Nishati ya maji ndiyo inayoweza kutumika tena kwa wingi zaidi duniani kote, ikitoa nishati mara mbili zaidi ya upepo, na zaidi ya mara nne zaidi ya nishati ya jua. Na kusukuma maji juu ya kilima, kinachojulikana kama "nishati ya maji ya kuhifadhia iliyosukumwa", inajumuisha zaidi ya 90% ya uwezo wote wa kuhifadhi nishati duniani.
Lakini licha ya athari kubwa ya umeme wa maji, hatusikii mengi kuihusu Marekani. Ingawa miongo michache iliyopita imeshuhudia bei ya upepo na nishati ya jua ikishuka na upatikanaji wake ukipanda, uzalishaji wa umeme wa maji wa ndani umebaki thabiti, kwani taifa tayari limejenga mitambo ya umeme wa maji katika maeneo bora zaidi kijiografia.
Kimataifa, ni hadithi tofauti. China imeongeza kasi ya upanuzi wake wa kiuchumi kwa kujenga maelfu ya mabwawa mapya ya umeme wa maji, ambayo mara nyingi ni makubwa, katika miongo michache iliyopita. Afrika, India, na nchi zingine za Asia na Pasifiki zinatarajiwa kufanya vivyo hivyo.
Lakini upanuzi bila usimamizi mkali wa mazingira unaweza kusababisha matatizo, kwani mabwawa na mabwawa huvuruga mifumo ikolojia ya mito na makazi yanayozunguka, na tafiti za hivi karibuni zinaonyesha kwamba mabwawa yanaweza kutoa kaboni dioksidi na methani zaidi kuliko ilivyoeleweka hapo awali. Zaidi ya hayo, ukame unaosababishwa na hali ya hewa unafanya maji kuwa chanzo cha nishati kisichoaminika, kwani mabwawa katika Magharibi mwa Amerika yamepoteza kiasi kikubwa cha uwezo wao wa kuzalisha umeme.
"Katika mwaka wa kawaida, Bwawa la Hoover litazalisha takriban kilowati bilioni 4.5 za nishati," alisema Mark Cook, Meneja wa Bwawa maarufu la Hoover. "Kwa kuwa ziwa hili ni jinsi lilivyo sasa, ni kama kilowati bilioni 3.5 kwa saa."
Hata hivyo wataalamu wanasema kwamba maji yana jukumu kubwa la kuchukua katika mustakabali unaoweza kurejeshwa kwa 100%, kwa hivyo kujifunza jinsi ya kupunguza changamoto hizi ni lazima.
Umeme wa maji wa ndani
Mnamo 2021, umeme wa maji ulichangia takriban 6% ya uzalishaji wa umeme wa kiwango cha huduma nchini Marekani na 32% ya uzalishaji wa umeme unaoweza kutumika tena. Ndani ya nchi, ulikuwa mkubwa zaidi unaoweza kutumika tena hadi 2019, ulipozidiwa na upepo.
Marekani haitarajiwi kuona ukuaji mkubwa wa umeme wa maji katika muongo ujao, kwa kiasi fulani kutokana na mchakato mgumu wa leseni na vibali.
"Inagharimu makumi ya mamilioni ya dola na juhudi za miaka mingi kupitia mchakato wa utoaji leseni. Na kwa baadhi ya vituo hivi, hasa baadhi ya vituo vidogo, havina pesa hizo au wakati huo," anasema Malcolm Woolf, Rais na Mkurugenzi Mtendaji wa Chama cha Kitaifa cha Umeme wa Maji. Anakadiria kwamba kuna mashirika mengi tofauti yanayohusika katika kutoa leseni au kutoa leseni mpya kwa kituo kimoja cha umeme wa maji. Mchakato huo, alisema, unachukua muda mrefu zaidi kuliko kutoa leseni kwa kiwanda cha nyuklia.
Kwa sababu kiwanda cha kawaida cha umeme wa maji nchini Marekani kina umri wa zaidi ya miaka 60, vingi vitahitaji kupewa leseni mpya hivi karibuni.
"Kwa hivyo tunaweza kukabiliwa na msururu wa leseni za kusalimisha, jambo ambalo ni la kushangaza tunapojaribu kuongeza kiwango cha uzalishaji unaobadilika na usio na kaboni tulionao katika nchi hii," Woolf alisema.
Lakini Idara ya Nishati inasema kuna uwezekano wa ukuaji wa ndani, kupitia uboreshaji wa mitambo ya zamani na kuongeza umeme kwenye mabwawa yaliyopo.
