जलविद्युत निर्मितीचे विहंगावलोकन

जलविद्युत म्हणजे नैसर्गिक नद्यांच्या पाण्याच्या ऊर्जेचे लोक वापरण्यासाठी विजेमध्ये रूपांतर करणे.वीजनिर्मितीसाठी ऊर्जेचे विविध स्रोत वापरले जातात, जसे की सौरऊर्जा, नद्यांमधील पाण्याची ऊर्जा आणि हवेच्या प्रवाहाने निर्माण होणारी पवन ऊर्जा.जलविद्युत वापरून जलविद्युत निर्मितीचा खर्च स्वस्त आहे, तसेच जलविद्युत केंद्रांचे बांधकाम इतर जलसंधारण प्रकल्पांसोबत जोडले जाऊ शकते.आपला देश जलविद्युत संसाधनांनी खूप समृद्ध आहे आणि परिस्थितीही खूप चांगली आहे.राष्ट्रीय अर्थव्यवस्थेच्या उभारणीत जलविद्युत महत्त्वाची भूमिका बजावते.
नदीच्या वरच्या प्रवाहातील पाण्याची पातळी तिच्या खालच्या प्रवाहापेक्षा जास्त असते.नदीच्या पाण्याच्या पातळीत फरक असल्याने जल ऊर्जा निर्माण होते.या ऊर्जेला संभाव्य ऊर्जा किंवा संभाव्य ऊर्जा म्हणतात.नदीच्या पाण्याच्या उंचीमधील फरकाला थेंब म्हणतात, ज्याला पाण्याच्या पातळीतील फरक किंवा पाण्याचे डोके देखील म्हणतात.हा ड्रॉप हायड्रॉलिक पॉवरच्या निर्मितीसाठी मूलभूत स्थिती आहे.याव्यतिरिक्त, हायड्रॉलिक पॉवरची परिमाण देखील नदीतील पाण्याच्या प्रवाहाच्या विशालतेवर अवलंबून असते, जी थेंबाइतकी महत्त्वाची दुसरी मूलभूत स्थिती आहे.ड्रॉप आणि प्रवाह दोन्ही थेट हायड्रॉलिक पॉवरवर परिणाम करतात;ड्रॉपच्या पाण्याचे प्रमाण जितके मोठे असेल तितकी हायड्रॉलिक पॉवर;जर थेंब आणि पाण्याचे प्रमाण तुलनेने लहान असेल तर, जलविद्युत केंद्राचे उत्पादन लहान असेल.
ड्रॉप सामान्यतः मीटरमध्ये व्यक्त केले जाते.ग्रेडियंट हे ड्रॉप आणि अंतराचे गुणोत्तर आहे, जे ड्रॉप एकाग्रतेची डिग्री दर्शवू शकते.ड्रॉप अधिक केंद्रित आहे, आणि हायड्रॉलिक पॉवरचा वापर अधिक सोयीस्कर आहे.जलविद्युत केंद्राद्वारे वापरला जाणारा ड्रॉप हा जलविद्युत केंद्राच्या उर्ध्व प्रवाहातील पाण्याचा पृष्ठभाग आणि टर्बाइनमधून गेल्यानंतर डाउनस्ट्रीम पाण्याच्या पृष्ठभागामध्ये फरक असतो.

प्रवाह म्हणजे नदीतील पाण्याचे प्रति युनिट वेळेचे प्रमाण आणि ते एका सेकंदात घनमीटरने व्यक्त केले जाते.एक घनमीटर पाणी म्हणजे एक टन.नदीचा प्रवाह केव्हाही बदलतो, म्हणून जेव्हा आपण प्रवाहाविषयी बोलतो तेव्हा ती ज्या विशिष्ट ठिकाणी वाहते त्या वेळेचे स्पष्टीकरण दिले पाहिजे.प्रवाह वेळेनुसार खूप लक्षणीय बदलतो.आपल्या देशातील नद्यांमध्ये साधारणपणे उन्हाळा आणि शरद ऋतूतील पावसाळ्यात मोठा प्रवाह असतो आणि हिवाळ्यात आणि वसंत ऋतूमध्ये तुलनेने कमी असतो.साधारणपणे नदीचा प्रवाह तुलनेने वरच्या भागात कमी असतो;उपनद्या विलीन झाल्यामुळे, डाउनस्ट्रीम प्रवाह हळूहळू वाढतो.त्यामुळे, जरी अपस्ट्रीम ड्रॉप केंद्रित आहे, प्रवाह लहान आहे;डाउनस्ट्रीम प्रवाह मोठा आहे, परंतु थेंब तुलनेने विखुरलेला आहे.म्हणून, नदीच्या मध्यभागी हायड्रॉलिक पॉवर वापरणे बहुतेक वेळा किफायतशीर असते.
