Nishati ya maji ndiyo yenye nguvu zaidi inayoweza kurejeshwa duniani kote, inazalisha nishati zaidi ya mara mbili ya upepo, na zaidi ya mara nne ya nishati ya jua. Na kusukuma maji juu ya kilima, almaarufu “pumped storage hydropower”, inajumuisha zaidi ya 90% ya jumla ya uwezo wa kuhifadhi nishati duniani.
Lakini licha ya athari kubwa zaidi ya umeme wa maji, hatusikii mengi kuihusu Marekani Ingawa miongo michache iliyopita tumeona upepo na jua kuporomoka kwa bei na kuongezeka kwa upatikanaji, uzalishaji wa umeme wa maji nchini umesalia kwa kiasi, kwani taifa tayari limejenga mitambo ya kuzalisha umeme kwa maji katika maeneo bora zaidi ya kijiografia.
Kimataifa, ni hadithi tofauti. China imechochea upanuzi wake wa kiuchumi kwa kujenga maelfu ya mabwawa mapya, ambayo mara nyingi ni makubwa, ya kuzalisha umeme kwa miongo michache iliyopita. Afrika, India, na nchi nyingine za Asia na Pasifiki zimewekwa kufanya vivyo hivyo.
Lakini upanuzi bila uangalizi mkali wa mazingira unaweza kusababisha shida, kwani mabwawa na hifadhi huharibu mifumo ikolojia ya mito na makazi yanayozunguka, na tafiti za hivi karibuni zinaonyesha kuwa hifadhi zinaweza kutoa kaboni dioksidi na methane zaidi kuliko ilivyoeleweka hapo awali. Zaidi ya hayo, ukame unaotokana na hali ya hewa unafanya hydro kuwa chanzo cha nishati kisichotegemewa, kwani mabwawa huko Amerika Magharibi yamepoteza kiasi kikubwa cha uwezo wao wa kuzalisha umeme.
"Katika mwaka wa kawaida, Bwawa la Hoover litazalisha takriban saa za kilowati bilioni 4.5 za nishati," Mark Cook, Meneja wa Bwawa la Hoover. "Pamoja na ziwa jinsi lilivyo sasa, ni kama saa za kilowati bilioni 3.5."
Bado wataalam wanasema kuwa hydro ina jukumu kubwa katika siku zijazo 100% zinazoweza kufanywa upya, kwa hivyo kujifunza jinsi ya kupunguza changamoto hizi ni lazima.
Umeme wa maji wa ndani
Mnamo 2021, nishati ya maji ilichangia takriban 6% ya uzalishaji wa umeme wa matumizi nchini Marekani na 32% ya uzalishaji wa umeme mbadala. Ndani ya nchi, ilikuwa kubwa zaidi inayoweza kurejeshwa hadi 2019, wakati ilizidiwa na upepo.
Marekani haitarajiwi kuona ukuaji mkubwa wa nishati ya maji katika muongo ujao, kwa sehemu kutokana na mchakato mgumu wa utoaji leseni na kuruhusu.
"Inagharimu makumi ya mamilioni ya dola na miaka ya juhudi kupitia mchakato wa kutoa leseni. Na kwa baadhi ya vifaa hivi, hasa baadhi ya vifaa vidogo, hawana pesa hizo au wakati huo," anasema Malcolm Woolf, Rais na Mkurugenzi Mtendaji wa Chama cha Kitaifa cha Umeme wa Maji. Anakadiria kuwa kuna makumi ya mashirika tofauti yanayohusika katika kutoa leseni au kutoa upya leseni ya kituo kimoja cha kufua umeme. Mchakato huo, alisema, unachukua muda mrefu zaidi ya kutoa leseni kwa kiwanda cha nyuklia.
Kwa sababu kiwanda cha wastani cha kuzalisha umeme kwa maji nchini Marekani kina zaidi ya miaka 60, vingi vitahitaji kupewa leseni tena hivi karibuni.
"Kwa hivyo tunaweza kukabiliwa na safu nyingi za kusalimisha leseni, ambayo inashangaza tunapojaribu kuongeza kiwango cha kizazi kisicho na kaboni ambacho tunacho katika nchi hii," Woolf alisema.
Lakini Idara ya Nishati inasema kuna uwezekano wa ukuaji wa ndani, kupitia uboreshaji wa mitambo ya zamani na kuongeza nguvu kwa mabwawa yaliyopo.
"Tuna mabwawa 90,000 katika nchi hii, ambayo mengi yamejengwa kwa ajili ya kudhibiti mafuriko, kwa ajili ya umwagiliaji, kwa ajili ya kuhifadhi maji, kwa ajili ya burudani. Ni asilimia 3 tu ya mabwawa hayo ndiyo yanayotumika kuzalisha umeme," alisema Woolf.
