Global system value of tidal stream energy for cost-effective decarbonisation

दुनिया एक ऐसे भविष्य की ओर तेजी से बढ़ रही है जहाँ बिजली लगभग पूरी तरह से सूर्य और हवा से आएगी। जलवायु परिवर्तन को रोकने के लिए यह बदलाव आवश्यक है, लेकिन यह एक पेचीदा समस्या भी लाता है: सूरज हमेशा नहीं चमकता और हवा हमेशा नहीं चलती। जब मौसम शांत होता है, तो बिजली ग्रिड में कमी आ सकती है, जिससे इंजीनियरों को ऊर्जा को बाद के लिए संचित करने हेतु भारी मात्रा में बैटरी स्टोरेज बनाने के लिए मजबूर होना पड़ता है। ये बैटरियां महंगी हैं और इन्हें बनाने के लिए बड़ी मात्रा में दुर्लभ सामग्रियों की आवश्यकता होती है। वैज्ञानिकों को लंबे समय से पता है कि ज्वार-भाटा एक अलग प्रकार की शक्ति प्रदान करता है। हवा और सौर ऊर्जा के विपरीत, समुद्र का उतार-चढ़ाव चंद्रमा और सूर्य के गुरुत्वाकर्षण खिंचाव द्वारा संचालित होता है, जो इसे पूरी तरह से अनुमानित और मौसम से पूरी तरह स्वतंत्र बनाता है। बड़ा सवाल हमेशा यह रहा है कि क्या यह विश्वसनीय शक्ति अंडरवॉटर टर्बाइनों (पानी के नीचे के टर्बाइनों) के निर्माण की उच्च कीमत के लायक है, या यह केवल एक सीमित जिज्ञासा मात्र है।

ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय और प्लािमोथ विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं द्वारा किए गए एक नए अध्ययन ने अंततः उस प्रश्न का उत्तर दिया है, जिसमें उन्होंने केवल एक एकल बिजली संयंत्र की लागत देखने के बजाय पूरे बिजली तंत्र पर नज़र डाली। उन्होंने स्कॉटलैंड के हवादार तटों से लेकर इंडोनेशिया के धूप वाले द्वीपों तक, दुनिया के बीस अलग-अलग स्थानों के आसपास बिजली ग्रिड कैसे काम करेंगे, इसका अनुकरण करने के लिए एक परिष्कृत कंप्यूटर मॉडल का उपयोग किया। इन सिमुलेशन में, उन्होंने यह परीक्षण किया कि ज्वारीय धारा ऊर्जा (tidal stream energy)—जो करंट के साथ घूमने वाले अंडरवॉटर टर्बाइनों से उत्पन्न होती है—को जोड़ने से नेट-जीरो बिजली प्रणाली की कुल लागत और डिजाइन में क्या बदलाव आता है। परिणाम दर्शाते हैं कि ज्वारीय ऊर्जा पहले की तुलना में कहीं अधिक मूल्यवान है, इसलिए नहीं कि इसे बनाना सस्ता है, बल्कि इसलिए क्योंकि यह पवन और सौर ऊर्जा के लिए एक आदर्श साथी के रूप में कार्य करती है, जिससे पूरे तंत्र को बहुत कम महंगी बैटरी स्टोरेज और कम कुल संसाधनों के साथ चलाया जा सकता है।

शोधकर्ताओं ने पाया कि ज्वारीय ऊर्जा का मूल्य इस बात पर बहुत अधिक निर्भर करता है कि किसी क्षेत्र में पहले से ही कौन से अन्य ऊर्जा स्रोत उपलब्ध हैं। उन स्थानों पर जहाँ हवा मुख्य नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत है, वहाँ ज्वारीय ऊर्जा को जोड़ने से एक शक्तिशाली संयोजन बनता है। चूँकि हवा कई दिनों तक अप्रत्याशित हो सकती है, इसलिए ग्रिडों को आमतौर पर यह सुनिश्चित करने के लिए भारी मात्रा में अतिरिक्त पवन टरबाइन और बैटरियां बनाने की आवश्यकता होती है कि हमेशा पर्याप्त बिजली उपलब्ध रहे। हालाँकि, ज्वार-भाटा एक सख्त, अनुमानित कार्यक्रम का पालन करता है, जो दो बार एक दिन में आता है और बीच में छोटे अंतराल होते हैं। जब इस अनुमानित लय को एक हवा वाले तंत्र में जोड़ा जाता है, तो यह उन अंतरालों को भर देता है जो हवा के पीछे छोड़ देती है। अध्ययन दिखाता है कि इन हवा-प्रधान क्षेत्रों में, ज्वारीय ऊर्जा को जोड़ने से बिजली प्रणाली की कुल लागत में 20 प्रतिशत से अधिक की कटौती की जा सकती है। यह बैटरी स्टोरेज की आवश्यकता को नाटकीय रूप से कम करके ऐसा करता है, जो अक्सर एक हरित ग्रिड का सबसे महंगा हिस्सा होता है। वास्तव में, इन सिमुलेशन में बैटरी क्षमता की आवश्यकता 20 से 55 प्रतिशत के बीच गिर गई।