जलविद्युत केंद्राद्वारे वापरलेला ड्रॉप आणि प्रवाह जाणून घेतल्यास, त्याचे उत्पादन खालील सूत्र वापरून मोजले जाऊ शकते:
N= GQH
सूत्रामध्ये, N–आउटपुट, किलोवॅट्समध्ये, याला पॉवर देखील म्हटले जाऊ शकते;
Q–प्रवाह, घनमीटर प्रति सेकंदात;
एच - ड्रॉप, मीटरमध्ये;
G = 9.8 , हे गुरुत्वाकर्षणाचे प्रवेग आहे, एकक: न्यूटन/किलो
वरील सूत्रानुसार, कोणतेही नुकसान वजा न करता सैद्धांतिक शक्ती मोजली जाते.खरं तर, जलविद्युत निर्मितीच्या प्रक्रियेत, टर्बाइन, ट्रान्समिशन उपकरणे, जनरेटर इत्यादी सर्वांमध्ये अपरिहार्य विजेचे नुकसान होते.म्हणून, सैद्धांतिक शक्ती सवलत दिली पाहिजे, म्हणजेच, आपण वापरू शकणारी वास्तविक शक्ती कार्यक्षमतेच्या गुणांकाने गुणाकार केली पाहिजे (चिन्ह: के).
हायड्रोपॉवर स्टेशनमधील जनरेटरच्या डिझाइन केलेल्या पॉवरला रेटेड पॉवर म्हणतात आणि वास्तविक पॉवरला वास्तविक पॉवर म्हणतात.ऊर्जा परिवर्तनाच्या प्रक्रियेत, उर्जेचा एक भाग गमावणे अपरिहार्य आहे.जलविद्युत निर्मितीच्या प्रक्रियेत, मुख्यत्वे टर्बाइन आणि जनरेटरचे नुकसान होते (पाइपलाइनमध्ये देखील तोटे आहेत).ग्रामीण सूक्ष्म जलविद्युत केंद्रातील विविध तोटे एकूण सैद्धांतिक शक्तीच्या सुमारे 40-50% आहेत, त्यामुळे जलविद्युत केंद्राचे उत्पादन प्रत्यक्षात केवळ 50-60% सैद्धांतिक शक्ती वापरू शकते, म्हणजेच कार्यक्षमता 0.5-0.60 (ज्यापैकी टर्बाइनची कार्यक्षमता 0.70-0.85 आहे, जनरेटरची कार्यक्षमता 0.85 ते 0.90 आहे, आणि पाइपलाइन आणि ट्रान्समिशन उपकरणांची कार्यक्षमता 0.80 ते 0.85 आहे).म्हणून, जलविद्युत केंद्राची वास्तविक शक्ती (आउटपुट) खालीलप्रमाणे मोजली जाऊ शकते:
K- जलविद्युत केंद्राची कार्यक्षमता, (0.5～0.6) सूक्ष्म जलविद्युत केंद्राच्या ढोबळ गणनामध्ये वापरली जाते;हे मूल्य खालीलप्रमाणे सरलीकृत केले जाऊ शकते:
N=(0.5～0.6)QHG वास्तविक शक्ती=कार्यक्षमता × प्रवाह × ड्रॉप × 9.8
जलविद्युतचा वापर म्हणजे यंत्राला चालना देण्यासाठी जलशक्तीचा वापर करणे, ज्याला वॉटर टर्बाइन म्हणतात.उदाहरणार्थ, आपल्या देशातील प्राचीन वॉटरव्हील ही एक अतिशय साधी वॉटर टर्बाइन आहे.सध्या वापरल्या जाणार्‍या विविध हायड्रॉलिक टर्बाइन विविध विशिष्ट हायड्रॉलिक परिस्थितींनुसार अनुकूल आहेत, ज्यामुळे ते अधिक कार्यक्षमतेने फिरू शकतात आणि पाण्याच्या ऊर्जेचे यांत्रिक उर्जेमध्ये रूपांतर करू शकतात.आणखी एक प्रकारची यंत्रसामग्री, जनरेटर, टर्बाइनला जोडलेली असते, ज्यामुळे जनरेटरचा रोटर टर्बाइनसोबत फिरून वीज निर्माण करतो.जनरेटरचे दोन भाग केले जाऊ शकतात: टर्बाइनसह फिरणारा भाग आणि जनरेटरचा निश्चित भाग.जो भाग टर्बाइनला जोडलेला असतो आणि फिरतो त्याला जनरेटरचा रोटर म्हणतात आणि रोटरभोवती अनेक चुंबकीय ध्रुव असतात;रोटरभोवती एक वर्तुळ जनरेटरचा स्थिर भाग आहे, ज्याला जनरेटरचा स्टेटर म्हणतात आणि स्टेटर अनेक तांब्याच्या कॉइलने गुंडाळलेला असतो.रोटरचे अनेक चुंबकीय ध्रुव स्टेटरच्या तांब्याच्या कॉइलच्या मध्यभागी फिरतात तेव्हा तांब्याच्या तारांवर विद्युतप्रवाह निर्माण होतो आणि जनरेटर यांत्रिक ऊर्जेचे विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतर करतो.
