अक्षय ऊर्जा के साथ टेक्सास में ब्लैकआउट को रोकना

बारह महीने बाद राज्य के विद्युत ग्रिड में सुधार हुआ, जबकि इसमें सुधार हुआ, अभी भी असुरक्षित मौसम के कारण बिजली गुल हो जाती है।

टेक्सास ए एंड एम यूनिवर्सिटी में वायुमंडलीय विज्ञान के प्रोफेसर एंड्रयू डेसलर ने कहा, “अगर हम इस साल 2021 में उरे की तरह एक और तूफान की चपेट में आ गए, तो ग्रिड फिर से नीचे चला जाएगा।” “यह अभी भी हमारे लिए बहुत जोखिम भरा है।”

अभी, हाल के एक अध्ययन यह दर्शाता है कि राष्ट्रव्यापी ब्लैकआउट – शायद चरम मौसम की घटनाओं के दौरान भी – सौर, पवन और पानी जैसे 100 प्रतिशत स्वच्छ, नवीकरणीय ऊर्जा पर स्विच करके बचा जा सकता है।

““तकनीकी और आर्थिक रूप से, हमारे पास 95 प्रतिशत प्रौद्योगिकियां हैं जिनकी हमें आज सब कुछ बदलने की आवश्यकता है,” पेपर के प्रमुख लेखक और स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय में सिविल और पर्यावरण इंजीनियरिंग के प्रोफेसर मार्क जैकबसन ने कहा। पवन, पानी और सौर पहले से ही देश की बिजली का लगभग पांचवां हिस्सा हैं, हालांकि कई क्षेत्रों में पूर्ण परिवर्तन धीमा है।

अध्ययन से पता चला है कि अक्षय ऊर्जा स्रोतों पर स्विच करने से ऊर्जा की आवश्यकता भी कम होगी, उपभोक्ता लागत कम होगी, लाखों नई नौकरियां पैदा होंगी और लोगों के स्वास्थ्य में सुधार होगा।

वर्षों से, कुछ ने अपनी लागत के कारण, बड़े पैमाने पर नवीकरणीय ऊर्जा को अपनाने की व्यवहार्यता के बारे में संदेह व्यक्त किया है। लेकिन डेसलर ने कहा कि हालांकि 10 साल पहले सौर ऊर्जा एक महंगा ऊर्जा स्रोत था, यह है आज की सबसे सस्ती कीमतों में से एक.

“नवीकरणीय ऊर्जा के बारे में बहुत से लोगों की समझ बहुत पुरानी हो गई है,” डेसलर ने कहा, जो शोध में शामिल नहीं थे।

पवन ऊर्जा भी बहुत कुशल हो सकती है और कुछ दिनों में टेक्सास की आधी ऊर्जा बचा सकती है – एक ऐसा तथ्य जिसे पॉडकास्टर ने चौंका दिया जो रोगा जब वह “द जो रोगन एक्सपीरियंस” के गुरुवार के एपिसोड में अतिथि के रूप में दिखाई दिए।

“सौर और पवन ऊर्जा के सबसे सस्ते स्रोत उपलब्ध हैं,” डेसलर ने कहा। “लोगों को यह समझ में नहीं आता है, और वे यह भी नहीं समझते हैं कि हम एक विश्वसनीय ग्रिड बनाना जानते हैं जो मुख्य रूप से नवीकरणीय ऊर्जा पर निर्भर करता है।”

नवीनतम अध्ययन में, जैकबसन और उनके सहयोगियों ने दिखाया कि 2050 और 2051 में अधिक आबादी वाले एक हरे, अधिक आबादी वाले देश में ब्लैकआउट के बिना संयुक्त राज्य भर में हर 30 सेकंड में ऊर्जा की मांगों को कैसे पूरा किया जाए।

