ജലവൈദ്യുത നിലയങ്ങൾ എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു

ലോകമെമ്പാടും, ജലവൈദ്യുത നിലയങ്ങൾ ലോകത്തിലെ വൈദ്യുതിയുടെ 24 ശതമാനവും ഉത്പാദിപ്പിക്കുകയും 1 ബില്യണിലധികം ആളുകൾക്ക് വൈദ്യുതി നൽകുകയും ചെയ്യുന്നു.നാഷണൽ റിന്യൂവബിൾ എനർജി ലബോറട്ടറിയുടെ കണക്കനുസരിച്ച് ലോകത്തിലെ ജലവൈദ്യുത നിലയങ്ങൾ മൊത്തം 675,000 മെഗാവാട്ട് ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് 3.6 ബില്യൺ ബാരൽ എണ്ണയ്ക്ക് തുല്യമാണ്.യുണൈറ്റഡ് സ്റ്റേറ്റ്സിൽ 2,000-ലധികം ജലവൈദ്യുത നിലയങ്ങൾ പ്രവർത്തിക്കുന്നു, ഇത് ജലവൈദ്യുതത്തെ രാജ്യത്തെ ഏറ്റവും വലിയ പുനരുപയോഗ ഊർജ്ജ സ്രോതസ്സായി മാറ്റുന്നു.
ഈ ലേഖനത്തിൽ, വീഴുന്ന വെള്ളം എങ്ങനെ ഊർജ്ജം സൃഷ്ടിക്കുന്നുവെന്നും ജലവൈദ്യുതത്തിന് ആവശ്യമായ ജലപ്രവാഹം സൃഷ്ടിക്കുന്ന ജലവൈദ്യുത ചക്രത്തെക്കുറിച്ചും പഠിക്കാം.നിങ്ങളുടെ ദൈനംദിന ജീവിതത്തെ ബാധിച്ചേക്കാവുന്ന ജലവൈദ്യുതിയുടെ ഒരു അദ്വിതീയ പ്രയോഗത്തെക്കുറിച്ചും നിങ്ങൾക്ക് ഒരു കാഴ്ച ലഭിക്കും.
ഒരു നദി ഒഴുകുന്നത് കാണുമ്പോൾ, അത് വഹിക്കുന്ന ശക്തി ഊഹിക്കാൻ പ്രയാസമാണ്.നിങ്ങൾ എപ്പോഴെങ്കിലും വൈറ്റ് വാട്ടർ റാഫ്റ്റിംഗ് നടത്തിയിട്ടുണ്ടെങ്കിൽ, നദിയുടെ ശക്തിയുടെ ഒരു ചെറിയ ഭാഗം നിങ്ങൾക്ക് അനുഭവപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്.വൈറ്റ്-വാട്ടർ റാപ്പിഡുകൾ ഒരു നദിയായി സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു, വലിയ അളവിൽ വെള്ളം താഴേക്ക് കൊണ്ടുപോകുന്നു, ഇടുങ്ങിയ പാതയിലൂടെ തടസ്സങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു.ഈ ദ്വാരത്തിലൂടെ നദി നിർബന്ധിതമാകുമ്പോൾ, അതിന്റെ ഒഴുക്ക് വേഗത്തിലാകുന്നു.ഒരു വലിയ അളവിലുള്ള ജലത്തിന് എത്രമാത്രം ശക്തിയുണ്ടാകുമെന്നതിന്റെ മറ്റൊരു ഉദാഹരണമാണ് വെള്ളപ്പൊക്കം.
ജലവൈദ്യുത നിലയങ്ങൾ ജലത്തിന്റെ ഊർജ്ജം ഉപയോഗപ്പെടുത്തുകയും ആ ഊർജ്ജത്തെ വൈദ്യുതിയാക്കി മാറ്റാൻ ലളിതമായ മെക്കാനിക്സ് ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.ജലവൈദ്യുത നിലയങ്ങൾ യഥാർത്ഥത്തിൽ ലളിതമായ ഒരു ആശയത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ് - അണക്കെട്ടിലൂടെ ഒഴുകുന്ന വെള്ളം ഒരു ടർബൈൻ ആയി മാറുന്നു, അത് ഒരു ജനറേറ്ററായി മാറുന്നു.

