जलविद्युत स्वच्छ ऊर्जा का विस्मृत दिग्गज क्यों है?

हाइड्रोपावर दुनिया भर में अब तक की सबसे बड़ी नवीकरणीय ऊर्जा है, जो पवन ऊर्जा से दोगुनी और सौर ऊर्जा से चार गुना ज़्यादा ऊर्जा पैदा करती है। और पहाड़ी पर पानी पंप करके ऊपर चढ़ाना, जिसे "पंप स्टोरेज हाइड्रोपावर" भी कहा जाता है, दुनिया की कुल ऊर्जा भंडारण क्षमता का 90% से ज़्यादा हिस्सा है।
लेकिन जलविद्युत के बड़े प्रभाव के बावजूद, हम अमेरिका में इसके बारे में ज्यादा नहीं सुनते हैं। जबकि पिछले कुछ दशकों में पवन और सौर ऊर्जा की कीमतों में भारी गिरावट आई है और उपलब्धता में भारी वृद्धि हुई है, घरेलू जलविद्युत उत्पादन अपेक्षाकृत स्थिर बना हुआ है, क्योंकि देश ने पहले से ही भौगोलिक दृष्टि से सबसे आदर्श स्थानों पर जलविद्युत संयंत्रों का निर्माण कर लिया है।
अंतरराष्ट्रीय स्तर पर, यह एक अलग कहानी है। चीन ने पिछले कुछ दशकों में हज़ारों नए, अक्सर विशाल, जलविद्युत बांधों का निर्माण करके अपने आर्थिक विस्तार को बढ़ावा दिया है। अफ्रीका, भारत और एशिया और प्रशांत क्षेत्र के अन्य देश भी ऐसा ही करने वाले हैं।
लेकिन सख्त पर्यावरणीय निगरानी के बिना विस्तार से परेशानी हो सकती है, क्योंकि बांध और जलाशय नदी के पारिस्थितिकी तंत्र और आस-पास के आवासों को बाधित करते हैं, और हाल के अध्ययनों से पता चलता है कि जलाशय पहले से समझे गए कार्बन डाइऑक्साइड और मीथेन से अधिक उत्सर्जन कर सकते हैं। साथ ही, जलवायु-प्रेरित सूखा हाइड्रो को ऊर्जा का कम विश्वसनीय स्रोत बना रहा है, क्योंकि अमेरिकी पश्चिम में बांधों ने अपनी बिजली उत्पादन क्षमता का एक महत्वपूर्ण हिस्सा खो दिया है।
प्रतिष्ठित हूवर बांध के प्रबंधक मार्क कुक ने कहा, "एक सामान्य वर्ष में, हूवर बांध लगभग 4.5 बिलियन किलोवाट घंटे ऊर्जा उत्पन्न करेगा।" "झील जिस तरह से अभी है, उससे यह 3.5 बिलियन किलोवाट घंटे के करीब है।"
फिर भी विशेषज्ञों का कहना है कि 100% नवीकरणीय भविष्य में जलविद्युत की बड़ी भूमिका है, इसलिए इन चुनौतियों को कम करने का तरीका सीखना आवश्यक है।

घरेलू जलविद्युत
2021 में, जलविद्युत ने अमेरिका में उपयोगिता-पैमाने पर बिजली उत्पादन का लगभग 6% और नवीकरणीय बिजली उत्पादन का 32% हिस्सा बनाया। घरेलू स्तर पर, यह 2019 तक सबसे बड़ा नवीकरणीय था, जब इसे पवन ने पीछे छोड़ दिया।
आने वाले दशक में अमेरिका में जलविद्युत में ज्यादा वृद्धि होने की उम्मीद नहीं है, जिसका आंशिक कारण लाइसेंसिंग और अनुमति की कठिन प्रक्रिया है।
नेशनल हाइड्रोपावर एसोसिएशन के अध्यक्ष और सीईओ मैल्कम वूल्फ कहते हैं, "लाइसेंस प्रक्रिया से गुजरने में करोड़ों डॉलर और कई सालों की मेहनत लगती है। और इनमें से कुछ सुविधाओं के लिए, खास तौर पर कुछ छोटी सुविधाओं के लिए, उनके पास न तो पैसे हैं और न ही समय।" उनका अनुमान है कि एक ही हाइड्रोपावर सुविधा को लाइसेंस देने या फिर से लाइसेंस देने में दर्जनों अलग-अलग एजेंसियां ​​शामिल होती हैं। उन्होंने कहा कि यह प्रक्रिया परमाणु संयंत्र को लाइसेंस देने से ज़्यादा समय लेती है।
