Earth 2050
MPYA

Umeme

Nishati ya Jotoardhi

Je, Nishati ya Jotoardhi Inaweza Kuchukua Nafasi ya Mafuta Yanayochomwa Milele?

Kuna chanzo cha nishati kisichokwisha kwa urahisi chini kabisa ya miguu yetu. Tunasimulia kuhusu nishati ya jotoardhi. Kisha tunalinganisha mitambo ya kawaida ya jotoardhi na mifumo ya jotoardhi iliyoimarishwa, ambayo inaweza kuongezwa au kupunguzwa ili kusawazisha nishati ya upepo na jua, pamoja na pampu za joto za ardhini kwa majengo binafsi. Pia tunaangalia teknolojia mpya ya kuchimba kwa kina inayoyeyusha miamba badala ya kuikata, njia ambayo inaweza kufanya jotoardhi liwezekane karibu kila mahali duniani.

Pakua Mwongozo
AthariKasiGharamaUkomavuViumbe hai

3.4jumla

Jinsi suluhisho hili linavyopata alama

  • Athari4 / 5Nishati safi inayopatikana muda wote, huku teknolojia mpya ya kuchimba ikifanya maeneo zaidi yawezekane.
  • Kasi3 / 5Kila mtambo huchukua miaka kuchimbwa; kuenea zaidi kunahitaji uchimbaji wa bei nafuu.
  • Gharama3 / 5Ni ghali kuchimba, kisha ni nafuu sana kuendesha.
  • Ukomavu4 / 5Imethibitishwa kwa karne moja; uchimbaji wa kizazi kijacho bado unaibuka.
  • Viumbe hai3 / 5Eneo dogo sana la ardhini; hatari ndogo ya mitetemeko midogo.

Mwongozo

Haya ni maelezo ya filamu yenye michoro. Mwongozo huu kwa sasa unapatikana kwa Kiingereza pekee - lugha yako inakuja.

Mwongozo 1/14Mwongozo 2/14Mwongozo 3/14Mwongozo 4/14Mwongozo 5/14Mwongozo 6/14Mwongozo 7/14Mwongozo 8/14Mwongozo 9/14Mwongozo 10/14Mwongozo 11/14Mwongozo 12/14Mwongozo 13/14Mwongozo 14/14

Jaribio

Swali 1 kati ya 10

Ni nani wa kwanza kuzalisha umeme kwa joto la Dunia, mwaka 1904?

Alama 0 / 10

Nakala ya Sauti

Kuanzia mioto ya kuni ya zama za kale hadi nishati ya visukuku ya leo, wanadamu wamependa sana kuchoma vitu. Kwa kweli, wamekuwa hodari sana kiasi kwamba sasa wamechoma kiasi sawa na mimea yote iliyopo Duniani, tani za metriki bilioni 450 za kaboni [1,2].

Lakini vipi kama zama za moto zingeweza kuisha? Vipi kama wanadamu wangeweza kutumia nishati ya sayari na kuifanya Dunia yenyewe kuwa kituo kikubwa cha kuzalisha umeme?

Inaweza kusikika kama sayansi ya kubuni, lakini chini ya uso wa Dunia kuna chanzo cha siri cha nishati karibu isiyo na kikomo ambacho kinaweza kuupa ulimwengu umeme kwa maelfu ya miaka: nishati ya jotoardhi.

Muda mrefu kabla wanadamu hawajaanza kuchoma nishati ya visukuku, Dunia yenyewe iliwapa ustaarabu wa kale joto. Kwa kweli, watu wa kale waliona chemchemi za jotoardhi kuwa takatifu [3,4].

Waroma wa kale hata walijenga majengo makubwa kuzizunguka [5,6,7] ili wafanye kitu kimoja ambacho wanadamu wanapenda kuliko kuchoma vitu: kuoga katika maji ya moto yenye mvuke, burudani ambayo mwandishi Mroma na mpenzi wa kuoga Pliny the Elder aliifurahia [4,8] alipokuwa akiandika ensaiklopidia ya kwanza duniani [9,10].

