जलविद्युत ही जगभरातील सर्वात मोठी नवीकरणीय ऊर्जा आहे, जी वाऱ्यापेक्षा दुप्पट आणि सौर ऊर्जेपेक्षा चौपट ऊर्जा निर्माण करते. तसेच, डोंगरावर पाणी उपसून निर्माण होणारी जलविद्युत, म्हणजेच “पंप्ड स्टोरेज हायड्रोपॉवर”, ही जगाच्या एकूण ऊर्जा साठवण क्षमतेच्या ९०% पेक्षा जास्त आहे.
परंतु जलविद्युतचा प्रचंड प्रभाव असूनही, अमेरिकेत त्याबद्दल फारसे ऐकू येत नाही. गेल्या काही दशकांमध्ये पवन आणि सौर ऊर्जेच्या किमती मोठ्या प्रमाणात घसरल्या आणि उपलब्धता प्रचंड वाढली असली तरी, देशांतर्गत जलविद्युत निर्मिती तुलनेने स्थिर राहिली आहे, कारण देशाने आधीच सर्वात भौगोलिकदृष्ट्या आदर्श ठिकाणी जलविद्युत प्रकल्प उभारले आहेत.
आंतरराष्ट्रीय स्तरावर परिस्थिती वेगळी आहे. चीनने गेल्या काही दशकांत हजारो नवीन, अनेकदा प्रचंड आकाराची, जलविद्युत धरणे बांधून आपल्या आर्थिक विस्ताराला चालना दिली आहे. आफ्रिका, भारत आणि आशिया व पॅसिफिकमधील इतर देशही तेच करण्याच्या तयारीत आहेत.
परंतु कडक पर्यावरणीय देखरेखीशिवाय होणारा विस्तार अडचणी निर्माण करू शकतो, कारण धरणे आणि जलाशयांमुळे नदीच्या परिसंस्था आणि सभोवतालच्या अधिवासांमध्ये व्यत्यय येतो, आणि अलीकडील अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की जलाशयांमधून पूर्वीच्या अंदाजापेक्षा जास्त कार्बन डायऑक्साइड आणि मिथेन वायूचे उत्सर्जन होऊ शकते. शिवाय, हवामान बदलामुळे निर्माण झालेल्या दुष्काळामुळे जलविद्युत हा ऊर्जेचा कमी विश्वासार्ह स्रोत बनत आहे, कारण अमेरिकेच्या पश्चिमेकडील धरणांनी आपली वीज निर्मिती क्षमता मोठ्या प्रमाणात गमावली आहे.
“सर्वसाधारणपणे, हूवर धरण एका वर्षात सुमारे ४.५ अब्ज किलोवॅट तास ऊर्जा निर्माण करते,” असे या प्रतिष्ठित हूवर धरणाचे व्यवस्थापक मार्क कुक म्हणाले. “सध्या तलावाची स्थिती पाहता, ही ऊर्जा सुमारे ३.५ अब्ज किलोवॅट तास असेल.”
तरीही तज्ज्ञांच्या मते, १००% अक्षय ऊर्जेच्या भविष्यात जलविद्युतची मोठी भूमिका आहे, त्यामुळे या आव्हानांवर मात कशी करायची हे शिकणे अत्यावश्यक आहे.
देशांतर्गत जलविद्युत
२०२१ मध्ये, अमेरिकेतील मोठ्या प्रमाणावरील वीज निर्मितीमध्ये जलविद्युतचा वाटा सुमारे ६% आणि नवीकरणीय वीज निर्मितीमध्ये ३२% होता. देशांतर्गत, २०१९ पर्यंत जलविद्युत हा सर्वात मोठा नवीकरणीय स्त्रोत होता, त्यानंतर पवनऊर्जेने त्याला मागे टाकले.
किचकट परवाना आणि परवानगी प्रक्रियेमुळे, येत्या दशकात अमेरिकेत जलविद्युत क्षेत्रात फारशी वाढ अपेक्षित नाही.
