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What is the role of hydropower in a world facing increasing drought?

हाल ही में कोलंबिया और इक्वाडोर जैसे देशों को भारी सूखे का सामना करना पड़ा है, जिसके कारण जलविद्युत उत्पादन में भारी कमी आई है। यह घटना जलवायु परिवर्तन के खतरों और ऊर्जा उत्पादन के लिए टिकाऊ विकल्पों की आवश्यकता पर प्रकाश डालती है।

विश्वसनीय, सस्ती और कम कार्बन वाली – सौ साल से भी ज्यादा समय पहले उपयोग में आने के बाद, जलविद्युत एक महत्वपूर्ण स्वच्छ ऊर्जा स्रोत बन गई है, जो आज सभी अन्य नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों को मिलाकर भी ज्यादा बिजली प्रदान करती है। लेकिन इक्वाडोर और कोलंबिया में हाल ही में हुई बिजली की कटौती ने जलवायु परिवर्तन के सामने इसकी कमजोरी को उजागर कर दिया है।

जलविद्युत ऊर्जा क्या है?

जलविद्युत ऊर्जा पानी की गतिज ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में बदलने की एक प्रक्रिया है। यह नवीकरणीय ऊर्जा का एक स्वच्छ और भरोसेमंद स्रोत है।

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जलविद्युत संयंत्र कैसे काम करते हैं –

  • जलाशय: नदी के बहते पानी को बांध द्वारा रोककर एक जलाशय बनाया जाता है।
  • गुरुत्वाकर्षण: जलाशय में ऊँचे स्थान पर भरा पानी गुरुत्वाकर्षण के कारण नीचे की ओर बहता है।
  • पेनस्टॉक: यह एक बड़ी पाइप होती है जो पानी को ऊँचे स्थान से टरबाइन तक ले जाती है।
  • टरबाइन: तेज गति से बहता हुआ पानी टरबाइन के पंखों को घुमाता है।
  • जनरेटर: टरबाइन से जुड़ा जनरेटर घूमने से विद्युत ऊर्जा पैदा होती है।
  • विद्युत लाइनें: यह उत्पन्न विद्युत ऊर्जा को घरों, व्यवसायों और उद्योगों तक पहुंचाने के लिए विद्युत लाइनों से होकर गुजरती है।

जलविद्युत संयंत्रों के प्रकार:

जलविद्युत संयंत्र तीन मुख्य प्रकार के होते हैं:

डायवर्जन (रन-ऑफ-रिवर) जलविद्युत संयंत्र:

  • ये संयंत्र नदी के प्राकृतिक प्रवाह का उपयोग करते हैं और जल भंडारण की क्षमता नहीं रखते हैं।
  • छोटे आकार के होते हैं और बिजली की मांग में उतार-चढ़ाव का सामना नहीं कर सकते।
  • पर्यावरण पर कम प्रभाव डालते हैं क्योंकि वे नदी के मार्ग को बाधित नहीं करते हैं।

इंपाउंडमेंट जलविद्युत संयंत्र:

  • बांधों का उपयोग करके जल भंडारण करते हैं।
  • बड़ी मात्रा में बिजली का उत्पादन कर सकते हैं।
  • नवीकरणीय ऊर्जा का एक विश्वसनीय स्रोत
  • पर्यावरण पर प्रभाव डाल सकते हैं, जैसे कि बाढ़ और जलीय जीवन में बदलाव।

पंप भंडारण जलविद्युत (पीएसएच) संयंत्र:

  • दो जलाशयों का उपयोग करते हैं, ऊंचाई में अंतर का उपयोग करके ऊर्जा का उत्पादन करते हैं।
  • अधिक बिजली का उत्पादन करने के लिए भंडारित ऊर्जा का उपयोग करते हैं।
  • जटिल और महंगे होते हैं।

जल विद्युत के लाभ:

  • जलविद्युत ऊर्जा का एक नवीकरणीय स्रोत है। जलविद्युत के माध्यम से उत्पन्न ऊर्जा जल चक्र पर निर्भर करती है, जो सूर्य द्वारा संचालित होती है, जो इसे नवीकरणीय बनाती है।
  • जलविद्युत को पानी से ईंधन मिलता है, जिससे यह ऊर्जा का एक स्वच्छ स्रोत बन जाता है।
  • जलविद्युत ऊर्जा ऊर्जा का एक घरेलू स्रोत है, जो प्रत्येक राज्य को अंतरराष्ट्रीय ईंधन स्रोतों पर निर्भर हुए बिना अपनी ऊर्जा का उत्पादन करने की अनुमति देता है।
  • इंपाउंडमेंट जलविद्युत जलाशय बनाता है जो मछली पकड़ने, तैराकी और नौकायन जैसे मनोरंजक अवसर प्रदान करता है। अधिकांश जलविद्युत प्रतिष्ठानों को जलाशय तक कुछ सार्वजनिक पहुंच प्रदान करने की आवश्यकता होती है ताकि जनता इन अवसरों का लाभ उठा सके।
  • जलविद्युत शक्ति लचीली होती है। कुछ जलविद्युत सुविधाएं शीघ्र ही शून्य बिजली से अधिकतम उत्पादन तक जा सकती हैं। क्योंकि जलविद्युत संयंत्र ग्रिड को तुरंत बिजली उत्पन्न कर सकते हैं, वे प्रमुख बिजली कटौती या व्यवधान के दौरान आवश्यक बैकअप बिजली प्रदान करते हैं।
  • जलविद्युत बिजली उत्पादन से परे बाढ़ नियंत्रण, सिंचाई सहायता और स्वच्छ पेयजल प्रदान करके लाभ प्रदान करता है।
  • जलविद्युत सस्ती है। ऊर्जा के अन्य स्रोतों की तुलना में जलविद्युत कम लागत वाली बिजली और समय के साथ स्थायित्व प्रदान करता है। पुलों, सुरंगों और बांधों जैसी पहले से मौजूद संरचनाओं का उपयोग करके भी निर्माण लागत को कम किया जा सकता है।
  • जलविद्युत अन्य नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों का पूरक है। पंप्ड स्टोरेज हाइड्रोपावर (पीएसएच) जैसी प्रौद्योगिकियां मांग अधिक होने पर पवन और सौर ऊर्जा जैसे नवीकरणीय ऊर्जा के साथ मिलकर उपयोग करने के लिए ऊर्जा का भंडारण करती हैं।
  • जलविद्युत संयुक्त राज्य अमेरिका में एक स्थापित उद्योग है, जिसमें 66,500 लोग कार्यरत हैं और विनिर्माण, उपयोगिताओं, पेशेवर और व्यावसायिक सेवाओं, निर्माण, व्यापार और परिवहन, ऊर्जा प्रणालियों, जल प्रबंधन, पर्यावरण विज्ञान, वेल्डिंग, मशीनरी और अन्य सेवाओं सहित जलविद्युत में नौकरियों की संख्या बढ़ रही है ।
  • अमेरिकी जलविद्युत कार्यबल 2030 तक 120,000 नौकरियों और 2050 तक 158,000 नौकरियों तक बढ़ सकता है। इस कार्यबल का हिस्सा बनने में रुचि रखने वालों के लिए, जलविद्युत शिक्षा कार्यक्रम देश भर में पाए जा सकते हैं।
  • जलविद्युत ग्रामीण स्थानों में रोजगार पैदा करता है और स्थानीय अर्थव्यवस्था को बढ़ावा देता है।

जल विद्युत ऊर्जा के नुक़सान:

  • बांधों के निर्माण का एक बड़ा पर्यावरणीय प्रभाव पड़ता है : यह जलीय आवास को बदल सकता है, पहले से सूखे क्षेत्रों में बाढ़ ला सकता है, भूमि के अधिग्रहण की आवश्यकता हो सकती है, जिससे स्थानीय समुदायों का स्थानांतरण हो सकता है, पानी की गुणवत्ता में बदलाव हो सकता है, आदि।
  • जलविद्युत संयंत्र के निर्माण की लागत बहुत अधिक है।
  • जलविद्युत उत्पादन क्षेत्र में वर्षा की मात्रा पर निर्भर करेगा: सूखे की अवधि में, बिजली उत्पादन में काफी गिरावट आ सकती है।
  • भूमि का कोई भी टुकड़ा बांध बनाने के लिए उपयुक्त नहीं है, जो नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन के लिए जगह की उपलब्धता को सीमित करता है।

जल विद्युत से जुड़ी कुछ प्रमुख चुनौतियाँ:

