हाइड्रोपावर प्लांट कैसे काम करते हैं

दुनिया भर में, जल विद्युत संयंत्र दुनिया की बिजली का लगभग 24 प्रतिशत उत्पादन करते हैं और 1 अरब से अधिक लोगों को बिजली की आपूर्ति करते हैं।नेशनल रिन्यूएबल एनर्जी लेबोरेटरी के अनुसार, दुनिया के जलविद्युत संयंत्र कुल 675,000 मेगावाट, 3.6 बिलियन बैरल तेल के बराबर ऊर्जा का उत्पादन करते हैं।संयुक्त राज्य अमेरिका में 2,000 से अधिक जलविद्युत संयंत्र संचालित हैं, जो जलविद्युत को देश का सबसे बड़ा नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत बनाते हैं।
इस लेख में, हम इस बात पर एक नज़र डालेंगे कि कैसे गिरता पानी ऊर्जा पैदा करता है और जलविद्युत चक्र के बारे में जानेंगे जो जल विद्युत के लिए आवश्यक जल प्रवाह बनाता है।आपको जलविद्युत के एक अनूठे अनुप्रयोग की भी एक झलक मिलेगी जो आपके दैनिक जीवन को प्रभावित कर सकता है।
नदी को लुढ़कते हुए देखते समय, उस बल की कल्पना करना कठिन है जो वह ले जा रहा है।अगर आपने कभी व्हाइट-वाटर राफ्टिंग की है, तो आपने नदी की शक्ति का एक छोटा सा हिस्सा महसूस किया है।सफेद-पानी के रैपिड्स एक नदी के रूप में बनाए जाते हैं, जो बड़ी मात्रा में पानी को नीचे की ओर ले जाते हैं, एक संकीर्ण मार्ग के माध्यम से अड़चनें।जैसे ही नदी इस उद्घाटन के माध्यम से मजबूर होती है, इसका प्रवाह तेज हो जाता है।बाढ़ इस बात का एक और उदाहरण है कि पानी की भारी मात्रा में कितना बल हो सकता है।
जलविद्युत संयंत्र पानी की ऊर्जा का उपयोग करते हैं और उस ऊर्जा को बिजली में बदलने के लिए सरल यांत्रिकी का उपयोग करते हैं।जलविद्युत संयंत्र वास्तव में एक सरल अवधारणा पर आधारित हैं - एक बांध से बहने वाला पानी एक टरबाइन को बदल देता है, जो एक जनरेटर को बदल देता है।

