The risk to renewable electricity from volcanic eruptions
यह अध्ययन 1815 के टाम्बोरा विस्फोट का एक एनालॉग (समान उदाहरण) के रूप में उपयोग करता है ताकि यह प्रदर्शित किया जा सके कि एक बड़ी ज्वालामुखीय घटना पवन और सौर संसाधनों में एक साथ, निरंतर वैश्विक गिरावट का कारण बन सकती है, जिससे बिजली उत्पादन में महत्वपूर्ण हानि और आर्थिक लागत हो सकती है जो दीर्घकालिक ऊर्जा नियोजन में इस तरह के निम्न-आवृत्ति वाले जलवायु झटकों को शामिल करने की तत्काल आवश्यकता को रेखांकित करती है।
मूल पेपर CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। नीचे दिए गए पेपर की यह व्याख्या AI से तैयार की गई है। इसे लेखकों ने न तो लिखा है, न इसका समर्थन किया है। तकनीकी सटीकता के लिए मूल पेपर देखें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें
दुनिया अपनी ऊर्जा स्रोतों को बदल रही है, जीवाश्म ईंधन जलाने से हटकर हवा और सूरज से ली जाने वाली ऊर्जा की ओर बढ़ रही है। ये नवीकरणीय स्रोत स्वच्छ हैं और एक स्थिर जलवायु के लिए आवश्यक भी हैं, लेकिन इनमें एक छिपा हुआ दोष है: वे पूरी तरह से मौसम पर निर्भर हैं। यदि हवा चलना बंद हो जाए या बादल बहुत लंबे समय तक सूरज को ढक लें, तो बत्तियाँ बुझ सकती हैं। वैज्ञानिक लंबे समय से इस बात का अध्ययन करते रहे हैं कि दैनिक तूफान या मौसमी बदलाव इन बिजली ग्रिडों को कैसे प्रभावित करते हैं, लेकिन एक बहुत ही दुर्लभ और अधिक नाटकीय प्रकार की मौसम घटना है जिसे ऊर्जा नियोजन में काफी हद तक अनदेखा किया गया है। यह है एक विशाल ज्वालामुखी विस्फोट। जब पर्याप्त आकार का कोई ज्वालामुखी फटता है, तो वह ऊपरी वायुमंडल में भारी मात्रा में गैस और राख छोड़ देता है, जो फैलकर एक वैश्विक धुंध (हेज़) बना लेती है। यह धुंध सूरज को रोकने वाले एक पतले पर्दे की तरह काम करती है, जो ग्रह को ठंडा कर सकती है और हवा के पैटर्न को बदल सकती है। हालांकि ऐसे विस्फोटों का वैश्विक तापमान पर क्या प्रभाव पड़ता है, यह अच्छी तरह से ज्ञात है, लेकिन पहले किसी ने यह गणना नहीं की थी कि इस विशिष्ट प्रकार के वायुमंडलीय व्यवधान का उस बिजली पर क्या प्रभाव पड़ेगा जिस पर हम प्रतिदिन निर्भर रहते हैं।
शोधकर्ताओं की एक टीम ने यह सिम्युलेट करने के लिए इस कमी को पूरा करने का प्रयास किया कि यदि आज के समय में 1815 में हुए विस्फोट जितना शक्तिशाली ज्वालामुखी फटता, तो क्या होता। उन्होंने अपने मॉडल के रूप में 1815 में माउंट टैम्बोरा के विस्फोट को चुना क्योंकि यह दर्ज इतिहास के सबसे महत्वपूर्ण विस्फोटों में से एक था, जिसने दुनिया भर में फसलों को तबाह करने वाला "बिना गर्मियों का वर्ष" पैदा किया था। पृथ्वी के वायुमंडल के एक परिष्कृत कंप्यूटर मॉडल का उपयोग करते हुए, वैज्ञानिकों