  • पर्यावरणीय प्रभाव: बांधों का निर्माण जलीय आवासों को नष्ट कर सकता है, मछलियों और अन्य जलीय जीवों के लिए प्रवास मार्गों को बाधित कर सकता है, और नदियों में तलछट जमा होने का कारण बन सकता है। यह पानी की गुणवत्ता को भी प्रभावित कर सकता है और स्थानीय जलवायु को बदल सकता है।
  • सामाजिक प्रभाव: बांधों के निर्माण के लिए स्थानीय समुदायों को विस्थापित करना पड़ सकता है, जिससे सामाजिक अशांति और संघर्ष हो सकता है। यह सांस्कृतिक रूप से महत्वपूर्ण स्थलों को भी नुकसान पहुंचा सकता है।
  • आर्थिक प्रभाव: बांधों का निर्माण महंगा होता है और इसमें कई साल लग सकते हैं। यह ऊर्जा उत्पादन सूखे जैसी मौसमी परिस्थितियों पर निर्भर करता है, जिससे बिजली उत्पादन में कमी आ सकती है।

इन चुनौतियों के बावजूद, जल विद्युत नवीकरणीय ऊर्जा का एक महत्वपूर्ण स्रोत बना हुआ है। तकनीकी प्रगति और बेहतर प्रबंधन प्रथाओं का उपयोग करके इन चुनौतियों को कम किया जा सकता है।

जल विद्युत को अधिक टिकाऊ बनाने के लिए कुछ उपाय:

  • छोटे पैमाने की जल विद्युत परियोजनाओं पर ध्यान दें: छोटे बांधों का निर्माण कम पर्यावरणीय और सामाजिक प्रभाव डालता है।
  • नदी के प्राकृतिक प्रवाह को बनाए रखें: बांधों को इस तरह से डिजाइन किया जाना चाहिए कि नदी के प्राकृतिक प्रवाह को यथासंभव कम से कम बाधित किया जा सके।
  • मछलियों के प्रवास के लिए मार्ग प्रदान करें: बांधों में मछलियों के प्रवास के लिए विशेष मार्ग बनाए जाने चाहिए।
  • स्थानीय समुदायों के साथ मिलकर काम करें: परियोजनाओं के विकास और कार्यान्वयन में स्थानीय समुदायों को शामिल किया जाना चाहिए।
  • पर्यावरणीय प्रभावों का आकलन करें: परियोजनाओं के पर्यावरणीय प्रभावों का मूल्यांकन करने और उन्हें कम करने के लिए उपाय करने के लिए पर्यावरणीय प्रभाव मूल्यांकन (ईआईए) किया जाना चाहिए।

जलविद्युत उत्पादन में ऐतिहासिक गिरावट: जलवायु परिवर्तन का खतरा

  • इक्वाडोर और कोलंबिया अकेले नहीं हैं। जलविद्युत ऊर्जा, जो दुनिया भर में नवीकरणीय ऊर्जा का सबसे बड़ा स्रोत है, पिछले दो दशकों में 70% बढ़ी है।
  • लेकिन, ब्रिटेन स्थित एक ऊर्जा थिंक टैंक के अनुसार, 2023 की पहली छमाही में पनबिजली के वैश्विक उत्पादन में ऐतिहासिक गिरावट दर्ज की गई।
  • यह गिरावट जलवायु परिवर्तन के कारण सूखे की गंभीर स्थिति से जुड़ी है, जिसके परिणामस्वरूप पूरी दुनिया में पानी से पैदा होने वाली ऊर्जा में 5% की कमी आई है।
  • इस गिरावट में 75% हिस्सा चीन का है, जो दुनिया का सबसे बड़ा हाइड्रोपावर उत्पादक है। 2022 और 2023 में सूखे के कारण चीन की नदियों और जलाशयों में पानी सूख गया, जिससे बिजली की कमी हो गई और देश को बिजली की राशनिंग करनी पड़ी।
  • 2022 में एक अध्ययन में बताया गया है कि दुनिया के वे हिस्से जो 2050 तक पानी की भयंकर कमी का सामना करेंगे, उनमें दुनिया के लगभग एक-चौथाई बांध हैं जिनसे हाइड्रोपावर मिलती है।

भारत में जल विद्युत:

  • 1947 में, भारत की कुल बिजली उत्पादन क्षमता में पनबिजली का योगदान 37% था, जो बिजली उत्पादन का 53% हिस्सा था।
  • 1960 के दशक में, कोयले से बिजली उत्पादन बढ़ने के साथ, पनबिजली की हिस्सेदारी कम होने लगी।
  • अगस्त 2023 तक, भारत की पनबिजली उत्पादन क्षमता 46,865 मेगावाट (MW) है, जो कुल बिजली उत्पादन क्षमता का 11% है।
  • 2022-23 में, जल विद्युत का कुल बिजली उत्पादन में योगदान 5% था।
  • भारत में 6 मेगावाट सक्रिय पम्प्ड स्टोरेज क्षमता है, और 57,345 मेगावाट क्षमता विभिन्न चरणों में निर्माणाधीन और जांच के अधीन है।

