणी आणि औष्णिक ऊर्जा संसाधने
पाणी आणि औष्णिक ऊर्जा संसाधनांना सामान्यतः नैसर्गिक गरम पाण्याचे झरे म्हणून ओळखले जाते. प्राचीन काळी, लोक नैसर्गिक गरम पाण्याच्या झऱ्यांचे पाणी आणि उष्णता संसाधने थेट स्नानगृहे बांधण्यासाठी, आंघोळ करण्यासाठी, आजारांवर उपचार करण्यासाठी आणि व्यायाम करण्यासाठी वापरू लागले. आधुनिक लोक वीज निर्मिती आणि गरम करण्यासाठी देखील पाणी आणि औष्णिक ऊर्जा संसाधने वापरतात. उदाहरणार्थ, आइसलँडमध्ये २००३ मध्ये ७.०८ अब्ज किलोवॅट तासांची जलविद्युत निर्मिती होती, त्यापैकी १.४१ अब्ज किलोवॅट तास भूऔष्णिक ऊर्जा (म्हणजेच पाणी औष्णिक ऊर्जा संसाधने) वापरून निर्माण केले जात होते. देशातील ८६% रहिवाशांनी गरम करण्यासाठी भूऔष्णिक ऊर्जा (पाणी औष्णिक ऊर्जा संसाधने) वापरली आहे. २५००० किलोवॅटची स्थापित क्षमता असलेले यांगबाजिंग पॉवर स्टेशन झिझांगमध्ये बांधले गेले आहे, जे वीज निर्मितीसाठी भूऔष्णिक (पाणी आणि उष्णता ऊर्जा संसाधने) देखील वापरते. तज्ञांच्या अंदाजानुसार, चीनमध्ये दरवर्षी जवळजवळ १०० मीटरच्या आत मातीद्वारे गोळा केली जाणारी कमी-तापमानाची ऊर्जा (भूजलाचा माध्यम म्हणून वापर करून) १५० अब्ज किलोवॅटपर्यंत पोहोचू शकते. सध्या चीनमध्ये भूऔष्णिक वीज निर्मितीची स्थापित क्षमता ३५३०० किलोवॅट आहे.
(२) जल ऊर्जा संसाधने
जलऊर्जेमध्ये पाण्याची गतिज आणि स्थितीज ऊर्जा समाविष्ट आहे. प्राचीन चीनमध्ये, अशांत नद्या, धबधबे आणि धबधब्यांच्या जलऊर्जा संसाधनांचा वापर जलसिंचन, धान्य प्रक्रिया आणि भातशेतीसाठी जलचक्र, जलचक्क्या आणि जलचक्क्या यासारख्या यंत्रसामग्री बांधण्यासाठी मोठ्या प्रमाणात केला जात असे. १८३० च्या दशकात, युरोपमध्ये पीठ गिरण्या, कापूस गिरण्या आणि खाणकाम यासारख्या मोठ्या उद्योगांना वीज पुरवण्यासाठी हायड्रॉलिक स्टेशन विकसित केले गेले आणि वापरले गेले. पाणी उचलण्यासाठी आणि सिंचनासाठी केंद्रापसारक शक्ती निर्माण करण्यासाठी केंद्रापसारक जल पंप थेट चालवणारे आधुनिक वॉटर टर्बाइन, तसेच पाणी उचलण्यासाठी आणि सिंचनासाठी उच्च पाण्याचा दाब निर्माण करण्यासाठी पाण्याचा प्रवाह वापरणारे वॉटर हॅमर पंप स्टेशन, हे सर्व जलऊर्जा संसाधनांचा थेट विकास आणि वापर आहेत.
(३) जलविद्युत ऊर्जा संसाधने
१८८० च्या दशकात, जेव्हा वीज शोधली गेली, तेव्हा इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक सिद्धांतावर आधारित इलेक्ट्रिक मोटर्स तयार केल्या गेल्या आणि जलविद्युत केंद्रांच्या हायड्रॉलिक उर्जेचे विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतर करण्यासाठी आणि ती वापरकर्त्यांपर्यंत पोहोचवण्यासाठी जलविद्युत प्रकल्प बांधले गेले, ज्यामुळे जलविद्युत ऊर्जा संसाधनांचा जोमदार विकास आणि वापराचा काळ सुरू झाला.