Ukuaji katika sekta hii pia unategemea kupanua nishati ya maji ya hifadhi ya pampu, ambayo inaimarika kama njia ya "kuimarisha" viboreshaji, kuhifadhi nishati ya ziada kwa matumizi wakati jua haliwaki na upepo hauvuma.
Wakati kituo cha hifadhi cha pampu kinazalisha nguvu, hufanya kazi kama mtambo wa kawaida wa hidrojeni: Maji hutiririka kutoka kwenye hifadhi ya juu hadi chini, yakizunguka turbine ya kuzalisha umeme njiani. Tofauti ni kwamba kituo cha hifadhi ya pampu kinaweza kuchaji tena, kwa kutumia nguvu kutoka kwa gridi ya taifa kusukuma maji kutoka chini hadi kwenye hifadhi ya juu, na hivyo kuhifadhi nishati inayoweza kutolewa inapohitajika.
Ingawa hifadhi ya pampu ina takriban gigawati 22 za uwezo wa kuzalisha umeme leo, kuna zaidi ya gigawati 60 za miradi inayopendekezwa katika bomba la maendeleo. Hiyo ni ya pili baada ya Uchina.
Katika miaka ya hivi karibuni, vibali na maombi ya leseni kwa mifumo ya hifadhi ya pumped imeongezeka kwa kiasi kikubwa, na teknolojia mpya zinazingatiwa. Hizi ni pamoja na vifaa vya "kitanzi kilichofungwa", ambacho hakuna hifadhi iliyounganishwa na chanzo cha nje cha maji, au vifaa vidogo vinavyotumia matangi badala ya hifadhi. Njia zote mbili zinaweza kuwa na usumbufu mdogo kwa mazingira yanayozunguka.
Uzalishaji na ukame
Kuharibu mito au kuunda hifadhi mpya kunaweza kuzuia uhamaji wa samaki na kuharibu mazingira na makazi yanayowazunguka. Mabwawa na hifadhi hata zimehamisha makumi ya mamilioni ya watu katika historia, kwa kawaida jamii za kiasili au za vijijini.
Madhara haya yanakubaliwa na wengi. Lakini changamoto mpya - uzalishaji kutoka kwa hifadhi - sasa inapata umakini zaidi.
″Kile ambacho watu hawatambui ni kwamba hifadhi hizi kwa hakika hutoa kaboni dioksidi na methane nyingi katika angahewa, zote mbili ni gesi chafu zenye nguvu,” alisema Ilissa Ocko, Mwanasayansi Mwandamizi wa Hali ya Hewa katika Mfuko wa Ulinzi wa Mazingira.
Uzalishaji huo hutoka kwa mimea inayooza na vitu vingine vya kikaboni, ambavyo huvunjika na kutoa methane eneo linapofurika ili kuunda hifadhi. "Kwa kawaida methane hiyo hubadilika na kuwa kaboni dioksidi, lakini unahitaji oksijeni ili kufanya hivyo. Na ikiwa maji ni ya joto kweli kweli, basi tabaka za chini zinaishiwa na oksijeni," alisema Ocko, akimaanisha kuwa methane inatolewa kwenye angahewa.
Linapokuja suala la kuongeza joto duniani, methane ina nguvu zaidi ya mara 80 kuliko CO2 kwa miaka 20 ya kwanza baada ya kutolewa. Kufikia sasa, utafiti unaonyesha kuwa sehemu zenye joto zaidi duniani, kama vile India na Afrika, huwa na mimea inayochafua mazingira zaidi, wakati Ocko anasema kuwa hifadhi nchini China na Marekani hazina wasiwasi wowote. Lakini Ocko anasema kuna haja ya kuwa na njia thabiti zaidi ya kupima uzalishaji.
"Na kisha unaweza kuwa na kila aina ya motisha ya kuipunguza, au kanuni na mamlaka tofauti ili kuhakikisha kuwa hautoi motisha nyingi," Ocko alisema.
Tatizo jingine kubwa la umeme wa maji ni ukame unaotokana na hali ya hewa. Hifadhi za kina kifupi hutoa nishati kidogo, na hilo linatia wasiwasi hasa katika nchi za Magharibi mwa Marekani, ambazo zimeshuhudia kipindi cha ukame zaidi cha miaka 22 katika miaka 1,200 iliyopita.
Kama hifadhi kama vile Ziwa Powell, ambalo hulisha Bwawa la Glen Canyon, na Ziwa Mead, ambalo hulisha Bwawa la Hoover, huzalisha umeme kidogo, nishati ya kisukuku inaanza kudorora. Utafiti mmoja uligundua kuwa kuanzia 2001-2015, tani milioni 100 za ziada za kaboni dioksidi zilitolewa katika majimbo 11 magharibi kwa sababu ya mabadiliko ya ukame kutoka kwa nguvu ya maji. Wakati wa hali mbaya sana ya California kati ya 2012-2016, utafiti mwingine ulikadiria kuwa uzalishaji wa umeme uliopotea uligharimu serikali $2.45 bilioni.
