जलविद्युत स्वच्छ ऊर्जा का एक भुला हुआ दिग्गज क्यों है?

जलविद्युत विश्व स्तर पर नवीकरणीय ऊर्जा का सबसे बड़ा स्रोत है, जो पवन ऊर्जा से दोगुने से अधिक और सौर ऊर्जा से चार गुना अधिक ऊर्जा उत्पन्न करता है। और पहाड़ी पर पानी पंप करना, जिसे "पंप स्टोरेज जलविद्युत" कहा जाता है, विश्व की कुल ऊर्जा भंडारण क्षमता के 90% से अधिक का निर्माण करता है।
लेकिन जलविद्युत के व्यापक 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 जबरदस्त वृद्धि हुई है, घरेलू जलविद्युत उत्पादन अपेक्षाकृत स्थिर रहा है, क्योंकि देश ने पहले ही सबसे भौगोलिक रूप से आदर्श स्थानों पर जलविद्युत संयंत्रों का निर्माण कर लिया है।
अंतरराष्ट्रीय स्तर पर, स्थिति बिल्कुल अलग है। चीन ने पिछले कुछ दशकों में हजारों नए, अक्सर विशाल, जलविद्युत बांधों का निर्माण करके अपने आर्थिक विस्तार को गति दी है। अफ्रीका, भारत और एशिया एवं प्रशांत क्षेत्र के अन्य देश भी ऐसा ही करने के लिए तैयार हैं।
लेकिन सख्त पर्यावरणीय निगरानी के बिना विस्तार से परेशानी हो सकती है, क्योंकि बांध और जलाशय नदी पारिस्थितिकी तंत्र और आसपास के आवासों को बाधित करते हैं, और हाल के अध्ययनों से पता चलता है कि जलाशय पहले की तुलना में अधिक कार्बन डाइऑक्साइड और मीथेन उत्सर्जित कर सकते हैं। इसके अलावा, जलवायु परिवर्तन के कारण सूखे से जलविद्युत ऊर्जा का कम विश्वसनीय स्रोत बन रहा है, क्योंकि अमेरिकी पश्चिम में बांधों ने अपनी बिजली उत्पादन क्षमता का एक महत्वपूर्ण हिस्सा खो दिया है।
“सामान्य तौर पर, हूवर डैम एक वर्ष में लगभग 4.5 अरब किलोवाट घंटे ऊर्जा उत्पन्न करता है,” प्रतिष्ठित हूवर डैम के प्रबंधक मार्क कुक ने कहा। “झील की वर्तमान स्थिति को देखते हुए, यह लगभग 3.5 अरब किलोवाट घंटे के करीब है।”
फिर भी, विशेषज्ञों का कहना है कि 100% नवीकरणीय ऊर्जा वाले भविष्य में जलविद्युत की एक बड़ी भूमिका है, इसलिए इन चुनौतियों को कम करने के तरीके सीखना आवश्यक है।

घरेलू जलविद्युत
2021 में, अमेरिका में बिजली उत्पादन में जलविद्युत का हिस्सा लगभग 6% था और नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन में इसका हिस्सा 32% था। घरेलू स्तर पर, यह 2019 तक सबसे बड़ा नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत था, जब पवन ऊर्जा ने इसे पीछे छोड़ दिया।
अमेरिका में आने वाले दशक में पनबिजली क्षेत्र में बहुत अधिक वृद्धि होने की उम्मीद नहीं है, जिसका एक कारण लाइसेंस और परमिट प्राप्त करने की जटिल प्रक्रिया है।
“लाइसेंसिंग प्रक्रिया पूरी करने में करोड़ों डॉलर और कई वर्षों का समय लगता है। और इनमें से कुछ संयंत्रों, विशेष रूप से छोटे संयंत्रों के पास इतना पैसा या समय नहीं होता,” नेशनल हाइड्रोपावर एसोसिएशन के अध्यक्ष और सीईओ मैल्कम वूल्फ कहते हैं। उनका अनुमान है कि एक हाइड्रोपावर संयंत्र के लाइसेंस या पुनः लाइसेंसिंग में दर्जनों अलग-अलग एजेंसियां ​​शामिल होती हैं। उन्होंने कहा कि यह प्रक्रिया परमाणु संयंत्र के लाइसेंसिंग से भी अधिक समय लेती है।