"Tuna mabwawa 90,000 katika nchi hii, mengi yakiwa yamejengwa kwa ajili ya kudhibiti mafuriko, umwagiliaji, kuhifadhi maji, na burudani. Ni 3% tu ya mabwawa hayo ndiyo yanayotumika kuzalisha umeme," alisema Woolf.
Ukuaji katika sekta hiyo pia unategemea kupanua umeme wa maji unaosukumwa, ambao unapata nguvu kama njia ya "kuimarisha" nishati mbadala, kuhifadhi nishati ya ziada kwa matumizi wakati jua halichomozi na upepo hauvumi.
Wakati kituo cha kuhifadhia maji kinachosukumwa kinazalisha umeme, hufanya kazi kama kiwanda cha kawaida cha maji: Maji hutiririka kutoka kwenye hifadhi ya juu hadi ya chini, yakizungusha turbine inayozalisha umeme njiani. Tofauti ni kwamba kituo cha kuhifadhia maji kinachosukumwa kinaweza kuchaji tena, kwa kutumia umeme kutoka kwenye 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 iliyopendekezwa katika bomba la maendeleo. Hiyo ni ya pili kwa China pekee.
Katika miaka ya hivi karibuni, maombi ya vibali na leseni kwa mifumo ya kuhifadhi maji yameongezeka sana, na teknolojia mpya zinazingatiwa. Hizi ni pamoja na vifaa vya "mzunguko uliofungwa", ambapo hakuna hifadhi iliyounganishwa na chanzo cha maji cha nje, au vifaa vidogo vinavyotumia matangi badala ya mabwawa. Njia zote mbili huenda zisivuruge mazingira yanayozunguka.
Uchafuzi na ukame
Kuweka mabwawa kwenye mito au kuunda mabwawa mapya kunaweza kuzuia uhamiaji wa samaki na kuharibu mifumo ikolojia na makazi yanayozunguka. Mabwawa na mabwawa yamewahamisha hata makumi ya mamilioni ya watu katika historia yote, kwa kawaida jamii za wenyeji au za vijijini.
Madhara haya yanatambuliwa sana. Lakini changamoto mpya — uzalishaji kutoka kwa hifadhi — sasa inazidi kupata umakini.
"Kile ambacho watu hawajui ni kwamba hifadhi hizi hutoa kaboni dioksidi na methane nyingi angani, ambazo zote ni gesi kali za chafu," alisema Ilissa Ocko, Mwanasayansi Mkuu wa Hali ya Hewa katika Mfuko wa Ulinzi wa Mazingira.
Uchafuzi huo hutokana na mimea inayooza na vitu vingine vya kikaboni, ambavyo huvunjika na kutoa methane wakati eneo linapofurika ili kuunda hifadhi. "Kawaida methane hiyo hubadilika kuwa kaboni dioksidi, lakini unahitaji oksijeni ili kufanya hivyo. Na ikiwa maji ni ya joto sana, basi tabaka za chini huwa zimepungukiwa na oksijeni," alisema Ocko, akimaanisha kwamba methane kisha hutolewa angani.
Linapokuja suala la kuongeza joto duniani, methane ina nguvu zaidi ya mara 80 kuliko CO2 kwa miaka 20 ya kwanza baada ya kutolewa kwake. Hadi sasa, utafiti unaonyesha kwamba sehemu zenye joto zaidi duniani, kama vile India na Afrika, huwa na mimea inayochafua mazingira zaidi, huku Ocko akisema kwamba hifadhi nchini China na Marekani hazijali sana. Lakini Ocko anasema kuna haja ya kuwa na njia imara zaidi ya kupima uzalishaji wa hewa chafu.
"Na kisha unaweza kuwa na aina zote za motisha za kuipunguza, au kanuni kutoka kwa mamlaka tofauti ili kuhakikisha kwamba hutoi bidhaa nyingi kupita kiasi," Ocko alisema.
Tatizo jingine kubwa la umeme wa maji ni ukame unaosababishwa na hali ya hewa. Mabwawa ya maji yasiyo na kina hutoa umeme kidogo, na hilo linatia wasiwasi hasa katika Magharibi mwa Amerika, ambayo yameshuhudia kipindi kikavu zaidi cha miaka 22 katika miaka 1,200 iliyopita.
Huku hifadhi kama vile Ziwa Powell, linalolisha Bwawa la Glen Canyon, na Ziwa Mead, linalolisha Bwawa la Hoover, vikitoa umeme mdogo, mafuta ya visukuku yanazidi kupungua. Utafiti mmoja uligundua kuwa kuanzia 2001-2015, tani milioni 100 za ziada za kaboni dioksidi zilitolewa katika majimbo 11 magharibi kwa sababu ya mabadiliko yaliyosababishwa na ukame kutoka kwa umeme wa maji. Wakati wa kipindi kigumu sana kwa California kati ya 2012-2016, utafiti mwingine ulikadiria kuwa uzalishaji wa umeme wa maji uliopotea uligharimu jimbo hilo dola bilioni 2.45.