Kwa mara ya kwanza katika historia, uhaba wa maji umetangazwa katika Ziwa Mead, na kusababisha kupunguzwa kwa mgao wa maji huko Arizona, Nevada na Mexico. Kiwango cha maji, ambacho kwa sasa kiko futi 1,047, kinatarajiwa kushuka zaidi, kwani Ofisi ya Urekebishaji imechukua hatua ambayo haijawahi kushuhudiwa ya kuzuia maji katika Ziwa Powell, lililoko juu ya Ziwa Mead, ili Bwawa la Glen Canyon liendelee kuzalisha nguvu. Ziwa Mead likishuka chini ya futi 950, halitazalisha tena nishati.
Mustakabali wa umeme wa maji
Kuboresha miundombinu ya umeme wa maji kunaweza kuongeza ufanisi na kufidia baadhi ya hasara zinazohusiana na ukame, na pia kuhakikisha kwamba mitambo inaweza kufanya kazi kwa miongo mingi ijayo.
Kati ya sasa na 2030, dola bilioni 127 zitatumika kuboresha mimea ya zamani ulimwenguni kote. Hiyo inachangia karibu robo ya jumla ya uwekezaji wa umeme wa maji duniani, na karibu 90% ya uwekezaji katika Ulaya na Amerika Kaskazini.
Katika Bwawa la Hoover, hiyo ina maana ya kuweka upya baadhi ya mitambo yao ili kufanya kazi kwa ufanisi zaidi kwenye miinuko ya chini, kusakinisha lango jembamba la wiketi, ambalo hudhibiti mtiririko wa maji kwenye mitambo na kuingiza hewa iliyobanwa kwenye mitambo hiyo ili kuongeza ufanisi.
Lakini katika sehemu nyingine za dunia, uwekezaji mwingi unaelekea kwenye mimea mipya. Miradi mikubwa inayomilikiwa na serikali barani Asia na Afrika inatarajiwa kuchangia zaidi ya 75% ya uwezo mpya wa kufua umeme kwa njia ya maji hadi mwaka 2030. Lakini baadhi wana wasiwasi kuhusu athari za miradi hiyo kwa mazingira.
"Kwa maoni yangu ya unyenyekevu, yamejengwa kupita kiasi. Yamejengwa kwa uwezo mkubwa ambao sio lazima," Shannon Ames, Mkurugenzi Mtendaji wa Taasisi ya Umeme wa Asili ya Impact Hydropower alisema, "Zinaweza kufanywa kama mto na zinaweza kutengenezwa kwa njia tofauti."
Vifaa vya kukimbia mto havijumuishi hifadhi, na kwa hivyo vina athari kidogo kwa mazingira, lakini haviwezi kutoa nishati kulingana na mahitaji, kwani uzalishaji hutegemea mtiririko wa msimu. Umeme wa maji unaoendeshwa na mto unatarajiwa kuchangia takriban 13% ya jumla ya nyongeza ya uwezo muongo huu, wakati umeme wa jadi utafikia 56% na 29% ya maji yanayosukumwa.
Lakini kwa ujumla, ukuaji wa nishati ya maji unapungua, na unatarajiwa kupunguzwa kwa takriban 23% hadi 2030. Kubadilisha mwelekeo huu kutategemea kwa kiasi kikubwa kurahisisha michakato ya udhibiti na kuruhusu, na kuweka viwango vya juu vya uendelevu na mipango ya kupima uzalishaji ili kuhakikisha kukubalika kwa jamii. Ratiba fupi ya utayarishaji itasaidia wasanidi programu kupata makubaliano ya ununuzi wa nishati, na hivyo kuhamasisha uwekezaji kwani mapato yatahakikishwa.
"Sehemu ya sababu wakati mwingine haionekani kuvutia kama jua na upepo ni kwa sababu upeo wa vifaa ni tofauti. Kwa mfano, mtambo wa upepo na jua kwa kawaida huchukuliwa kama mradi wa miaka 20," Ames alisema, "Kwa upande mwingine, nishati ya maji ina leseni na inafanya kazi kwa miaka 50. Na wengi wao wamekuwa wakifanya kazi kwa miaka 100 kama vile soko letu linafaa."
Kupata motisha sahihi kwa ajili ya nishati ya maji na uendelezaji wa hifadhi ya pampu, na kuhakikisha kwamba inafanywa kwa njia endelevu, itakuwa muhimu kwa kuacha ulimwengu kutoka kwa nishati ya mafuta, Woolf anasema.
"Hatupati vichwa vya habari ambavyo baadhi ya teknolojia hupata. Lakini nadhani watu wanazidi kutambua kwamba huwezi kuwa na gridi ya taifa ya kutegemewa bila umeme wa maji."
Muda wa kutuma: Jul-14-2022