अत्यधिक निर्भरता और जलवायु: जलविद्युत पर खतरा

  • अंतर्राष्ट्रीय अनुप्रयुक्त प्रणाली विश्लेषण संस्थान के शोधकर्ता ज्याकोमो फालचेट्टा का कहना है कि जिन देशों में जलविद्युत ऊर्जा पर अत्यधिक निर्भरता है, उन देशों पर मौसमी बदलावों के बुरे प्रभावों का खतरा अधिक होता है।
  • उनका शोध अफ्रीका पर केंद्रित है, जहाँ डेमोक्रेटिक रिपब्लिक ऑफ कॉंगो, इथियोपिया, मलावी, मोजाम्बिक, युगांडा और जाम्बिया जैसे देशों में बिजली उत्पादन का 80% हिस्सा जलविद्युत से आता है। इनमें से ज्यादातर देश भयंकर सूखे का सामना कर रहे हैं।
  • फालकेट्टा के अनुसार, ऊँची निर्भरता के अलावा, इन देशों के पास ऊर्जा उत्पादन के सीमित वैकल्पिक व्यवस्था और बिजली आयात करने का सीमित बुनियादी ढांचा भी है।
  • हल:
    • ऊर्जा स्रोतों में विविधता: पवन ऊर्जा और सौर ऊर्जा को शामिल करना।
    • अन्य देशों के उदाहरण: घाना और केन्या ने हाइड्रोपावर पर निर्भरता सफलतापूर्वक कम करके ऊर्जा उत्पादन के तकनीकी पोर्टफोलियो को मजबूत किया है।
  • नए प्रयोग:
    • चीन और ब्राजील जैसे देशों में हाइड्रोपावर संयंत्रों के ऊपर तैरते सोलर पैनल लगाने के प्रयोग किए जा रहे हैं।
    • कुछ मामलों में, जलाशयों का केवल 15-20% हिस्सा ही इस्तेमाल करके पानी से बनने वाली ऊर्जा के बराबर ऊर्जा बनाई जा सकती है।

नेट-जीरो की राह: जलविद्युत का भविष्य

  • जलवायु परिवर्तन की चिंताओं के बावजूद, कार्बनरहित तकनीक के रूप में जलविद्युत वैश्विक अर्थव्यवस्था के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती रहेगी।
  • हाइड्रोपावर का विस्तार होगा क्योंकि यह बड़े पैमाने पर सस्ती ऊर्जा प्रदान करता है। मध्यम आकार के संयंत्रों पर ध्यान केंद्रित करके, पहले स्थापित बड़े बांधों की तुलना में जलवायु जोखिमों को कम किया जा सकता है और किसी एक स्रोत पर अत्यधिक निर्भरता को कम किया जा सकता है।
  • अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी (IEA) का अनुमान है कि पवन और सौर ऊर्जा भविष्य में अग्रणी अक्षय ऊर्जा स्रोत बन जाएंगे, लेकिन 2030 के दशक में जलविद्युत सबसे बड़ा स्रोत बना रहेगा।
  • हालांकि, IEA ने इस दशक में जलविद्युत उत्पादन में गिरावट को लेकर चिंता जताई है, जो नेट-जीरो कार्बन उत्सर्जन लक्ष्यों को प्राप्त करने में बाधा डाल सकती है।
  • एजेंसी का कहना है कि यदि हम वैश्विक तापमान वृद्धि को 5 डिग्री सेल्सियस तक सीमित करना चाहते हैं, तो 2050 तक जलविद्युत उत्पादन क्षमता को दोगुना करना होगा।