क्योंकि अमेरिका में औसत जलविद्युत संयंत्र 60 साल से अधिक पुराना है, इसलिए उनमें से कई को जल्द ही पुनः लाइसेंस प्राप्त करने की आवश्यकता होगी।
"इसलिए हमें लाइसेंस सरेंडर की एक श्रृंखला का सामना करना पड़ सकता है, जो विडंबनापूर्ण है क्योंकि हम इस देश में लचीले, कार्बन-मुक्त उत्पादन की मात्रा बढ़ाने की कोशिश कर रहे हैं," वूल्फ ने कहा।
लेकिन ऊर्जा विभाग का कहना है कि पुराने संयंत्रों के उन्नयन और मौजूदा बांधों में बिजली की आपूर्ति बढ़ाकर घरेलू विकास की संभावना है।
"हमारे देश में 90,000 बांध हैं, जिनमें से अधिकांश बाढ़ नियंत्रण, सिंचाई, जल भंडारण और मनोरंजन के लिए बनाए गए थे। इनमें से केवल 3% बांध ही वास्तव में बिजली उत्पादन के लिए उपयोग किए जाते हैं," वूल्फ ने कहा।
इस क्षेत्र में वृद्धि पंप स्टोरेज हाइड्रोपावर के विस्तार पर भी निर्भर करती है, जो नवीकरणीय ऊर्जा को "स्थिर" करने के एक तरीके के रूप में लोकप्रियता हासिल कर रहा है, यानी अतिरिक्त ऊर्जा को तब उपयोग के लिए संग्रहीत करना जब सूरज नहीं चमक रहा हो और हवा नहीं चल रही हो।
जब कोई पंप स्टोरेज प्लांट बिजली पैदा करता है, तो वह एक सामान्य हाइड्रो प्लांट की तरह ही काम करता है: पानी ऊपरी जलाशय से निचले जलाशय की ओर बहता है और रास्ते में बिजली पैदा करने वाले टरबाइन को घुमाता है। अंतर यह है कि पंप स्टोरेज प्लांट रिचार्ज हो सकता है, यानी ग्रिड से बिजली लेकर नीचे से पानी को ऊपर के जलाशय तक पंप कर सकता है, जिससे संभावित ऊर्जा संग्रहित हो जाती है जिसे जरूरत पड़ने पर छोड़ा जा सकता है।
जहां एक ओर पंप स्टोरेज की वर्तमान विद्युत उत्पादन क्षमता लगभग 22 गीगावाट है, वहीं विकास के चरण में 60 गीगावाट से अधिक की प्रस्तावित परियोजनाएं हैं। इस मामले में यह चीन के बाद दूसरे स्थान पर है।
हाल के वर्षों में, पंप स्टोरेज सिस्टम के लिए परमिट और लाइसेंस आवेदनों में काफी वृद्धि हुई है, और नई तकनीकों पर विचार किया जा रहा है। इनमें "क्लोज्ड-लूप" सुविधाएं शामिल हैं, जिनमें कोई भी जलाशय बाहरी जल स्रोत से जुड़ा नहीं होता है, या छोटी सुविधाएं जो जलाशयों के बजाय टैंकों का उपयोग करती हैं। दोनों ही विधियां आसपास के पर्यावरण के लिए कम हानिकारक होने की संभावना रखती हैं।

उत्सर्जन और सूखा
नदियों पर बांध बनाना या नए जलाशय बनाना मछलियों के प्रवास में बाधा डाल सकता है और आसपास के पारिस्थितिक तंत्रों और आवासों को नष्ट कर सकता है। बांधों और जलाशयों ने इतिहास में लाखों लोगों को विस्थापित भी किया है, जिनमें आमतौर पर स्वदेशी या ग्रामीण समुदाय शामिल हैं।
इन नुकसानों को व्यापक रूप से स्वीकार किया जाता है। लेकिन जलाशयों से होने वाला उत्सर्जन एक नई चुनौती है, जिस पर अब अधिक ध्यान दिया जा रहा है।
"लोग यह नहीं समझते कि ये जलाशय वास्तव में वायुमंडल में बहुत अधिक कार्बन डाइऑक्साइड और मीथेन उत्सर्जित करते हैं, जो दोनों ही शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैसें हैं," एनवायरनमेंटल डिफेंस फंड की वरिष्ठ जलवायु वैज्ञानिक इलिसा ओको ने कहा।
