18.5: हाइड्रोपावर
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जलविद्युत (जलविद्युत ऊर्जा) चलती पानी में ऊर्जा को संदर्भित करता है, जिसका उपयोग बिजली उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है। यह अंततः सौर ऊर्जा से संचालित होता है। उच्च ऊंचाई पर पानी की पुनःपूर्ति वाष्पीकरण (सौर ताप से प्रेरित), संघनन और वर्षा के माध्यम से की जाती है। बहता पानी एक टरबाइन (आंकड़ा\(\PageIndex{a}\)) को बदल देता है और यह मैग्नेट को एक वायर कॉइल के अंदर ले जाता है, जिससे जनरेटर में इलेक्ट्रॉनों की आवाजाही होती है। नतीजा एक विद्युत प्रवाह (बिजली) है। जीवाश्म ईंधन या जैव ईंधन का दहन, परमाणु ऊर्जा, पवन ऊर्जा, और थर्मल सोलर सिस्टम सभी इसी सामान्य तंत्र का पालन करते हैं; अंतर यह है कि टरबाइन के घूमने का कारण क्या है।
कई प्रकार के जलविद्युत होते हैं, लेकिन प्रत्येक ऊपर वर्णित समान सामान्य तंत्र के माध्यम से बिजली उत्पन्न करता है। जलविद्युत के सबसे प्रसिद्ध उपयोग में बांध शामिल हैं। बांध नदियों के प्रवाह को रोकते हैं, जिससे ऊपर की ओर एक कृत्रिम झील (जलाशय) का उत्पादन होता है। फिर पानी की रिहाई को नियंत्रित किया जाता है। इस पानी में से कुछ एक चैनल (पेनस्टॉक) से होकर गुजरता है, और इस गतिज ऊर्जा (गति की ऊर्जा) का उपयोग बिजली (आंकड़ा\(\PageIndex{b}\)) में किया जाता है। रन-ऑफ-द-रिवर हाइड्रोइलेक्ट्रिसिटी में, टरबाइन को सीधे एक नदी में रखा जाता है, और नदी के माध्यम से पानी का प्राकृतिक प्रवाह टरबाइन को स्पिन करता है। समुद्र की तरंगों (आकृति\(\PageIndex{c}\)) से होने वाली ज्वार ऊर्जा और ऊर्जा को जलविद्युत का रूप भी माना जाता है। हालाँकि, ज्वार की ऊर्जा चंद्रमा के गुरुत्वाकर्षण आकर्षण और पृथ्वी के महासागरों पर अधिक दूर के सूरज से उत्पन्न होती है, जो पृथ्वी के घूमने के साथ मिलती है। दूसरे शब्दों में, ज्वार ऊर्जा के अपवाद के साथ, जलविद्युत के अधिकांश रूप सौर ऊर्जा के अप्रत्यक्ष रूप हैं।
लघु जलविद्युत परियोजनाएं दुनिया भर के कई दूरदराज के समुदायों, जैसे नेपाल, भारत, चीन और पेरू के साथ-साथ संयुक्त राज्य अमेरिका जैसे अत्यधिक औद्योगिक देशों के लिए बिजली समाधान प्रदान करती हैं। छोटे जलविद्युत प्रणालियां वे हैं जिनकी क्षमता 0.01 से 30 मेगावाट (MW) के बीच होती है। संदर्भ के लिए, एक 1-मेगावॉट जनरेटर जो एक घंटे (1 मेगावॉट का उत्पादन करता है) अमेरिका में औसत घर को एक महीने से अधिक समय तक बिजली देने के लिए पर्याप्त बिजली उत्पन्न करता है। 0.1 मेगावाट से कम उत्पन्न करने वाले छोटे जलविद्युत प्रणालियों को विशेष रूप से माइक्रोहाइड्रोपावर सिस्टम (आंकड़ा\(\PageIndex{d}\)) कहा जाता है। घर और छोटे व्यवसाय के मालिकों द्वारा उपयोग किए जाने वाले अधिकांश सिस्टम माइक्रोहाइड्रोपावर सिस्टम के रूप में योग्य होंगे। वास्तव में, 10 किलोवाट प्रणाली आम तौर पर एक बड़े घर, एक छोटे रिसॉर्ट या एक शौक के खेत के लिए पर्याप्त शक्ति प्रदान कर सकती है।