"परवाना प्रक्रियेतून जाण्यासाठी कोट्यवधी डॉलर्स आणि अनेक वर्षांचे प्रयत्न लागतात. आणि यापैकी काही प्रकल्पांसाठी, विशेषतः काही लहान प्रकल्पांसाठी, त्यांच्याकडे तेवढा पैसा किंवा तेवढा वेळ नसतो," असे नॅशनल हायड्रोपॉवर असोसिएशनचे अध्यक्ष आणि सीईओ माल्कम वूल्फ म्हणतात. त्यांच्या अंदाजानुसार, एकाच जलविद्युत प्रकल्पाला परवाना देण्यासाठी किंवा त्याचे नूतनीकरण करण्यासाठी डझनभर वेगवेगळ्या एजन्सींचा सहभाग असतो. त्यांच्या मते, या प्रक्रियेला अणुऊर्जा प्रकल्पाला परवाना देण्यापेक्षा जास्त वेळ लागतो.
अमेरिकेतील सरासरी जलविद्युत प्रकल्प ६० वर्षांपेक्षा जुना असल्यामुळे, अनेकांना लवकरच परवान्यांचे नूतनीकरण करावे लागेल.
"त्यामुळे आपल्याला मोठ्या प्रमाणावर परवाने परत घेण्याच्या परिस्थितीला सामोरे जावे लागू शकते, आणि ही एक विडंबनाच आहे, कारण आपण आपल्या देशात लवचिक, कार्बन-मुक्त वीज निर्मितीचे प्रमाण वाढवण्याचा प्रयत्न करत आहोत," असे वूल्फ म्हणाले.
परंतु ऊर्जा विभागाच्या मते, जुन्या प्रकल्पांचे आधुनिकीकरण करून आणि विद्यमान धरणांमध्ये वीजपुरवठा वाढवून देशांतर्गत वाढीची शक्यता आहे.
“आपल्या देशात ९०,००० धरणे आहेत, त्यापैकी बहुतेक पूर नियंत्रण, सिंचन, पाणी साठवण आणि मनोरंजनासाठी बांधली गेली आहेत. त्या धरणांपैकी केवळ ३% धरणेच प्रत्यक्षात वीज निर्मितीसाठी वापरली जातात,” असे वूल्फ म्हणाले.
या क्षेत्राची वाढ पंप्ड स्टोरेज जलविद्युतच्या विस्तारावरही अवलंबून आहे, ज्याला अक्षय ऊर्जा स्रोतांना 'स्थिर' करण्याचा एक मार्ग म्हणून लोकप्रियता मिळत आहे, ज्यामध्ये सूर्यप्रकाश नसताना आणि वारा वाहत नसताना वापरण्यासाठी अतिरिक्त ऊर्जा साठवली जाते.
जेव्हा पंप्ड स्टोरेज सुविधा वीज निर्माण करत असते, तेव्हा ती एका सामान्य जलविद्युत प्रकल्पाप्रमाणेच कार्य करते: पाणी वरच्या जलाशयातून खालच्या जलाशयाकडे वाहते आणि या प्रवासात वीज निर्माण करणारे टर्बाइन फिरवते. फरक एवढाच आहे की, पंप्ड स्टोरेज सुविधा ग्रीडमधील विजेचा वापर करून खालून पाणी वरच्या जलाशयात पंप करून स्वतःला रिचार्ज करू शकते, ज्यामुळे स्थितिज ऊर्जा साठवली जाते, जी गरजेनुसार वापरता येते.
आज पंप्ड स्टोरेजची वीज निर्मिती क्षमता सुमारे २२ गिगावॅट असली तरी, ६० गिगावॅटहून अधिक क्षमतेचे प्रस्तावित प्रकल्प विकासाच्या प्रक्रियेत आहेत. या बाबतीत चीननंतर दुसरा क्रमांक लागतो.
