நீர் மின் ஆற்றல்

புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் ஆதாரங்கள் 2006. Source: REN21[2]

நீர் விசைச்சுழலி மின்னாக்கி.

நீர்மின்சார ஆற்றல், அணையில் தேக்கப்பட்டுள்ள நீரின் அமைவிடத்தால் உருவாகும் நிலை ஆற்றலை நீர் விசைச்சுழலி மூலம் இயக்க ஆற்றலாக மாற்றி, அதை மின்னாக்கி மூலம் மின் ஆற்றலாக மாற்றுவதன் மூலம் பெறப்படுகிறது. உருவாக்கப்படும் ஆற்றலின் அளவு நீரின் கனஅளவையும், அது தேங்கி இருக்கும் அணைக்கும், கீழ் நோக்கி பாயும் பகுதிக்கும் இடையே உள்ள உயர வேறுபாட்டைக் கொண்டு அமையும். தேக்க நீரில் உள்ள நிலை ஆற்றல் அது பாயும் உயர வேறுபாட்டுக்கு நேர்மறையாக அமையும். அணை நீரில் உள்ள நிலை ஆற்றலை முழுமையாக பயன்படுத்த, நீர் விசை நீர்குழாய் (penstock) என்னும் சிறப்பு குழாய் மூலம் கொண்டு வரப்பட்டு நீரழுத்த விசைச்சுழலியை சுற்ற வைக்கப் படுகிறது.

மின்சார தேவை குறைந்த அளவில் இருக்கும் வேளைகளில், இருக்கும் உபரி மின்சாரத்தை கொண்டு நீரை மேல் எக்கி நீர்த்தேக்கத்தில் நிரப்பி, பின் மின்சார தேவை அதிகம் இருக்கும் வேளையில் அதே நீரைக் கொண்டு நீர்மின்சாரம் தயாரிக்கும் முறைக்கு எக்கப்பட்ட சேமிப்பு நீர்மின்சாரம் (Pumped storage hydroelectricity) என்று பெயர். இம்முறையில் ஆற்றல் வீணாவதைத் தவிர்க்க இயலாது. இம்முறையில் பயனில்லாது போகும் உபரி மின்சார ஆற்றல் நீரை எக்கி நீர்த்தேக்கத்தில் நிரப்புவதன் மூலம் நிலை ஆற்றலாக மாற்றி சேமிக்கப் படுகிறது. இம்முறை மட்டுமே வணிக அடிப்படையில் மின் தேவை மாற்றங்களுக்கு ஏதுவாக மின் ஆற்றலை உற்பத்தி செய்ய பயன்படுகிறது.[3] நீரை இவ்வாறு தேக்கி ஆற்றலை சேமிக்க இயலாத புவியமைப்பு கொண்ட இடங்களில் அமைந்துள்ள நீர்மின்சார நிலையங்களை ஓடும் ஆற்று நீர்மின்சார நிலையம் (Run-of-the-river hydroelectricity plants) என்று குறிப்பிடுவர். அலை ஆற்றல் மின் உற்பத்தி கடலின் நீர்மட்டம் வானியல் மாற்றங்களுக்கு (கோள்களின் சுழற்சி) ஏற்ப மாற்றம் அடைவதை பயன்படுத்தி மின்னாற்றல் உற்பத்தி செய்யும் முறையாகும். இம்முறையில் வானியல் மாற்றங்களை வெகு துல்லியமாக கணிக்க இயல்வதால் மின்தேவை கூடுதலாக இருக்கும் வேளைகளில் நீர்த்தேக்கத்தில் இருக்கும் நீரை தேவைக்கு தகுந்தவாறு பயன்படுத்த இயலும்.

ஒரு நீர்மின் நிலையத்தில் உற்பத்தி செய்யக்கூடிய மின் ஆற்றலை மதிப்பீடு செய்யும் எளிய விதி : ${\displaystyle P=hrgk}$, இங்கு ${\displaystyle P}$-ஆற்றல் கிலோவாட் அளவுகளில், ${\displaystyle h}$ -உயரம் மீட்டர்களில், ${\displaystyle r}$ - நீரின் பாயும் வேகம் கனஅளவு /வினாடி களில் , ${\displaystyle g}$ - புவியீர்ப்பு விசை 9.8 m/s², ${\displaystyle k}$ - நிலையத்தின் ஆற்றல் மாற்றும் மின்னாக்கியின் செயல்திறன் 0 இருந்து 1 க்குள் . பொதுவாக, மின்னாக்கியின் செயல்திறன் விசைச்சுழலியின் அளவையும் வடிவமைப்பையும் கொண்டே அமையும்.

ஆண்டு மின்னுற்பத்தி, நீர் தேக்கத்தின் நீர்வரத்தை கொண்டு அமையும்.

