जलविद्युतबद्दल अल्प ज्ञान

नैसर्गिक नद्यांमध्ये, पाणी गाळासहित वरच्या प्रवाहाकडून खालच्या प्रवाहाकडे वाहते आणि अनेकदा नदीचे पात्र व काठाचे उतार धुवून काढते, यावरून असे दिसून येते की पाण्यात एक विशिष्ट प्रमाणात ऊर्जा दडलेली आहे. नैसर्गिक परिस्थितीत, ही स्थितिज ऊर्जा झीज घडवून आणण्यात, गाळ पुढे ढकलण्यात आणि घर्षणाचा प्रतिकार दूर करण्यात खर्च होते. जर आपण काही इमारती बांधल्या आणि वॉटर टर्बाइनमधून पाण्याचा अखंड प्रवाह वाहण्यासाठी काही आवश्यक उपकरणे बसवली, तर पवनचक्कीप्रमाणे वॉटर टर्बाइन पाण्याच्या प्रवाहाने सतत फिरू लागेल आणि पाण्याची ऊर्जा यांत्रिक ऊर्जेमध्ये रूपांतरित होईल. जेव्हा वॉटर टर्बाइन जनरेटरला एकत्र फिरवते, तेव्हा वीज निर्माण होऊ शकते आणि पाण्याची ऊर्जा विद्युत ऊर्जेमध्ये रूपांतरित होते. हे जलविद्युत निर्मितीचे मूलभूत तत्त्व आहे. वॉटर टर्बाइन आणि जनरेटर ही जलविद्युत निर्मितीसाठी सर्वात मूलभूत उपकरणे आहेत. चला, मी तुम्हाला जलविद्युत निर्मितीबद्दलच्या थोड्या ज्ञानाची एक संक्षिप्त ओळख करून देतो.

१. जलविद्युत आणि पाण्याच्या प्रवाहाची शक्ती

जलविद्युत केंद्राच्या रचनेत, केंद्राचा आकार निश्चित करण्यासाठी, केंद्राची वीज निर्मिती क्षमता माहित असणे आवश्यक आहे. जलविद्युत निर्मितीच्या मूलभूत तत्त्वांनुसार, हे सहज लक्षात येते की केंद्राची वीज निर्मिती क्षमता ही प्रवाहाद्वारे केल्या जाणाऱ्या कार्यावर अवलंबून असते. एका विशिष्ट कालावधीत पाणी जे एकूण कार्य करू शकते त्याला आपण जलऊर्जा म्हणतो, आणि एका एकक वेळेत (सेकंदात) जे कार्य केले जाते त्याला विद्युत प्रवाह शक्ती म्हणतात. साहजिकच, पाण्याच्या प्रवाहाची शक्ती जितकी जास्त असेल, तितकी केंद्राची वीज निर्मिती क्षमता जास्त असते. म्हणून, केंद्राची वीज निर्मिती क्षमता जाणून घेण्यासाठी, आपल्याला प्रथम जलप्रवाह शक्तीची गणना करावी लागेल. नदीतील जलप्रवाह शक्तीची गणना या प्रकारे केली जाऊ शकते, असे गृहीत धरल्यास की नदीच्या एका विशिष्ट भागातील पाण्याच्या पातळीतील घट H (मीटर) आहे, आणि नदीच्या त्या भागातून एकक वेळेत (सेकंदात) वाहणाऱ्या पाण्याचे घनफळ Q (घनमीटर/सेकंद) आहे, तर त्या भागातील प्रवाह शक्ती ही पाण्याचे वजन आणि पाण्याची घट यांच्या गुणाकाराएवढी असते. साहजिकच, पाण्याचा थेंब जेवढा उंच असेल, तेवढा प्रवाह जास्त असतो आणि पाण्याच्या प्रवाहाची शक्तीही जास्त असते.
२. जलविद्युत केंद्रांचे उत्पादन

