কিভাবে জলবিদ্যুৎ কেন্দ্র কাজ করে

বিশ্বব্যাপী, জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলি বিশ্বের বিদ্যুতের প্রায় 24 শতাংশ উত্পাদন করে এবং 1 বিলিয়নেরও বেশি মানুষকে বিদ্যুৎ সরবরাহ করে।ন্যাশনাল রিনিউয়েবল এনার্জি ল্যাবরেটরি অনুসারে বিশ্বের জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলি মোট 675,000 মেগাওয়াট উৎপাদন করে, যা 3.6 বিলিয়ন ব্যারেল তেলের সমতুল্য শক্তি।মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে 2,000টিরও বেশি জলবিদ্যুৎ কেন্দ্র কাজ করছে, যা জলবিদ্যুৎকে দেশের বৃহত্তম পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তির উত্স করে তুলেছে৷
এই প্রবন্ধে, আমরা এক নজরে দেখব যে কীভাবে পতনের জল শক্তি তৈরি করে এবং জলবিদ্যুতের জন্য প্রয়োজনীয় জলপ্রবাহ তৈরি করে এমন হাইড্রোলজিক চক্র সম্পর্কে জানব।এছাড়াও আপনি জলবিদ্যুতের একটি অনন্য প্রয়োগের একটি আভাস পাবেন যা আপনার দৈনন্দিন জীবনকে প্রভাবিত করতে পারে।
যখন একটি নদীকে ঘূর্ণায়মান দেখার সময়, এটি যে শক্তি বহন করছে তা কল্পনা করা কঠিন।আপনি যদি কখনও হোয়াইট-ওয়াটার রাফটিং করে থাকেন তবে আপনি নদীর শক্তির একটি ছোট অংশ অনুভব করেছেন।হোয়াইট-ওয়াটার র‍্যাপিডগুলি একটি নদী হিসাবে তৈরি হয়েছে, একটি সরু পথ দিয়ে প্রচুর পরিমাণে জল উতরাই, প্রতিবন্ধকতা বহন করে।এই খোলার মাধ্যমে নদীকে বাধ্য করা হলে, এর প্রবাহ দ্রুত হয়।একটি বিশাল আয়তনের পানি কতটা জোর করতে পারে তার আরেকটি উদাহরণ বন্যা।
জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলি জলের শক্তি ব্যবহার করে এবং সেই শক্তিকে বিদ্যুতে রূপান্তর করতে সাধারণ মেকানিক্স ব্যবহার করে।জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলি আসলে একটি বরং সাধারণ ধারণার উপর ভিত্তি করে তৈরি - বাঁধের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত জল একটি টারবাইনকে পরিণত করে, যা একটি জেনারেটরকে পরিণত করে।