अलिकडच्या वर्षांत, पंप्ड स्टोरेज सिस्टीमसाठीच्या परवानग्या आणि परवाना अर्जांमध्ये लक्षणीय वाढ झाली आहे, आणि नवीन तंत्रज्ञानाचा विचार केला जात आहे. यामध्ये ‘क्लोज्ड-लूप’ सुविधांचा समावेश आहे, ज्यात कोणतेही जलाशय बाहेरील पाण्याच्या स्रोताशी जोडलेले नसतात, किंवा जलाशयांऐवजी टाक्या वापरणाऱ्या लहान सुविधांचा समावेश आहे. या दोन्ही पद्धतींमुळे सभोवतालच्या पर्यावरणाला कमी बाधा पोहोचण्याची शक्यता आहे.
उत्सर्जन आणि दुष्काळ
नद्यांवर धरणे बांधल्याने किंवा नवीन जलाशय तयार केल्याने माशांच्या स्थलांतरात अडथळा येऊ शकतो आणि सभोवतालच्या परिसंस्था व अधिवास नष्ट होऊ शकतात. धरणे आणि जलाशयांमुळे इतिहासात लाखो लोकांना विस्थापित व्हावे लागले आहे, ज्यात सहसा स्थानिक किंवा ग्रामीण समुदायांचा समावेश असतो.
या हानी सर्वमान्य आहेत. परंतु जलाशयांमधून होणारे उत्सर्जन हे एक नवीन आव्हान आता अधिक लक्ष वेधून घेत आहे.
"लोकांच्या लक्षात येत नाही की हे जलाशय प्रत्यक्षात वातावरणात मोठ्या प्रमाणात कार्बन डायऑक्साइड आणि मिथेन वायू उत्सर्जित करतात, आणि हे दोन्ही वायू तीव्र हरितगृह वायू आहेत," असे एन्व्हायर्नमेंटल डिफेन्स फंडच्या वरिष्ठ हवामान शास्त्रज्ञ इलिसा ओको म्हणाल्या.
जेव्हा जलाशय तयार करण्यासाठी एखाद्या भागात पाणी भरले जाते, तेव्हा कुजणाऱ्या वनस्पती आणि इतर सेंद्रिय पदार्थांचे विघटन होऊन मिथेन वायू बाहेर पडतो, आणि त्यातूनच हे उत्सर्जन होते. “सहसा त्या मिथेनचे नंतर कार्बन डायऑक्साइडमध्ये रूपांतर होते, पण त्यासाठी ऑक्सिजनची गरज असते. आणि जर पाणी खूपच गरम असेल, तर तळाच्या थरांमधील ऑक्सिजन संपून जातो,” असे ओको म्हणाले, याचा अर्थ असा की त्यानंतर मिथेन वातावरणात सोडला जातो.
जेव्हा जगाचे तापमान वाढवण्याचा प्रश्न येतो, तेव्हा मिथेन वायू उत्सर्जनानंतरच्या पहिल्या २० वर्षांत CO2 पेक्षा ८० पटींहून अधिक प्रभावी ठरतो. आतापर्यंतच्या संशोधनातून असे दिसून आले आहे की, भारत आणि आफ्रिकेसारख्या जगातील उष्ण भागांमध्ये अधिक प्रदूषण करणारे कारखाने आहेत, तर ओको यांच्या मते चीन आणि अमेरिकेतील जलाशय विशेष चिंतेचे कारण नाहीत. परंतु ओको यांच्या मते, उत्सर्जन मोजण्यासाठी अधिक ठोस पद्धतीची आवश्यकता आहे.
"आणि मग ते कमी करण्यासाठी सर्व प्रकारचे प्रोत्साहन असू शकते, किंवा तुम्ही जास्त उत्सर्जन करत नाही याची खात्री करण्यासाठी वेगवेगळ्या प्राधिकरणांकडून नियम असू शकतात," असे ओको म्हणाले.