उन क्षेत्रों में जहाँ सौर ऊर्जा प्रमुख नवीकरणीय स्रोत है, कहानी थोड़ी अलग है लेकिन फिर भी सकारात्मक है। सौर पैनल दिन के दौरान बिजली पैदा करते हैं और रात में रुक जाते हैं, जो एक बहुत ही नियमित पैटर्न है। यहाँ ज्वारीय ऊर्जा को जोड़ने से मदद तो मिलती है, लेकिन बचत थोड़ी मध्यम है, जो आम तौर पर सिस्टम की लागत को 15 प्रतिशत से कम करती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि सौर पैनल और बैटरियां पहले से ही दिन और रात के दैनिक चक्र को संभालने में काफी अच्छी हैं। हालाँकि, इन धूप वाले क्षेत्रों में भी, ज्वारीय ऊर्जा ने महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। इसने बैटरी स्टोरेज की आवश्यकता को लगभग 15 प्रतिशत कम किया और बिजली की आपूर्ति को सुचारू बनाने में मदद की, जिससे सिद्ध होता है कि लगभग किसी भी नवीकरणीय ऊर्जा मिश्रण में इसका स्थान है। अध्ययन बताता है कि ज्वार-भाटा की अनूठी टाइमिंग वह स्थिरता प्रदान करती है जो पवन और सौर ऊर्जा अकेले नहीं दे सकते।

सबसे आश्चर्यजनक निष्कर्षों में से एक यह था कि ज्वारीय ऊर्जा ऊर्जा संक्रमण के भौतिक पदचिह्न (physical footprint) को कितना कम कर सकती है। एक नेट-जीरो दुनिया बनाने के लिए सौर फार्मों और पवन पार्कों के लिए विशाल भूमि, साथ ही बैटरियों के लिए लिथियम जैसी महत्वपूर्ण सामग्रियों की भारी मात्रा की आवश्यकता होती है। सिमुलेशन ने दिखाया कि ज्वारीय ऊर्जा को शामिल करने से, कई हवा-प्रधान स्थानों में विकास के लिए आवश्यक कुल क्षेत्र को 30 प्रतिशत से अधिक कम किया जा सकता है। इसी तरह, लिथियम की मांग भी काफी कम हो गई, जिसकी आवश्यकता बैटरियों को बनाने के लिए होती है। कुछ मामलों में, बैटरी क्षमता की आवश्यकता में 80 प्रतिशत तक की गिरावट आई। इसका अर्थ है कि ज्वारीय ऊर्जा हमें यह समस्या हल करने में मदद कर सकती है कि ये सभी नए पावर प्लांट कहाँ बनाए जाएं और उन्हें बनाने के लिए सामग्री कहाँ से प्राप्त की जाए, जिससे पर्यावरण और वैश्विक आपूर्ति श्रृंखलाओं पर दबाव कम होता है।

शोधकर्ताओं ने यह भी देखा कि जैसे-जैसे दुनिया शून्य कार्बन उत्सर्जन के करीब पहुँचती है, ज्वारीय ऊर्जा का मूल्य कैसे बदलता है। हवा-प्रधान प्रणालियों में, जैसे-जैसे कार्बन सीमाएं सख्त होती जाती हैं, ज्वारीय ऊर्जा का मूल्य बढ़ता जाता है। जैसे-जैसे ग्रिड स्वच्छ होता जाता है और जीवाश्म ईंधन पर कम निर्भर होता जाता है, उस अनुमानित, मौसम-स्वतंत्र शक्ति की आवश्यकता अधिक महत्वपूर्ण हो जाती है। इसके विपरीत, सौर-प्रधान प्रणालियों में, मूल्य स्थिर रहता है लेकिन उतना नाटकीय रूप से नहीं बढ़ता है। अध्ययन ने पहचान की कि किसी क्षेत्र में पवन और सौर संसाधनों का अनुपात इस बात का सटीक संकेतक है कि ज्वारीय ऊर्जा कितनी मदद करेगी। यदि किसी स्थान पर बहुत अधिक हवा है और सौर कम है, तो ज्वारीय ऊर्जा एक बड़ा लागत-बचत कारक होगी। यदि कोई स्थान बहुत धूप वाला है, तो ज्वारीय ऊर्जा मदद तो करेगी, लेकिन यह पहेली का एक छोटा हिस्सा होगी।

