જલઊર્જા : પૃથ્વીની સપાટીથી અમુક ઊંચાઈએ સંચિત કરેલા પાણી સાથે સંકળાયેલી ઊર્જા. અવસ્થા કે સ્થાનને કારણે જળ સાથે સંકળાયેલી ઊર્જા સ્થિતિ-ઊર્જા(potential energy)નું સ્વરૂપ ધરાવે છે. સ્થિતિ-ઊર્જાનું આવું સ્વરૂપ ધરાવતી જલઊર્જાને, વિદ્યુતઊર્જા તેમજ અન્ય પ્રકારની ઊર્જામાં પરિવર્તિત કરી શકાય છે.
જળતંત્રની કાર્ય કરવાની ગુંજાશ અથવા ક્ષમતાને ઊર્જા કહે છે. ઊર્જાનાં યાંત્રિક, ઉષ્મા, રાસાયણિક, ગુરુત્વબળ, વિદ્યુત, ચુંબકીય અને ન્યૂક્લિયર ઊર્જા જેવાં વિવિધ સ્વરૂપો છે. એક ઊર્જાનું બીજી ઊર્જામાં રૂપાંતર કરી શકાય છે; પરંતુ ઊર્જાના અચલત્વના સાર્વત્રિક સિદ્ધાંત અનુસાર વિશ્વની કુલ ઊર્જા અચળ જ રહે છે.
ઊર્જા એ કાર્ય કરવાની ક્ષમતા હોઈ, કાર્ય અને ઊર્જાના એકમો એકસરખા છે. cgs અને mks પદ્ધતિમાં ઊર્જાના એકમ અનુક્રમે અર્ગ અને જૂલ છે [1 જૂલ = 107 અર્ગ છે.]
જલઊર્જાનું વિદ્યુતમાં રૂપાંતર કરી શકાય છે. આવી જલવિદ્યુતઊર્જા મેળવવા માટે જલસ્થિતિમાનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. પૃથ્વીની સપાટીથી h ઊંચાઈએ રાખેલી પાણીની ટાંકીમાં M કિલોગ્રામ પાણીનો જથ્થો લઈ જવા માટે ગુરુત્વબળની વિરુદ્ધ કાર્ય કરવું પડે છે. આ કાર્ય h ઊંચાઈએ લઈ જવામાં આવેલા પાણીમાં ઊર્જા રૂપે સંચિત થાય છે, જેને પાણીથી સ્થિતિ-ઊર્જા કહે છે. આવી સ્થિતિ-ઊર્જાનું મૂલ્ય Mgh વડે મળે છે જ્યાં g ગુરુત્વાકર્ષી પ્રવેગ છે. આ જલ-સ્થિતિ-ઊર્જા, પાણી જમીન ઉપર પાછું આવે ત્યારે અગાઉ તેના ઉપર કરવામાં આવતા કાર્ય રૂપે પરત મળે છે.
ટાંકીના પાણી સાથે સંગ્રહાયેલી સ્થિતિ-ઊર્જાનો ખ્યાલ બંધના પાણીની સાથે સંગ્રહાયેલી ઊર્જાને લાગુ પાડી શકાય છે. વરસાદના પાણીને વિશાળ સરોવર કે બંધમાં એકત્રિત કરી શકાય છે. બંધની ઊંચાઈ h મીટર હોય અને તેમાં M કિલોગ્રામ પાણીનો જથ્થો હોય તો આવા બંધમાં સંગૃહીત થયેલી, જલસ્થિતિમાન ઊર્જાનું મૂલ્ય Mgh જૂલ થાય છે. અહીં પાણીના જથ્થાને કિલોગ્રામ અથવા લિટરમાં લઈ શકાય છે. પાણીના જથ્થાને ધોધ રૂપે પડવા દેતાં સંગૃહીત જલસ્થિતિમાન ઊર્જાનું સંપૂર્ણપણે ગતિઊર્જામાં સૈદ્ધાંતિક રીતે રૂપાંતર થાય છે. આ સિદ્ધાંત ધોધમાંથી પડતા પાણીને પણ લાગુ પાડી જલવિદ્યુતઊર્જા મેળવી શકાય છે. પાણીના જથ્થાએ પ્રાપ્ત કરેલી ગતિઊર્જા વડે, વિશાળ પાંખિયાં ધરાવતા જલવિદ્યુત ટર્બાઇનને ગતિમાં લાવી શકાય છે. આવા ટર્બાઇન સાથે દંડ (shaft) જોડવામાં આવે તો તેમાં ચાકગતિ પેદા થાય છે. શાફ્ટની આ ચાકગતિ તેના બીજા છેડા સાથે જોડેલા વિદ્યુત-ઉત્પાદકને કાર્યરત કરે છે, જેના વડે વિદ્યુતઊર્જા પેદા થાય છે.
વિદ્યુતઊર્જાનું ઉત્પાદન કરવામાં વપરાતા સંયુક્ત-તંત્રની કાર્યક્ષમતા ‘η’ કદાપિ 100 % શક્ય નથી. આવા સંયુક્ત-તંત્રની વાસ્તવિક કાર્યક્ષમતા આશરે 70 % જેટલી હોય છે. આથી એક સેકન્ડમાં ઉત્પન્ન થતી જલવિદ્યુત-ઊર્જાનું મૂલ્ય થાય છે.