सिमुलेशन में, कल्पना करें कि सभी वाहन इलेक्ट्रिक थे या हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं द्वारा संचालित थे। इलेक्ट्रिक हीट पंप, वॉटर हीटर, विंड टर्बाइन और सोलर पैनल ने जीवाश्म ईंधन के विकल्प को बदल दिया है। टीम में नए तापीय ऊर्जा स्रोत भी शामिल थे लेकिन कोई नया जलविद्युत संयंत्र नहीं था।

उन्होंने संयुक्त राज्य भर में नेटवर्क स्थिरता का मॉडल तैयार किया, जिसमें वायु प्रदूषण, जलवायु और मौसम मॉडल के डेटा शामिल हैं, जिसमें जलवायु कारक और सांख्यिकीय रूप से विशिष्ट मौसम पैटर्न शामिल हैं जो किसी दिए गए क्षेत्र में होते हैं। ऊर्जा सूचना प्रशासन से ऊर्जा खपत डेटा का उपयोग करते हुए, टीम ने 2050-2051 के लिए ऊर्जा आवश्यकताओं का अनुकरण किया। बिजली की आपूर्ति को हर 30 सेकंड में बिजली की मांग के बराबर करना पड़ता था, अन्यथा मॉडल बंद हो जाएगा.

टीम ने पाया कि केवल अक्षय संसाधनों पर स्विच करने से वास्तविक ऊर्जा मांग में काफी कमी आई है, जो अधिक कुशल हैं। पूरे संयुक्त राज्य के लिए, कुल अंतिम उपयोग ऊर्जा मांग में लगभग 57 प्रतिशत की गिरावट आई है। परिवारों के लिए वार्षिक प्रति व्यक्ति ऊर्जा लागत “हमेशा की तरह व्यवसाय” परिदृश्य से लगभग 63 प्रतिशत कम थी।

जैकबसन की प्रयोगशाला में सह-लेखक और डॉक्टरेट उम्मीदवार अन्ना कैथरीना वॉन क्रेलैंड ने कहा, “हम वर्तमान में जीवाश्म ईंधन के साथ जो कुछ भी करते हैं वह बिजली द्वारा संचालित तकनीक के साथ किया जाएगा।” “गतिविधियों को करने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा, मुख्य रूप से बिजली की रोशनी या औद्योगिक प्रक्रियाओं को बढ़ावा देने के लिए, जो वास्तव में कम हो जाएगी यदि आप अधिक कुशल बिजली स्रोत का उपयोग करते हैं।”

चरम मौसम की घटना के दौरान, ग्रिड को ऑनलाइन रखने में मदद करने के लिए कम ऊर्जा की मांग महत्वपूर्ण है। टेक्सास में, एक पूर्ण हरित संक्रमण औसत वार्षिक अंत-उपयोग ऊर्जा मांग को 56 प्रतिशत तक कम कर देगा। यह पीक लोड को भी कम करता है, या एक बार में ग्रिड से खींची जाने वाली बिजली की सबसे बड़ी मात्रा को कम करता है। जैकबसन ने कहा कि कई घरों का अपना भंडारण भी होगा और उन्हें नेटवर्क पर ज्यादा निर्भर रहने की जरूरत नहीं होगी।

टीम ने यह भी पाया कि विभिन्न भौगोलिक क्षेत्रों से विद्युत ग्रिड को जोड़ने से बिजली व्यवस्था अधिक विश्वसनीय हो सकती है और लागत कम हो सकती है। बड़े क्षेत्रों में हवाएँ चलने की संभावना अधिक होती है, या सूरज को चमकाता है या कहीं और जलविद्युत शक्ति संचालित करता है, जो आपूर्ति में किसी भी अंतराल को भरने में मदद करने में सक्षम हो सकता है।

“नवीकरणीय ऊर्जा में आंतरायिकता कम हो जाती है क्योंकि आप बड़े और बड़े क्षेत्रों को देखते हैं,” डेसलर ने कहा। “अगर यह टेक्सास में हवा नहीं है, तो यह आयोवा में हवा हो सकती है। उस स्थिति में, वे ऊर्जा का अधिक उत्पादन कर सकते हैं और अपनी कुछ अतिरिक्त शक्ति हमसे चार्ज कर सकते हैं।”