जलविद्युत की स्थिरीकरण भूमिका

  • जलवायु परिवर्तन से हाइड्रोपावर (पनबिजली) के लिए खतरा बढ़ सकता है, लेकिन विशेषज्ञों का कहना है कि बेहतर प्रबंधन से सूखे की स्थिति में भी इससे बिजली पैदा की जा सकती है। साथ ही हाइड्रोपावर, पवन और सौर ऊर्जा जैसी अनियमित बिजली आपूर्ति को संतुलित करने में भी अहम भूमिका निभाती है।
  • हाइड्रोपावर को बड़े बैटरी की तरह समझा जा सकता है। इसे जल्दी चालू या बंद किया जा सकता है। कोयला, परमाणु या प्राकृतिक गैस से चलने वाले बिजलीघरों के मुकाबले हाइड्रोपावर प्लांट बिजली उत्पादन को तेजी से कम या ज्यादा कर सकते हैं।
  • कुछ हाइड्रोपावर परियोजनाएं ऐसी होती हैं जहां सस्ती दर पर बिजली उपलब्ध होने पर पानी को ऊपर की तरफ पंप किया जाता है और जरूरत के समय वापस नीचे छोड़ा जाता है। इससे कम पानी में भी बिजली बनाई जा सकती है। हालांकि, ये परियोजनाएं पूरी तरह सूखे से बचाव नहीं दे सकतीं, लेकिन पारंपरिक हाइड्रोपावर से बेहतर हैं।

PYQ’s

Q. केप्लान टरबाइन होती है:
(a) अंतःप्रवाह, आवेग टर्बाइन
(b) बहि:र्वाह, अभिक्रिया टबाईन
(c) एक उच्च सीसामिश्रित प्रवाह टर्बाइन
(d) निम्न शीर्ष अक्षीय प्रवाह टर्बाइन
उत्तर : निम्न शीर्ष अक्षीय प्रवाह टर्बाइन

Q. 0 मीटर – 500 मीटर की जल-शीर्ष सीमा के लिए जल-विद्युत संयंत्र में प्रयुक्त होने वाले टरबाइन का प्रकार क्या है?
(a) पेल्टन
(b) कपलान
(c) फ्रांसिस
(d) प्रोपेलर
उत्तर: फ्रांसिस

Q. किस प्रकार की जल टरबाइन आमतौर पर उच्च-शीर्ष, कम-प्रवाह अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त होता है?
(a) क्रॉस-प्रवाह टरबाइन
(b) कपलान टरबाइन
(c) पेल्टन टरबाइन
(d) फ्रांसिस टरबाइन
उत्तर: पेल्टन टरबाइन

Q. सर्ज टैंक आमतौर पर उच्च या मध्यम दाबोच्चता _____ शक्ति संयंत्रों में प्रदान किए जाते हैं जब काफी _____ की आवश्यकता होती है।
(a) जल-विद्युत, छोटा पेनस्टॉक
(b) जल-विद्युत, लंबा पेनस्टॉक
(c) तापीय, छोटा पेनस्टॉक
(d) तापीय, बड़ा भाप टरबाइन
उत्तर: जल-विद्युत, लंबा पेनस्टॉक

Q. जल विद्युत संयंत्र में ____ का उपयोग बांध के निचले भाग में अधिशेष पानी को छोड़ने के लिए किया जाता है।
(a) उत्कर्ष टंकी
(b) इकॉनमाइज़र
(c) पेनस्टॉक
(d) स्पिलवे
उत्तर: स्पिलवे

Q. निम्नलिखित में से कौन-से संयंत्र में कोई अतिरिक्त नुकसान नहीं होता है?
(a) परमाणु ऊर्जा संयंत्र
(b) जलविद्यूत संयंत्र
(c) डीजल शक्ति संयंत्र
(d) भाप शक्ति संयंत्र
उत्तर: जलविद्यूत संयंत्र

Q. निम्नलिखित में से किस संयंत्र की परिचालन लागत न्यूनतम है?
(a) डीजल ऊर्जा संयंत्र
(b) परमाणु ऊर्जा संयंत्र
(c) पनबिजली संयंत्र
(d) भाप विद्युत संयंत्र
उत्तर: पनबिजली संयंत्र

Q. सबसे दक्ष शक्ति संयंत्र ______ है।
(a) जलविद्युत शक्ति संयंत्र
(b) कोयला आधारित भाप शक्ति संयंत्र
(c) परमाणु शक्ति संयंत्र
(d) डीजल इंजन शक्ति संयंत्र
उत्तर: जलविद्युत शक्ति संयंत्र

Q. जल विद्युत संयंत्र में जल टरबाइन के चयन हेतु निम्नलिखित में से कौन सा गलत कारक है?
(a) जल की ऊष्मा
(b) विसर्जन की दर
(c) आउटपुट और भार की प्रकृति
(d) शीर्ष की ऊंचाई
उत्तर: जल की ऊष्मा

Disclaimer: The article may contain information pertaining to prior academic years; for further information, visit the exam’s official or concerned website.

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