এখানে একটি প্রচলিত জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রের মৌলিক উপাদানগুলি রয়েছে:
বাঁধ - বেশিরভাগ জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলি এমন একটি বাঁধের উপর নির্ভর করে যা জল ধরে রাখে, একটি বড় জলাধার তৈরি করে।প্রায়শই, এই জলাধারটি একটি বিনোদনমূলক হ্রদ হিসাবে ব্যবহৃত হয়, যেমন ওয়াশিংটন রাজ্যের গ্র্যান্ড কুলি বাঁধের লেক রুজভেল্ট।
ইনটেক - বাঁধের গেট খুলে যায় এবং মাধ্যাকর্ষণ পেনস্টকের মাধ্যমে জল টানে, একটি পাইপলাইন যা টারবাইনের দিকে নিয়ে যায়।এই পাইপের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হওয়ার সাথে সাথে পানি চাপ তৈরি করে।
টারবাইন - জল একটি টারবাইনের বড় ব্লেডগুলিকে আঘাত করে এবং ঘুরিয়ে দেয়, যা একটি শ্যাফ্টের মাধ্যমে এটির উপরে একটি জেনারেটরের সাথে সংযুক্ত থাকে।জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলির জন্য সবচেয়ে সাধারণ ধরনের টারবাইন হল ফ্রান্সিস টারবাইন, যা দেখতে বাঁকা ব্লেড সহ একটি বড় চাকতির মতো।ফাউন্ডেশন ফর ওয়াটার অ্যান্ড এনার্জি এডুকেশন (এফডব্লিউইই) অনুসারে, একটি টারবাইনের ওজন 172 টন পর্যন্ত হতে পারে এবং প্রতি মিনিটে (আরপিএম) 90টি ঘূর্ণন হারে ঘুরতে পারে।
জেনারেটর - টারবাইন ব্লেডগুলি ঘুরলে জেনারেটরের ভিতরে চুম্বকের একটি সিরিজ করুন।দৈত্যাকার চুম্বকগুলি তামার কয়েলের অতীত ঘোরে, ইলেকট্রনগুলি সরানোর মাধ্যমে বিকল্প কারেন্ট (AC) তৈরি করে।(জেনারেটর কীভাবে কাজ করে সে সম্পর্কে আপনি পরে আরও শিখবেন।)
ট্রান্সফরমার - পাওয়ার হাউসের ভিতরের ট্রান্সফরমারটি এসি নেয় এবং এটিকে উচ্চ-ভোল্টেজ কারেন্টে রূপান্তর করে।
পাওয়ার লাইন - প্রতিটি পাওয়ার প্ল্যান্ট থেকে চারটি তার আসে: বিদ্যুতের তিনটি পর্যায় একই সাথে উত্পাদিত হয় এবং তিনটির জন্য একটি নিরপেক্ষ বা গ্রাউন্ড সাধারণ।(পাওয়ার লাইন ট্রান্সমিশন সম্পর্কে আরও জানতে পাওয়ার ডিস্ট্রিবিউশন গ্রিড কীভাবে কাজ করে তা পড়ুন।)
বহিঃপ্রবাহ - ব্যবহৃত জল পাইপলাইনের মাধ্যমে বহন করা হয়, যাকে বলা হয় টেলরেস, এবং নদীতে পুনরায় প্রবেশ করে।
জলাধারের জলকে সঞ্চিত শক্তি হিসাবে বিবেচনা করা হয়।যখন গেট খোলা হয়, পেনস্টকের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত জল গতিশক্তিতে পরিণত হয় কারণ এটি গতিশীল।উত্পন্ন বিদ্যুতের পরিমাণ বিভিন্ন কারণ দ্বারা নির্ধারিত হয়।এই কারণগুলির মধ্যে দুটি হল জল প্রবাহের পরিমাণ এবং জলবাহী মাথার পরিমাণ।মাথা পানির পৃষ্ঠ এবং টারবাইনের মধ্যে দূরত্বকে বোঝায়।মাথা ও প্রবাহ বাড়ার সাথে সাথে বিদ্যুৎ উৎপন্ন হয়।মাথা সাধারণত জলাধারে জলের পরিমাণের উপর নির্ভর করে।

আরেক ধরনের হাইড্রোপাওয়ার প্ল্যান্ট আছে, যাকে বলা হয় পাম্পড স্টোরেজ প্ল্যান্ট।একটি প্রচলিত জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রে, জলাধার থেকে জল প্ল্যান্টের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়, প্রবাহিত হয় এবং প্রবাহিত হয়।একটি পাম্প করা স্টোরেজ প্ল্যান্টের দুটি জলাধার রয়েছে:
উপরের জলাধার - একটি প্রচলিত জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রের মতো, একটি বাঁধ একটি জলাধার তৈরি করে।এই জলাধারের জল বিদ্যুৎ তৈরির জন্য জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়।
নিম্ন জলাধার - জলবিদ্যুৎ কেন্দ্র থেকে বেরিয়ে আসা জল নদীতে পুনঃপ্রবেশ করে নীচের দিকে প্রবাহিত হওয়ার পরিবর্তে একটি নিম্ন জলাধারে প্রবাহিত হয়।
একটি বিপরীতমুখী টারবাইন ব্যবহার করে, উদ্ভিদ উপরের জলাধারে পানি পাম্প করতে পারে।এটি অফ-পিক আওয়ারে করা হয়।অপরিহার্যভাবে, দ্বিতীয় জলাধারটি উপরের জলাধারটিকে পুনরায় পূরণ করে।উপরের জলাধারে জল পাম্প করার মাধ্যমে, প্লান্টে সর্বোচ্চ খরচের সময় বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য আরও বেশি জল থাকে।

