Climate-Reliability Assessment of Wind–Solar Energy Resources under Future Climate Scenarios
यह अध्ययन CMIP6 अनुमानों का उपयोग करके दक्षिण-पूर्वी इराक में हाइब्रिड पवन-सौर ऊर्जा प्रणालियों के जलवायु लचीलेपन का मूल्यांकन करता है, जिससे यह पता चलता है कि भविष्य के विश्वसनीयता जोखिम मुख्य रूप से सौर संसाधनों या पवन-सौर पूरकता में परिवर्तनों के बजाय पवन शक्ति घनत्व में महत्वपूर्ण गिरावट के कारण संचालित होते हैं।
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कल्पना कीजिए कि आप इराक के अल-शहाबी नामक एक गर्म और धूल भरे कोने में एक विशाल, बेहद शानदार "सूर्य-और-पवन" (Sun-and-Wind) पावर स्टेशन की योजना बना रहे हैं। आप यह जानना चाहते हैं कि क्या यह जगह भविष्य में भी बिजली की आपूर्ति बनाए रख पाएगी, भले ही दुनिया का तापमान बढ़ रहा हो। अधिकांश लोग केवल औसत हवा की गति और औसत धूप को देखकर एक अनुमान लगाने की कोशिश करेंगे। लेकिन यह अध्ययन कहता है, "ठहरिए! यह एक पूरी फिल्म को उसके औसत वॉल्यूम (आवाज़) से आंकने जैसा है।" आपको यह जानने की जरूरत है कि क्या फिल्म कभी शांत होती है, या क्या हवा और सूरज ठीक उसी समय सुस्ताने (नींद में जाने) का फैसला करते हैं।
शोधकर्ताओं ने एक अत्यंत शक्तिशाली कंप्यूटर सिमुलेशन (मौसम के लिए एक "टाइम मशीन") का उपयोग करके पिछले 25 वर्षों को पीछे मुड़कर देखा और फिर भविष्य में झाँककर देखा, जिसमें दो अलग-अलग रास्तों की जाँच की गई: एक जहाँ हम प्रदूषण को थोड़ा कम करने की कोशिश करते हैं (SSP2-4.5), और दूसरा जहाँ हम ऐसा नहीं करते (SSP5-8.5)।
बड़ी हैरानी: हवा थक रही है
मुख्य निष्कर्ष यहाँ है: इस क्षेत्र में हवा स्पष्ट रूप से कमजोर हो रही है। भविष्य में, "पवन शक्ति घनत्व" (wind power density - जो मूल रूप से यह है कि हवा में कितनी ताकत है) दुनिया के गर्म होने की मात्रा के आधार पर लगभग 17.3% से 20.9% तक गिरने की भविष्यवाणी की गई है।
हवा को एक धावक की तरह समझें। अतीत में, यह धावक काफी तेज़ था। लेकिन भविष्य के सिमुलेशन में, धावक धीमा और अधिक हांफता हुआ दिखाई दे रहा है। क्योंकि पवन ऊर्जा हवा की गति के घन (cube) पर निर्भर करती है (जिसका अर्थ है कि थोड़ी सी धीमी गति से भी शक्ति में भारी गिरावट आती है), यह बहुत मायने रखता है। अध्ययन में पाया गया कि "कम हवा" वाले दिन होने की आवृत्ति अतीत में लगभग 20% थी, जो भविष्य में बढ़कर 30% से अधिक हो जाएगी। यह एक बड़ा बदलाव है!
सूरज बना हुआ है (लेकिन गर्म हो रहा है)
सूरज के बारे में क्या? आप सोच सकते हैं कि दुनिया के गर्म होने के साथ सूरज और भी चमकदार हो जाएगा। लेकिन अध्ययन बताता है कि धूप (ग्लोबल हॉरिजॉन्टल इरेडिएशन) में बहुत कम बदलाव आएगा—यह थोड़ा बढ़ सकता है या थोड़ा घट सकता है, लेकिन यह ज्यादातर "औसत" ही रहेगा।
हालाँकि, एक पेंच है। सोलर पैनल गर्मी के प्रति संवेदनशील कुकीज़ की तरह होते हैं; वे ठंडे रहने पर बेहतर काम करते हैं। जैसे-जैसे हवा गर्म होती है, पैनलों की दक्षता कम हो जाती है। इसलिए, भले ही सूरज उतना ही चमक रहा हो, वास्तविक बिजली जो पैनल पैदा करते हैं (तापमान-समायोजित फोटोवोल्टिक आउटपुट) के घटने की भविष्यवाणी की गई है, जो लगभग 1% से 2% है, क्योंकि गर्मी उन्हें कम कुशल बनाती है।
"दोहरी मुसीबत" की समस्या
सबसे दिलचस्प हिस्सा तब आता है जब हवा और सूरज एक साथ काम करते हैं। अतीत में, जब हवा कम हो जाती थी, तो सूरज आमतौर पर चमक रहा होता था, और इसके विपरीत भी। वे एक अच्छी टीम की तरह एक-दूसरे की भरपाई करते थे। अध्ययन ने पाया कि यह "टीमवर्क" (जिसे पूरकता या complementarity कहा जाता है) वास्तव में काफी स्थिर बना हुआ है। वे अचानक एक साथ काम छोड़ने का फैसला नहीं कर रहे हैं।
लेकिन, क्योंकि हवा बहुत अधिक कमजोर हो रही है, ऐसे दिन अधिक होंगे जब हवा कम होगी और संयोग से सूरज भी कम होगा। अतीत में, एक ही दिन में दोनों के कम होने की संभावना लगभग 6.88% थी। सबसे खराब भविष्य के परिदृश्य (उच्च-उत्सर्जन पथ, वर्ष 2071-2100) में, यह "दोहरी मुसीबत" की संभावना बढ़कर लगभग 10.17% हो जाती है। यह पूरी तरह से पतन नहीं है, लेकिन यह पहले की तुलना में "पावर डिप" (बिजली की कमी) का उच्च जोखिम है।
योजना बनाने के लिए इसका क्या अर्थ है?
अध्ययन इस विचार के विरुद्ध तर्क देता है कि हम भविष्य की योजना बनाने के लिए केवल वार्षिक औसत को देख सकते हैं। यह ऐसा ही है जैसे यह कहना कि "सर्दियों में औसत तापमान ठीक है," जबकि इस बात को अनदेखा करना कि हर मंगलवार को बर्फबारी हो सकती है। शोधकर्ता दिखाते हैं कि वास्तविक जोखिम यह नहीं है कि सूरज गायब हो जाएगा या हवा और सूरज एक साथ काम करना बंद कर देंगे; जोखिम यह है कि हवा बिजली का एक बहुत कम विश्वसनीय स्रोत बन जाएगी।
इसलिए, यदि आप यहाँ एक हाइब्रिड पावर स्टेशन बना रहे हैं, तो आप केवल हवा पर निर्भर नहीं रह सकते जो भार को संभाल ले। आपको उन दिनों के लिए योजना बनानी होगी जब हवा कमजोर हो, और याद रखें कि भले ही सूरज चमक रहा हो, गर्मी सोलर पैनलों को थोड़ा चिड़चिड़ा बना सकती है। अध्ययन सुझाव देता है कि बेहतर सिस्टम डिजाइन करने के लिए इन विशिष्ट "कम-संसाधन" (low-resource) आंकड़ों का उपयोग किया जाए, न कि केवल औसत के आधार पर अनुमान लगाया जाए। यह एक याद दिलाता है कि बदलते जलवायु में, "औसत" मौसम पूरी कहानी नहीं होता है।
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