जलविद्युत उत्पादन को एक सिंहावलोकन

जलविद्युत भनेको प्राकृतिक नदीको जल उर्जालाई जनताले प्रयोग गर्न सक्ने विद्युतमा परिणत गर्नु हो ।ऊर्जा उत्पादनमा प्रयोग हुने ऊर्जाका विभिन्न स्रोतहरू छन्, जस्तै सौर्य ऊर्जा, नदीहरूमा जलविद्युत र हावाको प्रवाहबाट उत्पन्न हुने वायु ऊर्जा।जलविद्युत प्रयोग गरेर जलविद्युत उत्पादनको लागत सस्तो छ, र जलविद्युत स्टेशनहरूको निर्माणलाई पनि अन्य जलसंरक्षण परियोजनाहरूसँग जोड्न सकिन्छ।हाम्रो देश जलविद्युतको श्रोतमा धेरै धनी छ र अवस्था पनि राम्रो छ ।राष्ट्रिय अर्थतन्त्र निर्माणमा जलविद्युतको महत्वपूर्ण भूमिका हुन्छ ।
नदीको माथिल्लो तहको पानी तलको पानीको सतहभन्दा बढी हुन्छ।नदीको जलस्तरमा भिन्नताका कारण जल उर्जा उत्पादन हुन्छ ।यो ऊर्जालाई सम्भाव्य ऊर्जा वा सम्भाव्य ऊर्जा भनिन्छ।नदीको पानीको उचाइ बीचको भिन्नतालाई ड्रप भनिन्छ, जसलाई पानीको स्तर भिन्नता वा पानीको टाउको पनि भनिन्छ।यो ड्रप हाइड्रोलिक शक्ति को गठन को लागी एक आधारभूत अवस्था हो।थप रूपमा, हाइड्रोलिक पावरको परिमाण पनि नदीमा पानीको बहावको परिमाणमा निर्भर गर्दछ, जुन ड्रप जत्तिकै महत्त्वपूर्ण अर्को आधारभूत अवस्था हो।दुबै ड्रप र प्रवाहले हाइड्रोलिक शक्तिलाई सीधा असर गर्छ;ड्रपको पानीको मात्रा जति ठूलो हुन्छ, हाइड्रोलिक पावर त्यति नै ठूलो हुन्छ;यदि ड्रप र पानीको मात्रा अपेक्षाकृत सानो छ भने, जलविद्युत स्टेशनको उत्पादन सानो हुनेछ।
ड्रप सामान्यतया मीटर मा व्यक्त गरिन्छ।ग्रेडियन्ट ड्रप र दूरीको अनुपात हो, जसले ड्रप एकाग्रताको डिग्री संकेत गर्न सक्छ।ड्रप अधिक केन्द्रित छ, र हाइड्रोलिक शक्ति को उपयोग अधिक सुविधाजनक छ।जलविद्युत केन्द्रले प्रयोग गरेको ड्रप भनेको जलविद्युत केन्द्रको माथिल्लो पानीको सतह र टर्बाइनबाट गुज्रिएपछि तलको पानीको सतहबीचको भिन्नता हो।

प्रवाह भनेको नदीमा प्रति एकाइ समय बग्ने पानीको मात्रा हो, र यसलाई एक सेकेन्डमा घन मिटरमा व्यक्त गरिन्छ।एक घन मिटर पानी एक टन हो।नदीको बहाव जुनसुकै बेला परिवर्तन हुन्छ, त्यसैले जब हामी प्रवाहको बारेमा कुरा गर्छौं, हामीले यो कुन ठाउँमा बग्छ भन्ने समयको व्याख्या गर्नुपर्छ।प्रवाह समय मा धेरै महत्त्वपूर्ण परिवर्तन।हाम्रो देशका नदीहरूमा सामान्यतया गर्मी र शरद ऋतुमा वर्षायाममा ठूलो बहाव हुन्छ र जाडो र वसन्तमा अपेक्षाकृत सानो हुन्छ।सामान्यतया, नदीको बहाव माथिल्लो भागमा अपेक्षाकृत सानो हुन्छ;सहायक नदीहरू मिल्ने भएकाले डाउनस्ट्रिमको बहाव क्रमशः बढ्दै जान्छ।तसर्थ, अपस्ट्रीम ड्रप केन्द्रित भए तापनि प्रवाह सानो छ;डाउनस्ट्रीम प्रवाह ठूलो छ, तर ड्रप अपेक्षाकृत छरिएको छ।तसर्थ, नदीको मध्य भागमा हाइड्रोलिक पावर प्रयोग गर्नु प्रायः किफायती हुन्छ।
