ہائیڈرو پاور جنریشن، ہائیڈرو پاور آلات اور ہائیڈرولک ڈھانچے کا جائزہ

1، پن بجلی کی پیداوار کا جائزہ
ہائیڈرو الیکٹرک پاور جنریشن قدرتی دریاؤں کے پانی کی توانائی کو لوگوں کے استعمال کے لیے برقی توانائی میں تبدیل کرنا ہے۔ پاور اسٹیشنوں کے ذریعہ استعمال ہونے والے توانائی کے ذرائع متنوع ہیں، جیسے شمسی توانائی، دریاؤں کی پانی کی طاقت، اور ہوا کے بہاؤ سے پیدا ہونے والی ہوا کی طاقت۔ ہائیڈرو پاور کا استعمال کرتے ہوئے پن بجلی کی پیداوار کی لاگت سستی ہے، اور پن بجلی گھروں کی تعمیر کو پانی کے تحفظ کے دیگر منصوبوں کے ساتھ بھی ملایا جا سکتا ہے۔ چین آبی وسائل سے مالا مال ہے اور بہترین حالات کا حامل ہے۔ ہائیڈرو پاور قومی اقتصادی تعمیر میں اہم کردار ادا کرتی ہے۔
ایک دریا کے اوپری پانی کی سطح اس کے نیچے والے پانی کی سطح سے زیادہ ہے۔ دریا کے پانی کی سطح میں فرق کی وجہ سے پانی کی توانائی پیدا ہوتی ہے۔ اس توانائی کو پوٹینشل انرجی یا پوٹینشل انرجی کہا جاتا ہے۔ دریا کے پانی کی سطح کی اونچائی کے درمیان فرق کو قطرہ کہتے ہیں، جسے پانی کی سطح کا فرق یا سر بھی کہا جاتا ہے۔ یہ ڈراپ ہائیڈرولک پاور کے لیے ایک بنیادی شرط ہے۔ اس کے علاوہ، پانی کی طاقت کا سائز دریا میں پانی کے بہاؤ کے سائز پر بھی منحصر ہوتا ہے، جو قطرہ کی طرح اہم ایک اور بنیادی شرط ہے۔ ڈراپ اور ڈسچارج دونوں ہائیڈرولک پاور کے سائز کو براہ راست متاثر کرتے ہیں۔ پانی جتنا زیادہ گرے گا، ہائیڈرولک پاور اتنی ہی زیادہ ہوگی۔ اگر قطرہ اور پانی کا حجم نسبتاً چھوٹا ہے تو ہائیڈرو پاور سٹیشن کی پیداوار کم ہوگی۔
ڈراپ کو عام طور پر میٹر میں ظاہر کیا جاتا ہے۔ پانی کی سطح کا میلان قطرہ اور فاصلے کا تناسب ہے، جو قطرہ کے ارتکاز کی ڈگری کی نشاندہی کر سکتا ہے۔ اگر قطرہ نسبتاً مرتکز ہو تو پانی کی طاقت کا استعمال زیادہ آسان ہے۔ ہائیڈرو پاور اسٹیشن کی طرف سے استعمال ہونے والا قطرہ ہائیڈرولک ٹربائن سے گزرنے کے بعد ہائیڈرو پاور اسٹیشن کے اوپر والے پانی کی سطح اور نیچے کی طرف پانی کی سطح کے درمیان فرق ہے۔
بہاؤ ایک یونٹ وقت میں دریا میں بہنے والے پانی کی مقدار ہے، جس کا اظہار کیوبک میٹر فی سیکنڈ میں ہوتا ہے۔ ایک کیوبک میٹر پانی ایک ٹن ہے۔ دریا کا بہاؤ کسی بھی وقت اور کہیں بھی بدلتا ہے، لہٰذا جب ہم بہاؤ کی بات کرتے ہیں تو ہمیں اس مخصوص جگہ کے وقت کی وضاحت کرنی چاہیے جہاں یہ بہتا ہے۔ بہاؤ وقت کے ساتھ نمایاں طور پر تبدیل ہوتا ہے۔ عام طور پر، چین میں دریاؤں کا بہاؤ گرمیوں، خزاں اور برسات کے موسم میں بڑا ہوتا ہے، لیکن سردیوں اور بہار میں بہت کم بہاؤ ہوتا ہے۔ بہاؤ مہینے سے دن میں مختلف ہوتا ہے، اور پانی کی مقدار ہر سال مختلف ہوتی ہے. عام دریاؤں کا بہاؤ اپ اسٹریم میں نسبتاً چھوٹا ہے۔ جوں جوں معاون ندیاں آپس میں ملتی ہیں، بہاوٴ بہاؤ بتدریج بڑھتا جاتا ہے۔ لہذا، اگرچہ اپ اسٹریم ڈراپ مرکوز ہے، بہاؤ چھوٹا ہے؛ اگرچہ نیچے کی طرف بہاؤ بڑا ہے، قطرہ نسبتاً منتشر ہے۔ لہذا، دریا کے وسط تک پانی کی طاقت کا استعمال کرنا اکثر سب سے زیادہ اقتصادی ہوتا ہے۔