यहाँ एक पारंपरिक जलविद्युत संयंत्र के मूल घटक हैं:
बांध - अधिकांश जलविद्युत संयंत्र एक बड़े जलाशय का निर्माण करते हुए एक बांध पर भरोसा करते हैं जो पानी को रोक कर रखता है।अक्सर, इस जलाशय का उपयोग मनोरंजक झील के रूप में किया जाता है, जैसे वाशिंगटन राज्य में ग्रांड कौली बांध में रूजवेल्ट झील।
सेवन - बांध पर गेट खुले और गुरुत्वाकर्षण पेनस्टॉक के माध्यम से पानी खींचता है, एक पाइपलाइन जो टरबाइन की ओर जाती है।इस पाइप से बहते ही पानी दबाव बनाता है।
टर्बाइन - पानी टर्बाइन के बड़े ब्लेड से टकराता है और मुड़ता है, जो एक शाफ्ट के माध्यम से इसके ऊपर एक जनरेटर से जुड़ा होता है।पनबिजली संयंत्रों के लिए सबसे आम प्रकार की टरबाइन फ्रांसिस टर्बाइन है, जो घुमावदार ब्लेड वाली एक बड़ी डिस्क की तरह दिखती है।फाउंडेशन फॉर वाटर एंड एनर्जी एजुकेशन (एफडब्ल्यूईई) के अनुसार, एक टरबाइन का वजन 172 टन तक हो सकता है और वह 90 क्रांति प्रति मिनट (आरपीएम) की दर से मुड़ सकता है।
जेनरेटर - जैसे टर्बाइन ब्लेड मुड़ते हैं, वैसे ही जनरेटर के अंदर मैग्नेट की एक श्रृंखला करें।विशालकाय चुम्बक पिछले तांबे के कॉइल को घुमाते हैं, इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करके प्रत्यावर्ती धारा (एसी) का उत्पादन करते हैं।(आप इस बारे में और जानेंगे कि जनरेटर बाद में कैसे काम करता है।)
ट्रांसफार्मर - बिजलीघर के अंदर का ट्रांसफार्मर एसी लेता है और उसे उच्च-वोल्टेज करंट में परिवर्तित करता है।
बिजली की लाइनें - हर बिजली संयंत्र में से चार तार आते हैं: बिजली के तीन चरणों का एक साथ उत्पादन किया जा रहा है और साथ ही तीनों के लिए एक तटस्थ या जमीन आम है।(पावर लाइन ट्रांसमिशन के बारे में अधिक जानने के लिए पढ़ें कि पावर डिस्ट्रीब्यूशन ग्रिड कैसे काम करता है।)
बहिर्वाह - प्रयुक्त पानी को पाइपलाइनों के माध्यम से ले जाया जाता है, जिसे टेल्रेस कहा जाता है, और नदी के बहाव में फिर से प्रवेश करता है।
जलाशय में पानी संग्रहित ऊर्जा माना जाता है।जब गेट खुलते हैं, तो पेनस्टॉक से बहने वाला पानी गतिज ऊर्जा बन जाता है क्योंकि यह गति में है।उत्पन्न होने वाली बिजली की मात्रा कई कारकों द्वारा निर्धारित की जाती है।उनमें से दो कारक जल प्रवाह की मात्रा और हाइड्रोलिक हेड की मात्रा हैं।सिर पानी की सतह और टर्बाइनों के बीच की दूरी को दर्शाता है।जैसे-जैसे सिर और प्रवाह बढ़ता है, वैसे ही बिजली उत्पन्न होती है।सिर आमतौर पर जलाशय में पानी की मात्रा पर निर्भर करता है।

एक अन्य प्रकार का हाइड्रोपावर प्लांट है, जिसे पंप-स्टोरेज प्लांट कहा जाता है।एक पारंपरिक जलविद्युत संयंत्र में, जलाशय से पानी संयंत्र के माध्यम से बहता है, बाहर निकलता है और नीचे की ओर ले जाया जाता है।एक पंप-भंडारण संयंत्र में दो जलाशय होते हैं:
ऊपरी जलाशय - एक पारंपरिक जल विद्युत संयंत्र की तरह, एक बांध एक जलाशय बनाता है।इस जलाशय का पानी बिजली बनाने के लिए जलविद्युत संयंत्र के माध्यम से बहता है।
निचला जलाशय - जलविद्युत संयंत्र से निकलने वाला पानी नदी में फिर से प्रवेश करने और नीचे की ओर बहने के बजाय निचले जलाशय में बहता है।
एक प्रतिवर्ती टरबाइन का उपयोग करके, संयंत्र पानी को ऊपरी जलाशय में वापस पंप कर सकता है।यह ऑफ-पीक घंटों में किया जाता है।अनिवार्य रूप से, दूसरा जलाशय ऊपरी जलाशय को फिर से भरता है।पानी को ऊपरी जलाशय में वापस पंप करने से, संयंत्र के पास अधिकतम खपत की अवधि के दौरान बिजली पैदा करने के लिए अधिक पानी होता है।