पॉवर स्टेशनद्वारे निर्माण होणाऱ्या विद्युत ऊर्जेचे यांत्रिक ऊर्जा (विद्युत मोटर किंवा मोटर), प्रकाश ऊर्जा (विद्युत दिवा), औष्णिक ऊर्जा (विद्युत भट्टी) आणि अशाच प्रकारे विविध विद्युत उपकरणांद्वारे रूपांतरित केले जाते.
जलविद्युत केंद्राची रचना
जलविद्युत केंद्राच्या संरचनेत हे समाविष्ट आहे: हायड्रॉलिक संरचना, यांत्रिक उपकरणे आणि विद्युत उपकरणे.
(1) हायड्रोलिक संरचना
त्यात विअर्स (धरण), इनटेक गेट्स, वाहिन्या (किंवा बोगदे), प्रेशर फोर टाक्या (किंवा रेग्युलेटिंग टाक्या), प्रेशर पाईप्स, पॉवरहाऊस आणि टेलरेसेस इ.
नदीचे पाणी अडवण्यासाठी आणि जलाशय तयार करण्यासाठी पाण्याची पृष्ठभाग वाढवण्यासाठी नदीमध्ये एक वेअर (धरण) बांधले जाते.अशाप्रकारे, वेअर (धरण) वरील जलाशयाच्या पाण्याचा पृष्ठभाग आणि धरणाच्या खाली असलेल्या नदीच्या पाण्याच्या पृष्ठभागाच्या दरम्यान एक केंद्रित थेंब तयार केला जातो आणि नंतर पाण्याच्या पाईप्सच्या वापराद्वारे पाणी जलविद्युत केंद्रामध्ये प्रवेश केला जातो. किंवा बोगदे.तुलनेने उंच नद्यांमध्ये, डायव्हर्जन चॅनेलचा वापर देखील कमी होऊ शकतो.उदाहरणार्थ: साधारणपणे, नैसर्गिक नदीचा प्रति किलोमीटर ड्रॉप 10 मीटर असतो.नदीच्या पाण्याचा परिचय करून देण्यासाठी नदीच्या या विभागाच्या वरच्या टोकाला एक जलवाहिनी उघडल्यास, नदीच्या बाजूने जलवाहिनी खोदली जाईल आणि वाहिनीचा उतार सपाट होईल.जर जलवाहिनीतील थेंब प्रति किलोमीटर केली तर ते फक्त 1 मीटर खाली आले, त्यामुळे जलवाहिनीमध्ये पाणी 5 किलोमीटर वाहून गेले आणि पाण्याची पृष्ठभाग फक्त 5 मीटर खाली आली, तर नैसर्गिक जलवाहिनीमध्ये 5 किलोमीटर प्रवास केल्यानंतर पाणी 50 मीटर खाली आले. .यावेळी, जलवाहिनीचे पाणी पाण्याच्या पाईप किंवा बोगद्याद्वारे नदीद्वारे वीज प्रकल्पाकडे परत नेले जाते आणि तेथे 45 मीटरचा एक केंद्रित थेंब आहे ज्याचा वापर वीज निर्मितीसाठी केला जाऊ शकतो.आकृती 2

एकाग्र थेंबासह जलविद्युत केंद्र तयार करण्यासाठी डायव्हर्जन चॅनेल, बोगदे किंवा पाण्याचे पाईप्स (जसे की प्लास्टिक पाईप्स, स्टील पाईप्स, काँक्रीट पाईप्स इ.) वापरण्याला डायव्हर्शन चॅनेल हायड्रोपॉवर स्टेशन म्हणतात, जे जलविद्युत केंद्रांचे वैशिष्ट्यपूर्ण मांडणी आहे. .
