विश्व के जलविद्युत संसाधन और उनका उपयोग

2024 लेखक: Angel Austin | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 05:27

जलविद्युत संसाधनों का एक सीमित मूल्य होता है, हालांकि उन्हें नवीकरणीय माना जाता है। वे राष्ट्रीय संपदा हैं, जैसे तेल, गैस या अन्य खनिज, और उन्हें सावधानीपूर्वक और सोच-समझकर संभालने की आवश्यकता है।

जल शक्ति

प्राचीन काल में भी लोगों ने देखा था कि ऊपर से नीचे की ओर गिरने वाला पानी कुछ काम कर सकता है, जैसे कि पहिया घुमाना। गिरते पानी के इस गुण का उपयोग मिल के पहियों को गतिमान करने के लिए किया जाने लगा। इस प्रकार, पहली जल मिलें दिखाई दीं, जो आज तक लगभग अपने मूल रूप में जीवित हैं। वाटर मिल पहला हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट है।

कारख़ाना उत्पादन, जिसकी उत्पत्ति 17वीं शताब्दी में हुई थी, में भी पानी के पहियों का उपयोग किया जाता था, और 18वीं शताब्दी में, उदाहरण के लिए, रूस में पहले से ही लगभग तीन हज़ार ऐसे कारख़ाना थे। यह ज्ञात है कि ऐसे पहियों के सबसे शक्तिशाली प्रतिष्ठानों का उपयोग क्रेनहोम कारख़ाना (नारोवा नदी) में किया गया था। पानी के पहिये 9.5 मीटर व्यास के थे और 500 हॉर्सपावर तक विकसित हुए थे।

जलविद्युत संसाधन: परिभाषा, फायदे और नुकसान

19 मेंपानी के पहियों के बाद, हाइड्रोटर्बाइन दिखाई दिए, और उनके बाद - इलेक्ट्रिक मशीनें। इससे गिरते पानी की ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करना और फिर इसे एक निश्चित दूरी पर प्रसारित करना संभव हो गया। ज़ारिस्ट रूस में, 1913 तक, हाइड्रो टर्बाइनों से लैस लगभग 50,000 इकाइयाँ थीं जो बिजली उत्पन्न करती थीं।

नदियों की ऊर्जा का वह भाग जिसे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है, जलविद्युत संसाधन कहलाते हैं, और जो उपकरण गिरते पानी की ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है, उसे हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर स्टेशन (HPP) कहा जाता है। बिजली संयंत्र के उपकरण में आवश्यक रूप से एक हाइड्रोलिक टर्बाइन शामिल होता है, जो रोटेशन में एक विद्युत जनरेटर को चलाता है। गिरते पानी के प्रवाह को प्राप्त करने के लिए, बिजली संयंत्र के निर्माण में बांधों और जलाशयों का निर्माण शामिल है।

जलविद्युत के उपयोग के लाभ:

• नदी की ऊर्जा अक्षय है।
• कोई पर्यावरण प्रदूषण नहीं।
• इससे सस्ती बिजली मिलती है।
• जलाशय के पास की जलवायु में सुधार हो रहा है।

जलविद्युत के उपयोग के नुकसान:

• जलाशय बनाने के लिए भूमि के कुछ क्षेत्र में बाढ़।
• नदी के किनारे कई पारिस्थितिक तंत्रों को बदलना, मछलियों की आबादी में कमी, पक्षियों के घोंसले के शिकार स्थलों को परेशान करना, नदियों को प्रदूषित करना।
• पहाड़ी क्षेत्र में भवन निर्माण का खतरा।

जलविद्युत क्षमता की अवधारणा

विश्व पर किसी नदी, देश या पूरे ग्रह के जलविद्युत संसाधनों का आकलन करने के लिएऊर्जा सम्मेलन (एमआईआरईसी) ने जलविद्युत क्षमता को क्षेत्र के सभी वर्गों की क्षमता के योग के रूप में परिभाषित किया है जिसका उपयोग बिजली उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है। जलविद्युत क्षमता की कई किस्में हैं:

• सकल क्षमता, जो संभावित जल विद्युत संसाधनों का प्रतिनिधित्व करती है।
• तकनीकी क्षमता सकल क्षमता का वह हिस्सा है जिसका तकनीकी रूप से उपयोग किया जा सकता है।
• आर्थिक क्षमता तकनीकी क्षमता का वह हिस्सा है, जिसका उपयोग आर्थिक रूप से संभव है।

कुछ जलधारा की सैद्धांतिक शक्ति सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है

एन (किलोवाट)=9, 81क्यूएच, जहां क्यू जल प्रवाह दर है (एम³/सेकंड); H, जलप्रपात की ऊँचाई (m) है।

दुनिया का सबसे शक्तिशाली हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट

14 दिसंबर, 1994 को चीन में यांग्त्ज़ी नदी पर थ्री गोरजेस नामक सबसे बड़े पनबिजली स्टेशन का निर्माण शुरू हुआ। 2006 में, बांध का निर्माण पूरा हो गया था, और पहली जलविद्युत इकाई शुरू की गई थी। यह हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट चीन में सेंट्रल हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट बनने वाला था।

इस स्टेशन के बांध का दृश्य क्रास्नोयार्स्क हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर स्टेशन के डिजाइन जैसा दिखता है। बांध की ऊंचाई 185 मीटर और लंबाई 2.3 किमी है। बांध के केंद्र में एक स्पिलवे बनाया गया है जो प्रति सेकंड 116,000 मीटर³ पानी छोड़ने के लिए बनाया गया है, यानी लगभग 200 मीटर की ऊंचाई से 100 टन से अधिक पानी गिरता है एक सेकंड।

यांग्त्ज़ी नदी, जिस पर थ्री गॉर्ज हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट बनाया गया है, सबसे अधिक में से एक हैदुनिया की शक्तिशाली नदियाँ। इस नदी पर एक जलविद्युत पावर स्टेशन का निर्माण क्षेत्र के प्राकृतिक जल विद्युत संसाधनों का उपयोग करना संभव बनाता है। तिब्बत से शुरू होकर, 5600 मीटर की ऊंचाई पर, नदी एक महत्वपूर्ण जलविद्युत क्षमता प्राप्त करती है। बांध के निर्माण के लिए सबसे आकर्षक स्थान थ्री गॉर्ज क्षेत्र निकला, जहां नदी पहाड़ों से निकल कर मैदान में मिल जाती है।

एचपीपी डिजाइन

थ्री गोरजेस हाइड्रोपावर प्लांट में तीन पावरहाउस हैं जिनमें 32 पनबिजली इकाइयां हैं, जिनमें से प्रत्येक की क्षमता 700 मेगावाट और दो हाइड्रोइलेक्ट्रिक इकाइयां हैं जिनकी क्षमता 50 मेगावाट है। एचपीपी की कुल क्षमता 22.5 गीगावॉट है।

बांध के निर्माण के परिणामस्वरूप, 39 किमी की मात्रा के साथ एक जलाशय का गठन किया गया³। बांध के निर्माण के परिणामस्वरूप 1.24 मिलियन लोगों की कुल आबादी वाले दो शहरों के निवासियों को एक नए स्थान पर स्थानांतरित किया गया। इसके अलावा, बाढ़ क्षेत्र से 1,300 पुरातत्व वस्तुओं को हटा दिया गया था। बांध के निर्माण की सभी तैयारियों पर 11.25 अरब डॉलर खर्च किए गए। थ्री गोरजेस हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट के निर्माण की कुल लागत 22.5 बिलियन डॉलर है।

इस हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर स्टेशन का निर्माण सही ढंग से नेविगेशन के लिए प्रदान करता है, इसके अलावा, जलाशय के निर्माण के बाद, मालवाहक जहाजों का प्रवाह 5 गुना बढ़ गया।