जलविद्युत का उपयोग करने का एक लाभ यह है कि बांधों और जलाशयों का उपयोग मनोरंजन, बाढ़ नियंत्रण और मीठे पानी के भंडारण के लिए भी किया जा सकता है (पानी की कमी और समाधान देखें)। हालांकि हम बहते पानी से कभी बाहर नहीं निकलेंगे, लेकिन जलविद्युत का उपयोग करने की क्षमता वर्षा के आधार पर उतार-चढ़ाव करती है। उदाहरण के लिए, सूखे के दौरान, एक जलाशय में पानी का स्तर कम हो जाता है, और बिजली उत्पन्न करने के लिए पानी कम निकलता है। अक्षय ऊर्जा के अधिकांश स्रोतों की तरह, जलविद्युत हर जगह व्यावहारिक नहीं है, और यह उच्च वर्षा और हिमपात वाले पहाड़ी क्षेत्रों में सबसे प्रभावी है।
जलविद्युत बांध और उनके द्वारा बनाए गए जलाशयों का निवास स्थान बिगड़ जाता है और देशी प्रजातियों पर नकारात्मक प्रभाव पड़ता है। उदाहरण के लिए, मछलियों के अपस्ट्रीम स्पॉन्गिंग क्षेत्रों में प्रवास बांधों द्वारा बाधित किया जा सकता है। उन क्षेत्रों में जहां सैल्मन को स्पॉन करने के लिए ऊपर की ओर यात्रा करनी चाहिए, जैसे कि वाशिंगटन और ओरेगन में कोलंबिया नदी के किनारे, बांध अपने रास्ते (आंकड़ा\(\PageIndex{e}\)) को अवरुद्ध करते हैं। इस समस्या को “मछली की सीढ़ी” का उपयोग करके आंशिक रूप से कम किया जा सकता है जो सैल्मन को बांधों (आकृति\(\PageIndex{f}\)) के आसपास पहुंचने में मदद करता है। हालांकि, नीचे की ओर यात्रा करने वाली मछलियाँ मारे जा सकती हैं या घायल हो सकती हैं क्योंकि बांध में टरबाइनों के माध्यम से पानी बहता है। जलाशयों और बांधों का संचालन पानी के तापमान, पानी की गहराई, रसायन विज्ञान, प्रवाह विशेषताओं और तलछट के भार में परिवर्तन के कारण जलीय आवासों को भी प्रभावित कर सकता है, ये सभी नदी के ऊपर और नीचे की ओर पारिस्थितिकी और भौतिक विशेषताओं में महत्वपूर्ण बदलाव ला सकते हैं। जब जलाशय पहली बार पानी से भर जाते हैं, तो वे स्थलीय (भूमि) आवासों, खेतों, शहरों और पुरातात्विक और सांस्कृतिक स्थलों पर जलमग्न हो जाते हैं, जो कभी-कभी आबादी को स्थानांतरित करने के लिए मजबूर करते हैं। स्थलीय वनस्पति धीरे-धीरे ऑक्सीजन-खराब परिस्थितियों में विघटित हो जाती है, जिससे वातावरण में मीथेन निकलता है, जो एक शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैस है। इस अर्थ में, जलविद्युत संचालन के दौरान कुछ वायु प्रदूषक उत्पन्न करता है, लेकिन निर्माण जलवायु परिवर्तन में योगदान देता है।
जहां बड़े पैमाने पर बांध जलविद्युत परियोजनाओं की अक्सर वन्यजीव आवास, मछली प्रवास, और जल प्रवाह और गुणवत्ता पर उनके प्रभावों के लिए आलोचना की जाती है, वहीं छोटी रन-ऑफ-द-रिवर परियोजनाएं इन पर्यावरणीय समस्याओं से मुक्त होती हैं। क्योंकि वे नदी के प्राकृतिक प्रवाह का उपयोग करते हैं, इसलिए वे स्ट्रीम चैनल और प्रवाह को मुश्किल से बदलते हैं। इस प्रकार, ऑक्सीजन की कमी, तापमान में वृद्धि, प्रवाह में कमी और अपस्ट्रीम माइग्रेशन जैसे प्रभाव कई रन-ऑफ-द-रिवर परियोजनाओं के लिए समस्या नहीं हैं।
एट्रिब्यूशन
मैथ्यू आर फिशर द्वारा अक्षय ऊर्जा और चुनौतियों और पर्यावरण जीवविज्ञान से ऊर्जा उपयोग के प्रभावों से मेलिसा हा द्वारा संशोधित (CC-BY के तहत लाइसेंस प्राप्त)