आपण ज्या जलविद्युत संसाधनांचा उल्लेख करत आहोत त्यांना सामान्यतः जलविद्युत संसाधने म्हणतात. नदीच्या जलसंपत्तीव्यतिरिक्त, महासागरात प्रचंड भरती-ओहोटी, लाटा, मीठ आणि तापमान ऊर्जा देखील आहे. असा अंदाज आहे की जागतिक महासागर जलविद्युत संसाधने 76 अब्ज किलोवॅट आहेत, जी भू-आधारित नदी जलविद्युतच्या सैद्धांतिक साठ्याच्या 15 पट जास्त आहे. त्यापैकी, भरती-ओहोटी ऊर्जा 3 अब्ज किलोवॅट आहे, लाट ऊर्जा 3 अब्ज किलोवॅट आहे, तापमान फरक ऊर्जा 40 अब्ज किलोवॅट आहे आणि मीठ फरक ऊर्जा 30 अब्ज किलोवॅट आहे. सध्या, भरती-ओहोटी ऊर्जेचा विकास आणि वापर तंत्रज्ञान केवळ व्यावहारिक टप्प्यावर पोहोचले आहे जे मानवाद्वारे सागरी जलविद्युत संसाधनांच्या वापरात मोठ्या प्रमाणात विकसित केले जाऊ शकते. तांत्रिक आणि आर्थिक व्यवहार्यतेमध्ये यशस्वी परिणाम साध्य करण्यासाठी आणि व्यावहारिक विकास आणि वापर साध्य करण्यासाठी इतर ऊर्जा स्रोतांच्या विकास आणि वापरासाठी अजूनही पुढील संशोधनाची आवश्यकता आहे. आपण सहसा ज्या महासागर उर्जेचा उल्लेख करतो त्याचा विकास आणि वापर म्हणजे मुख्यतः भरती-ओहोटी ऊर्जेचा विकास आणि वापर. पृथ्वीच्या समुद्राच्या पृष्ठभागावर चंद्र आणि सूर्याचे आकर्षण पाण्याच्या पातळीत नियतकालिक चढ-उतारांना कारणीभूत ठरते, ज्याला महासागर भरती-ओहोटी म्हणतात. समुद्राच्या पाण्यातील चढउतार भरती-ओहोटीची ऊर्जा निर्माण करतात. तत्वतः, भरती-ओहोटीची ऊर्जा ही भरती-ओहोटीच्या पातळीतील चढउतारांमुळे निर्माण होणारी यांत्रिक ऊर्जा आहे.
११ व्या शतकात भरती-ओहोटीच्या गिरण्या दिसू लागल्या आणि २० व्या शतकाच्या सुरुवातीला जर्मनी आणि फ्रान्सने लहान भरती-ओहोटीची वीज निर्मिती केंद्रे बांधण्यास सुरुवात केली.
असा अंदाज आहे की जगातील ज्वारीय ऊर्जा १ अब्ज ते १.१ अब्ज किलोवॅट दरम्यान आहे, ज्यातून वार्षिक वीज निर्मिती अंदाजे १२४० अब्ज किलोवॅट तास आहे. चीनच्या ज्वारीय ऊर्जा शोषणयोग्य संसाधनांची स्थापित क्षमता २१.५८ दशलक्ष किलोवॅट आहे आणि वार्षिक वीज निर्मिती ३० अब्ज किलोवॅट तास आहे.
सध्या जगातील सर्वात मोठे भरती-ओहोटीचे वीज केंद्र फ्रान्समधील रेनेस भरती-ओहोटीचे वीज केंद्र आहे, ज्याची स्थापित क्षमता 240000 किलोवॅट आहे. चीनमधील पहिले भरती-ओहोटीचे वीज केंद्र, ग्वांगडोंगमधील जिझोउ भरती-ओहोटीचे वीज केंद्र, 1958 मध्ये बांधले गेले होते ज्याची स्थापित क्षमता 40 किलोवॅट होती. 1985 मध्ये बांधलेले झेजियांग जियांगशिया भरती-ओहोटीचे वीज केंद्र, एकूण 3200 किलोवॅटची स्थापित क्षमता आहे, जे जगात तिसऱ्या क्रमांकावर आहे.
याव्यतिरिक्त, चीनच्या महासागरांमध्ये, लाट ऊर्जेचा साठा सुमारे १२.८५ दशलक्ष किलोवॅट, भरती-ओहोटीची ऊर्जा सुमारे १३.९४ दशलक्ष किलोवॅट, मीठ फरक ऊर्जा सुमारे १२५ दशलक्ष किलोवॅट आणि तापमान फरक ऊर्जा सुमारे १.३२१ अब्ज किलोवॅट आहे. थोडक्यात, चीनमध्ये एकूण महासागर ऊर्जा सुमारे १.५ अब्ज किलोवॅट आहे, जी भू-नदी जलविद्युत निर्मितीच्या ६९४ दशलक्ष किलोवॅटच्या सैद्धांतिक साठ्यापेक्षा दुप्पट आहे आणि विकास आणि वापराच्या व्यापक शक्यता आहेत. आजकाल, जगभरातील देश महासागरात लपलेल्या प्रचंड ऊर्जा संसाधनांचा विकास आणि वापर करण्यासाठी तांत्रिक दृष्टिकोनांवर संशोधन करण्यासाठी मोठ्या प्रमाणात गुंतवणूक करत आहेत.