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 ni futi 1,047, kinatarajiwa kupungua zaidi, huku Ofisi ya Urejeshaji ikichukua hatua isiyo ya kawaida ya kuzuia maji katika Ziwa Powell, lililoko upande wa Ziwa Mead, ili Bwawa la Glen Canyon liweze kuendelea kutoa umeme. Ikiwa Ziwa Mead litashuka chini ya futi 950, halitazalisha umeme tena.
Mustakabali wa umeme wa maji
Kuboresha miundombinu ya umeme wa maji iliyopo kunaweza kuongeza ufanisi na kurejesha 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 katika kuboresha mitambo ya zamani duniani kote. Hiyo inachangia karibu robo ya uwekezaji wote wa umeme wa maji duniani, na karibu 90% ya uwekezaji barani Ulaya na Amerika Kaskazini.
Katika Bwawa la Hoover, hiyo ilimaanisha kurekebisha baadhi ya turbine zao ili zifanye kazi kwa ufanisi zaidi katika miinuko ya chini, kuweka milango nyembamba ya wiketi, ambayo hudhibiti mtiririko wa maji kwenye turbine na kuingiza hewa iliyoshinikizwa kwenye turbine ili kuongeza ufanisi.
Lakini katika sehemu zingine za dunia, uwekezaji mwingi unaelekezwa kwenye mitambo mipya. Miradi mikubwa, inayomilikiwa na serikali barani Asia na Afrika inatarajiwa kuchangia zaidi ya 75% ya uwezo mpya wa umeme wa maji hadi mwaka wa 2030. Lakini baadhi ya watu wana wasiwasi kuhusu athari ambazo miradi kama hiyo itakuwa nayo kwenye mazingira.
"Kwa maoni yangu ya unyenyekevu, zimejengwa kupita kiasi. Zimejengwa kwa uwezo mkubwa ambao sio lazima," Shannon Ames, Mkurugenzi Mtendaji wa Taasisi ya Umeme wa Maji yenye Athari Ndogo alisema, "Zinaweza kufanywa kama njia ya mto na zinaweza kubuniwa tofauti."
Vifaa vya maji vinavyotumia maji havijumuishi hifadhi ya maji, na hivyo vina athari ndogo kwa mazingira, lakini haviwezi kutoa nishati kulingana na mahitaji, kwani uzalishaji hutegemea mtiririko wa msimu. Umeme wa maji unaotumia maji unatarajiwa kuchangia takriban 13% ya jumla ya nyongeza za uwezo wa maji muongo huu, huku umeme wa maji wa jadi ukichangia 56% na umeme wa maji ukichangia 29%.
Lakini kwa ujumla, ukuaji wa umeme wa maji unapungua, na unatarajiwa kupungua kwa takriban 23% hadi 2030.. Kubadilisha mwelekeo huu kutategemea kwa kiasi kikubwa kurahisisha michakato ya udhibiti na vibali, na kuweka viwango vya juu vya uendelevu na programu za kupima uzalishaji wa gesi chafu ili kuhakikisha kukubalika kwa jamii. Muda mfupi wa maendeleo ungewasaidia watengenezaji kupata makubaliano ya ununuzi wa umeme, na hivyo kuhamasisha uwekezaji kwani faida itahakikishwa.
"Sehemu ya sababu haionekani kuvutia wakati mwingine kama nishati ya jua na upepo ni kwa sababu upeo wa vifaa hivyo ni tofauti. Kwa mfano, kiwanda cha upepo na nishati ya jua kwa kawaida huonekana kama mradi wa miaka 20," Ames alisema, "Kwa upande mwingine, umeme wa maji una leseni na unafanya kazi kwa miaka 50. Na mingi kati yao imekuwa ikifanya kazi kwa miaka 100 ... Lakini masoko yetu ya mitaji hayathamini faida ndefu kama hiyo."
Kupata motisha sahihi kwa ajili ya umeme wa maji na maendeleo ya hifadhi ya maji, na kuhakikisha kwamba inafanywa kwa njia endelevu, itakuwa muhimu katika kuondoa ulimwengu kutoka kwa mafuta ya visukuku, Woolf anasema.
"Hatuelewi vichwa vya habari kama baadhi ya teknolojia zingine zinavyopata. Lakini nadhani watu wanazidi kutambua kwamba huwezi kuwa na gridi ya kuaminika bila umeme wa maji."
Muda wa chapisho: Julai-14-2022