ہائیڈرو پاور اسٹیشن کے ذریعے استعمال ہونے والے ڈراپ اور بہاؤ کو جانتے ہوئے، اس کی پیداوار کا حساب درج ذیل فارمولے سے لگایا جا سکتا ہے۔
N = GQH
فارمولے میں، N – آؤٹ پٹ، یونٹ: kW، جسے پاور بھی کہتے ہیں۔
Q — بہاؤ، کیوبک میٹر فی سیکنڈ میں؛
H — گرائیں، میٹر میں؛
G=9.8، نیوٹن/kg میں، کشش ثقل کی سرعت ہے۔
نظریاتی طاقت کا حساب اوپر والے فارمولے کے مطابق کیا جاتا ہے، اور کوئی نقصان نہیں ہوتا۔ درحقیقت ہائیڈرو پاور جنریشن کے عمل میں واٹر ٹربائنز، ٹرانسمیشن آلات، جنریٹرز وغیرہ میں بجلی کے ناگزیر نقصانات ہوتے ہیں۔ لہذا، نظریاتی طاقت کو رعایت دی جانی چاہئے، یعنی، اصل طاقت جو ہم استعمال کر سکتے ہیں اسے کارکردگی کے عدد (علامت: K) سے ضرب دینا چاہیے۔
ہائیڈرو پاور اسٹیشن میں جنریٹر کی ڈیزائن کردہ پاور کو ریٹیڈ پاور کہا جاتا ہے، اور اصل پاور کو اصل پاور کہا جاتا ہے۔ توانائی کی تبدیلی کے عمل میں، کچھ توانائی کھونا ناگزیر ہے۔ ہائیڈرو پاور جنریشن کے عمل میں، بنیادی طور پر ہائیڈرولک ٹربائنز اور جنریٹرز کے نقصانات ہیں (بشمول پائپ لائنوں کے نقصانات)۔ دیہی مائیکرو ہائیڈرو پاور اسٹیشنوں میں، مختلف نقصانات کل نظریاتی طاقت کا 40~50% ہوتے ہیں، اس لیے ہائیڈرو پاور اسٹیشنوں کی پیداوار نظریاتی طاقت کا صرف 50~60% استعمال کر سکتی ہے، یعنی کارکردگی تقریباً 0.5~0.60 ہے (بشمول ٹربائن کی کارکردگی، 08 کی 50 فیصد کارکردگی۔ 0.85~0.90، اور پائپ اور ٹرانسمیشن آلات کی کارکردگی 0.80~0.85)۔ لہذا، ہائیڈرو پاور سٹیشن کی اصل طاقت (آؤٹ پٹ) کا حساب اس طرح لگایا جا سکتا ہے:
K - ہائیڈرو پاور سٹیشن کی کارکردگی، (0.5~0.6) کو مائیکرو ہائیڈرو پاور سٹیشن کے موٹے حساب کے لیے اپنایا جاتا ہے۔ مندرجہ بالا فارمولے کو اس طرح آسان بنایا جا سکتا ہے:
N=(0.5 ～ 0.6) QHG اصل طاقت = کارکردگی × بہاؤ × ڈراپ × نو پوائنٹ آٹھ
ہائیڈرو پاور کا استعمال پانی کو ایک قسم کی مشینری چلانے کے لیے استعمال کرنا ہے، جسے واٹر ٹربائن کہتے ہیں۔ مثال کے طور پر، چین میں قدیم واٹر وہیل ایک بہت ہی سادہ واٹر ٹربائن ہے۔ اب استعمال ہونے والی مختلف ہائیڈرولک ٹربائنز کو مختلف مخصوص ہائیڈرولک حالات کے مطابق ڈھال لیا گیا ہے، تاکہ وہ زیادہ مؤثر طریقے سے گھوم سکیں اور پانی کی توانائی کو مکینیکل توانائی میں تبدیل کر سکیں۔ ایک اور مشین، جنریٹر، کو واٹر ٹربائن سے جوڑا جاتا ہے تاکہ جنریٹر کے روٹر کو واٹر ٹربائن کے ساتھ گھمایا جا سکے، اور پھر بجلی پیدا کی جا سکتی ہے۔ جنریٹر کو دو حصوں میں تقسیم کیا جاسکتا ہے: وہ حصہ جو ہائیڈرولک ٹربائن کے ساتھ گھومتا ہے اور جنریٹر کا مقررہ حصہ۔ وہ حصہ جو ہائیڈرولک ٹربائن کے ساتھ مل کر گھومتا ہے اسے جنریٹر کا روٹر کہا جاتا ہے، اور روٹر کے گرد بہت سے مقناطیسی کھمبے ہوتے ہیں۔ روٹر کے گرد دائرہ جنریٹر کا مقررہ حصہ ہوتا ہے جسے جنریٹر کا سٹیٹر کہا جاتا ہے۔ سٹیٹر کو تانبے کے بہت سے کنڈلیوں سے لپیٹا جاتا ہے۔ جب روٹر کے بہت سے مقناطیسی قطب اسٹیٹر کاپر کوائل کے بیچ میں گھومتے ہیں، تو تانبے کے تار پر کرنٹ پیدا ہوتا ہے، اور جنریٹر مکینیکل توانائی کو برقی توانائی میں تبدیل کرنا ہوتا ہے۔
پاور سٹیشن سے پیدا ہونے والی برقی توانائی مختلف برقی آلات سے مکینیکل انرجی (موٹر یا موٹر)، لائٹ انرجی (الیکٹرک لیمپ)، ہیٹ انرجی (الیکٹرک فرنس) وغیرہ میں تبدیل ہوتی ہے۔

2، پن بجلی گھر کی ساخت
ہائیڈرو پاور اسٹیشن ہائیڈرولک ڈھانچے، مکینیکل آلات اور برقی آلات پر مشتمل ہے۔
（1） ہائیڈرولک ڈھانچے
اس میں ویئر (ڈیم)، انٹیک گیٹ، چینل (یا سرنگ)، فوربی (یا ریگولیٹنگ ٹینک)، پین اسٹاک، پاور ہاؤس اور ٹیلریس وغیرہ شامل ہیں۔
دریا کو روکنے کے لیے دریا میں ایک میڑ (ڈیم) بنائیں، پانی کی سطح کو بلند کریں اور ایک ذخیرہ بنائیں۔ اس طرح، ویر (ڈیم) پر موجود آبی ذخائر کے پانی کی سطح سے ڈیم کے نیچے دریا کے پانی کی سطح تک ایک مرتکز قطرہ بنتا ہے، اور پھر پانی کو پانی کے پائپوں یا سرنگوں کے ذریعے ہائیڈرو پاور اسٹیشن میں داخل کیا جاتا ہے۔ کھڑی ندی نالے میں، ڈائیورژن چینلز کا استعمال بھی قطرہ بن سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، قدرتی دریا کا قطرہ 10 میٹر فی کلومیٹر ہے۔ اگر پانی کو متعارف کرانے کے لیے دریا کے اس حصے کے اوپری سرے پر ایک چینل کھولا جاتا ہے، تو چینل کو دریا کے ساتھ کھدائی کیا جائے گا، اور چینل کا میلان ہموار ہوگا۔ اگر چینل میں قطرہ صرف 1 میٹر فی کلو میٹر ہے تو پانی چینل میں 5 کلو میٹر گزرے گا، اور پانی صرف 5 میٹر گرے گا، جب کہ قدرتی دریا میں 5 کلومیٹر چلنے کے بعد پانی 50 میٹر گرے گا۔ اس وقت، چینل میں پانی کو پانی کے پائپوں یا سرنگوں کے ذریعے دریا کے ذریعے واپس پاور ہاؤس کی طرف لے جایا جاتا ہے، اور وہاں ایک 45m مرتکز ڈراپ ہے جسے بجلی پیدا کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
ایک ہائیڈرو پاور اسٹیشن جو ڈائیورژن چینلز، سرنگوں یا پانی کے پائپوں (جیسے پلاسٹک کے پائپ، اسٹیل پائپ، کنکریٹ کے پائپ وغیرہ) کا استعمال کرتے ہوئے مرتکز ڈراپ بنانے کے لیے اسے ڈائیورژن چینل ٹائپ ہائیڈرو پاور اسٹیشن کہا جاتا ہے، جو ہائیڈرو پاور اسٹیشنوں کا ایک عام ترتیب ہے۔
(2) مکینیکل اور برقی آلات
مندرجہ بالا ہائیڈرولک کاموں (ویر، کینال، فار بی، پین اسٹاک اور پاور ہاؤس) کے علاوہ، ہائیڈرو پاور اسٹیشن کو درج ذیل آلات کی بھی ضرورت ہے:
(1) مکینیکل سامان
ہائیڈرولک ٹربائنز، گورنرز، گیٹ والوز، ٹرانسمیشن کا سامان اور غیر بجلی پیدا کرنے والے آلات موجود ہیں۔
(2) بجلی کا سامان
جنریٹر، ڈسٹری بیوشن کنٹرول پینل، ٹرانسفارمرز، ٹرانسمیشن لائنز وغیرہ ہیں۔
تاہم، تمام چھوٹے ہائیڈرو پاور اسٹیشنوں میں مندرجہ بالا ہائیڈرولک ڈھانچے اور مکینیکل اور برقی آلات نہیں ہیں۔ اگر 6 میٹر سے کم واٹر ہیڈ والا لو ہیڈ ہائیڈرو پاور سٹیشن عام طور پر ڈائیورژن چینل اور اوپن چینل ڈائیورژن چیمبر کا طریقہ اپناتا ہے تو کوئی فوربی اور پین اسٹاک نہیں ہوگا۔ بجلی کی سپلائی کی چھوٹی حد اور مختصر ٹرانسمیشن فاصلہ والا پاور اسٹیشن بغیر ٹرانسفارمر کے براہ راست ٹرانسمیشن کو اپناتا ہے۔ آبی ذخائر والے ہائیڈرو پاور اسٹیشنوں کو ڈیم بنانے کی ضرورت نہیں ہے۔ گہرے پانی کے داخلی راستے کو اپنایا جاتا ہے، اور ڈیم کے اندرونی پائپ (یا سرنگ) اور اسپل وے کو ہائیڈرولک ڈھانچے جیسے ویر، انٹیک گیٹ، چینل اور فوربی استعمال کرنے کی ضرورت نہیں ہے۔
ہائیڈرو پاور اسٹیشن کی تعمیر کے لیے پہلے محتاط سروے اور ڈیزائن کا کام کیا جانا چاہیے۔ ڈیزائن میں ڈیزائن کے تین مراحل ہیں: ابتدائی ڈیزائن، تکنیکی ڈیزائن اور تعمیراتی تفصیلات۔ ڈیزائن میں اچھا کام کرنے کے لیے، ہمیں پہلے مکمل سروے کرنا ہوگا، یعنی مقامی قدرتی اور معاشی حالات کو مکمل طور پر سمجھنا ہوگا — یعنی ٹپوگرافی، جیولوجی، ہائیڈرولوجی، کیپیٹل وغیرہ۔ ان حالات میں مہارت حاصل کرنے اور ان کا تجزیہ کرنے کے بعد ہی ڈیزائن کی درستگی اور اعتبار کی ضمانت دی جا سکتی ہے۔
چھوٹے پن بجلی گھروں کے اجزاء مختلف قسم کے پن بجلی گھروں کے مطابق مختلف شکلیں رکھتے ہیں۔

3، ٹپوگرافک سروے
ٹپوگرافک سروے کے معیار کا پروجیکٹ کی ترتیب اور مقدار کے تخمینے پر بہت زیادہ اثر پڑتا ہے۔
جیولوجیکل ایکسپلوریشن (ارضیاتی حالات کی تفہیم) کے لیے نہ صرف بیسن ارضیات اور دریا کے کنارے ارضیات کے بارے میں عام فہم اور تحقیق کی ضرورت ہوتی ہے، بلکہ یہ سمجھنے کی بھی ضرورت ہوتی ہے کہ آیا مشین روم کی بنیاد ٹھوس ہے، جو خود پاور اسٹیشن کی حفاظت کو براہ راست متاثر کرتی ہے۔ ایک بار جب ایک مخصوص ذخائر کے حجم کے ساتھ بیراج تباہ ہو جاتا ہے، تو یہ نہ صرف خود ہائیڈرو پاور سٹیشن کو نقصان پہنچائے گا، بلکہ بہاو میں جان و مال کا بہت بڑا نقصان بھی کرے گا۔ لہذا، فوربی کے ارضیاتی انتخاب کو عام طور پر پہلی جگہ پر رکھا جاتا ہے۔

4، ہائیڈرومیٹری