यात्री जहाज शिप लिफ्ट से गुजरते हैं, जिससे 3,000 टन से अधिक वजन वाले जहाजों को गुजरने की अनुमति नहीं मिलती है। मालवाहक जहाजों के गुजरने के लिए पांच चरणों वाले तालों की दो लाइनें बनाई गईं। ऐसे में जहाजों का वजन 10,000 टन से कम होना चाहिए।

यांग्त्ज़ी एचपीपी कैस्केड

यांग्त्ज़ी नदी के जल और जलविद्युत संसाधन इस पर निर्माण संभव बनाते हैंनदी में एक से अधिक हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर स्टेशन हैं, जो चीन में शुरू किया गया था। थ्री गोरजेस हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर स्टेशन के ऊपर, हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर स्टेशनों का एक पूरा झरना बनाया गया था। यह 80 GW से अधिक की क्षमता वाले जलविद्युत ऊर्जा संयंत्रों का सबसे शक्तिशाली झरना है।

कैस्केड के निर्माण से थ्री गोरजेस जलाशय के बंद होने से बचा जा सकता है, क्योंकि यह जलविद्युत पावर स्टेशन की नदी के ऊपर की ओर कटाव को कम करता है। उसके बाद, पानी में ले जाने के लिए कम कीचड़ होता है।

इसके अलावा, एचपीपी कैस्केड आपको थ्री गोरजेस एचपीपी में पानी के प्रवाह को विनियमित करने और उस पर एक समान बिजली उत्पादन प्राप्त करने की अनुमति देता है।

पराना नदी पर इताइपू

पराना का अर्थ है "चांदी की नदी", यह दक्षिण अमेरिका की दूसरी सबसे बड़ी नदी है और इसकी लंबाई 4380 किमी है। यह नदी बहुत कठोर धरातल से होकर बहती है, इसलिए इसे पार कर अपने रास्ते में रैपिड्स और झरने बनाती है। यह परिस्थिति यहां पनबिजली संयंत्रों के निर्माण के लिए अनुकूल परिस्थितियों की ओर इशारा करती है।

इताइपु एचपीपी दक्षिण अमेरिका के फोज डो इगुआकु शहर से 20 किमी दूर पराना नदी पर बनाया गया था। बिजली के मामले में, यह हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट थ्री गोरजेस एचपीपी के बाद दूसरे स्थान पर है। ब्राजील और पराग्वे की सीमा पर स्थित, इताइपु एचपीपी पराग्वे को पूर्ण बिजली और ब्राजील को 20% प्रदान करता है।

हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट का निर्माण 1970 में शुरू हुआ और 2007 में समाप्त हुआ। पराग्वे की तरफ दस 700 मेगावाट और ब्राजील की तरफ इतनी ही संख्या में जनरेटर स्थापित किए गए हैं। चूंकि हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर स्टेशन के आसपास एक उष्णकटिबंधीय जंगल था, जो बाढ़ के अधीन था, इन जगहों के जानवरों को अन्य क्षेत्रों में स्थानांतरित कर दिया गया था। बांध की लंबाई 7240 मीटर है,और ऊंचाई 196 मीटर है, निर्माण की लागत 15.3 अरब डॉलर आंकी गई है। एचपीपी क्षमता 14,000 गीगावॉट है।

रूसी जलविद्युत संसाधन

रूसी संघ में पानी और ऊर्जा की एक बड़ी क्षमता है, लेकिन देश के जलविद्युत संसाधन अपने क्षेत्र में बेहद असमान रूप से वितरित किए जाते हैं। इनमें से 25% संसाधन यूरोपीय भाग में, 40% - साइबेरिया में और 35% - सुदूर पूर्व में स्थित हैं। राज्य के यूरोपीय भाग में, विशेषज्ञों के अनुसार, जलविद्युत क्षमता का उपयोग 46% द्वारा किया जाता है, और राज्य की संपूर्ण जलविद्युत क्षमता का अनुमान 2500 बिलियन kWh है। चीन के बाद दुनिया में यह दूसरा परिणाम है।