ഒരു പരമ്പരാഗത ജലവൈദ്യുത നിലയത്തിന്റെ അടിസ്ഥാന ഘടകങ്ങൾ ഇതാ:
അണക്കെട്ട് - ഭൂരിഭാഗം ജലവൈദ്യുത നിലയങ്ങളും വെള്ളം തടഞ്ഞുനിർത്തുന്ന ഒരു വലിയ ജലസംഭരണി സൃഷ്ടിക്കുന്ന അണക്കെട്ടിനെയാണ് ആശ്രയിക്കുന്നത്.പലപ്പോഴും, ഈ റിസർവോയർ വാഷിംഗ്ടൺ സ്റ്റേറ്റിലെ ഗ്രാൻഡ് കൂളി ഡാമിലെ റൂസ്വെൽറ്റ് തടാകം പോലെയുള്ള ഒരു വിനോദ തടാകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.
ഇൻടേക്ക് - അണക്കെട്ടിലെ ഗേറ്റുകൾ തുറക്കുകയും ഗുരുത്വാകർഷണം ടർബൈനിലേക്ക് നയിക്കുന്ന പൈപ്പ്ലൈനായ പെൻസ്റ്റോക്കിലൂടെ വെള്ളം വലിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.ഈ പൈപ്പിലൂടെ വെള്ളം ഒഴുകുമ്പോൾ മർദ്ദം വർദ്ധിക്കുന്നു.
ടർബൈൻ - വെള്ളം ഒരു ടർബൈനിന്റെ വലിയ ബ്ലേഡുകളെ അടിച്ച് തിരിക്കുന്നു, അതിന് മുകളിലുള്ള ഒരു ജനറേറ്ററിൽ ഒരു ഷാഫ്റ്റ് വഴി ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു.ജലവൈദ്യുത നിലയങ്ങൾക്കുള്ള ഏറ്റവും സാധാരണമായ തരം ടർബൈൻ ഫ്രാൻസിസ് ടർബൈൻ ആണ്, ഇത് വളഞ്ഞ ബ്ലേഡുകളുള്ള ഒരു വലിയ ഡിസ്ക് പോലെയാണ്.ഫൗണ്ടേഷൻ ഫോർ വാട്ടർ & എനർജി എഡ്യൂക്കേഷന്റെ (FWEE) പ്രകാരം ഒരു ടർബൈനിന് 172 ടൺ വരെ ഭാരവും മിനിറ്റിൽ 90 വിപ്ലവങ്ങൾ (rpm) എന്ന നിരക്കിൽ തിരിയും കഴിയും.
ജനറേറ്ററുകൾ - ടർബൈൻ ബ്ലേഡുകൾ തിരിയുന്നതിനനുസരിച്ച്, ജനറേറ്ററിനുള്ളിൽ കാന്തങ്ങളുടെ ഒരു പരമ്പര പ്രവർത്തിക്കുന്നു.ഭീമാകാരമായ കാന്തങ്ങൾ ചെമ്പ് ചുരുളുകളെ മറികടന്ന് കറങ്ങുന്നു, ഇലക്ട്രോണുകളെ ചലിപ്പിച്ചുകൊണ്ട് ആൾട്ടർനേറ്റിംഗ് കറന്റ് (എസി) ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു.(ജനറേറ്റർ എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു എന്നതിനെക്കുറിച്ച് പിന്നീട് നിങ്ങൾക്ക് കൂടുതലറിയാം.)
ട്രാൻസ്ഫോർമർ - പവർഹൗസിനുള്ളിലെ ട്രാൻസ്ഫോർമർ എസി എടുത്ത് ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് കറന്റിലേക്ക് മാറ്റുന്നു.