चूंकि अमेरिका में औसत जलविद्युत संयंत्र 60 वर्ष से अधिक पुराने हैं, इसलिए उनमें से कई को शीघ्र ही पुनः लाइसेंस लेने की आवश्यकता होगी।
वूल्फ ने कहा, "इसलिए हमें लाइसेंस निरस्तीकरण की समस्या का सामना करना पड़ सकता है, जो कि विडंबनापूर्ण है, क्योंकि हम इस देश में लचीले, कार्बन-मुक्त उत्पादन की मात्रा को बढ़ाने की कोशिश कर रहे हैं।"
लेकिन ऊर्जा विभाग का कहना है कि पुराने संयंत्रों के उन्नयन और मौजूदा बांधों में बिजली जोड़ने के माध्यम से घरेलू विकास की संभावना है।
वूल्फ ने कहा, "हमारे देश में 90,000 बांध हैं, जिनमें से ज़्यादातर बाढ़ नियंत्रण, सिंचाई, जल भंडारण और मनोरंजन के लिए बनाए गए हैं। इनमें से सिर्फ़ 3% बांध ही बिजली उत्पादन के लिए इस्तेमाल किए जाते हैं।"
इस क्षेत्र में विकास पम्प स्टोरेज जल विद्युत के विस्तार पर भी निर्भर करता है, जो नवीकरणीय ऊर्जा को "दृढ़" करने के एक तरीके के रूप में लोकप्रिय हो रहा है, जो सूर्य के न चमकने और हवा के न चलने पर उपयोग के लिए अतिरिक्त ऊर्जा को संग्रहीत करता है।
जब पंप स्टोरेज सुविधा बिजली पैदा कर रही होती है, तो यह एक नियमित हाइड्रो प्लांट की तरह ही काम करती है: पानी ऊपरी जलाशय से निचले जलाशय में बहता है, और रास्ते में बिजली पैदा करने वाली टरबाइन घूमती है। अंतर यह है कि पंप स्टोरेज सुविधा ग्रिड से बिजली का उपयोग करके नीचे से पानी को उच्च जलाशय तक पंप करके रिचार्ज कर सकती है, जिससे संभावित ऊर्जा संग्रहीत होती है जिसे आवश्यकता पड़ने पर छोड़ा जा सकता है।
आज पंप स्टोरेज की बिजली उत्पादन क्षमता करीब 22 गीगावाट है, जबकि विकास पाइपलाइन में 60 गीगावाट से अधिक प्रस्तावित परियोजनाएं हैं। यह चीन के बाद दूसरे स्थान पर है।
हाल के वर्षों में, पंप स्टोरेज सिस्टम के लिए परमिट और लाइसेंसिंग आवेदनों में काफी वृद्धि हुई है, और नई तकनीकों पर विचार किया जा रहा है। इनमें "क्लोज्ड-लूप" सुविधाएं शामिल हैं, जिसमें कोई भी जलाशय बाहरी जल स्रोत से जुड़ा नहीं है, या छोटी सुविधाएं जो जलाशयों के बजाय टैंकों का उपयोग करती हैं। दोनों तरीके संभवतः आसपास के पर्यावरण के लिए कम विघटनकारी होंगे।

उत्सर्जन और सूखा
नदियों पर बांध बनाने या नए जलाशय बनाने से मछलियों का प्रवास बाधित हो सकता है और आस-पास के पारिस्थितिकी तंत्र और आवास नष्ट हो सकते हैं। बांधों और जलाशयों ने पूरे इतिहास में करोड़ों लोगों को विस्थापित किया है, आमतौर पर स्वदेशी या ग्रामीण समुदाय।
इन नुकसानों को व्यापक रूप से स्वीकार किया जाता है। लेकिन एक नई चुनौती - जलाशयों से उत्सर्जन - अब अधिक ध्यान आकर्षित कर रही है।
पर्यावरण रक्षा कोष में वरिष्ठ जलवायु वैज्ञानिक इलिसा ओको ने कहा, "लोग यह नहीं जानते कि ये जलाशय वास्तव में वायुमंडल में बहुत अधिक मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड और मीथेन उत्सर्जित करते हैं, जो दोनों ही मजबूत ग्रीनहाउस गैसें हैं।"