साइबेरिया में जलविद्युत के स्रोत

साइबेरिया में जलविद्युत का विशाल भंडार है, पूर्वी साइबेरिया विशेष रूप से जलविद्युत संसाधनों में समृद्ध है। लीना, अंगारा, येनिसी, ओब और इरतीश नदियाँ वहाँ बहती हैं। इस क्षेत्र की पनबिजली क्षमता 1,000 बिलियन kWh अनुमानित है।

Sayano-Shushenskaya HPP का नाम P. S. Neporozhny के नाम पर रखा गया

इस हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट की क्षमता 6400 मेगावाट है। यह रूसी संघ में सबसे शक्तिशाली पनबिजली संयंत्र है, और यह विश्व रैंकिंग में 14 वें स्थान पर है।

येनिसी का खंड, जिसे सायन कॉरिडोर कहा जाता है, जलविद्युत ऊर्जा संयंत्रों के निर्माण के लिए अनुकूल है। यहां नदी सायन पर्वत से होकर गुजरती है, जिससे कई रैपिड्स बनते हैं। यह इस स्थान पर था कि सयानो-शुशेंस्काया एचपीपी बनाया गया था, साथ ही साथ अन्य एचपीपी जो एक झरना बनाते हैं। Sayano-Shushenskaya HPP इस झरने की सबसे ऊंची सीढ़ी है।

निर्माण 1963 से 2000 तक किया गया। स्टेशन डिजाइन245 मीटर की ऊंचाई और 1075 मीटर की लंबाई के साथ एक बांध, एक बिजली संयंत्र भवन, एक स्विचगियर और एक स्पिलवे संरचना शामिल है। एचपीपी भवन में 640 मेगावाट की क्षमता वाली 10 हाइड्रोलिक इकाइयां हैं।

बांध के निर्माण के बाद बने जलाशय की मात्रा 30 किमी से अधिक है³, और इसका कुल क्षेत्रफल 621 किमी है^2.

रूसी संघ के बड़े एचपीपी

साइबेरिया के जलविद्युत संसाधनों का वर्तमान में 20% उपयोग किया जाता है, हालांकि यहां कई बड़े पनबिजली स्टेशन बनाए गए हैं। उनमें से सबसे बड़ा सयानो-शुशेंस्काया एचपीपी है, इसके बाद निम्नलिखित जलविद्युत संयंत्र हैं:

• क्रास्नोयार्सकाया एचपीपी 6000 मेगावाट (येनिसी पर) की क्षमता के साथ। इसमें एक जहाज लिफ्ट है, जो अब तक रूसी संघ में एकमात्र है।
• ब्रात्सकाया एचपीपी 4500 मेगावाट (अंगारा में) की क्षमता के साथ।
• उस्ट-इलिम्स्काया एचपीपी 3840 मेगावाट (अंगारा में) की क्षमता के साथ।

सुदूर पूर्व में सबसे कम विकसित क्षमता है। विशेषज्ञों के अनुसार, इस क्षेत्र की पनबिजली क्षमता का 4% उपयोग किया जाता है।

पश्चिमी यूरोप में जल विद्युत के स्रोत

पश्चिमी यूरोपीय देशों में, जलविद्युत क्षमता का लगभग पूरी तरह से उपयोग किया जाता है। यदि यह भी काफी अधिक है, तो ऐसे देश पनबिजली संयंत्रों से खुद को पूरी तरह से बिजली प्रदान करते हैं। ये नॉर्वे, ऑस्ट्रिया और स्विट्जरलैंड जैसे देश हैं। देश के प्रति निवासी बिजली के उत्पादन में नॉर्वे दुनिया में पहले स्थान पर है। नॉर्वे में, यह आंकड़ा 24,000 kWh प्रति वर्ष है, और इस ऊर्जा का 99.6% जलविद्युत ऊर्जा संयंत्रों द्वारा उत्पादित किया जाता है।