ने उस विस्फोट की स्थितियों को फिर से बनाया और देखा कि एयरोसोल का परिणामी बादल—सल्फर के सूक्ष्म कण जो सूर्य के प्रकाश को परावर्तित करते हैं—आधुनिक बिजली संयंत्रों के लिए उपलब्ध पवन और सौर संसाधनों के साथ कैसे परस्पर क्रिया करेंगे। उन्होंने यह सुनिश्चित करने के लिए सैकड़ों सिमुलेशन चलाए कि परिणाम केवल कंप्यूटर कोड की कोई त्रुटि न हों, जिसमें उन्होंने अलग-अलग पृष्ठभूमि वाले जलवायु, जिसमें एक गर्म भविष्य की दुनिया और एल नीनो जैसे प्राकृतिक मौसम चक्र शामिल थे, के तहत विस्फोट के व्यवहार का परीक्षण किया।
सिमुलेशन ने एक गंभीर वास्तविकता को उजागर किया: इस परिमाण की एक ज्वालामुखी घटना वैश्विक स्तर पर पवन और सौर उत्पादन दोनों में एक साथ गिरावट का कारण बनेगी। धुंध सूर्य के प्रकाश को रोकेगी, जिससे सौर पैनलों द्वारा एकत्रित की जा सकने वाली ऊर्जा सीधे कम हो जाएगी। साथ ही, एयरोसोल का शीतलन प्रभाव उस बड़े पैमाने के वायुमंडलीय परिसंचरण को कमजोर कर देगा जो हवा को संचालित करता है, जिससे दुनिया के कई बेहतरीन विंड फार्म क्षेत्रों में शांत हवा चलेगी। यह दोहरा झटका एक संक्षिप्त व्यवधान नहीं होगा; मॉडलों ने दिखाया कि ऊर्जा संसाधनों में यह कमी बीस महीनों तक बनी रहेगी। अध्ययन में औसतन पाया गया कि इस अवधि के दौरान वैश्विक पवन और सौर संसाधन लगभग 3.6 प्रतिशत तक घट जाएंगे। कुछ प्रतिशत सुनने में छोटा लग सकता है, लेकिन वैश्विक ऊर्जा प्रणाली का पैमाना देखते हुए, इसका अर्थ बिजली की एक विशाल हानि है।
जब शोधकर्ताओं ने इन भौतिक परिवर्तनों को आधुनिक बिजली ग्रिडों की भाषा में अनुवादित किया, तो आंकड़े स्पष्ट हो गए। 2024 में स्थापित वैश्विक पवन और सौर क्षमता के आधार पर, टैम्बोरा के आकार का एक एकल विस्फोट उन बीस महीनों में लगभग 216.9 टेरावाट-घंटे बिजली की हानि का कारण बनेगा। इसे समझने के लिए, यह उतनी बिजली है जितनी पूरा कैलिफोर्निया राज्य एक वर्ष में खपत करता है। खोई हुई ऊर्जा की वित्तीय लागत, बिजली उत्पन्न करने की वर्तमान कीमतों का उपयोग करते हुए, लगभग 9.2 बिलियन अमेरिकी डॉलर होगी। हालांकि, इसका प्रभाव हर जगह समान रूप से महसूस नहीं किया जाएगा। अध्ययन ने एक महत्वपूर्ण अंतर को रेखांकित किया कि जहाँ मौसम सबसे खराब है और जहाँ नुकसान सबसे गंभीर है। उदाहरण के लिए, दक्षिण अमेरिका और अफ्रीका में पवन और सौर ऊर्जा में सबसे अधिक प्रतिशत गिरावट आएगी, जिससे वे सबसे संवेदनशील क्षेत्र बन जाएंगे। फिर भी, चूंकि एशिया में वर्तमान में पवन और सौर ऊर्जा संयंत्रों का सबसे बड़ा संकेंद्रण है, इसलिए उसे बिजली की सबसे बड़ी पूर्ण हानि होगी, जो 111 टेरावाट-घंटे से अधिक होगी। यूरोप और उत्तरी अमेरिका को भी महत्वपूर्ण नुकसान का सामना करना पड़ेगा, हालांकि यह एशिया से थोड़ा कम होगा।