জেনারেটর
জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রের কেন্দ্রস্থল হল জেনারেটর।বেশিরভাগ জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রে এই ধরনের বেশ কয়েকটি জেনারেটর রয়েছে।
জেনারেটর, যেমন আপনি অনুমান করতে পারেন, বিদ্যুৎ উৎপন্ন করে।এই পদ্ধতিতে বিদ্যুৎ উৎপাদনের মৌলিক প্রক্রিয়া হল তারের কয়েলের ভিতরে চুম্বকের একটি সিরিজ ঘোরানো।এই প্রক্রিয়াটি ইলেকট্রনকে সরিয়ে দেয়, যা বৈদ্যুতিক প্রবাহ উৎপন্ন করে।
হুভার ড্যামে মোট 17টি জেনারেটর রয়েছে, যার প্রতিটি 133 মেগাওয়াট পর্যন্ত উৎপাদন করতে পারে।হুভার ড্যাম জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রের মোট ক্ষমতা 2,074 মেগাওয়াট।প্রতিটি জেনারেটর কিছু মৌলিক অংশ দিয়ে তৈরি:
খাদ
উত্তেজক
রটার
স্টেটর
টারবাইন ঘুরলে, এক্সিটরটি রটারে বৈদ্যুতিক প্রবাহ পাঠায়।রটার হল বৃহৎ ইলেক্ট্রোম্যাগনেটের একটি সিরিজ যা তামার তারের শক্তভাবে ক্ষতবিক্ষত কুণ্ডলীর ভিতরে ঘোরে, যাকে স্টেটর বলা হয়।কুণ্ডলী এবং চুম্বকের মধ্যে চৌম্বক ক্ষেত্র একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ তৈরি করে।
হুভার ড্যামে, 16,500 amps কারেন্ট জেনারেটর থেকে ট্রান্সফরমারে চলে যায়, যেখানে বর্তমান র‌্যাম্প 230,000 amps পর্যন্ত স্থানান্তরিত হওয়ার আগে।

জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলি প্রাকৃতিকভাবে ঘটতে থাকা, ক্রমাগত প্রক্রিয়ার সুবিধা গ্রহণ করে — যে প্রক্রিয়াটির কারণে বৃষ্টিপাত হয় এবং নদীগুলি বৃদ্ধি পায়।অতিবেগুনি রশ্মি পানির অণুগুলোকে ভেঙ্গে ফেলার কারণে প্রতিদিন, আমাদের গ্রহ বায়ুমণ্ডলের মধ্য দিয়ে অল্প পরিমাণ পানি হারায়।কিন্তু একই সময়ে, আগ্নেয়গিরির কার্যকলাপের মাধ্যমে পৃথিবীর অভ্যন্তরীণ অংশ থেকে নতুন জল নির্গত হয়।সৃষ্ট জলের পরিমাণ এবং জল হারানোর পরিমাণ প্রায় একই।
যে কোনো এক সময়ে, পৃথিবীর মোট জলের পরিমাণ বিভিন্ন আকারে থাকে।এটি তরল হতে পারে, যেমন মহাসাগর, নদী এবং বৃষ্টিতে;কঠিন, হিমবাহের মতো;বা বায়বীয়, যেমন বাতাসে অদৃশ্য জলীয় বাষ্প।বায়ুর স্রোত দ্বারা গ্রহের চারপাশে স্থানান্তরিত হওয়ার কারণে জলের অবস্থার পরিবর্তন হয়।বায়ু প্রবাহ সূর্যের উত্তাপের কার্যকলাপ দ্বারা উত্পন্ন হয়।বায়ু-কারেন্ট চক্রগুলি গ্রহের অন্যান্য অঞ্চলের তুলনায় বিষুব রেখায় সূর্যের আলোর দ্বারা তৈরি হয়।
বায়ু-কারেন্ট চক্রগুলি পৃথিবীর জল সরবরাহকে নিজস্ব একটি চক্রের মাধ্যমে চালিত করে, যাকে হাইড্রোলজিক চক্র বলা হয়।সূর্য তরল জলকে গরম করার সাথে সাথে জল বাতাসে বাষ্পে পরিণত হয়।সূর্য বাতাসকে উত্তপ্ত করে, যার ফলে বায়ুমণ্ডলে বায়ু বৃদ্ধি পায়।বায়ু উপরের দিকে ঠাণ্ডা হয়, তাই জলীয় বাষ্প বাড়ার সাথে সাথে এটি ঠান্ডা হয়, ঘনীভূত হয় ফোঁটায়।যখন একটি এলাকায় পর্যাপ্ত ফোঁটা জমা হয়, তখন ফোঁটাগুলি বৃষ্টিপাত হিসাবে পৃথিবীতে ফিরে আসার জন্য যথেষ্ট ভারী হয়ে যেতে পারে।
হাইড্রোলজিক চক্র জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলির জন্য গুরুত্বপূর্ণ কারণ তারা জল প্রবাহের উপর নির্ভর করে।প্ল্যান্টের কাছাকাছি বৃষ্টির অভাব হলে, উজানে জল জমা হবে না।জলের স্রোত সংগ্রহ না করায়, জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রের মধ্য দিয়ে কম জল প্রবাহিত হয় এবং কম বিদ্যুৎ উৎপন্ন হয়।