ہائیڈرو پاور اسٹیشنوں کے لیے، سب سے اہم ہائیڈروولوجیکل ڈیٹا دریا کے پانی کی سطح، بہاؤ، تلچھٹ کے ارتکاز، آئسنگ، موسمیاتی ڈیٹا اور سیلاب کے سروے کے اعداد و شمار ہیں۔ دریا کے بہاؤ کا حجم ہائیڈرو پاور سٹیشن کے سپل وے کی ترتیب کو متاثر کرتا ہے، اور سیلاب کی شدت کو کم نہیں سمجھا جاتا، جو ڈیم کی تباہی کا باعث بنے گا۔ دریا سے لے جانے والی تلچھٹ بدترین صورت میں ذخائر کو تیزی سے بھر سکتی ہے۔ مثال کے طور پر، چینل میں آنے سے چینل سلٹیشن کا سبب بنے گا، اور موٹے تلچھٹ ہائیڈرولک ٹربائن سے گزرے گا اور ہائیڈرولک ٹربائن کے خراب ہونے کا سبب بنے گا۔ اس لیے ہائیڈرو پاور اسٹیشنوں کی تعمیر کے لیے ضروری ہے کہ ہائیڈروولوجیکل ڈیٹا کافی ہو۔
لہذا، ہائیڈرو پاور اسٹیشن بنانے کا فیصلہ کرنے سے پہلے، اقتصادی ترقی کی سمت اور بجلی کی فراہمی کے علاقے میں بجلی کی مستقبل کی طلب کی تحقیق اور مطالعہ کرنا ضروری ہے۔ ایک ہی وقت میں، ترقیاتی علاقے میں بجلی کے دیگر ذرائع کی صورتحال کا اندازہ لگائیں۔ مندرجہ بالا حالات کا مطالعہ اور تجزیہ کرنے کے بعد ہی ہم یہ فیصلہ کر سکتے ہیں کہ ہائیڈرو پاور سٹیشن کی تعمیر کی ضرورت ہے اور تعمیراتی پیمانہ کتنا بڑا ہونا چاہیے۔
عام طور پر، ہائیڈرو پاور سروے کا مقصد ہائیڈرو پاور اسٹیشنوں کے ڈیزائن اور تعمیر کے لیے ضروری درست اور قابل اعتماد بنیادی ڈیٹا فراہم کرنا ہے۔

5، منتخب سٹیشن سائٹ کے عمومی حالات
اسٹیشن کی جگہ کے انتخاب کی عمومی شرائط کو درج ذیل چار پہلوؤں میں بیان کیا جا سکتا ہے۔
（1） منتخب سٹیشن سائٹ پانی کی توانائی کا سب سے زیادہ کفایتی استعمال کرنے کے قابل ہو گی اور لاگت کی بچت کے اصول کے مطابق ہو گی، یعنی پاور سٹیشن کی تکمیل کے بعد، کم از کم لاگت خرچ ہو گی اور زیادہ سے زیادہ بجلی پیدا کی جائے گی۔ عام طور پر، بجلی کی پیداوار اور سٹیشن کی تعمیر میں سرمایہ کاری سے ہونے والی سالانہ آمدنی کا تخمینہ لگا کر اس کی پیمائش کی جا سکتی ہے تاکہ یہ دیکھا جا سکے کہ سرمایہ کاری کی گئی رقم کتنی دیر تک وصول کی جا سکتی ہے۔ تاہم، مختلف ہائیڈروولوجیکل اور ٹپوگرافک حالات اور بجلی کے مختلف مطالبات کی وجہ سے، لاگت اور سرمایہ کاری کو کچھ قدروں سے محدود نہیں کیا جانا چاہیے۔
（2） منتخب سٹیشن سائٹ پر اعلی ٹپوگرافک، ارضیاتی اور ہائیڈرولوجیکل حالات اور ڈیزائن اور تعمیر میں ممکن ہونا چاہئے۔ چھوٹے پن بجلی گھروں کی تعمیر تعمیراتی مواد کے معاملے میں جہاں تک ممکن ہو "مقامی مواد" کے اصول کے مطابق ہوگی۔
（3） منتخب سٹیشن سائٹ بجلی کی فراہمی اور پروسیسنگ ایریا کے زیادہ سے زیادہ قریب ہو گی تاکہ ٹرانسمیشن آلات اور بجلی کے نقصان میں سرمایہ کاری کو کم کیا جا سکے۔
（4） سٹیشن کی جگہ کا انتخاب کرتے وقت، موجودہ ہائیڈرولک ڈھانچے کو زیادہ سے زیادہ استعمال کیا جانا چاہئے۔ مثال کے طور پر، آبپاشی کے راستوں میں پن بجلی گھر بنانے کے لیے پانی کے قطرے کا استعمال کیا جا سکتا ہے، یا آبپاشی کے ذخائر کے قریب ہائیڈرو پاور اسٹیشن بنائے جا سکتے ہیں تاکہ آبپاشی کے بہاؤ وغیرہ کا استعمال کرتے ہوئے بجلی پیدا کی جا سکے۔