जलविद्युत प्रकल्पांसमोरील आणखी एक मोठी समस्या म्हणजे हवामानामुळे निर्माण होणारा दुष्काळ. उथळ जलाशयांमधून कमी वीज उत्पादन होते, आणि ही बाब अमेरिकेच्या पश्चिमेकडील भागासाठी विशेष चिंतेची आहे, जिथे गेल्या १,२०० वर्षांतील सर्वात कोरडा २२ वर्षांचा काळ अनुभवला गेला आहे.
ग्लेन कॅनियन धरणाला पाणीपुरवठा करणारे लेक पॉवेल आणि हूवर धरणाला पाणीपुरवठा करणारे लेक मीड यांसारख्या जलाशयांमधून विजेचे उत्पादन कमी होत असल्याने, जीवाश्म इंधन ही उणीव भरून काढत आहेत. एका अभ्यासानुसार, दुष्काळामुळे जलविद्युत निर्मितीकडे झालेल्या बदलामुळे २००१ ते २०१५ या काळात पश्चिमेकडील ११ राज्यांमध्ये अतिरिक्त १० कोटी टन कार्बन डायऑक्साइडचे उत्सर्जन झाले. २०१२ ते २०१६ या काळात कॅलिफोर्नियासाठी अत्यंत कठीण परिस्थिती असताना, एका दुसऱ्या अभ्यासानुसार जलविद्युत निर्मितीतील घटीमुळे राज्याला २.४५ अब्ज डॉलर्सचा फटका बसला.
इतिहासात प्रथमच, लेक मीडमध्ये पाणीटंचाई जाहीर करण्यात आली आहे, ज्यामुळे ॲरिझोना, नेवाडा आणि मेक्सिकोमध्ये पाणी वाटपात कपात करण्यात आली आहे. सध्या १,०४७ फूट असलेली पाण्याची पातळी आणखी खाली जाण्याची शक्यता आहे, कारण ब्युरो ऑफ रिक्लेमेशनने लेक मीडच्या वरच्या बाजूला असलेल्या लेक पॉवेलमधील पाणी रोखून धरण्याचे अभूतपूर्व पाऊल उचलले आहे, जेणेकरून ग्लेन कॅनियन धरण वीज उत्पादन सुरू ठेवू शकेल. जर लेक मीडची पातळी ९५० फुटांपेक्षा खाली गेली, तर ते यापुढे वीज निर्मिती करणार नाही.
जलविद्युतचे भविष्य
विद्यमान जलविद्युत पायाभूत सुविधांचे आधुनिकीकरण केल्याने कार्यक्षमता वाढू शकते, दुष्काळामुळे झालेले काही नुकसान भरून काढता येऊ शकते, तसेच हे प्रकल्प येत्या अनेक दशकांपर्यंत कार्यरत राहतील याची खात्री करता येते.
आतापासून ते २०३० पर्यंत, जगभरातील जुन्या ऊर्जा प्रकल्पांच्या आधुनिकीकरणावर १२७ अब्ज डॉलर्स खर्च केले जातील. हा खर्च एकूण जागतिक जलविद्युत गुंतवणुकीच्या जवळपास एक चतुर्थांश आणि युरोप व उत्तर अमेरिकेतील गुंतवणुकीच्या जवळपास ९०% आहे.
हूवर धरणावर, याचा अर्थ असा आहे की कमी उंचीवर अधिक कार्यक्षमतेने चालवण्यासाठी त्यांच्या काही टर्बाइनमध्ये बदल करणे, टर्बाइनमध्ये पाण्याचा प्रवाह नियंत्रित करणारे पातळ विकेट गेट्स बसवणे आणि कार्यक्षमता वाढवण्यासाठी टर्बाइनमध्ये संकुचित हवा सोडणे.
परंतु जगाच्या इतर भागांमध्ये, बहुतांश गुंतवणूक नवीन प्रकल्पांमध्ये केली जात आहे. २०३० पर्यंत नवीन जलविद्युत क्षमतेपैकी ७५% पेक्षा जास्त क्षमता आशिया आणि आफ्रिकेतील मोठ्या, सरकारी मालकीच्या प्रकल्पांमधून निर्माण होण्याची अपेक्षा आहे. परंतु अशा प्रकल्पांचा पर्यावरणावर होणाऱ्या परिणामाबद्दल काहींना चिंता वाटते.