जलविद्युत स्टेशनले प्रयोग गरेको ड्रप र फ्लो थाहा पाएर, यसको आउटपुट निम्न सूत्र प्रयोग गरेर गणना गर्न सकिन्छ:
N = GQH
सूत्रमा, N–आउटपुट, किलोवाटमा, पावर पनि भन्न सकिन्छ;
Q-प्रवाह, घन मिटर प्रति सेकेन्डमा;
एच - ड्रप, मिटरमा;
G = 9.8, गुरुत्वाकर्षणको प्रवेग हो, एकाई: न्यूटन/किग्रा
माथिको सूत्र अनुसार सैद्धान्तिक शक्ति कुनै घाटा कटौती बिना गणना गरिन्छ।वास्तवमा, जलविद्युत उत्पादनको प्रक्रियामा, टर्बाइनहरू, प्रसारण उपकरणहरू, जेनेरेटरहरू, आदि सबैमा अपरिहार्य विद्युत घाटा हुन्छ।तसर्थ, सैद्धान्तिक शक्तिलाई छुट दिनुपर्छ, अर्थात्, हामीले प्रयोग गर्न सक्ने वास्तविक शक्तिलाई दक्षता गुणांक (प्रतीक: K) द्वारा गुणा गरिनुपर्छ।
जलविद्युत केन्द्रमा जेनेरेटरको डिजाइन गरिएको शक्तिलाई मूल्याङ्कन गरिएको शक्ति भनिन्छ, र वास्तविक शक्तिलाई वास्तविक शक्ति भनिन्छ।ऊर्जा रूपान्तरणको प्रक्रियामा, ऊर्जाको एक अंश गुमाउनु अपरिहार्य छ।जलविद्युत उत्पादनको प्रक्रियामा, मुख्यतया टर्बाइन र जेनेरेटरहरू (पाइपलाइनहरूमा पनि घाटाहरू छन्)।ग्रामीण लघु जलविद्युत केन्द्रमा हुने विभिन्न घाटा कुल सैद्धान्तिक शक्तिको ४०-५०% हो, त्यसैले जलविद्युत केन्द्रको आउटपुटले वास्तवमा सैद्धान्तिक शक्तिको ५०-६०% मात्र प्रयोग गर्न सक्छ, अर्थात् दक्षता लगभग छ। ०.५-०.६० (जसमध्ये टर्बाइनको दक्षता ०.७०-०.८५ छ, जेनेरेटरको दक्षता ०.८५ देखि ०.९० छ, र पाइपलाइन र प्रसारण उपकरणहरूको दक्षता ०.८० देखि ०.८५ छ)।तसर्थ, जलविद्युत स्टेशनको वास्तविक शक्ति (आउटपुट) निम्नानुसार गणना गर्न सकिन्छ:
K– जलविद्युत केन्द्रको दक्षता, (०.५～०.६) सूक्ष्म जलविद्युत केन्द्रको नराम्रो गणनामा प्रयोग गरिन्छ;यो मान यसरी सरलीकृत गर्न सकिन्छ:
N=(0.5～0.6)QHG वास्तविक शक्ति=दक्षता×प्रवाह×ड्रप×9.8
जलविद्युतको प्रयोग भनेको मेसिनलाई चलाउनको लागि पानीको शक्ति प्रयोग गर्नु हो, जसलाई वाटर टर्बाइन भनिन्छ।उदाहरण को लागी, हाम्रो देश मा पुरातन waterwheel एक धेरै साधारण पानी टर्बाइन छ।हाल प्रयोग गरिएका विभिन्न हाइड्रोलिक टर्बाइनहरू विभिन्न विशिष्ट हाइड्रोलिक अवस्थाहरूमा अनुकूलित छन्, जसले गर्दा तिनीहरू अझ प्रभावकारी रूपमा घुमाउन सक्छन् र पानीको ऊर्जालाई मेकानिकल ऊर्जामा रूपान्तरण गर्न सक्छन्।अर्को प्रकारको मेसिनरी, जेनेरेटर, टर्बाइनसँग जोडिएको हुन्छ, जसले गर्दा जेनेरेटरको रोटर टर्बाइनसँग घुमाएर बिजुली उत्पादन गर्छ।जेनेरेटरलाई दुई भागमा विभाजन गर्न सकिन्छ: टर्बाइनसँग घुम्ने भाग र जेनेरेटरको निश्चित भाग।टर्बाइनसँग जोडिएको र घुमाउने भागलाई जेनेरेटरको रोटर भनिन्छ, र रोटरको वरिपरि धेरै चुम्बकीय ध्रुवहरू छन्;रोटरको वरिपरिको घेरा जेनेरेटरको निश्चित भाग हो, जसलाई जेनेरेटरको स्टेटर भनिन्छ, र स्टेटर धेरै तामाको कुण्डलीले बेरिएको हुन्छ।जब रोटरका धेरै चुम्बकीय ध्रुवहरू स्टेटरको तामाको कुण्डलको बीचमा घुम्छन्, तामाको तारहरूमा करेन्ट उत्पन्न हुन्छ, र जेनेरेटरले यान्त्रिक ऊर्जालाई विद्युतीय ऊर्जामा रूपान्तरण गर्दछ।
