Gesi na Umeme wa Pasifiki (PG & E) hivi karibuni ilianzisha mchakato wa kuzima kituo cha uzalishaji cha Diablo Canyon, mmea wa mwisho wa nguvu ya nyuklia huko California. Kiwanda cha umeme, kilicho karibu na Ufuo wa Avila kwenye pwani ya kati ya California, kina mitambo ya umeme ya megawati (MW) mbili na hutoa umeme wa saa 1,100 (GWh) wa umeme kwa mwaka, karibu asilimia 18,000 ya matumizi ya umeme ya California mnamo 8.5. Imekuwa , hadi sasa, kituo kimoja kikubwa cha uzalishaji wa umeme katika jimbo.

Inakaribia kufungwa kwa karibu kwa Diablo Canyon ni muswada wa sheria wa Jimbo la California SB 350, au Sheria ya Upunguzaji wa Nishati Safi na Uchafuzi wa Mwaka 2015. Kitendo hicho ni jiwe la msingi la juhudi zinazoendelea za serikali kutenganisha gridi yake ya umeme kwa kuhitaji huduma kujumuisha vyanzo mbadala kwa sehemu ya kizazi chao cha umeme katika miaka ijayo. Agizo pia linahitaji huduma za kuendesha programu iliyoundwa ili kuongeza ufanisi wa umeme na matumizi ya gesi asilia.

Lakini maswali kadhaa muhimu ambayo hayajajibiwa yanabaki juu ya sera hii kabambe ya nishati, kama ilivyopangwa kufungwa 2025 ya Diablo Canyon inaonyesha. Je! Huduma zinaweza kusambaza umeme kila wakati kwa kutumia vyanzo hivi mbadala vya kizazi? Na muhimu zaidi, je! Teknolojia za uhifadhi wa nishati zinaweza kutoa nguvu kwa mahitaji ambayo jenereta za jadi zimefanya?

Kuhama mbali na nguvu ya nyuklia

Mitambo ya umeme wa nyuklia iliona siku zao za mapema katika miaka ya 1970 na zilisifiwa kwa uwezo wao wa kuzalisha kiasi kikubwa cha umeme kwa kiwango cha mara kwa mara bila kutumia mafuta.

Walakini, kwa sababu ya maoni hasi na ukarabati wa gharama kubwa, sasa tunaangalia hali ambayo mitambo ya nyuklia ya muda mrefu inazima na mimea michache michache imepangwa kujengwa nchini Merika.

Huduma zinaelekea kwenye uzalishaji wa umeme mbadala, kama jua na upepo, kwa sehemu kukabiliana na nguvu za soko na kwa sehemu kujibu kanuni mpya ambazo zinahitaji huduma kupunguza uzalishaji wa gesi chafu. Huko California, haswa, mabadiliko kuelekea nishati mbadala kwa sababu za soko na mazingira, pamoja na maoni hasi ya umma ya nishati ya nyuklia, imesababisha huduma za kuachana na nguvu za nyuklia.

Wakati wapinzani wanaweza kuona kuzimwa kwa mitambo ya nyuklia kama mafanikio ya kiafya na mazingira, kufunga mitambo ya nyuklia kunatia nguvu changamoto zinazokabiliwa na huduma ili kukidhi mahitaji ya matumizi ya umeme wakati huo huo ikipunguza alama ya kaboni. PG & E, kwa mfano, imeahidi kuongeza vyanzo vya nishati mbadala na juhudi za ufanisi wa nishati, lakini hii pekee haitawasaidia kuwapatia wateja wao umeme kote saa. Je! Ni nini kinachoweza kutumiwa kujaza pengo kubwa lililoachwa na kufunga kwa Diablo Canyon?

Vyanzo vya nishati ya jua na upepo vinahitajika kwani vinazalisha umeme bila kaboni bila kutoa bidhaa za taka zenye sumu na hatari. Walakini, pia wanakabiliwa na shida ya kuwa na uwezo wa kuzalisha umeme kwa vipindi tu kwa siku nzima. Nishati ya jua inaweza kutumika tu wakati jua liko nje, na kasi ya upepo hutofautiana bila kutabirika.

Ili kukidhi mahitaji ya umeme wa wateja kwa masaa yote, teknolojia za uhifadhi wa nishati, pamoja na vyanzo mbadala zaidi na kuongezeka kwa ufanisi wa nishati, zitahitajika.

Ingiza uhifadhi wa nishati

Uhifadhi wa nishati umekuwa ukipangwa kama dawa ya kuunganisha nishati mbadala katika gridi kwa kiwango kikubwa. Kubadilisha uzalishaji wa umeme ulioachwa na kufungwa kwa Diablo Canyon itahitaji nyongeza pana kwa upepo na jua. Walakini, uzalishaji wa nishati mbadala zaidi utahitaji uhifadhi zaidi.

Kuna teknolojia nyingi tofauti za uhifadhi wa nishati zinazopatikana sasa au katika mchakato wa kibiashara, lakini kila moja iko katika moja ya aina nne za msingi: uhifadhi wa kemikali kama kwenye betri, uhifadhi wa kinetiki kama vile magurudumu, kuhifadhi mafuta na uhifadhi wa sumaku.

Teknolojia tofauti ndani ya kila moja ya kitengo hiki zinaweza kutambuliwa na kulinganishwa kulingana na:

• ukadiriaji wa nguvu: sasa umeme umezalishwa kiasi gani
• uwezo wa nishati: ni nishati ngapi inaweza kuhifadhiwa au kutolewa, na
• wakati wa kujibu: kiwango cha chini cha muda unahitajika kutoa nishati.