जेनरेटर
हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट का दिल जनरेटर है।अधिकांश पनबिजली संयंत्रों में इनमें से कई जनरेटर होते हैं।
जनरेटर, जैसा कि आपने अनुमान लगाया होगा, बिजली उत्पन्न करता है।इस तरह से बिजली पैदा करने की मूल प्रक्रिया तार की कुंडलियों के अंदर चुम्बकों की एक श्रृंखला को घुमाना है।यह प्रक्रिया इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करती है, जो विद्युत प्रवाह उत्पन्न करती है।
हूवर बांध में कुल 17 जनरेटर हैं, जिनमें से प्रत्येक 133 मेगावाट तक उत्पन्न कर सकता है।हूवर बांध जल विद्युत संयंत्र की कुल क्षमता 2,074 मेगावाट है।प्रत्येक जनरेटर कुछ बुनियादी भागों से बना होता है:
शाफ़्ट
उत्तेजक
रोटार
स्टेटर
जैसे ही टरबाइन मुड़ता है, उत्तेजक रोटर को विद्युत प्रवाह भेजता है।रोटर बड़े इलेक्ट्रोमैग्नेट्स की एक श्रृंखला है जो तांबे के तार के एक कसकर घाव वाले कॉइल के अंदर घूमती है, जिसे स्टेटर कहा जाता है।कुण्डली और चुम्बक के बीच चुंबकीय क्षेत्र विद्युत धारा उत्पन्न करता है।
हूवर बांध में, 16,500 एएमपीएस की एक धारा जनरेटर से ट्रांसफॉर्मर तक जाती है, जहां वर्तमान रैंप 230,000 एम्पियर तक प्रसारित होने से पहले होता है।

जलविद्युत संयंत्र स्वाभाविक रूप से होने वाली, निरंतर प्रक्रिया का लाभ उठाते हैं - वह प्रक्रिया जिसके कारण बारिश होती है और नदियाँ उठती हैं।हर दिन, हमारा ग्रह वायुमंडल के माध्यम से पानी की थोड़ी मात्रा खो देता है क्योंकि पराबैंगनी किरणें पानी के अणुओं को अलग कर देती हैं।लेकिन साथ ही, ज्वालामुखी गतिविधि के माध्यम से पृथ्वी के भीतरी भाग से नए पानी का उत्सर्जन होता है।बनाए गए पानी की मात्रा और खोए हुए पानी की मात्रा लगभग समान है।
किसी भी समय, दुनिया में पानी की कुल मात्रा कई अलग-अलग रूपों में होती है।यह तरल हो सकता है, जैसे महासागरों, नदियों और वर्षा में;ठोस, जैसे हिमनदों में;या गैसीय, जैसे हवा में अदृश्य जलवाष्प में।पानी की स्थिति बदलती है क्योंकि यह हवा की धाराओं द्वारा ग्रह के चारों ओर घूमता है।पवन धाराएं सूर्य की ताप गतिविधि से उत्पन्न होती हैं।वायु-धारा चक्र ग्रह के अन्य क्षेत्रों की तुलना में भूमध्य रेखा पर अधिक चमकने वाले सूर्य द्वारा निर्मित होते हैं।
वायु-धारा चक्र पृथ्वी की जल आपूर्ति को अपने स्वयं के एक चक्र के माध्यम से चलाते हैं, जिसे जल विज्ञान चक्र कहा जाता है।जैसे ही सूर्य तरल पानी को गर्म करता है, पानी हवा में वाष्प में वाष्पित हो जाता है।सूरज हवा को गर्म करता है, जिससे हवा वातावरण में ऊपर उठती है।हवा अधिक ठंडी होती है, इसलिए जैसे ही जल वाष्प ऊपर उठता है, यह ठंडी होकर बूंदों में संघनित हो जाती है।जब एक क्षेत्र में पर्याप्त बूंदें जमा हो जाती हैं, तो बूंदें इतनी भारी हो सकती हैं कि वर्षा के रूप में वापस पृथ्वी पर गिर सकती हैं।
जलविद्युत संयंत्रों के लिए जल विज्ञान चक्र महत्वपूर्ण है क्योंकि वे जल प्रवाह पर निर्भर करते हैं।यदि संयंत्र के पास वर्षा की कमी है, तो पानी ऊपर की ओर एकत्रित नहीं होगा।जलधारा का संग्रह नहीं होने से जलविद्युत संयंत्र से कम पानी बहता है और कम बिजली उत्पन्न होती है।