जलविद्युत् केंद्र

जलप्रपाताच्या शक्तीची माहिती मनुष्यास पुरातन काळापासून होती; परंतु त्या शक्तीचा उपयोग प्रथम केव्हा व कसा केला गेला, याची माहिती उपलब्ध नाही. पाणचक्कीच्या रूपाने पाण्याच्या शक्तीचा प्रथम उपयोग केला गेला असावा असे वाटते. याच पाणचक्कीच्या तत्त्वाचा पुढे विस्तार होऊन व त्यात संशोधनाची भर पडून ⇨जल टरबाइनाचा शोध लागला. जलशक्तीचा उपयोग करून वीज निर्माण करण्याच्या क्षेत्रात विसाव्या शतकात फार झपाट्याने प्रगती झाली. प्रत्यावर्ती (उलट सुलट दिशेने वाहणाऱ्या) विद्युत् प्रवाहासंबंधीच्या अभियांत्रिकीतील प्रगतीमुळे बऱ्याच दूरवर विजेचे प्रेषण शक्य झाले व विजेचा वापर करणारे ॲल्युमिनियमसारखे नवीन उद्योग, घरगुती कारखाने इ. सुरू झाले. तसेच औद्योगिक व घरगुती उपयोगासाठी कोळसा,तेल आदी औष्णिक शक्तीऐवजी विजेचा उपयोग अधिकाधिक होऊ लागला. विजेचा मोठा दाब सहन करू शकतील अशा तारांचा उपयोग वीज वाहून नेण्यास केल्यामुळे मार्गात विजेचा क्षय मोठ्या प्रमाणात न होता ती लांब पल्ल्यापर्यंत नेणे शक्य झाले. टरबाइनांच्या बाबतीत नवे शोध लागून त्यांची कार्यक्षमताही वाढली.

यांत्रिक ऊर्जेचे रूपांतर विद्युत् ऊर्जेत करता येते. यांत्रिक ऊर्जा मुख्यतः दोन मार्गांनी मिळू शकते : (१) कोळसा, खनिज तेले, नैसर्गिक वायू,अणुऊर्जा इ. मर्यादित साठ्यांची इंधने वापरून [→ शक्ति-उत्पादन केंद्र] आणि (२) पाणी, वारा, समुद्राची भरती-ओहोटी, लाटा, सौर ऊर्जा इत्यादींतील ऊर्जांचा उपयोग करून. दुसऱ्या प्रकारच्या ऊर्जांपैकी वाऱ्याचा साठा करता येत नाही म्हणून वाऱ्याच्या ऊर्जेपासून वीजनिर्मिती अनिश्चित अवधीत व अल्प प्रमाणतच होऊ शकते. घरगुती वापराकरिता क्वचित ठिकाणी तिचा उपयोग करतात. अमेरिकेत व्हर्‌माँट येथे सु. ६०० मी. उंचीच्या टेकडीवर ३३ मी. उंचीचा मनोरा उभारला आहे. त्यावर २० मी. लांबीची अगंज (स्टेनलेस) पोलादाची पाती असलेली पवनचक्की चालवून १,००० किवॉ. इतकी अल्प वीजनिर्मिती होऊ शकते [→ पवनचक्की]. सौर ऊर्जेपासून विद्युत् निर्मिती ⇨सौर विद्युत् घटात होऊ शकते. ती अल्प प्रमाणात असते. मानवनिर्मित उपग्रहाला वा अवकाशयानाला आवश्यक असणारी विद्युत् ऊर्जा या प्रकाराने मिळते. जल ऊर्जा निरंतर व शाश्वत स्वरूपात मिळू शकते. भारतातील नद्यांपासून सु. ४ कोटी किवॉ. वीज मिळू शकेल असा अंदाज अभ्यासकांनी बांधला आहे. तथापि भारतातील जल विद्युत् निर्मिती मॉन्सून काळात पडणाऱ्या पावसावर बहुतांशी अवलंबून आहे. जल ऊर्जेपासून विद्युत् निर्मिती करण्याच्या पद्धती व यंत्रणा यांचा समावेश जलविद्युत् केंद्रात होतो.

जलशीर्ष

जलविद्युत् केंद्राची विद्युत् उत्पादन शक्ती मुख्यतः पाण्याचे प्रवाहमान व जलशीर्ष या दोन गोष्टींवर अवलंबून असते. जलविद्युत् केंद्राचे जलशीर्ष म्हणजे त्यातील त्या टरबाइनावर मिळू शकणारा पाण्याचा दाब. केंद्राच्या वरच्या बाजूस असलेल्या नदीतील किंवा तलावातील पाण्याची पातळी म्हणजे प्रतिस्त्रोत जलस्तर व केंद्राच्या खालील बाजूची पाण्याची पातळी म्हणजे अनुस्त्रोत जलस्तर यांतील उभ्या अंतरास जलशीर्ष म्हण्तात.