उत्सर्जन वनस्पति और अन्य कार्बनिक पदार्थों के विघटन से होता है, जो किसी क्षेत्र में बाढ़ आने पर टूटकर मीथेन छोड़ते हैं और जलाशय बनाते हैं। "आमतौर पर वह मीथेन कार्बन डाइऑक्साइड में बदल जाती है, लेकिन ऐसा करने के लिए आपको ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है। और अगर पानी वास्तव में बहुत गर्म है, तो निचली परतों में ऑक्सीजन खत्म हो जाती है," ओको ने कहा, जिसका अर्थ है कि मीथेन तब वायुमंडल में छोड़ी जाती है।
जब दुनिया को गर्म करने की बात आती है, तो मीथेन उत्सर्जन के बाद पहले 20 वर्षों में CO2 की तुलना में 80 गुना अधिक शक्तिशाली होता है। अब तक के शोध से पता चलता है कि भारत और अफ्रीका जैसे दुनिया के गर्म भागों में प्रदूषण फैलाने वाले संयंत्र अधिक हैं, जबकि ओको का कहना है कि चीन और अमेरिका में जलाशय विशेष चिंता का विषय नहीं हैं। लेकिन ओको का कहना है कि उत्सर्जन को मापने के लिए अधिक मजबूत तरीका होना चाहिए।
ओको ने कहा, "और फिर आपके पास इसे कम करने के लिए सभी प्रकार के प्रोत्साहन हो सकते हैं, या विभिन्न प्राधिकरणों द्वारा नियमन हो सकते हैं ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि आप बहुत अधिक उत्सर्जन नहीं कर रहे हैं।"
जलविद्युत के लिए एक और बड़ी समस्या जलवायु-प्रेरित सूखा है। उथले जलाशयों से कम बिजली पैदा होती है, और यह अमेरिकी पश्चिमी क्षेत्र के लिए विशेष चिंता का विषय है, जिसने पिछले 1,200 वर्षों में सबसे सूखा 22 साल देखा है।
चूंकि ग्लेन कैन्यन डैम को पानी देने वाली लेक पॉवेल और हूवर डैम को पानी देने वाली लेक मीड जैसे जलाशय कम बिजली पैदा कर रहे हैं, इसलिए जीवाश्म ईंधन का इस्तेमाल कम हो रहा है। एक अध्ययन में पाया गया कि 2001-2015 के दौरान, सूखे के कारण जलविद्युत से दूर होने के कारण पश्चिम के 11 राज्यों में अतिरिक्त 100 मिलियन टन कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ा गया। 2012-2016 के बीच कैलिफ़ोर्निया के लिए विशेष रूप से कठिन दौर के दौरान, एक अन्य अध्ययन ने अनुमान लगाया कि जलविद्युत उत्पादन में कमी के कारण राज्य को 2.45 बिलियन डॉलर का नुकसान हुआ।
इतिहास में पहली बार लेक मीड में पानी की कमी घोषित की गई है, जिसके कारण एरिजोना, नेवादा और मैक्सिको में पानी के आवंटन में कटौती की गई है। वर्तमान में 1,047 फीट पर मौजूद जल स्तर में और गिरावट आने की उम्मीद है, क्योंकि ब्यूरो ऑफ रिक्लेमेशन ने लेक मीड के ऊपर स्थित लेक पॉवेल में पानी रोकने का अभूतपूर्व कदम उठाया है, ताकि ग्लेन कैन्यन बांध बिजली उत्पादन जारी रख सके। यदि लेक मीड का जल स्तर 950 फीट से नीचे चला जाता है, तो यह अब बिजली उत्पादन नहीं कर पाएगा।

जलविद्युत का भविष्य
मौजूदा जलविद्युत अवसंरचना के आधुनिकीकरण से दक्षता में वृद्धि हो सकती है और सूखे से संबंधित नुकसान की कुछ भरपाई हो सकती है, साथ ही यह सुनिश्चित हो सकता है कि संयंत्र आने वाले कई दशकों तक काम कर सकें।
अब से लेकर 2030 के बीच, वैश्विक स्तर पर पुराने संयंत्रों के आधुनिकीकरण पर 127 बिलियन डॉलर खर्च किए जाएंगे। यह कुल वैश्विक जलविद्युत निवेश का लगभग एक चौथाई है, और यूरोप और उत्तरी अमेरिका में निवेश का लगभग 90% है।