Lakini joto la Dunia linaweza pia kuharibu, kama Pliny alivyogundua baadaye yeye na mji wa Pompeii walipozikwa na majivu na gesi yenye sumu katika mlipuko wa volkeno ya Vesuvius mwaka 79 BK [11,12,13].

Ilikuwa mwaka 1904 ndipo Prince Piero Ginori Conti wa Italia aliyekuwa mbunifu alipogundua kwamba ukichimba shimo refu sana, sana, unaweza kufikia joto la Dunia na kulitumia kuzalisha umeme [14,15,16].

Lakini nishati yote hiyo hutoka wapi? Na hasa mashine kama kifaa cha Conti hufanyaje kazi?

Dunia inaweza kuonekana ya kukaribisha kwa nje, lakini sehemu yake ya nje yenye baridi na kijani ni kama ganda la yai, si zaidi ya ganda jembamba na dhaifu lililo juu ya tabaka nene za mwamba ulioyeyuka na nusu kuyeyuka. Kadri unavyozama zaidi, ndivyo joto linavyoongezeka. Na ikiwa na zaidi ya 5,000 °C[17,18], kiini cha Dunia kina joto sawa na uso wa Jua [19,20].

Bahati nzuri iko karibu kilomita 3,000 chini [17,21], la sivyo mabafu yale ya Kirumi yenye mvuke yangeunguza zaidi sana!

Sehemu ya joto hili ni nishati iliyobaki kutoka uundwaji wa Dunia wenye moto miaka bilioni 4.5 iliyopita, na iliyobaki hutoka kwenye kuoza kwa elementi za mionzi ndani ya mwamba wenyewe [22,23]. Kwa pamoja, huzalisha nishati nyingi kiasi kwamba joto linalofika juu linaweza kinadharia kuwatosha wanadamu kwa mamilioni ya miaka ijayo [24,25].

Basi, wanadamu wanawezaje kufungua uwezo wa sayari?

Kuna mbinu kuu tatu:

1) Jotoardhi la kawaida

2) Jotoardhi lililoimarishwa

3) Pampu za joto za chanzo cha ardhini

Njia ya kawaida inahitaji chanzo cha asili cha maji ya chini ya ardhi yenye joto kali mno na mvuke, ambavyo vinapatikana kwa wingi Iceland. Kwa kuwa iko kwenye makutano ya mabamba mawili ya tektoniki yanayotengana na kimsingi ni mkusanyiko mkubwa wa volkano, ina mvuke na maji yenye joto kali mno kwa wingi chini kidogo ya uso. Kwa kuchimba ili kuvifikia, mvuke huu unaweza kutumika kuzungusha turbine na kuzalisha umeme.

Kama hifadhi hiyo itasimamiwa kwa njia endelevu kwa kurudisha maji ardhini yakishapoa, mchakato huu unaweza kuendelea kwa karne nyingi [26-29]. Baadhi ya maji haya yanayopashwa na jotoardhi yanaweza pia kupitishwa kwenye mabomba ili kupasha moja kwa moja nyumba, nyumba za kukuza mimea, na hata mabwawa ya kuogelea, na kuwafanya watu wanaoishi huko waoge mwaka mzima.

Kwa kweli, Iceland ina nishati nyingi sana ya jotoardhi hivi kwamba sasa hutosheleza asilimia 70 ya mahitaji yake ya msingi ya nishati [30,31].

Lakini vipi kama huna bahati ya kuishi karibu na volkano yenye hifadhi za maji yenye joto kali mno chini ya miguu yako? Hapo ndipo chaguo la 2 linapoingia.

Hata katika maeneo yasiyo na mvuke wa asili [32,33,34], maji yanaweza kudungwa kwenye mwamba wa moto chini ili kutengeneza hifadhi bandia ya maji yenye joto kali mno, inayojulikana kama mfumo wa jotoardhi ulioimarishwa [35,36,37], ambao unaweza kisha kuzalisha nishati kwa njia inayofanana sana na mfumo wa kawaida.

Hifadhi za jotoardhi zilizoimarishwa zinaweza pia kutatua changamoto kubwa zaidi ya nishati ya upepo na jua.