पावर स्टेशनबाट उत्पन्न हुने विद्युतीय ऊर्जालाई विभिन्न विद्युतीय उपकरणहरूद्वारा यान्त्रिक ऊर्जा (विद्युतीय मोटर वा मोटर), प्रकाश उर्जा (विद्युत बत्ती), थर्मल उर्जा (विद्युत भट्टी) र यस्तै अन्यमा परिणत हुन्छ।
जलविद्युत केन्द्रको संरचना
जलविद्युत केन्द्रको संरचनामा हाइड्रोलिक संरचना, मेकानिकल उपकरण र विद्युतीय उपकरणहरू समावेश हुन्छन्।
(१) हाइड्रोलिक संरचना
यसमा तारहरू (बाँधहरू), इनटेक गेटहरू, च्यानलहरू (वा सुरुङहरू), प्रेशर फोर ट्याङ्कहरू (वा नियामक ट्याङ्कीहरू), प्रेसर पाइपहरू, पावरहाउसहरू र टेलरेसहरू, इत्यादि छन्।
नदीको पानीलाई रोक्न र पानीको सतहलाई जलाशय बनाउनको लागि नदीमा वेयर (बाँध) बनाइन्छ।यसरी, वेयर (बाँध) मा रहेको जलाशयको पानीको सतह र बाँध मुनिको नदीको पानीको सतहको बीचमा एक केन्द्रित ड्रप बनाइन्छ, र त्यसपछि पानीको पाइपको प्रयोग मार्फत पानी जलविद्युत केन्द्रमा प्रवेश गरिन्छ। वा सुरुङहरू।अपेक्षाकृत ठाडो नदीहरूमा, डाइभर्सन च्यानलहरूको प्रयोगले पनि ड्रप बनाउन सक्छ।उदाहरणका लागि: सामान्यतया, प्राकृतिक नदीको प्रति किलोमिटर ड्रप 10 मिटर हुन्छ।नदीको पानी परिचय गराउन नदीको यस खण्डको माथिल्लो छेउमा च्यानल खोलियो भने, नदीको किनारमा च्यानल उत्खनन गरिनेछ, र च्यानलको ढलान चौडा हुनेछ।च्यानलमा प्रतिकिलोमिटर झर्ने हो भने १ मिटर मात्र खस्यो, जसले गर्दा च्यानलमा ५ किलोमिटर पानी बग्यो र पानीको सतह ५ मिटर मात्रै झर्यो भने प्राकृतिक नालामा ५ किलोमिटर यात्रा गरेपछि पानी ५० मिटर तल झर्यो । ।यस समयमा, च्यानलबाट पानीलाई पानीको पाइप वा सुरुङको साथ खोलाबाट पावर प्लान्टमा पुर्‍याइएको छ, र त्यहाँ 45 मिटरको केन्द्रित ड्रप छ जुन बिजुली उत्पादन गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ।चित्र २

डाइभर्सन च्यानलहरू, सुरुङहरू वा पानीका पाइपहरू (जस्तै प्लास्टिक पाइपहरू, स्टिल पाइपहरू, कंक्रीट पाइपहरू, इत्यादि) को प्रयोगलाई केन्द्रित ड्रपको साथ जलविद्युत स्टेशन बनाउनको लागि डाइभर्सन च्यानल हाइड्रोपावर स्टेशन भनिन्छ, जुन जलविद्युत स्टेशनहरूको एक विशिष्ट लेआउट हो। ।
(२) यान्त्रिक र विद्युतीय उपकरण
माथि उल्लिखित हाइड्रोलिक कार्यहरू (वियर, च्यानल, फोरकोर्ट, प्रेसर पाइप, कार्यशालाहरू) को अतिरिक्त, हाइड्रोपावर स्टेशनलाई निम्न उपकरणहरू पनि चाहिन्छ:
(१) यान्त्रिक उपकरण