एका विशिष्ट दाब आणि प्रवाहाखाली, जलविद्युत केंद्र जी वीज निर्माण करू शकते, तिला जलविद्युत उत्पादन (हायड्रोपॉवर आउटपुट) म्हणतात. साहजिकच, ही उत्पादन शक्ती टर्बाइनमधून वाहणाऱ्या पाण्याच्या प्रवाहाच्या शक्तीवर अवलंबून असते. पाण्याच्या ऊर्जेचे विद्युत ऊर्जेत रूपांतर करण्याच्या प्रक्रियेत, पाण्याला प्रवाहाच्या वरच्या भागापासून खालच्या भागापर्यंत जाताना नदीपात्र किंवा इमारतींच्या प्रतिकारावर मात करावी लागते. जल टर्बाइन, जनरेटर आणि पारेषण उपकरणांनाही काम करताना अनेक प्रतिकारांवर मात करावी लागते. प्रतिकारावर मात करण्यासाठी कार्य करावे लागते आणि पाण्याच्या प्रवाहाची शक्ती वापरली जाते, जे अटळ आहे. त्यामुळे, वीज निर्मितीसाठी वापरता येणारी पाण्याच्या प्रवाहाची शक्ती ही सूत्राने मिळणाऱ्या मूल्यापेक्षा कमी असते, म्हणजेच, जलविद्युत केंद्राचे उत्पादन हे पाण्याच्या प्रवाहाच्या शक्तीला १ पेक्षा कमी असलेल्या घटकाने गुणल्यास मिळणाऱ्या मूल्याइतके असले पाहिजे. या गुणांकाला जलविद्युत केंद्राची कार्यक्षमता असेही म्हणतात.
जलविद्युत केंद्राच्या कार्यक्षमतेचे विशिष्ट मूल्य हे, पाणी इमारत आणि वॉटर टर्बाइन, पारेषण उपकरणे, जनरेटर इत्यादींमधून वाहत असताना होणाऱ्या ऊर्जेच्या हानीच्या प्रमाणाशी संबंधित असते; ही हानी जितकी जास्त, तितकी कार्यक्षमता कमी असते. एका लहान जलविद्युत केंद्रामध्ये, या सर्व हानींची एकूण बेरीज पाण्याच्या प्रवाहाच्या शक्तीच्या सुमारे २५-४०% असते. म्हणजेच, १०० किलोवॅट वीज निर्माण करू शकणारा पाण्याचा प्रवाह जलविद्युत केंद्रामध्ये प्रवेश करतो आणि जनरेटर केवळ ६० ते ७५ किलोवॅट वीज निर्माण करू शकतो, त्यामुळे जलविद्युत केंद्राची कार्यक्षमता ६०~७५% इतकी असते.

मागील प्रस्तावनेवरून हे दिसून येते की, जेव्हा वीज केंद्राचा प्रवाह दर आणि पाण्याच्या पातळीतील फरक स्थिर असतो, तेव्हा वीज केंद्राचे वीज उत्पादन हे त्याच्या कार्यक्षमतेवर अवलंबून असते. अनुभवाने हे सिद्ध झाले आहे की, हायड्रॉलिक टर्बाइन, जनरेटर आणि पारेषण उपकरणांच्या कामगिरीव्यतिरिक्त, जलविद्युत केंद्रांच्या कार्यक्षमतेवर परिणाम करणारे इतर घटक, जसे की इमारतीच्या बांधकामाची आणि उपकरणांच्या स्थापनेची गुणवत्ता, संचालन आणि व्यवस्थापनाची गुणवत्ता, आणि जलविद्युत केंद्राची रचना योग्य आहे की नाही, हे सर्व घटक जलविद्युत केंद्राच्या कार्यक्षमतेवर परिणाम करतात. अर्थात, यापैकी काही प्रभाव टाकणारे घटक प्राथमिक असतात आणि काही दुय्यम, आणि विशिष्ट परिस्थितीत, प्राथमिक आणि दुय्यम घटक एकमेकांमध्ये रूपांतरित देखील होतात.
तथापि, घटक कोणताही असो, निर्णायक घटक हा आहे की माणसे वस्तू नाहीत, यंत्रे माणसांद्वारे नियंत्रित केली जातात आणि तंत्रज्ञान विचारांनी चालवले जाते. म्हणून, जलविद्युत केंद्रांच्या रचना, बांधकाम आणि उपकरणांच्या निवडीमध्ये, मानवाच्या व्यक्तिनिष्ठ भूमिकेला पूर्ण वाव देणे आणि पाण्याच्या प्रवाहातील ऊर्जेचा अपव्यय शक्य तितका कमी करण्यासाठी तंत्रज्ञानातील उत्कृष्टतेसाठी प्रयत्न करणे आवश्यक आहे. हे अशा काही जलविद्युत केंद्रांसाठी विशेष महत्त्वाचे आहे, जिथे पाण्याचा थेंब स्वतःच तुलनेने कमी असतो. त्याच वेळी, जलविद्युत केंद्रांचे संचालन आणि व्यवस्थापन प्रभावीपणे मजबूत करणे आवश्यक आहे, जेणेकरून वीज केंद्रांची कार्यक्षमता सुधारेल, जलसंपत्तीचा पुरेपूर वापर करता येईल आणि लहान जलविद्युत केंद्रांना अधिक मोठी भूमिका बजावता येईल.