भारांक

विजेचा वापर हा मुख्यत्वे समाजातील औद्योगिक व सामाजिक जीवन व ऋतुमान यांनुसार बदलत असतो. विजेच्या वापरानुसार विद्युत् केंद्रावर येणाऱ्या भारात काळानुसार चढ-उतार होतो. दिवसाकाठी केंद्रावर येणाऱ्या भाराचा आलेख काढला (आ. १) तर असे दिसून येते की,  काही अवधीत हा बराच जास्त असतो. असाच फरक निरनिराळ्या ऋतूंतील आलेखात आढळतो. सरासरी भार व कमाल भार यांच्या प्रमाणास भारांक म्हणतात. कोणत्याही अवधीतील कमीतकमी भार हा त्या काळातील आधार भार किंवा स्थिर भार समजतात.

जलविद्युत् केंद्रावरील जलशीर्षात नियंत्रणाने वेळेनुसार बदल करणे शक्य नसते म्हणून टरबाइन-जनित्राला होणाऱ्या पाण्याचा पुरवठा कमी-अधिक करून विद्युत् निर्मिती कमी-अधिक ठेवतात. विद्युत् केंद्रावरील भार कमी असतो त्या वेळी पाण्याचा वापर कमी होतो म्हणून सतत वाहणाऱ्या कमी शीर्षाच्या जलविद्युत् योजनेच्या अभिकल्पात (आराखड्यात) कमी भाराच्या अवधीत जादा प्रवाहाचे पाणी जलाशयात साठवून ठेवतात. जास्त भाराच्या अवधीत लागणारा वाढीव पाण्याचा पुरवठा या जलाशयातून मिळू शकेल, इतकी जलाशयाची धारणा म्हणजेच आकारमान ठेवतात.

औष्णिक विद्युत् केंद्रावरील भार जलविद्युत् केंद्रावरील भाराप्रमाणे चटकन कमी-जास्त करणे शक्य होत नाही. औष्णिक केंद्र थोडा वेळ बंद ठेवावयाचे असले, तरी बाष्पित्रामधील (बॉयलरमधील) इंधन चालू ठेवून वाफ नेहमी तयार ठेवावी लागते. या तऱ्हेने इंधनाचा अपव्यय होतो. म्हणून औष्णिक केंद्रावरील भार फारसा बदलत नाहीत. आधार भार म्हणजे ठराविक प्रमाणात वीज पुरवठा ठेवणारे केंद्र म्हणून त्याचा उपयोग करणे जास्त फायदेशीर असते. म्हणूनच औष्णिक केंद्राचा भारांक जास्त असतो. निरनिराळी विद्युत् केंद्रे एकमेकांना जोडून त्यांचे एक विद्युत् जाल बनवितात. विद्युत् जालाच्या भारातील चढ-उतारानुसार जलविद्युत् केंद्रावरील भार कमी-जास्त करून मागणीनुसार पुरवठा ठेवतात. म्हणून जलविद्युत् केंद्रे पुष्कळदा कमाल भारकेंद्रे असतात. साहजिकच त्यांचा भारांक कमी असतो; परंतु जलविद्युत् निर्मिती ही औष्णिक निर्मितीपेक्षा स्वस्त पडत असल्यामुळे विपुल जलशक्ती उपलब्ध असल्यास जलविद्युत् केंद्राचा उपयोग आधार भार केंद्रासारखाही करतात. कारण त्यामुळे विद्युत् जालातील विद्युत् निर्मितीचा दर कमी ठेवता येतो.

अधिष्ठापन क्षमता

विद्युत् केंद्रापासून मिळणारी खात्रीलायक विद्युत् शक्ती केंद्राच्या अधिष्ठापन क्षमतेच्या म्हणजे अपेक्षित क्षमतेच्या ९० टक्के धरतात. पावसाळ्यात जास्त पाणी उपलब्ध होते त्या वेळी जास्त विद्युत् निर्मिती करता येते. म्हणून अशी अल्पकालीन अतिरिक्त विद्युत् निर्मिती विचारात घेऊन जलविद्युत् केंद्राची अधिष्ठापन क्षमता थोडी वाढीव धरणे फायदेशीर ठरते. कमीतकमी खर्चात उपलब्ध पाण्याचा फलप्रद उपयोग करून विद्युत् निर्मिती करणे हाच जलविद्युत् प्रकल्पाचा प्रमुख हेतू असतो.

जलविद्युत् केंद्राची कमाल क्षमता ठरविताना मुख्यतः विद्युत् जालाच्या क्षेत्रातील कमाल मागणी व त्यात पुढील काही काळात होणारी संभाव्य वाढ विचारात घेतात; परंतु पाण्याचा साठा किंवा नदीतील पाण्याचा किमान प्रवाह मर्यादित असेल, तर जलविद्युत् केंद्राची क्षमता त्या पाण्याच्या उपलब्धतेवरच आधारावी लागते. सरासरी प्रवाह व सरासरी जलशीर्ष यांवरून जलविद्युत् केंद्राची सरासरी क्षमता ठरविता येते व केंद्रावरील भारांकावरून त्याची कमाल मर्यादा ठरविता येते.

स्त्रोत : मराठी विश्वकोश (महाराष्ट्र राज्य मराठी विश्वकोश निर्मिती मंडळ)