(2) यांत्रिक आणि विद्युत उपकरणे
वर नमूद केलेल्या हायड्रॉलिक कामांव्यतिरिक्त (विअर, चॅनेल, फोरकोर्ट, प्रेशर पाईप्स, वर्कशॉप्स), हायड्रोपॉवर स्टेशनला खालील उपकरणे देखील आवश्यक आहेत:
(१) यांत्रिक उपकरणे
टर्बाइन, गव्हर्नर, गेट वाल्व्ह, ट्रान्समिशन उपकरणे आणि नॉन-जनरेटिंग उपकरणे आहेत.
(2) विद्युत उपकरणे
जनरेटर, वितरण नियंत्रण पॅनेल, ट्रान्सफॉर्मर आणि ट्रान्समिशन लाइन्स आहेत.
परंतु सर्व लहान जलविद्युत केंद्रांमध्ये वर नमूद केलेल्या हायड्रोलिक संरचना आणि यांत्रिक आणि विद्युत उपकरणे नाहीत.लो-हेड हायड्रोपॉवर स्टेशनमध्ये वॉटर हेड 6 मीटरपेक्षा कमी असल्यास, वॉटर गाईड चॅनल आणि ओपन चॅनल वॉटर चॅनेलचा वापर केला जातो आणि तेथे कोणतेही प्रेशर फोरपूल आणि प्रेशर वॉटर पाईप नाही.लहान वीज पुरवठा श्रेणी आणि कमी ट्रान्समिशन अंतर असलेल्या पॉवर स्टेशनसाठी, थेट पॉवर ट्रान्समिशनचा अवलंब केला जातो आणि ट्रान्सफॉर्मरची आवश्यकता नसते.जलसाठे असलेल्या जलविद्युत केंद्रांना धरणे बांधण्याची गरज नाही.डीप इनटेक, डॅम इनर पाईप्स (किंवा बोगदे) आणि स्पिलवेचा वापर केल्याने वेअर, इनटेक गेट्स, चॅनेल आणि प्रेशर फोर-पूल यासारख्या हायड्रॉलिक संरचनांची गरज नाहीशी होते.
जलविद्युत केंद्र बांधण्यासाठी, सर्व प्रथम, काळजीपूर्वक सर्वेक्षण आणि डिझाइन कार्य केले पाहिजे.डिझाईनच्या कामात, डिझाइनचे तीन टप्पे आहेत: प्राथमिक डिझाइन, तांत्रिक डिझाइन आणि बांधकाम तपशील.डिझाईनच्या कामात चांगले काम करण्यासाठी, प्रथम संपूर्ण सर्वेक्षणाचे काम पार पाडणे आवश्यक आहे, म्हणजे स्थानिक नैसर्गिक आणि आर्थिक परिस्थिती - म्हणजे स्थलाकृति, भूगर्भशास्त्र, जलविज्ञान, भांडवल इत्यादी पूर्णपणे समजून घेणे.या परिस्थितींमध्ये प्रभुत्व मिळवल्यानंतर आणि त्यांचे विश्लेषण केल्यानंतरच डिझाइनची शुद्धता आणि विश्वासार्हता हमी दिली जाऊ शकते.
जलविद्युत केंद्राच्या प्रकारानुसार लहान जलविद्युत केंद्रांच्या घटकांचे विविध स्वरूप असतात.
3. टोपोग्राफिक सर्वेक्षण
टोपोग्राफिक सर्वेक्षण कार्याच्या गुणवत्तेचा अभियांत्रिकी मांडणी आणि अभियांत्रिकी प्रमाणाच्या अंदाजावर मोठा प्रभाव पडतो.
भूगर्भीय अन्वेषण (भूवैज्ञानिक परिस्थिती समजून घेणे) पाणलोट आणि नदीकाठच्या भूगर्भशास्त्राविषयी सामान्य समज आणि संशोधनाव्यतिरिक्त, मशीन रूमचा पाया भक्कम आहे की नाही हे देखील समजून घेणे आवश्यक आहे, ज्याचा थेट शक्तीच्या सुरक्षिततेवर परिणाम होतो. स्टेशन स्वतः.एकदा का ठराविक जलाशयाचे प्रमाण असलेले बॅरेज नष्ट झाले की, ते केवळ जलविद्युत केंद्राचेच नुकसान करत नाही, तर खाली प्रवाहात मोठ्या प्रमाणात जीवित व मालमत्तेची हानी देखील करते.