२, जलविद्युत ऊर्जा संसाधने
जलविद्युत ऊर्जा संसाधने सामान्यतः नदीच्या पाण्याच्या प्रवाहाच्या संभाव्य आणि गतिज उर्जेचा वापर करून वीज निर्मितीसाठी जलविद्युत जनरेटरचे रोटेशन चालविण्याचे काम करतात. कोळसा, तेल, नैसर्गिक वायू आणि अणुऊर्जा निर्मितीसाठी नूतनीकरणीय इंधन संसाधनांचा वापर करावा लागतो, तर जलविद्युत ऊर्जा निर्मिती जलसंपत्तीचा वापर करत नाही, तर नदीच्या प्रवाहाची ऊर्जा वापरते.
(१) जागतिक जलविद्युत ऊर्जा संसाधने
जगभरातील नद्यांमध्ये जलविद्युत संसाधनांचा एकूण साठा ५.०५ अब्ज किलोवॅट आहे, ज्यातून वार्षिक वीज निर्मिती ४४.२८ ट्रिलियन किलोवॅट तासांपर्यंत होते; तांत्रिकदृष्ट्या वापरण्यायोग्य जलविद्युत संसाधने २.२६ अब्ज किलोवॅट आहेत आणि वार्षिक वीज निर्मिती ९.८ ट्रिलियन किलोवॅट तासांपर्यंत पोहोचू शकते.
१८७८ मध्ये, फ्रान्सने २५ किलोवॅट क्षमतेचे जगातील पहिले जलविद्युत केंद्र बांधले. आतापर्यंत, जगभरात स्थापित जलविद्युत क्षमता ७६० दशलक्ष किलोवॅटपेक्षा जास्त झाली आहे, ज्यातून वार्षिक ३ ट्रिलियन किलोवॅट तास वीजनिर्मिती होते.
(२) चीनची जलविद्युत संसाधने
चीन हा जगातील सर्वात श्रीमंत जलविद्युत ऊर्जा संसाधने असलेल्या देशांपैकी एक आहे. जलविद्युत संसाधनांच्या नवीनतम सर्वेक्षणानुसार, चीनमधील नदीच्या पाण्याच्या ऊर्जेचे सैद्धांतिक साठे 694 दशलक्ष किलोवॅट आहेत आणि वार्षिक सैद्धांतिक वीज निर्मिती 6.08 ट्रिलियन किलोवॅट तास आहे, जे जलविद्युत सैद्धांतिक साठ्याच्या बाबतीत जगात प्रथम क्रमांकावर आहे; चीनच्या जलविद्युत संसाधनांची तांत्रिकदृष्ट्या शोषणक्षम क्षमता 542 दशलक्ष किलोवॅट आहे, ज्याची वार्षिक वीज निर्मिती 2.47 ट्रिलियन किलोवॅट तास आहे आणि आर्थिकदृष्ट्या शोषणक्षम क्षमता 402 दशलक्ष किलोवॅट आहे, ज्याची वार्षिक वीज निर्मिती 1.75 ट्रिलियन किलोवॅट तास आहे, दोन्ही जगात प्रथम क्रमांकावर आहेत.
जुलै १९०५ मध्ये, चीनचे पहिले जलविद्युत केंद्र, तैवान प्रांतातील गुईशान जलविद्युत केंद्र, ५०० केव्हीए क्षमतेने बांधण्यात आले. १९१२ मध्ये, चीनच्या मुख्य भूभागातील पहिले जलविद्युत केंद्र, युनान प्रांतातील कुनमिंग येथील शिलोंगबा जलविद्युत केंद्र, ४८० किलोवॅट क्षमतेसह वीज निर्मितीसाठी पूर्ण झाले. १९४९ मध्ये, देशातील जलविद्युत केंद्राची स्थापित क्षमता १६३००० किलोवॅट होती; १९९९ च्या अखेरीस, ती ७२.९७ दशलक्ष किलोवॅटपर्यंत विकसित झाली होती, जी अमेरिकेनंतर दुसऱ्या क्रमांकावर होती आणि जगात दुसऱ्या क्रमांकावर होती; २००५ पर्यंत, चीनमधील जलविद्युत केंद्राची एकूण स्थापित क्षमता ११५ दशलक्ष किलोवॅटपर्यंत पोहोचली होती, जी जगात पहिल्या क्रमांकावर होती, जी शोषणयोग्य जलविद्युत क्षमतेच्या १४.४% आणि राष्ट्रीय ऊर्जा उद्योगाच्या एकूण स्थापित क्षमतेच्या २०% होती.