പവർ ലൈനുകൾ - എല്ലാ പവർ പ്ലാന്റിൽ നിന്നും നാല് വയറുകൾ വരുന്നു: മൂന്ന് ഘട്ടങ്ങളായുള്ള വൈദ്യുതി ഒരേസമയം ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു കൂടാതെ മൂന്നിനും പൊതുവായ ഒരു ന്യൂട്രൽ അല്ലെങ്കിൽ ഗ്രൗണ്ട്.(പവർ ലൈൻ ട്രാൻസ്മിഷനെ കുറിച്ച് കൂടുതലറിയാൻ പവർ ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷൻ ഗ്രിഡുകൾ എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു എന്ന് വായിക്കുക.)
പുറത്തേക്ക് ഒഴുകുന്നത് - ഉപയോഗിച്ച വെള്ളം പൈപ്പ് ലൈനുകളിലൂടെ കൊണ്ടുപോകുന്നു, അതിനെ ടെയിൽറേസ് എന്ന് വിളിക്കുന്നു, തുടർന്ന് നദിയുടെ താഴോട്ട് വീണ്ടും പ്രവേശിക്കുന്നു.
റിസർവോയറിലെ ജലത്തെ സംഭരിച്ച ഊർജ്ജമായി കണക്കാക്കുന്നു.ഗേറ്റുകൾ തുറക്കുമ്പോൾ, പെൻസ്റ്റോക്കിലൂടെ ഒഴുകുന്ന വെള്ളം ചലനത്തിലായതിനാൽ ഗതികോർജ്ജമായി മാറുന്നു.ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന വൈദ്യുതിയുടെ അളവ് പല ഘടകങ്ങളാൽ നിർണ്ണയിക്കപ്പെടുന്നു.ജലപ്രവാഹത്തിന്റെ അളവും ഹൈഡ്രോളിക് തലയുടെ അളവുമാണ് അവയിൽ രണ്ട് ഘടകങ്ങൾ.തല ജലത്തിന്റെ ഉപരിതലവും ടർബൈനുകളും തമ്മിലുള്ള ദൂരത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.തലയും ഒഴുക്കും കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന വൈദ്യുതിയും വർദ്ധിക്കുന്നു.തല സാധാരണയായി റിസർവോയറിലെ ജലത്തിന്റെ അളവിനെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

മറ്റൊരു തരം ജലവൈദ്യുത നിലയമുണ്ട്, പമ്പ്ഡ് സ്റ്റോറേജ് പ്ലാന്റ്.ഒരു പരമ്പരാഗത ജലവൈദ്യുത നിലയത്തിൽ, റിസർവോയറിൽ നിന്നുള്ള വെള്ളം പ്ലാന്റിലൂടെ ഒഴുകുന്നു, പുറത്തുകടന്ന് അരുവിയിലേക്ക് കൊണ്ടുപോകുന്നു.പമ്പ് ചെയ്ത സംഭരണശാലയ്ക്ക് രണ്ട് ജലസംഭരണികളുണ്ട്:
അപ്പർ റിസർവോയർ - ഒരു പരമ്പരാഗത ജലവൈദ്യുത നിലയം പോലെ, ഒരു അണക്കെട്ട് ഒരു റിസർവോയർ സൃഷ്ടിക്കുന്നു.ഈ ജലസംഭരണിയിലെ വെള്ളം ജലവൈദ്യുത നിലയത്തിലൂടെ ഒഴുകി വൈദ്യുതി ഉണ്ടാക്കുന്നു.
ലോവർ റിസർവോയർ - ജലവൈദ്യുത നിലയത്തിൽ നിന്ന് പുറത്തുകടക്കുന്ന വെള്ളം നദിയിലേക്ക് വീണ്ടും പ്രവേശിച്ച് താഴേക്ക് ഒഴുകുന്നതിന് പകരം താഴ്ന്ന ജലസംഭരണിയിലേക്ക് ഒഴുകുന്നു.