நீர்மின்சார அணையின் குறுக்குவெட்டு தோற்றம்

பொதுவாக பல நீர்மின் திட்டங்கள் பொதுத்துறை மின் உற்பத்திக்காகவே அமைக்கப்பட்டாலும், சில நீர்மின் நிலையங்கள் தொழிற்சாலைகளின் மின் தேவைகளுக்காக அமைக்கப்படுகின்றன. இந்தியாவில் இது போன்ற நிலையங்கள் தற்போது இல்லை. உலகின் பல பகுதிகளில் குறிப்பாக அலுமினிய உருக்காலைகள் இது போன்ற நிலையங்களை இயக்கி வருகின்றன.[4]

பெரிய நீர்மின் திட்டங்களே உலகில் கூடுதல் அளவு நீர் மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்தாலும், சில பகுதிகளில் சிறிய நீர் மின் நிலையங்களும் பயன்பாட்டில் உள்ளன. 10 மெகாவாட் முதல் 30 மெகாவாட் வரை உற்பத்தி செய்யும் நிலையங்களை இப்பிரிவில் சேர்க்கலாம். இத்தகைய சிறிய நீர்மின்நிலையங்கள் பொது பகிர்மான மின் வலையமைப்பில் இணைக்கப்பட்டோ புவியியல் நோக்கில் தனித்த ஒரு சமுதாயத்தின் மின் தேவைக்காக மட்டுமே பயன்படுத்தப்படின் பகிர்மான மின் வலையமைப்பில் இணைக்கப்படாமலோ இருக்கலாம்.இது போன்ற நீர்மின் நிலையங்களை அமைக்க மிக குறைந்த நிதியும், சிறிய அளவிலான பொறியியல், புவியியல் ஆய்வுகளும் மட்டுமே தேவைப்படுவதால் இவை மிக குறைந்த காலத்தில் கட்டப்படலாம்.

உலகில் உள்ள 50 % சிறிய நீர்மின்நிலையங்கள் சீனாவில் உள்ளன.[1]

எகிப்து நாட்டில் உள்ள அஸ்வான் நீர்மின் அணை

இலக்சம்பெர்க் நாட்டில் வயடேன் என்னும் இடத்தில் உள்ள நீர்மின் நீர்த்தேக்கம்.

நீர்மின் அணைகள் எவ்வித பைங்குடில் வளிகளையும் வெளியிடாமல் மின் உற்பத்தியைத் தருகின்றன. அணுமின் நிலையங்கள் வெளியிடும் அணுக் கழிவுகளை அழிப்பதும், அணுமின் உற்பத்திக்குத் தேவையான யுரேனியம் போன்றவைகளை சுரங்கங்களில் இருந்து எடுத்து தூய்மைப் படுத்துவதும் மிக சிக்கலான வழிமுறைகளைக் கொண்டவை. அணுக்கசிவு, பல தலைமுறைகளுக்கு பெரும் சேதத்தை ஏற்படுத்த வல்லது. மேலும் யுரேனியம் போலன்றி நீர்மின்சாரம் தயாரிக்க பயன்படும் நீர் இயற்கையாக புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் மூலமாகும்.

காற்று ஆலைகளை போலன்றி நீர்மின்சாரம் அன்றாட ஆற்றல் தேவைக்கு தகுந்தவாறு உற்பத்தி செய்ய வல்லது.

புதைபடிவ எரிபொருள் வெப்ப விசைச்சுழலி போலன்றி, நீர்மின் உற்பத்தி நிலையம் அமைக்க நீண்ட கால ஆராய்ச்சியும், சுற்றுச்சூழல் பாதிப்பு பற்றிய ஆய்வும் தேவை. பெரிய நீரணைகளை கட்ட, வெவ்வேறு பருவ காலத்தில் ஆற்றின் நீர்வரத்து மற்றும் நீரின் வேகம் போன்ற பல்வேறு தகவல்கள் ஏறத்தாழ 50 ஆண்டுகள் சேகரிக்கப்பட்டு, அவை வழியே அணை கட்ட தகுந்த இடங்கள் புவியியல் அமைப்பின் அடிப்படையில் தேர்ந்தெடுக்கப்படுகின்றன. அணுமின் நிலையங்கள், வெப்பமின் நிலையங்கள் போலன்றி, நீர்மின் நிலையங்களை கட்ட ஏதுவான புவியியல் அமைப்பினை கொண்ட இடங்கள் குறைவாகவே அமையும். பல நாடுகளில் அவ்வாறான இடங்களில் நீர்மின் நிலையங்கள் ஏற்கனவே அமைக்கப் பட்டு இருப்பதும் புதிய நீர்மின் நிலையங்களை அமைக்க தடையாக அமையலாம். புதிய நீர்மின் நிலையங்கள் மின் தேவை கூடுதலாக இருக்கும் வளர்ந்த நகர்புறங்களுக்கு வெகு தொலைவில் அமைவது இயல்பானது. இதனால், மின்சாரத்தை கொண்டு வர நீண்ட மின் தடங்களை அமைக்க வேண்டியிருப்பது தவிர்க்க இயலாதது. நீர்மின்சார உற்பத்தி மழைப் பொழிவையோ, பனிப் பொழிவையோ சார்ந்தே அமையும். இதன் காரணமாக மழைப் பொழிவு குறைவாக இருக்கும் ஆண்டுகளில் மின் உற்பத்தி குறைவாக இருக்கும். புவியில் இயற்கையாக நிகழும் நீண்ட காலநிலை மாற்றங்களுக்கு தகுந்தவாறு உற்பத்தியும் அமையும். பல காரணிகளால் நீர் மின் உற்பத்தி குறைய வாய்ப்புள்ளதால், நீர்மின்னாற்றல் வழியே பயன் பெறும் பகுதிகள் இதர ஆற்றல் உற்பத்தி முறைகளையும் மேம்படுத்துவதன் மூலம் நீர் வரத்து குறைவான ஆண்டுகளில் தடையின்றி மின் ஆற்றலைப் பெற இயலும்.