4. जलविज्ञान चाचणी
जलविद्युत केंद्रांसाठी, सर्वात महत्त्वाचा जलविज्ञान डेटा म्हणजे नदीच्या पाण्याची पातळी, प्रवाह, गाळाचे प्रमाण, बर्फाची स्थिती, हवामानविषयक डेटा आणि पूर सर्वेक्षण डेटा.नदीच्या प्रवाहाचा आकार जलविद्युत केंद्राच्या स्पिलवेच्या लेआउटवर परिणाम करतो.पुराची तीव्रता कमी लेखल्याने धरणाचे नुकसान होईल;नदीने वाहून घेतलेला गाळ सर्वात वाईट परिस्थितीत जलसाठा लवकर भरू शकतो.उदाहरणार्थ, इनफ्लो वाहिनीमुळे वाहिनी गाळली जाईल आणि खडबडीत गाळ टर्बाइनमधून जाईल आणि टर्बाइनची झीज होईल.म्हणून, जलविद्युत केंद्रांच्या बांधकामासाठी पुरेसा जलविज्ञान डेटा असणे आवश्यक आहे.
म्हणून, जलविद्युत केंद्र बांधण्याचा निर्णय घेण्यापूर्वी, आपण प्रथम वीज पुरवठा क्षेत्रातील आर्थिक विकासाची दिशा आणि विजेची भविष्यातील मागणी तपासली पाहिजे.त्याच वेळी, विकास क्षेत्रातील इतर उर्जा स्त्रोतांच्या स्थितीचा अंदाज लावा.वरील परिस्थितीचे संशोधन आणि विश्लेषण केल्यानंतरच जलविद्युत केंद्र बांधण्याची गरज आहे की नाही आणि त्याचे प्रमाण किती असावे हे ठरवता येईल.
सर्वसाधारणपणे, जलविद्युत सर्वेक्षण कार्याचा उद्देश जलविद्युत केंद्रांच्या डिझाइन आणि बांधकामासाठी आवश्यक अचूक आणि विश्वासार्ह मूलभूत माहिती प्रदान करणे हा आहे.
5. साइट निवडीसाठी सामान्य अटी
साइट निवडण्याच्या सामान्य अटी खालील चार पैलूंवरून स्पष्ट केल्या जाऊ शकतात:
(१) निवडलेल्या जागेला जलऊर्जेचा वापर सर्वात किफायतशीर पद्धतीने करता आला पाहिजे आणि खर्च बचतीच्या तत्त्वाचे पालन केले पाहिजे, म्हणजेच पॉवर स्टेशन पूर्ण झाल्यानंतर, कमीत कमी पैसे खर्च केले जातील आणि जास्तीत जास्त वीज निर्माण होईल. .गुंतवलेले भांडवल किती वेळेत वसूल केले जाऊ शकते हे पाहण्यासाठी वार्षिक वीज निर्मिती महसूल आणि स्टेशनच्या बांधकामातील गुंतवणूकीचा अंदाज घेऊन हे मोजले जाऊ शकते.तथापि, वेगवेगळ्या ठिकाणी जलविज्ञान आणि स्थलाकृतिक परिस्थिती भिन्न आहेत, आणि विजेच्या गरजा देखील भिन्न आहेत, त्यामुळे बांधकाम खर्च आणि गुंतवणूक विशिष्ट मूल्यांद्वारे मर्यादित असू नये.
(२) निवडलेल्या जागेची स्थलाकृतिक, भूगर्भीय आणि जलविज्ञान परिस्थिती तुलनेने श्रेष्ठ असली पाहिजे आणि डिझाइन आणि बांधकामात शक्यता असावी.लहान जलविद्युत केंद्रांच्या बांधकामात, बांधकाम साहित्याचा वापर शक्य तितक्या "स्थानिक साहित्य" च्या तत्त्वानुसार असावा.
(3) निवडलेली साइट वीज पुरवठा आणि प्रक्रिया क्षेत्राच्या शक्य तितक्या जवळ असणे आवश्यक आहे जेणेकरून वीज पारेषण उपकरणांची गुंतवणूक आणि विजेची हानी कमी होईल.
(4) साइट निवडताना, विद्यमान हायड्रॉलिक संरचना शक्य तितक्या वापरल्या पाहिजेत.उदाहरणार्थ, सिंचन वाहिनीमध्ये जलविद्युत केंद्र बांधण्यासाठी पाण्याचा थेंब वापरला जाऊ शकतो, किंवा सिंचन प्रवाहातून वीज निर्माण करण्यासाठी सिंचन जलाशयाच्या शेजारी जलविद्युत केंद्र बांधले जाऊ शकते, इत्यादी.कारण हे जलविद्युत प्रकल्प पाणी असताना वीज निर्मितीचे तत्त्व पूर्ण करू शकतात, त्यामुळे त्यांचे आर्थिक महत्त्व अधिक स्पष्ट होते.