ഒരു റിവേഴ്‌സിബിൾ ടർബൈൻ ഉപയോഗിച്ച്, പ്ലാന്റിന് മുകളിലെ റിസർവോയറിലേക്ക് വെള്ളം തിരികെ പമ്പ് ചെയ്യാൻ കഴിയും.തിരക്കില്ലാത്ത സമയങ്ങളിലാണ് ഇത് ചെയ്യുന്നത്.അടിസ്ഥാനപരമായി, രണ്ടാമത്തെ റിസർവോയർ അപ്പർ റിസർവോയർ വീണ്ടും നിറയ്ക്കുന്നു.അപ്പർ റിസർവോയറിലേക്ക് വെള്ളം തിരികെ പമ്പ് ചെയ്യുന്നതിലൂടെ, ഉപഭോഗം കൂടുതലുള്ള കാലഘട്ടത്തിൽ വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കാൻ പ്ലാന്റിൽ കൂടുതൽ വെള്ളം ലഭിക്കും.

ജനറേറ്റർ
ജലവൈദ്യുത നിലയത്തിന്റെ ഹൃദയം ജനറേറ്ററാണ്.മിക്ക ജലവൈദ്യുത നിലയങ്ങളിലും ഈ ജനറേറ്ററുകളിൽ പലതും ഉണ്ട്.
ജനറേറ്റർ, നിങ്ങൾ ഊഹിച്ചതുപോലെ, വൈദ്യുതി ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു.ഈ രീതിയിൽ വൈദ്യുതി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള അടിസ്ഥാന പ്രക്രിയ വയർ കോയിലുകൾക്കുള്ളിൽ കാന്തങ്ങളുടെ ഒരു ശ്രേണി തിരിക്കുക എന്നതാണ്.ഈ പ്രക്രിയ ഇലക്ട്രോണുകളെ ചലിപ്പിക്കുന്നു, അത് വൈദ്യുത പ്രവാഹം ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു.
ഹൂവർ അണക്കെട്ടിൽ ആകെ 17 ജനറേറ്ററുകൾ ഉണ്ട്, ഓരോന്നിനും 133 മെഗാവാട്ട് വരെ ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ കഴിയും.2,074 മെഗാവാട്ടാണ് ഹൂവർ ഡാം ജലവൈദ്യുത നിലയത്തിന്റെ ആകെ ശേഷി.ഓരോ ജനറേറ്ററും ചില അടിസ്ഥാന ഭാഗങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്:
ഷാഫ്റ്റ്
എക്സൈറ്റർ
റോട്ടർ
സ്റ്റേറ്റർ
ടർബൈൻ തിരിയുമ്പോൾ, എക്സൈറ്റർ റോട്ടറിലേക്ക് ഒരു വൈദ്യുത പ്രവാഹം അയയ്ക്കുന്നു.റോട്ടർ വലിയ വൈദ്യുതകാന്തികങ്ങളുടെ ഒരു പരമ്പരയാണ്, അത് സ്റ്റേറ്റർ എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന ചെമ്പ് കമ്പിയുടെ ദൃഢമായ കോയിലിനുള്ളിൽ കറങ്ങുന്നു.കോയിലിനും കാന്തത്തിനും ഇടയിലുള്ള കാന്തികക്ഷേത്രം ഒരു വൈദ്യുത പ്രവാഹം സൃഷ്ടിക്കുന്നു.
ഹൂവർ അണക്കെട്ടിൽ, 16,500 ആമ്പിയർ കറന്റ് ജനറേറ്ററിൽ നിന്ന് ട്രാൻസ്‌ഫോർമറിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു, അവിടെ പ്രക്ഷേപണം ചെയ്യുന്നതിനുമുമ്പ് കറന്റ് 230,000 ആമ്പിയർ വരെ ഉയരുന്നു.