Changamoto kuu ambayo huduma sasa zinakabiliwa nayo ni jinsi ya kuunganisha teknolojia za uhifadhi wa nishati kwa matumizi maalum ya uwasilishaji wa umeme katika maeneo maalum.

Changamoto hii ni ngumu zaidi na mfumo wa usafirishaji wa umeme na tabia za watumiaji ambazo zimebadilika kulingana na mfumo wa usambazaji wa nishati unaongozwa na mafuta. Kwa kuongezea, teknolojia za uhifadhi ni ghali na bado zinaendelea, ambayo inazalisha jenereta za mafuta kuangalia faida zaidi kiuchumi kwa muda mfupi.

Utekelezaji wa teknolojia za uhifadhi

Hivi sasa huko California, uhifadhi wa nishati hutolewa vyema na mimea ya nguvu za mafuta. Mitambo hii ya gesi asilia na makaa ya mawe hutoa nguvu ya "baseload" thabiti na inaweza kukaza kizazi ili kukidhi kilele cha mahitaji, ambayo kwa kawaida hufanyika mchana na mapema jioni.

Kifaa kimoja cha kuhifadhi nishati hakiwezi kuchukua nafasi ya uwezo wa moja kwa moja wa vyanzo hivi vya mafuta, ambavyo vinaweza kutoa viwango vya juu vya nguvu kwa muda mrefu kama inahitajika.

Kutokuwa na uwezo wa kufanya uingizwaji kama-kama-inamaanisha kuwa mkakati wa kwingineko zaidi wa usambazaji kuelekea uhifadhi wa nishati lazima uchukuliwe ili kufanya mabadiliko laini kwa siku zijazo za nishati ya kaboni. Jalada kama hilo la uhifadhi wa nishati lingekuwa na mchanganyiko wa:

• mifumo ya uhifadhi wa nishati ya muda mfupi ambayo inauwezo wa kudumisha ubora wa nguvu kwa kukutana na spikes zilizowekwa ndani katika mahitaji ya kilele na kubadilisha kushuka kwa usambazaji wa muda mfupi. Hizi zinaweza kujumuisha wasaidizi wakuu, betri na magurudumu ambayo yanaweza kusambaza nguvu haraka.

• Hifadhi ya chini ya nishati inayoweza kusambaza nguvu nyingi na kuhifadhi nguvu nyingi. Mifumo hii, kama vile maji ya kusukumwa na uhifadhi wa mafuta na nguvu ya jua iliyokolea, ina uwezo wa kuhamisha msimu wa uzalishaji wa jua na kuhudumia mahitaji ya kipekee ya nguvu kwa watumiaji wakubwa wa umeme au nyeti katika sekta za biashara na viwanda.

Seti hii ya teknolojia za uhifadhi italazimika kuunganishwa katika aina ya mlolongo, iliyowekwa na iliyowekwa na matumizi ya mwisho, eneo na ujumuishaji kwenye gridi ya taifa. Kwa kuongeza, mifumo ya usimamizi itahitajika kudhibiti jinsi teknolojia za kuhifadhi zinaingiliana na gridi ya taifa.

Hivi sasa bila uhifadhi wa kutosha wa nishati, huduma sasa zinatumia gesi asilia kujaza mapengo ya usambazaji wa umeme kutoka kwa vyanzo mbadala. Huduma hutumia mimea ya "peaker", ambayo ni mimea inayotokana na gesi asilia ambayo inaweza kugeuza juu au chini ili kukidhi mahitaji ya umeme, kama vile wakati pato la jua linazama kwenye alasiri na jioni, wakati unazalisha uchafuzi wa hewa na uzalishaji wa gesi chafu katika mchakato .

Pamoja na matumizi ya gesi asilia kwa uzalishaji wa umeme kuongezeka, itakuwa bora kuweka nguvu za nyuklia wakati teknolojia za kuhifadhi nishati zinakomaa? Ingawa chini ya uchafuzi wa mazingira kuliko makaa ya mawe, gesi asilia hutoa uzalishaji wa gesi chafu na ina uwezo wa kusababisha uvujaji hatari wa mazingira, kama inavyoonekana katika Aliso Canyon.

Pamoja na nyuklia, bado haijulikani cha kufanya na taka za nyuklia, na maafa katika kiwanda cha nyuklia cha Fukushima huko Japan mnamo 2011 inaonyesha jinsi mimea hatari ya nyuklia inaweza kuwa mbaya.

Bila kujali ni hali gani unayoamini kuwa ni bora, ni wazi kuwa uhifadhi wa nishati ndio upeo mkubwa wa kufikia gridi ya umeme isiyo na kaboni.

Kujitolea kwa California kwa vyanzo vya nishati mbadala kumesaidia kugeuza serikali kutumia mafuta kidogo na kutoa gesi kidogo za chafu. Walakini, upangaji makini unahitajika ili kuhakikisha kuwa mifumo ya uhifadhi wa nishati imewekwa kuchukua majukumu ya msingi ya sasa yanayoshikiliwa na gesi asilia na nguvu za nyuklia, kwani mbadala na ufanisi wa nishati hauwezi kubeba mzigo.

kuhusu Waandishi

Eric Daniel Fournier, Mtafiti wa Daktari wa Posta, Informatics Spatial, Chuo Kikuu cha California, Los Angeles

Alex Ricklefs, Mchambuzi wa Utafiti katika Jamii Endelevu, Chuo Kikuu cha California, Los Angeles

Makala hii ilichapishwa awali Mazungumzo. Soma awali ya makala.

Vitabu kuhusiana

at InnerSelf Market na Amazon