शोधकर्ताओं ने पवन और सूर्य के इस व्यवहार को समझने के लिए अंतर्निर्हित भौतिकी का भी अध्ययन किया। उन्होंने पाया कि ज्वालामुखी की धुंध उष्णकटिबंधीय वायुमंडल को ठंडा करती है, जो हैडली सर्कुलेशन (Hadley circulation) को कमजोर करती है—एक विशाल इंजन जो भूमध्य रेखा से ध्रुवों की ओर गर्मी को ले जाता है। यह कमजोरी उपोष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में हवा की गति को कम कर देती है, जहाँ कई विंड फार्म स्थित होते हैं। दिलचस्प बात यह है कि मॉडलों ने दिखाया कि कुछ उच्च-अक्षांश क्षेत्रों में हवा की गति वास्तव में बढ़ गई, लेकिन ये लाभ अन्य स्थानों पर व्यापक नुकसान की भरपाई करने के लिए पर्याप्त नहीं थे। सौर ऊर्जा के लिए, कहानी थोड़ी अधिक जटिल थी। जबकि ज्वालामुखी कणों ने प्रत्यक्ष सूर्य के प्रकाश को अवरुद्ध किया, शीतलन प्रभाव ने कुछ क्षेत्रों में बादलों के आवरण को भी कम कर दिया, जिससे थोड़ा अधिक प्रकाश अंदर आ सका। इस बादल में कमी ने राख के कारण होने वाले अंधेरे को आंशिक रूप से कम किया, लेकिन सौर ऊर्जा में शुद्ध कमी को रोकने के लिए पर्याप्त नहीं था। अध्ययन बताता है कि ये भौतिक तंत्र सुदृढ़ हैं, जिसका अर्थ है कि वे संभवतः तब भी घटित होंगे यदि विस्फोट एक गर्म भविष्य की जलवायु या किसी अन्य प्राकृतिक मौसम चरण के दौरान होता है।
यह कार्य ऊर्जा नियोजन के भविष्य के लिए एक चेतावनी के रूप में कार्य करता है। जैसे-जैसे दुनिया मौसम पर निर्भर बिजली की ओर अधिक उन्मुख हो रही है, दुर्लभ, उच्च-प्रभाव वाले जलवायु झटकों का जोखिम अधिक महत्वपूर्ण होता जा रहा है। अध्ययन इस बात पर जोर देता है कि वर्तमान ऊर्जा प्रणालियाँ दो साल की कम हवा और कम धूप की अवधि को संभालने के लिए डिज़ाइन नहीं की गई हैं, और मानक बैटरी स्टोरेज इतनी लंबी अवधि के अंतर को पाटने के लिए पर्याप्त नहीं है। इसके अलावा, इन निष्कर्षों के सौर जियोइंजीनियरिंग (solar geoengineering) नामक एक विवादास्पद विचार के लिए निहितार्थ हैं, जहाँ मनुष्य ग्रह को ठंडा करने के लिए जानबूझकर वायुमंडल में एयरोसोल इंजेक्ट कर सकते हैं। अध्ययन बताता है कि जबकि ऐसा हस्तक्षेप वैश्विक तापमान को कम कर सकता है, यह अनजाने में नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन को बाधित कर सकता है, जिससे जलवायु शमन (mitigation) और ऊर्जा सुरक्षा के बीच एक नया संघर्ष पैदा हो सकता है। शोधकर्ता निष्कर्ष निकालते हैं कि हालांकि एक विशाल ज्वालामुखी विस्फोट एक कम संभावना वाली घटना है, लेकिन वैश्विक बिजली ग्रिड को बाधित करने की इसकी क्षमता इतनी अधिक है कि इसे एक लचीले, निम्न-कार्बन भविष्य के दीर्घकालिक नियोजन में शामिल किया जाना चाहिए।
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