अध्ययन में बताया गया है कि टेक्सास में ऊर्जा की प्रति यूनिट लागत 27 प्रतिशत कम है जब वे मिडवेस्ट ग्रिड से जुड़े होते हैं, जब वे अलग-थलग होते हैं, जैसा कि वे वर्तमान में हैं।

“बोर्ड भर में, हमने पाया कि यह कम खर्चीला, अधिक विश्वसनीय और बेहतर ऊर्जा उपयोग होगा यदि हम इंटरकनेक्शन का विस्तार करते हैं,” वॉन क्रेलैंड ने कहा। हालांकि जोड़ें “भले ही प्रत्येक राज्य अपने आप में द्वीप हों, फिर भी प्रत्येक राज्य में 100 प्रतिशत पवन और सौर जल को लागू करना संभव होगा।”

टेक्सास सर्दियों के दौरान, जैकबसन ने कहा कि ठीक से बनाए रखा पवन टरबाइन भी बिजली की आपूर्ति को बनाए रखने में मदद करेगा। फरवरी 2021 कोल्ड स्नैप के दौरान, कुछ जमे हुए पवन टर्बाइनों को डी-आइसिंग उपकरण की कमी के कारण बंद कर दिया गया था। (कोयला, गैस और परमाणु संसाधन पास भी उपकरणों के सीधे ठंड से और बिजली में और भी अधिक कमी में योगदान दिया।)

“उन दिनों जब ठंड होती है, आपके पास तेज़ हवाएँ होती हैं, जो वास्तव में अच्छी खबर है क्योंकि जब ठंड होती है, तो आपके पास हीटिंग की मांग होती है,” जैकबसन ने कहा। “आपको वास्तव में ठंड के दिनों में अधिक ऊर्जा मिलती है।”

सर्दियों के दौरान, कम धूप सौर पैनलों को बेकार कर सकती है। इस मामले में, पवन टरबाइन और सौर पैनल पूरक ऊर्जा स्रोत हैं। यदि दोनों किसी बिंदु पर विफल हो जाते हैं, तो ऊर्जा का दूसरा स्रोत शुरू हो सकता है, जैसे कि भूतापीय ऊर्जा या जल विद्युत।

सौर या पवन ऊर्जा कम होने पर बिजली की आपूर्ति के लिए बैटरियों का भी उपयोग किया जाता है, लेकिन टीम ने दिखाया कि लंबे समय तक चलने वाली बैटरी ग्रिड स्थिरता के लिए आवश्यक या फायदेमंद नहीं हैं। वर्तमान में बाजार में उपलब्ध 4 घंटे की कई बैटरियों को लंबे समय तक भंडारण प्रदान करने के लिए जोड़ा जा सकता है, जैसे कि बिजली की कमी के दौरान। यह खोज विशेष रूप से उपयोगी है क्योंकि लंबे समय तक चलने वाली बैटरी तकनीक अभी भी बाजार तक पहुंचने से अपेक्षाकृत दूर हो सकती है।

डेसलर ने कहा, “नवीकरणीय ऊर्जा को अविश्वसनीय समझना एक गलती है क्योंकि आप अक्षय ऊर्जा के बारे में नहीं सोच रहे हैं।” “आप उन्हें एक प्रणाली के हिस्से के रूप में सोचते हैं। एक स्थिर ग्रिड जिसमें बहुत सारे नवीकरणीय ऊर्जाएं होती हैं, में एक स्थिर स्थिर क्षमता भी होगी जो नवीकरणीय ऊर्जा कम होने पर पलटाव करेगी।”

टीम के अनुकरण ने कैलिफोर्निया में बिजली गुल होने का भी सुझाव दिया, जैसे अगस्त 2020 में, कम कीमत पर। गर्मियों के दौरान अधिक अपतटीय पवन टरबाइन स्थापित करने से ऊर्जा की बचत हो सकती है, जिसमें शीतलन भवन भी शामिल हैं। सभी प्रकार की स्वच्छ, नवीकरणीय ऊर्जा की ओर बढ़ने से कैलिफ़ोर्निया की ऊर्जा मांग में 60 प्रतिशत की कमी आ सकती है।