ये उत्सर्जन सड़ती हुई वनस्पतियों और अन्य कार्बनिक पदार्थों से होता है, जो जलाशय बनाने के लिए किसी क्षेत्र में पानी भरने पर टूटकर मीथेन गैस छोड़ते हैं। ओको ने कहा, "आमतौर पर वह मीथेन कार्बन डाइऑक्साइड में परिवर्तित हो जाती है, लेकिन इसके लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है। और यदि पानी बहुत गर्म है, तो निचली परतों में ऑक्सीजन की कमी हो जाती है," जिसका अर्थ है कि मीथेन वायुमंडल में उत्सर्जित हो जाती है।
दुनिया को गर्म करने के मामले में, मीथेन अपने उत्सर्जन के पहले 20 वर्षों में CO2 की तुलना में 80 गुना से भी अधिक शक्तिशाली है। अब तक के शोध से पता चलता है कि भारत और अफ्रीका जैसे दुनिया के गर्म क्षेत्रों में प्रदूषण फैलाने वाले पौधे अधिक पाए जाते हैं, जबकि ओको का कहना है कि चीन और अमेरिका में मीथेन के भंडार विशेष चिंता का विषय नहीं हैं। लेकिन ओको का कहना है कि उत्सर्जन को मापने के लिए एक अधिक विश्वसनीय तरीके की आवश्यकता है।
"और फिर इसे कम करने के लिए आपके पास हर तरह के प्रोत्साहन हो सकते हैं, या यह सुनिश्चित करने के लिए विभिन्न अधिकारियों द्वारा नियम बनाए जा सकते हैं कि आप बहुत अधिक उत्सर्जन न कर रहे हों," ओको ने कहा।
जलविद्युत के लिए एक और बड़ी समस्या जलवायु परिवर्तन के कारण होने वाला सूखा है। उथले जलाशयों से कम बिजली का उत्पादन होता है, और यह विशेष रूप से अमेरिकी पश्चिम में चिंता का विषय है, जिसने पिछले 1,200 वर्षों में सबसे शुष्क 22 वर्षों की अवधि देखी है।
ग्लेन कैन्यन डैम को पानी देने वाली लेक पॉवेल और हूवर डैम को पानी देने वाली लेक मीड जैसे जलाशयों में बिजली उत्पादन कम होने के कारण जीवाश्म ईंधन इसकी भरपाई कर रहे हैं। एक अध्ययन में पाया गया कि 2001 से 2015 के बीच, सूखे के कारण पनबिजली से दूर हटने की वजह से पश्चिमी राज्यों के 11 राज्यों में अतिरिक्त 1 करोड़ टन कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जित हुई। 2012 से 2016 के बीच कैलिफोर्निया के लिए विशेष रूप से कठिन समय के दौरान, एक अन्य अध्ययन में अनुमान लगाया गया कि पनबिजली उत्पादन में हुए नुकसान से राज्य को 2.45 अरब डॉलर का नुकसान हुआ।
इतिहास में पहली बार, लेक मीड में जल संकट घोषित किया गया है, जिसके चलते एरिज़ोना, नेवादा और मैक्सिको में जल आवंटन में कटौती की जा रही है। वर्तमान में 1,047 फीट पर स्थित जल स्तर में और गिरावट आने की आशंका है, क्योंकि ब्यूरो ऑफ रिक्लेमेशन ने लेक मीड के ऊपर स्थित लेक पॉवेल में पानी रोककर रखने का अभूतपूर्व कदम उठाया है, ताकि ग्लेन कैन्यन डैम से बिजली उत्पादन जारी रह सके। यदि लेक मीड का जल स्तर 950 फीट से नीचे चला जाता है, तो इससे बिजली उत्पादन बंद हो जाएगा।

जलविद्युत का भविष्य
मौजूदा जलविद्युत अवसंरचना का आधुनिकीकरण करने से दक्षता बढ़ सकती है और सूखे से होने वाले कुछ नुकसानों की भरपाई हो सकती है, साथ ही यह सुनिश्चित हो सकता है कि संयंत्र आने वाले कई दशकों तक संचालित हो सकें।
अब से लेकर 2030 तक, वैश्विक स्तर पर पुराने जलविद्युत संयंत्रों के आधुनिकीकरण पर 127 अरब डॉलर खर्च किए जाएंगे। यह वैश्विक जलविद्युत निवेश का लगभग एक चौथाई और यूरोप और उत्तरी अमेरिका में निवेश का लगभग 90% हिस्सा है।