त्यहाँ टर्बाइनहरू, गभर्नरहरू, गेट भल्भहरू, प्रसारण उपकरणहरू र गैर-उत्पादन उपकरणहरू छन्।
(२) विद्युतीय उपकरण
त्यहाँ जेनेरेटर, वितरण नियन्त्रण प्यानल, ट्रान्सफर्मर र प्रसारण लाइनहरू छन्।
तर सबै साना जलविद्युत स्टेशनहरूमा माथि उल्लेखित हाइड्रोलिक संरचना र मेकानिकल र विद्युतीय उपकरणहरू छैनन्।यदि पानीको टाउको लो-हेड हाइड्रोपावर स्टेशनमा 6 मिटर भन्दा कम छ भने, पानी गाइड च्यानल र खुला च्यानल वाटर च्यानल सामान्यतया प्रयोग गरिन्छ, र त्यहाँ कुनै दबाव फोरपुल र दबाव पानी पाइप छैन।सानो बिजुली आपूर्ति दायरा र छोटो प्रसारण दूरी भएका पावर स्टेशनहरूको लागि, प्रत्यक्ष विद्युत प्रसारण अपनाइन्छ र कुनै ट्रान्सफर्मर आवश्यक पर्दैन।जलाशययुक्त जलविद्युत केन्द्रहरूलाई बाँध बनाउन आवश्यक छैन।गहिरो इन्टेक, बाँध भित्री पाइपहरू (वा सुरुङहरू) र स्पिलवेहरूको प्रयोगले जलविद्युत संरचनाहरू जस्तै वियर, इनटेक गेटहरू, च्यानलहरू र प्रेशर फोर-पूलहरूको आवश्यकतालाई हटाउँछ।
जलविद्युत केन्द्र बनाउनका लागि सबैभन्दा पहिले सावधानीपूर्वक सर्वेक्षण र डिजाइनको काम गर्नुपर्छ ।डिजाइन कार्यमा, तीनवटा डिजाइन चरणहरू छन्: प्रारम्भिक डिजाइन, प्राविधिक डिजाइन र निर्माण विवरण।डिजाइनको काममा राम्रो काम गर्नको लागि सबैभन्दा पहिले गहिरो सर्वेक्षणको काम गर्न आवश्यक छ, अर्थात् स्थानीय प्राकृतिक र आर्थिक अवस्थाहरू अर्थात् स्थलाकृति, भूविज्ञान, जलविज्ञान, पूँजी आदिलाई पूर्ण रूपमा बुझ्नुपर्छ।डिजाइनको शुद्धता र विश्वसनीयता यी परिस्थितिहरूमा महारत हासिल र विश्लेषण पछि मात्र ग्यारेन्टी गर्न सकिन्छ।
साना जलविद्युत स्टेशनहरु को घटक जलविद्युत स्टेशन को प्रकार को आधार मा विभिन्न रूपहरु छन्।
3. टोपोग्राफिक सर्वेक्षण
टोपोग्राफिक सर्वेक्षण कार्यको गुणस्तरले इन्जिनियरिङ लेआउट र इन्जिनियरिङ परिमाणको अनुमानमा ठूलो प्रभाव पार्छ।
भूगर्भ अन्वेषण (भूवैज्ञानिक अवस्थाको बुझाइ) जलाधार र नदी किनारको भूविज्ञानमा सामान्य बुझाइ र अनुसन्धानको अतिरिक्त, यो पनि बुझ्न आवश्यक छ कि मेसिन कोठाको जग ठोस छ कि छैन, जसले शक्तिको सुरक्षालाई प्रत्यक्ष असर गर्छ। स्टेशन आफै।एक पटक निश्चित जलाशयको मात्रा भएको ब्यारेज ध्वस्त भएपछि यसले जलविद्युत केन्द्रलाई मात्रै नोक्सान पुर्‍याउँदैन, तर डाउनस्ट्रीममा ठूलो जनधनको क्षति पनि गर्छ।
4. जलविज्ञान परीक्षण