જો બંધની ઊંચાઈ નિશ્ચિત લેવામાં આવે તો ઉત્પન્ન થતી વિદ્યુતઊર્જાનું મૂલ્ય દર સેકન્ડે પડતા પાણીના જથ્થા (લિટર) ઉપર આધાર રાખે છે.
આ રીતે ઉત્પન્ન થતી જલવિદ્યુતઊર્જાનું વિતરણ ગ્રિડ દ્વારા કરવામાં આવે અને જરૂરતવાળાં સ્થળોએ પહોંચાડવામાં આવે છે. ભારતમાં જલવિદ્યુતઊર્જા મોટા પાયે પેદા કરવા માટે ઘણો અવકાશ છે. ગુજરાતને 1400 કિમી. અને ભારતને લગભગ 6000 કિમી. લાંબો દરિયાકિનારો મળ્યો છે; તેથી આવા લાંબા સમુદ્રતટ ઉપર જળવિદ્યુત માટેનાં ઘણાં મથકો ઊભાં કરી શકાય.
જલવિદ્યુતઊર્જાના ઉત્પાદનની યોજના માટે કરવા પડતા ખર્ચનો આધાર સ્થળ તથા પાણીના પ્રાપ્ય જથ્થા ઉપર રહેલો છે. આવી યોજનામાં સ્થાપના-ખર્ચ એક વાર કરવાનું રહે છે; ત્યારબાદ ફક્ત જાળવણી-ખર્ચ કરવાનું રહે છે.
તાપવિદ્યુતઊર્જા પેદા કરવા માટે કોલસા જેવા જીવાશ્મી (fossil) ઈંધણનો ઉપયોગ થાય છે. આ ઈંધણના દહનથી ધુમાડો પેદા થાય છે. તેમાં કાર્બન-ડાયૉક્સાઇડ, કાર્બન-મૉનૉક્સાઇડ, સલ્ફર-ડાયૉક્સાઇડ જેવા ઝેરી વાયુ મોજૂદ હોય છે, જે હવામાં ભારે પ્રદૂષણ પેદા કરે છે. ન્યૂક્લિયર ઊર્જાથી વિકિરણ-પ્રદૂષણ ફેલાય છે. ભૂ-તાપ (geothermal) વિદ્યુતઊર્જા પેદા કરવાની ક્રિયા-વિધિમાં ભારે જોખમો રહેલાં છે. આ બધી વિદ્યુતઊર્જા પર્યાવરણની સમતુલાનો ભંગ કરે છે. તે બધાંની સામે જલવિદ્યુતઊર્જા શુદ્ધ અને શ્રેષ્ઠ છે. હકીકતે જલવિદ્યુત પર્યાવરણને પ્રદૂષણરહિત રાખે છે. માટે તે નિર્દોષ ઊર્જા છે.
જલવિદ્યુતઊર્જાના પ્રકલ્પ કેટલીક વખત દૂર હોવાથી, આવી વિદ્યુતને વપરાશના સ્થળે પહોંચાડવા માટેની યોજના ખર્ચાળ બને છે.
વિશ્વમાં જ્યાં જ્યાં ભૌગોલિક સવલતો છે, ત્યાં ત્યાં જલવિદ્યુતઊર્જા પેદા કરવામાં આવે છે. ભારતમાં ભાખરા-નાંગલ બંધ, કૃષ્ણરાજસાગર બંધ, હિરાકુડ બંધ જેવા કેટલાંય મોટાં જળાશયોમાંથી વિદ્યુત ઉત્પન્ન કરવામાં આવે છે. સરદાર સરોવર-નર્મદા યોજના તથા તેહરી બંધનું કામકાજ ચાલુ છે. આવા મોટા બંધોનો પ્રાથમિક હેતુ જળસિંચાઈ કરી કૃષિ ઉત્પાદન વધારવા તથા પાણીની તંગી અનુભવતા વિસ્તારોમાં પાણી પહોંચાડવાનો છે. આવા બંધોમાંથી વિદ્યુતનું ઉત્પાદન આડ-પેદાશ ગણી શકાય. ભારત અને અન્યત્ર પ્રાકૃતિક જળાશયો મળવાં મુશ્કેલ છે. આથી કૃત્રિમ જળાશય (બંધ) તૈયાર કરવાં જરૂરી બને છે. આવા બંધ પાસે વિદ્યુતમથક ઊભું કરવામાં આવે છે. બંધ અને વિદ્યુતમથક જેટલાં વધુ નજીક તેટલી વિદ્યુતક્ષમતા વધુ. કેટલીક વખત ટર્બાઇન-ખીણમાં લોખંડની પાઇપો દ્વારા પાણી લઈ જવામાં આવે છે. આવી પાઇપોને દબાણ સામે સુરક્ષિત રાખવાની બધી જ વ્યવસ્થા કરવામાં આવે છે.
જલવિદ્યુત-મથક સ્થળના લાક્ષણિક પ્રાકૃતિક સૌંદર્યને વિકૃત ન કરે તેવું આયોજન અનિવાર્ય છે. મુંબઈ-પુણે ધોરી માર્ગ ઉપર ખપોલી વિદ્યુતમથક આનું સુંદર ઉદાહરણ છે.
જી. એમ. છીપા
પ્રહલાદ છ. પટેલ