जलविद्युत क्षमतापश्चिमी यूरोप के विभिन्न देश एक दूसरे से स्पष्ट रूप से भिन्न हैं। यह विभिन्न इलाके की स्थितियों और विभिन्न अपवाह गठन के कारण है। यूरोप की कुल जल विद्युत क्षमता का 80% उच्च प्रवाह दर वाले पहाड़ों में केंद्रित है: स्कैंडिनेविया का पश्चिमी भाग, आल्प्स, बाल्कन प्रायद्वीप और पाइरेनीज़। यूरोप की कुल जलविद्युत क्षमता प्रति वर्ष 460 बिलियन kWh है।

यूरोप में ईंधन का भंडार बहुत छोटा है, इसलिए नदियों के ऊर्जा संसाधनों का काफी विकास हुआ है। उदाहरण के लिए, स्विट्ज़रलैंड में इन संसाधनों का विकास 91%, फ्रांस में - 92%, इटली में - 86% और जर्मनी में 76% तक हुआ है।

राइन नदी पर एचपीपी कैस्केड

इस नदी पर जलविद्युत ऊर्जा संयंत्रों का एक झरना बनाया गया है, जिसमें लगभग 3,000 मेगावाट की कुल क्षमता वाले 27 जलविद्युत संयंत्र शामिल हैं।

स्टेशनों में से एक 1914 में बनाया गया था। यह एचपीपी लॉफेनबर्ग है। इसका दो बार पुनर्निर्माण हुआ, जिसके बाद इसकी क्षमता 106 मेगावाट हो गई। इसके अलावा, स्टेशन स्थापत्य स्मारकों से संबंधित है और स्विट्जरलैंड का राष्ट्रीय खजाना है।

HPP Rheinfelden एक आधुनिक हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट है। इसका प्रक्षेपण 2010 में किया गया था, और क्षमता 100 मेगावाट है। डिजाइन में प्रत्येक 25 मेगावाट की 4 हाइड्रोलिक इकाइयां शामिल हैं। इस हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर स्टेशन को 1898 में बने पुराने स्टेशन को बदलने के लिए बनाया गया था। पुराना स्टेशन वर्तमान में नवीनीकरण के अधीन है।

अफ्रीका में जल विद्युत के स्रोत

अफ्रीका के जलविद्युत संसाधन उसके क्षेत्र से बहने वाली नदियों के कारण हैं: कांगो, नील, लिम्पोपो, नाइजर और ज़ाम्बेज़ी।

कांगो नदीमहत्वपूर्ण जलविद्युत क्षमता है। इस नदी के कुछ हिस्से में झरनों का एक झरना है जिसे इंगा रैपिड्स के नाम से जाना जाता है। यहां जलधारा 100 मीटर की ऊंचाई से 26,000 मीटर³ प्रति सेकेंड की गति से उतरती है। इस क्षेत्र में, 2 पनबिजली संयंत्र बनाए गए: "इंगा -1" और "इंगा -2"।

कांगो लोकतांत्रिक गणराज्य की सरकार ने 2002 में बिग इंगा परिसर के निर्माण के लिए परियोजना को मंजूरी दी, जो मौजूदा इंगा -1 और इंगा -2 जलविद्युत स्टेशनों के पुनर्निर्माण और निर्माण के लिए प्रदान करता है तीसरा - इंगा -3। इन योजनाओं के लागू होने के बाद, दुनिया में सबसे बड़ा बोलश्या इंगा परिसर बनाने का निर्णय लिया गया।

अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा सम्मेलन में यह परियोजना चर्चा का विषय थी। अफ्रीका के जल और जलविद्युत संसाधनों की स्थिति को ध्यान में रखते हुए, सम्मेलन में उपस्थित मध्य और दक्षिण अफ्रीका के व्यापार और सरकारों के प्रतिनिधियों ने इस परियोजना को मंजूरी दी और इसके पैरामीटर निर्धारित किए: "बिग इंगा" की क्षमता 40,000 निर्धारित की गई थी MW, जो सबसे शक्तिशाली पनबिजली स्टेशन "थ्री गोरजेस" से लगभग 2 गुना अधिक है। एचपीपी की कमीशनिंग 2020 के लिए निर्धारित है, और निर्माण लागत $80 बिलियन होने की उम्मीद है।

एक बार परियोजना पूरी हो जाने के बाद, डीआरसी दुनिया का सबसे बड़ा बिजली आपूर्तिकर्ता बन जाएगा।

उत्तरी अफ्रीकी पावर ग्रिड

उत्तरी अफ्रीका भूमध्य सागर के तट और अटलांटिक महासागर के किनारे स्थित है। अफ्रीका के इस क्षेत्र को माघरेब या अरब पश्चिम कहा जाता है।

अफ्रीका में जल विद्युत संसाधन असमान रूप से वितरित हैं। महाद्वीप के उत्तर में दुनिया का सबसे गर्म रेगिस्तान है - सहारा। यह क्षेत्र पानी की कमी का सामना कर रहा है, इसलिए इन क्षेत्रों को पानी उपलब्ध कराना एक प्रमुख कार्य है। इसका समाधान जलाशयों का निर्माण करना है।

पिछली सदी के 30 के दशक में माघरेब में पहले जलाशय दिखाई दिए, फिर उनमें से बहुत से 60 के दशक में बनाए गए, लेकिन विशेष रूप से गहन निर्माण 21 वीं सदी में शुरू हुआ।

उत्तरी अफ्रीका के जलविद्युत संसाधन मुख्य रूप से नील नदी द्वारा निर्धारित किए जाते हैं। यह विश्व की सबसे लंबी नदी है। पिछली शताब्दी के 60 के दशक में इस नदी पर असवान बांध बनाया गया था, जिसके निर्माण के बाद लगभग 500 किमी लंबा और लगभग 9 किमी चौड़ा एक विशाल जलाशय बना। 1970 से 1975 तक 5 वर्षों में जलाशय को पानी से भरने का काम किया गया।

असवान बांध का निर्माण मिस्र ने सोवियत संघ के सहयोग से किया था। यह एक अंतरराष्ट्रीय परियोजना थी, जिसके परिणामस्वरूप प्रति वर्ष 10 बिलियन kWh बिजली उत्पन्न करना, बाढ़ के दौरान नील नदी में जल स्तर को नियंत्रित करना और जलाशय में लंबे समय तक पानी जमा करना संभव है। खेतों की सिंचाई करने वाली नहरों का एक नेटवर्क जलाशय से अलग हो जाता है, और मरुस्थल की साइट पर ओज़ दिखाई देते हैं, अधिक से अधिक क्षेत्रों का उपयोग कृषि के लिए किया जाता है। उत्तरी अफ्रीका के जल और जलविद्युत संसाधनों का अधिकतम दक्षता के साथ उपयोग किया जाता है।

दुनिया की जलविद्युत क्षमता को साझा करना

• एशिया - 42%।
• अफ्रीका - 21%।
• उत्तरी अमेरिका - 12%।
• दक्षिण अमेरिका - 13%।
• यूरोप - 9%।
• ऑस्ट्रेलिया और ओशिनिया - 3%

वैश्विक जलविद्युत क्षमता का अनुमान 10 ट्रिलियन kWh बिजली है।

20वीं सदी को जल विद्युत की सदी कहा जा सकता है। 21वीं सदी इस उद्योग के इतिहास में अपने स्वयं के परिवर्धन लाती है। दुनिया ने पंपेड स्टोरेज पावर प्लांट्स (PSPPs) और टाइडल पावर प्लांट्स (TPPs) पर ध्यान बढ़ाया है, जो विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए समुद्री ज्वार की शक्ति का उपयोग करते हैं। जलविद्युत विकास जारी है।