நீர்மின் உற்பத்தியின் அடிப்படையில் நாடுகளை, அவற்றின் உண்மையான ஆற்றல் உற்பத்தியினை கொண்டோ நிறுவப்பட்டுள்ள உயர்மட்ட ஆற்றல் உற்பத்தி அளவினை கொண்டோ பட்டியல் இடலாம். நீர் மின் நிலையங்கள் ஆண்டு முழுவதும் முழு அளவில் மின் உற்பத்தி செய்தல் அரிதானது. ஒரு ஆண்டில் உற்பத்தியான மின் ஆற்றலுக்கும், நிறுவப்பட்டுள்ள உயர்மட்ட ஆற்றல் உற்பத்திக்கும் இடையான விகிதத்தை ஆற்றலளவு காரணி( capacity factor ) என்று அழைப்பர்.[10] நார்வே நாடு தனக்கு தேவையான மின் ஆற்றலில் 98-99% சதவிகிதத்தை நீர்மின் ஆற்றல் வழியே பெறுகிறது.[11]

பிரேசில், கனடா, நார்வே, வெனிசுலா ஆகிய நாடுகள் தமக்கு தேவையான மின் ஆற்றலில் பெரும் பகுதியை நீர்மின்சாரம் ஆற்றல் வழியே பெறுகின்றன.

நாடு	ஆண்டு நீர்மின் ஆற்றல் உற்பத்தி (TWh)	நிறுவப்பட்டுள்ள ஆற்றல் அளவு (GW)	ஆற்றலளவு காரணி	மொத்த மின் உற்பத்தி
சீனா(2008)[12]	585.2	171.52	0.37	17.18
கனடா	369.5	88.974	0.59	61.12
பிரேசில்	363.8	69.080	0.56	85.56
ஐக்கிய அமெரிக்கா	250.6	79.511	0.42	5.74
உருசியா	167.0	45.000	0.42	17.64
நோர்வே	140.5	27.528	0.49	98.25[11]
இந்தியா	115.6	33.600	0.43	15.80
வெனிசுவேலா	86.8	-	-	67.17
சப்பான்	69.2	27.229	0.37	7.21
சுவீடன்	65.5	16.209	0.46	44.34
பரகுவை(2006)	64.0	-	-
பிரான்சு	63.4	25.335	0.25	11.23

குறிப்புகள்

குறிப்புகள்

• World Commission on Dams (November 16, 2000). "Dams and Development – A New Framework for Decision-Making". பார்த்த நாள் 2009-05-10.
• New Scientist report on greenhouse gas production by hydroelectric dams.
• International Water Power and Dam Construction Venezuela country profile
• International Water Power and Dam Construction Canada country profile
• Tremblay, Varfalvy, Roehm and Garneau. 2005. Greenhouse Gas Emissions - Fluxes and Processes, Springer, 732 p.

• International Hydropower Association
• நீர் மின் ஆற்றல் திறந்த ஆவணத் திட்டத்தில்
• யூடியூபில் Mechanicville Hydroelectric Station Tour
• National Hydropower Association, USA
• Hydropower Reform Coalition, USA
• Interactive site that demonstrates dams' effects on rivers
• Center of expertise on hydropower impacts on fish and fish habitat, Canada
• Hydro-Québec
• CBC Digital Archives – Hydroelectricity: The Power of Water
• University of Washington Libraries – Seattle Power and Water Supply Collection
• International Rivers
• United States Federal Energy Regulatory Commission (FERC)
• European Small Hydropower Association
• Power at Niagara Falls Niagara Falls Public Library (Ont.)
• Milford Hydroelectric Station Restoration Tour Built by Henry Ford in 1939
• 60,000,000 Horsepower Ready to be Harnessed for Work: when these giants are set in action, the real age of electricity will begin and our dreams will become realities, Popular Science monthly, February 1919, page 46-47, Scanned by Google Books: http://books.google.com/books?id=7igDAAAAMBAJ&pg=PA46