(३) जलविद्युत ऊर्जेची वैशिष्ट्ये
निसर्गाच्या जलचक्रासह जलविद्युत ऊर्जा वारंवार पुनर्निर्मित केली जाते आणि मानव ती सतत वापरू शकतो. जलविद्युत ऊर्जेच्या नूतनीकरणक्षमतेचे वर्णन करण्यासाठी लोक अनेकदा 'अक्षय' हा वाक्यांश वापरतात.
जलविद्युत ऊर्जा उत्पादन आणि ऑपरेशन दरम्यान इंधन वापरत नाही किंवा हानिकारक पदार्थ उत्सर्जित करत नाही. तिचा व्यवस्थापन आणि ऑपरेशन खर्च, वीज निर्मिती खर्च आणि पर्यावरणीय परिणाम औष्णिक वीज निर्मितीपेक्षा खूपच कमी आहेत, ज्यामुळे ती कमी किमतीची हरित ऊर्जा स्रोत बनते.
जलविद्युत ऊर्जेचे नियमन कार्यप्रदर्शन चांगले असते, ते जलद सुरू होते आणि पॉवर ग्रिडच्या ऑपरेशनमध्ये ते एक महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते. ते जलद आणि प्रभावी आहे, आपत्कालीन आणि अपघाती परिस्थितीत वीज पुरवठ्याचे नुकसान कमी करते आणि वीज पुरवठा सुरक्षितता सुनिश्चित करते.
जलविद्युत ऊर्जा आणि खनिज ऊर्जा ही संसाधन-आधारित प्राथमिक ऊर्जेशी संबंधित आहेत, जी विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतरित होते आणि तिला दुय्यम ऊर्जा म्हणतात. जलविद्युत ऊर्जा विकास हा एक ऊर्जा स्रोत आहे जो प्राथमिक ऊर्जा विकास आणि दुय्यम ऊर्जा उत्पादन दोन्ही एकाच वेळी पूर्ण करतो, ज्यामध्ये प्राथमिक ऊर्जा बांधकाम आणि दुय्यम ऊर्जा बांधकाम असे दुहेरी कार्य केले जाते; एकाच ऊर्जा खनिज उत्खनन, वाहतूक आणि साठवण प्रक्रियेची आवश्यकता नसते, ज्यामुळे इंधन खर्च मोठ्या प्रमाणात कमी होतो.
जलविद्युत विकासासाठी जलाशयांच्या बांधकामामुळे स्थानिक भागातील पर्यावरणीय वातावरण बदलेल. एकीकडे, त्यासाठी काही जमीन पाण्याखाली जावी लागेल, ज्यामुळे स्थलांतरितांचे स्थलांतर होईल; दुसरीकडे, ते प्रदेशाचे सूक्ष्म हवामान पुनर्संचयित करू शकते, एक नवीन जलीय पर्यावरणीय वातावरण तयार करू शकते, जीवजंतूंचे अस्तित्व वाढवू शकते आणि मानवी पूर नियंत्रण, सिंचन, पर्यटन आणि जहाजबांधणी विकास सुलभ करू शकते. म्हणूनच, जलविद्युत प्रकल्पांच्या नियोजनात, पर्यावरणीय पर्यावरणावर होणारा प्रतिकूल परिणाम कमी करण्याकडे एकंदरीत लक्ष दिले पाहिजे आणि जलविद्युत विकासाचे तोटेपेक्षा जास्त फायदे आहेत.
जलविद्युत ऊर्जेच्या फायद्यांमुळे, जगभरातील देश आता जलविद्युत विकासाला प्राधान्य देणारी धोरणे स्वीकारत आहेत. १९९० च्या दशकात, ब्राझीलच्या एकूण स्थापित क्षमतेपैकी जलविद्युत ९३.२% होती, तर नॉर्वे, स्वित्झर्लंड, न्यूझीलंड आणि कॅनडा सारख्या देशांमध्ये जलविद्युत प्रमाण ५०% पेक्षा जास्त होते.
१९९० मध्ये, जगातील काही देशांमध्ये जलविद्युत निर्मिती आणि शोषणयोग्य विजेचे प्रमाण फ्रान्समध्ये ७४%, स्वित्झर्लंडमध्ये ७२%, जपानमध्ये ६६%, पॅराग्वेमध्ये ६१%, अमेरिकेत ५५%, इजिप्तमध्ये ५४%, कॅनडामध्ये ५०%, ब्राझीलमध्ये १७.३%, भारतात ११% आणि चीनमध्ये ६.६% होते.