“माझ्या मते, त्यांची क्षमतेपेक्षा जास्त उभारणी झाली आहे. त्यांची बांधणी अनावश्यकपणे प्रचंड क्षमतेनुसार केली गेली आहे,” असे ‘लो इम्पॅक्ट हायड्रोपॉवर इन्स्टिट्यूट’च्या कार्यकारी संचालक शॅनन एम्स म्हणाल्या, “ते नदीच्या प्रवाहावर आधारित पद्धतीने (रन-ऑफ-रिव्हर) केले जाऊ शकले असते आणि त्यांची रचना फक्त वेगळ्या पद्धतीने केली जाऊ शकली असती.”
रन-ऑफ-रिव्हर प्रकल्पांमध्ये जलाशयाचा समावेश नसतो, आणि त्यामुळे पर्यावरणावर त्यांचा कमी परिणाम होतो, परंतु ते मागणीनुसार ऊर्जा निर्माण करू शकत नाहीत, कारण उत्पादन हंगामी प्रवाहावर अवलंबून असते. या दशकात एकूण क्षमता वाढीमध्ये रन-ऑफ-रिव्हर जलविद्युतचा वाटा सुमारे १३% असण्याची अपेक्षा आहे, तर पारंपरिक जलविद्युतचा वाटा ५६% आणि पंप्ड हायड्रोचा २९% असेल.
परंतु एकंदरीत, जलविद्युत क्षेत्राची वाढ मंदावत आहे आणि २०३० पर्यंत त्यात सुमारे २३% घट होण्याची शक्यता आहे. हा कल बदलणे हे मुख्यत्वे नियामक आणि परवानगी प्रक्रिया सुव्यवस्थित करण्यावर, तसेच समाजाची स्वीकृती सुनिश्चित करण्यासाठी उच्च शाश्वतता मानके आणि उत्सर्जन मापन कार्यक्रम स्थापित करण्यावर अवलंबून असेल. विकासाचा कमी कालावधी विकासकांना वीज खरेदी करार मिळविण्यात मदत करेल, ज्यामुळे परतावा निश्चित असल्याने गुंतवणुकीला प्रोत्साहन मिळेल.
"सौर आणि पवन ऊर्जेइतके ते कधीकधी आकर्षक न दिसण्याचे एक कारण म्हणजे या प्रकल्पांचा कालावधी वेगळा असतो. उदाहरणार्थ, पवन आणि सौर ऊर्जा प्रकल्पाकडे साधारणपणे २० वर्षांचा प्रकल्प म्हणून पाहिले जाते," असे एम्स म्हणाले, "दुसरीकडे, जलविद्युत प्रकल्पांना ५० वर्षांसाठी परवाना दिला जातो आणि ते ५० वर्षांसाठीच कार्यरत असतात. आणि त्यापैकी अनेक तर १०० वर्षांपासून कार्यरत आहेत… पण आमचे भांडवली बाजार अशा दीर्घकालीन परताव्याला तितकेसे महत्त्व देत नाहीत."
जलविद्युत आणि पंप्ड स्टोरेज विकासासाठी योग्य प्रोत्साहन शोधणे आणि ते शाश्वत पद्धतीने केले जाईल याची खात्री करणे, हे जगाला जीवाश्म इंधनांपासून दूर करण्यासाठी अत्यंत महत्त्वाचे ठरणार आहे, असे वूल्फ म्हणतात.
इतर काही तंत्रज्ञानांना जशी प्रसिद्धी मिळते तशी आम्हाला मिळत नाही. पण मला वाटते की, जलविद्युतशिवाय एक विश्वसनीय वीज वितरण प्रणाली असू शकत नाही, हे लोकांच्या अधिकाधिक लक्षात येत आहे.
पोस्ट करण्याची वेळ: जुलै-१४-२०२२