हूवर डैम में, इसका मतलब है कि कुछ टर्बाइनों को कम ऊंचाई पर अधिक कुशलता से संचालित करने के लिए उनमें बदलाव करना, टर्बाइनों में पानी के प्रवाह को नियंत्रित करने वाले पतले विकेट गेट लगाना और दक्षता बढ़ाने के लिए टर्बाइनों में संपीड़ित हवा डालना।
लेकिन दुनिया के अन्य हिस्सों में, अधिकांश निवेश नए संयंत्रों की ओर जा रहा है। एशिया और अफ्रीका में बड़े, सरकारी स्वामित्व वाले प्रोजेक्ट्स से 2030 तक नई जलविद्युत क्षमता का 75% से अधिक हिस्सा मिलने की उम्मीद है। लेकिन कुछ लोग ऐसे प्रोजेक्ट्स के पर्यावरण पर पड़ने वाले प्रभाव को लेकर चिंतित हैं।
"मेरी विनम्र राय में, इनका निर्माण ज़रूरत से ज़्यादा किया गया है। इनकी क्षमता इतनी ज़्यादा है कि इसकी आवश्यकता नहीं है," लो इम्पैक्ट हाइड्रोपावर इंस्टीट्यूट की कार्यकारी निदेशक शैनन एम्स ने कहा। "इन्हें रन-ऑफ-रिवर विधि से भी बनाया जा सकता था और इन्हें अलग तरीके से डिज़ाइन किया जा सकता था।"
नदी-आधारित जलविद्युत संयंत्रों में जलाशय शामिल नहीं होते हैं, इसलिए पर्यावरण पर इनका प्रभाव कम होता है, लेकिन ये मांग के अनुसार ऊर्जा उत्पन्न नहीं कर सकते, क्योंकि उत्पादन मौसमी प्रवाह पर निर्भर करता है। इस दशक में कुल क्षमता वृद्धि में नदी-आधारित जलविद्युत का योगदान लगभग 13% रहने की उम्मीद है, जबकि पारंपरिक जलविद्युत का योगदान 56% और पंप जलविद्युत का 29% होगा।
लेकिन कुल मिलाकर, जलविद्युत क्षेत्र में वृद्धि धीमी हो रही है और 2030 तक इसमें लगभग 23% की गिरावट आने की संभावना है। इस प्रवृत्ति को पलटने के लिए नियामक और अनुमति प्रक्रियाओं को सुव्यवस्थित करना, उच्च स्थिरता मानकों को स्थापित करना और सामुदायिक स्वीकृति सुनिश्चित करने के लिए उत्सर्जन मापन कार्यक्रम चलाना काफी हद तक आवश्यक होगा। विकास की समयसीमा कम होने से डेवलपर्स को बिजली खरीद समझौते प्राप्त करने में मदद मिलेगी, जिससे निवेश को प्रोत्साहन मिलेगा क्योंकि प्रतिफल की गारंटी होगी।
“कभी-कभी सौर और पवन ऊर्जा की तुलना में यह उतना आकर्षक क्यों नहीं लगता, इसका एक कारण यह है कि इन संयंत्रों का दीर्घकालिक स्वरूप अलग होता है। उदाहरण के लिए, पवन और सौर ऊर्जा संयंत्रों को आमतौर पर 20 साल की परियोजना के रूप में देखा जाता है,” एम्स ने कहा, “दूसरी ओर, पनबिजली संयंत्रों के लिए लाइसेंस जारी किया जाता है और वे 50 वर्षों तक संचालित होते हैं। और इनमें से कई संयंत्र 100 वर्षों से चल रहे हैं… लेकिन हमारे पूंजी बाजार इतने लंबे समय के रिटर्न को उतना महत्व नहीं देते।”

वूल्फ का कहना है कि जलविद्युत और पंप स्टोरेज विकास के लिए सही प्रोत्साहन खोजना और यह सुनिश्चित करना कि यह टिकाऊ तरीके से किया जाए, दुनिया को जीवाश्म ईंधन से छुटकारा दिलाने के लिए महत्वपूर्ण होगा।
“हमें उतनी सुर्खियां नहीं मिलतीं जितनी अन्य तकनीकों को मिलती हैं। लेकिन मुझे लगता है कि लोग धीरे-धीरे यह महसूस कर रहे हैं कि पनबिजली के बिना एक विश्वसनीय ग्रिड नहीं हो सकता।”