ജലവൈദ്യുത നിലയങ്ങൾ സ്വാഭാവികമായി സംഭവിക്കുന്ന, തുടർച്ചയായ പ്രക്രിയയെ പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നു - മഴ പെയ്യുന്നതിനും നദികൾ ഉയരുന്നതിനും കാരണമാകുന്ന പ്രക്രിയ.അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികൾ ജല തന്മാത്രകളെ തകർക്കുന്നതിനാൽ എല്ലാ ദിവസവും നമ്മുടെ ഗ്രഹത്തിന് അന്തരീക്ഷത്തിലൂടെ ചെറിയ അളവിൽ വെള്ളം നഷ്ടപ്പെടുന്നു.എന്നാൽ അതേ സമയം, അഗ്നിപർവ്വത പ്രവർത്തനത്തിലൂടെ ഭൂമിയുടെ ഉള്ളിൽ നിന്ന് പുതിയ ജലം പുറത്തുവരുന്നു.സൃഷ്ടിച്ച ജലത്തിന്റെ അളവും നഷ്ടപ്പെടുന്ന വെള്ളത്തിന്റെ അളവും ഏകദേശം തുല്യമാണ്.
ഏത് സമയത്തും, ലോകത്തിലെ മൊത്തം ജലത്തിന്റെ അളവ് പല രൂപത്തിലാണ്.സമുദ്രങ്ങൾ, നദികൾ, മഴ എന്നിവയിലെന്നപോലെ ഇത് ദ്രാവകമാകാം;ഹിമാനികൾ പോലെ ഖരരൂപത്തിലുള്ളവ;അല്ലെങ്കിൽ വായുവിലെ അദൃശ്യമായ നീരാവി പോലെ വാതകം.കാറ്റിന്റെ പ്രവാഹത്താൽ ഗ്രഹത്തിന് ചുറ്റും സഞ്ചരിക്കുമ്പോൾ ജലത്തിന്റെ അവസ്ഥ മാറുന്നു.സൂര്യന്റെ ചൂടാക്കൽ പ്രവർത്തനത്തിലൂടെയാണ് കാറ്റിന്റെ പ്രവാഹങ്ങൾ ഉണ്ടാകുന്നത്.ഗ്രഹത്തിന്റെ മറ്റ് ഭാഗങ്ങളെ അപേക്ഷിച്ച് ഭൂമധ്യരേഖയിൽ സൂര്യൻ കൂടുതൽ പ്രകാശിക്കുന്നതാണ് വായു-നിലവിലെ ചക്രങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നത്.
വായു-നിലവിലെ ചക്രങ്ങൾ ഭൂമിയുടെ ജലവിതരണത്തെ അതിന്റേതായ ഒരു ചക്രത്തിലൂടെ നയിക്കുന്നു, അതിനെ ഹൈഡ്രോളജിക് സൈക്കിൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നു.സൂര്യൻ ദ്രാവക ജലത്തെ ചൂടാക്കുമ്പോൾ, വെള്ളം വായുവിൽ നീരാവിയായി മാറുന്നു.സൂര്യൻ വായുവിനെ ചൂടാക്കുന്നു, ഇത് അന്തരീക്ഷത്തിൽ വായു ഉയരാൻ കാരണമാകുന്നു.വായു മുകളിലേക്ക് തണുത്തതാണ്, അതിനാൽ ജലബാഷ്പം ഉയരുമ്പോൾ അത് തണുക്കുകയും ഘനീഭവിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.ഒരു പ്രദേശത്ത് ആവശ്യത്തിന് തുള്ളികൾ അടിഞ്ഞുകൂടുമ്പോൾ, തുള്ളികൾ വീണ്ടും ഭൂമിയിലേക്ക് വീഴാൻ തക്ക ഭാരമുള്ളതായി മാറിയേക്കാം.
ജലവൈദ്യുത നിലയങ്ങൾക്ക് ജലവൈദ്യുത ചക്രം പ്രധാനമാണ്, കാരണം അവ ജലപ്രവാഹത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.പ്ലാന്റിന് സമീപം മഴ കുറവായാൽ മുകൾഭാഗത്ത് വെള്ളം കെട്ടിനിൽക്കില്ല.അരുവിയിൽ വെള്ളം ശേഖരിക്കാത്തതിനാൽ ജലവൈദ്യുത നിലയത്തിലൂടെ വെള്ളം കുറയുകയും വൈദ്യുതി ഉൽപാദനം കുറയുകയും ചെയ്യുന്നു.