हूवर बांध पर, इसका अर्थ है कि कुछ टर्बाइनों को कम ऊंचाई पर अधिक कुशलता से संचालित करने के लिए पुन:संयोजित करना, पतले विकेट गेट लगाना, जो टर्बाइनों में पानी के प्रवाह को नियंत्रित करते हैं तथा दक्षता बढ़ाने के लिए टर्बाइनों में संपीड़ित हवा को इंजेक्ट करना।
लेकिन दुनिया के दूसरे हिस्सों में, ज़्यादातर निवेश नए संयंत्रों की ओर जा रहा है। एशिया और अफ़्रीका में बड़ी, सरकारी स्वामित्व वाली परियोजनाओं से 2030 तक नई जलविद्युत क्षमता का 75% से ज़्यादा हिस्सा मिलने की उम्मीद है। लेकिन कुछ लोगों को इस बात की चिंता है कि ऐसी परियोजनाओं का पर्यावरण पर क्या असर होगा।
लो इम्पैक्ट हाइड्रोपावर इंस्टीट्यूट के कार्यकारी निदेशक शैनन एम्स ने कहा, "मेरी विनम्र राय में, वे जरूरत से ज्यादा निर्मित हैं। वे बहुत बड़ी क्षमता के लिए बनाए गए हैं, जो जरूरी नहीं है," "उन्हें रन-ऑफ-रिवर के रूप में बनाया जा सकता है और उन्हें अलग तरीके से डिजाइन किया जा सकता है।"
रन-ऑफ-रिवर सुविधाओं में जलाशय शामिल नहीं होता है, और इसलिए पर्यावरण पर इनका प्रभाव कम होता है, लेकिन वे मांग के अनुसार ऊर्जा उत्पन्न नहीं कर सकते हैं, क्योंकि उत्पादन मौसमी प्रवाह पर निर्भर करता है। इस दशक में कुल क्षमता वृद्धि में रन-ऑफ-रिवर जलविद्युत का योगदान लगभग 13% होने की उम्मीद है, जबकि पारंपरिक जलविद्युत का योगदान 56% और पंप किए गए जलविद्युत का योगदान 29% होगा।
लेकिन कुल मिलाकर, जलविद्युत की वृद्धि धीमी हो रही है, और 2030 तक इसमें लगभग 23% की कमी आने की संभावना है। इस प्रवृत्ति को उलटना काफी हद तक विनियामक और अनुमति प्रक्रियाओं को सुव्यवस्थित करने, और समुदाय की स्वीकृति सुनिश्चित करने के लिए उच्च स्थिरता मानकों और उत्सर्जन मापन कार्यक्रमों को स्थापित करने पर निर्भर करेगा। एक छोटी विकास समयसीमा डेवलपर्स को बिजली खरीद समझौते प्राप्त करने में मदद करेगी, जिससे निवेश को प्रोत्साहन मिलेगा क्योंकि रिटर्न की गारंटी होगी।
"कभी-कभी यह सौर और पवन ऊर्जा की तरह आकर्षक नहीं लगता है, इसका एक कारण यह है कि सुविधाओं के लिए क्षितिज अलग है। उदाहरण के लिए, एक पवन और सौर संयंत्र को आम तौर पर 20 साल की परियोजना के रूप में देखा जाता है," एम्स ने कहा, "दूसरी ओर, जलविद्युत को लाइसेंस दिया जाता है और 50 वर्षों तक काम किया जाता है। और उनमें से कई 100 वर्षों से काम कर रहे हैं... लेकिन हमारे पूंजी बाजार में इस तरह के लंबे रिटर्न की सराहना नहीं की जाती है।"

वूल्फ का कहना है कि जलविद्युत और पम्प भंडारण विकास के लिए सही प्रोत्साहन ढूंढना, तथा यह सुनिश्चित करना कि यह टिकाऊ तरीके से किया जाए, विश्व को जीवाश्म ईंधन से दूर करने के लिए महत्वपूर्ण होगा।
"हमें कुछ अन्य तकनीकों की तरह सुर्खियाँ नहीं मिलतीं। लेकिन मुझे लगता है कि लोगों को यह एहसास हो रहा है कि हाइड्रोपावर के बिना आपके पास विश्वसनीय ग्रिड नहीं हो सकता।"