नेटवर्क स्थिरता में सुधार के अलावा, अध्ययन में पाया गया कि एक स्वच्छ, नवीकरणीय नेटवर्क के संचालन से निर्माण से लेकर विनिर्माण से लेकर कंपनियों में अप्रत्यक्ष रोजगार तक लगभग 5 मिलियन दीर्घकालिक पूर्णकालिक नौकरियां पैदा हो सकती हैं। सिस्टम स्वच्छ हवा का उत्पादन भी करेगा, जो सालाना 53,000 लोगों द्वारा प्रदूषण से संबंधित मौतों को कम कर सकता है और 2050 में लाखों लोगों के लिए प्रदूषण से संबंधित बीमारियों को कम कर सकता है।

“यह एक बहुत ही महत्वपूर्ण अध्ययन है,” कॉर्नेल विश्वविद्यालय के एक प्रोफेसर रॉबर्ट हॉवर्थ ने कहा, जो शोध में शामिल नहीं थे। “जीवाश्म ईंधन उद्योग यह तर्क देना जारी रखते हैं कि नवीकरणीय ऊर्जा एक खतरनाक प्रयोग है, और ग्रिड की स्थिरता और विश्वसनीयता आंशिक रूप से जीवाश्म ईंधन पर निर्भर करती रहेगी। यहां, जैकबसन और उनके सहयोगी स्पष्ट रूप से दिखाते हैं कि ऐसा बिल्कुल नहीं है।”

डेसलर सहमत हैं कि उन्हें नहीं लगता कि इस अध्ययन के परिणाम “बिल्कुल विवादास्पद” हैं।

“जाहिर है यह केवल इसलिए काम करेगा क्योंकि ग्रह पर बहुत सारी अक्षय ऊर्जा उपलब्ध है। केवल भौतिकी के दृष्टिकोण से, यहां कोई मौलिक सीमाएं नहीं हैं,” उन्होंने कहा। “सीमा राजनीतिक है। आपको लोगों को एक साथ लाने और ऐसा करने का फैसला करना होगा, और यह वास्तव में कठिन है।”

फरवरी 2021 में कोल्ड स्नैप के दौरान, टेक्सास के पूर्व गवर्नर रिक पेरी ने कहा कि टेक्सस ठंड में और बिजली के बिना अधिक समय बिताएंगे ताकि “संघीय सरकार को अपने व्यवसाय से बाहर रखा जा सके” और डेमोक्रेट विफल जो नए नियमों का प्रस्ताव करना चाहते हैं।

लगभग 15 राज्यों, क्षेत्रों और 180 से अधिक शहरों ने ऐसी नीतियां बनाई हैं जो अक्षय बिजली की मात्रा में वृद्धि करती हैं, लेकिन जैकबसन को उम्मीद है कि इस तरह के निष्कर्ष नीति निर्माताओं को तेजी से संक्रमण के लिए कानूनों और नीतियों को पारित करने का विश्वास दिलाएंगे। जैकबसन के पिछले अध्ययन और उनके गैर-लाभकारी संगठन के माध्यम से काम करते हैं परियोजना समाधान जैसे सूचित योजनाएँ बनाने में मदद करें ग्रीन न्यू डील और राज्य विधायिका।

“हमें वास्तव में तेज़ 80 प्रतिशत संक्रमण की आवश्यकता है” [of clean energy] 2030 तक और उसके बाद जितनी जल्दी हो सके 100 प्रतिशत, जैकबसन ने कहा। “इस समस्या को हल करने के लिए बहुत सारे लोगों के बीच वास्तव में बड़े पैमाने पर प्रयास करना पड़ता है। यह एक भी वैज्ञानिक अध्ययन नहीं है जो समस्या का समाधान करेगा।”