यह कार्य नई ऊर्जा प्रौद्योगिकियों के बारे में पुराने तरीके की सोच को चुनौती देता है। लंबे समय तक, विशेषज्ञों ने ज्वारीय ऊर्जा जैसी तकनीकों का मूल्यांकन केवल बिजली की प्रति इकाई उनकी अपनी लागत के आधार पर किया। क्योंकि अंडरवॉटर टर्बाइनों को बनाना और बनाए रखना वर्तमान में महंगा है, इसलिए उन्हें अक्सर सस्ते सौर पैनलों के साथ प्रतिस्पर्धा करने के लिए बहुत महंगा माना जाता था। यह नया शोध तर्क देता है कि यह दृष्टिकोण बहुत संकीमित है। यह सुझाव देता है कि किसी तकनीक का वास्तविक मूल्य इस बात में निहित है कि वह पूरे तंत्र में कैसे फिट बैठती है। भले ही ज्वारीय टर्बाइनों को सौर पैनलों की तुलना में बनाना अधिक महंगा है, वे बैटरी और अतिरिक्त पवन टरबाइनों जैसे अन्य महंगे घटकों की आवश्यकता को कम करके पूरे तंत्र के पैसे बचाते हैं। अध्ययन निष्कर्ष निकालता है कि ज्वारीय धारा ऊर्जा केवल कुछ विशिष्ट तटरेखाओं के लिए एक स्थानीय जिज्ञासा नहीं है, बल्कि एक सस्ते, अधिक कुशल और अधिक लचीले नेट-जीरो भविष्य के निर्माण के लिए एक वैश्विक रूप से महत्वपूर्ण उपकरण है।

शोधकर्ता अपने निष्कर्षों का परीक्षण विभिन्न परिदृश्यों के विरुद्ध करने में भी सावधान रहे, जिसमें भविष्य की तकनीकी लागतों में परिवर्तन और बिजली की मांग के विभिन्न पैटर्न शामिल थे। भले ही उन्होंने यह माना कि बैटरियों या पवन टरबाइनों की लागत में काफी उतार-चढ़ाव आ सकता है, ज्वारीय ऊर्जा को जोड़ने का लाभ सुसंगत बना रहा। सिमुलेशन ने दिखाया कि ज्वारीय ऊर्जा पूरे तंत्र को अधिक मजबूत बनाती है, जिसका अर्थ है कि यह अन्य प्रौद्योगिकियों की लागत में अप्रत्याशित परिवर्तनों से संतुलन बिगड़ने की संभावना कम है। यह लचीलापन इसकी मूल्यवान विशेषता का एक प्रमुख हिस्सा है। अध्ययन ने यह भी नोट किया कि हालांकि सर्वोत्तम ज्वारीय संसाधन कुछ विशिष्ट स्थानों, जैसे स्कॉटलैंड के पेंटलैंड फर्थ और न्यूजीलैंड के कुक स्ट्रेट में पाए जाते हैं, लेकिन इसके लाभ केवल इन विशाल स्थलों तक सीमित नहीं हैं। जापान और इंडोनेशिया सहित दुनिया के छोटे स्थलों ने भी महत्वपूर्ण प्रणाली-व्यापी लाभ दिखाए।

अंततः, यह शोध पत्र एक ऐसे भविष्य के ऊर्जा तंत्र की तस्वीर पेश करता है जहाँ महासागर एक केंद्रीय भूमिका निभाता है। ज्वार-भाटा की अनुमानित लय का लाभ उठाकर, हम बिजली ग्रिड बना सकते हैं जो न केवल स्वच्छ हैं बल्कि सस्ते और ग्रह के संसाधनों पर कम मांग वाले भी हैं। यह शोध बताता है कि ज्वारीय ऊर्जा को कहाँ और कब तैनात किया जाना चाहिए, जो यह सुझाव देता है कि यह वैश्विक डीकार्बोनाइजेशन की पहेली में एक महत्वपूर्ण लापता हिस्सा है। यह एक अनुस्मारक है कि जलवायु संकट को हल करने के लिए विविध तकनीकों के मिश्रण की आवश्यकता होगी, जिनमें से प्रत्येक अपनी अनूठी ताकत का उपयोग करे, न कि केवल एक एकल समाधान पर निर्भर रहे। ज्वार-भाटा, अपनी प्राचीन और अपरिवर्तनीय लय के साथ, एक सतत विश्व की ओर संक्रमण का मार्गदर्शन करने के लिए एक स्थिर हाथ प्रदान करता है।