जलविद्युत स्टेशनहरूको लागि, सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण हाइड्रोलोजिकल डेटा नदीको पानीको स्तर, प्रवाह, तलछट सामग्री, हिमपात अवस्था, मौसम विज्ञान डेटा र बाढी सर्वेक्षण डेटाको रेकर्ड हो।नदीको बहावको आकारले जलविद्युत केन्द्रको स्पिलवेको लेआउटलाई असर गर्छ।बाढीको गम्भीरतालाई कम आँकलन गर्दा बाँधको क्षति हुनेछ;नदीले बोकेको तलछटले सबैभन्दा खराब अवस्थामा जलाशयलाई छिट्टै भर्न सक्छ।उदाहरणका लागि, इनफ्लो च्यानलले च्यानललाई सिल्ट बनाउँछ, र मोटो-दाना भएको तलछट टर्बाइनबाट जान्छ र टर्बाइनको हार निम्त्याउँछ।तसर्थ, जलविद्युत केन्द्रहरूको निर्माणमा पर्याप्त जलविद्युत तथ्याङ्क हुनुपर्छ।
तसर्थ, जलविद्युत केन्द्र बनाउने निर्णय गर्नुअघि हामीले विद्युत् आपूर्ति क्षेत्रमा आर्थिक विकासको दिशा र विद्युतको भावी मागको अध्ययन गर्नुपर्छ ।एकै समयमा, विकास क्षेत्रमा अन्य ऊर्जा स्रोतहरूको अवस्था अनुमान गर्नुहोस्।माथिको अवस्थाको अनुसन्धान र विश्लेषणपछि मात्र जलविद्युत केन्द्र बनाउन आवश्यक छ कि छैन र कति ठूलो स्केल हुनुपर्छ भन्ने निर्णय गर्न सकिन्छ।
सामान्यतया, जलविद्युत सर्वेक्षण कार्यको उद्देश्य जलविद्युत स्टेशनहरूको डिजाइन र निर्माणको लागि आवश्यक सटीक र भरपर्दो आधारभूत जानकारी प्रदान गर्नु हो।
5. साइट चयनको लागि सामान्य सर्तहरू
साइट चयन गर्नका लागि सामान्य अवस्थाहरूलाई निम्न चार पक्षहरूबाट व्याख्या गर्न सकिन्छ:
(१) चयन गरिएको साइटले सबैभन्दा किफायती तरीकाले जल ऊर्जाको उपयोग गर्न र लागत बचतको सिद्धान्तको पालना गर्न सक्षम हुनुपर्छ, अर्थात्, पावर स्टेशन पूरा भएपछि, कम से कम पैसा खर्च भएको छ र सबैभन्दा बढी बिजुली उत्पादन भएको छ। ।यो सामान्यतया वार्षिक बिजुली उत्पादन राजस्व र स्टेशन निर्माणमा लगानी अनुमान गरेर लगानी गरिएको पूँजी कति समय प्राप्त गर्न सकिन्छ भनेर मापन गर्न सकिन्छ।तर, जलविद्युत र स्थलाकृतिक अवस्था फरक–फरक ठाउँमा फरक–फरक छ र बिजुलीको आवश्यकता पनि फरक–फरक छ, त्यसैले निर्माण लागत र लगानीलाई निश्चित मूल्यमा सीमित गर्नु हुँदैन ।
(२) चयन गरिएको स्थानको स्थलाकृतिक, भूगर्भीय र जलविज्ञान अवस्था तुलनात्मक रूपमा उच्च हुनुपर्छ र डिजाइन र निर्माणमा सम्भावनाहरू हुनुपर्छ।साना जलविद्युत केन्द्रहरूको निर्माणमा निर्माण सामग्रीको प्रयोग सम्भव भएसम्म "स्थानीय सामग्री" को सिद्धान्त अनुरूप हुनुपर्छ।
(३) विद्युत प्रसारण उपकरणको लगानी र बिजुलीको हानि कम गर्न चयन गरिएको साइटलाई सकेसम्म विद्युत आपूर्ति र प्रशोधन क्षेत्रको नजिक हुनु आवश्यक छ।
(४) साइट चयन गर्दा, विद्यमान हाइड्रोलिक संरचनाहरू सकेसम्म प्रयोग गर्नुपर्छ।उदाहरणका लागि, पानीको थोपा सिँचाइ च्यानलमा जलविद्युत स्टेशन बनाउन प्रयोग गर्न सकिन्छ, वा सिँचाइ प्रवाहबाट बिजुली उत्पादन गर्न सिंचाई जलाशयको छेउमा जलविद्युत स्टेशन निर्माण गर्न सकिन्छ, आदि।यी जलविद्युत प्लान्टहरूले पानी हुँदा बिजुली उत्पादन गर्ने सिद्धान्त पूरा गर्न सक्ने भएकाले तिनीहरूको आर्थिक महत्त्व झन् प्रस्ट हुन्छ।