Mahitaji ya nishati ya watu hufuata mpangilio: huongezeka asubuhi watu wanapoamka kula mkate wao wa kukaanga, hupungua wanapoondoka kwenda kazini, na huongezeka tena wanaporudi kutazama TV na kuwasha taa.

Cha kushangaza, nishati ya Jua hupatikana zaidi wakati haihitajiki sana.

Na kwa sababu upatikanaji wa nishati ya upepo ni wa nasibu kidogo, hata zikichanganywa mara nyingi hazitoshi kwa kinachohitajika.

Kwa upande mwingine, mtiririko wa nishati kutoka kwenye hifadhi ya jotoardhi iliyoimarishwa unaweza kurekebishwa kadri siku inavyopita, kumaanisha kwamba umeme hupatikana kila wakati wanadamu wanapouhitaji.

Ni mchanganyiko wa kweli wa kushinda [43-56]. Basi kuna mtego gani?

Mifumo ya jotoardhi ya kawaida na iliyoimarishwa yote inahitaji kuchimba kupitia mamia (na wakati mwingine maelfu) ya mita za mwamba. Na, kama yeyote anayejua miamba anavyojua, ni migumu sana, jambo linalofanya kuchimba kuwe changamoto kidogo.

Maendeleo yajayo katika teknolojia kama mawimbi ya milimita, ambayo huyeyusha mwamba kuwa mvuke kwa boriti ya nishati kubwa [38,39], yanaweza siku moja kuwaruhusu wanadamu kuchimba kwa kina sana [40] hivi kwamba joto la jotoardhi linaweza kufikiwa karibu popote Duniani.

Lakini vipi kama kungekuwa na njia ya bei nafuu, rahisi zaidi ya kutumia joto la jotoardhi?

Hapo ndipo chaguo la tatu linapoingia: Pampu za joto za chanzo cha ardhini!

Tofauti na mifumo ya jotoardhi ya kawaida na iliyoimarishwa, hizi zinaweza kusakinishwa kwenye kina kifupi zaidi. Hizi hutumia joto la ardhi kupasha kimiminika maalumu hadi joto la wastani zaidi, kuongeza joto lake kupitia mfumo wa kubadilishana joto, kuhamisha joto hilo kwenye maji, na kuyazungusha kwenye mabomba ili kupasha nyumba za watu [41,42].

Inaweza kusikika kama haiaminiki lakini, joto linapoongezwa kwa njia hii, uvuguvugu hafifu chini ya mita chache tu za ardhi unatosha zaidi kupasha maji kwa bafu zuri lenye mvuke.

Na hufanya hivyo kwa ufanisi zaidi sana kuliko boila za kawaida!

Je, nishati ya jotoardhi kweli inaweza kuwasaidia wanadamu kuacha uraibu wao wa kuchoma vitu? Ndiyo!

Kwa uwekezaji sahihi, motisha za kodi, utafiti na teknolojia, huenda wanadamu hatimaye wakafungua uwezo kamili wa sayari na kupata nishati hii ya chini ya ardhi kila mahali, kuanzia chemchemi za volkeno hadi bustani za vitongoji, wakitengeneza mustakabali usio na moto wenye mabafu mengi ya moto yenye mvuke kwa wote.

Wataalamu Washauri

Tunapenda kuwashukuru

Prof. Jon Gluyas

Chuo Kikuu cha Durham

Rais, The Geological Society

Idara ya Sayansi ya Dunia

Dr. Andrea Paulillo

Chuo Kikuu cha London

Idara ya Uhandisi wa Kemikali

Video Zaidi

Rasilimali hizi hazihusiani na sisi. Kila kilichounganishwa hapa kiko kwa Kiingereza.

Marejeo Zaidi

Rasilimali hizi hazihusiani na sisi. Kila kilichounganishwa hapa kiko kwa Kiingereza.

Historia

Jinsi Inavyofanya Kazi

Muhtasari (Kienyeji)

Geothermal Iliyoboreshwa

Pampu za Joto za Chanzo cha Ardhi

Uchimbaji kwa Mawimbi ya Milimita

Marejeo

Kila kilichounganishwa hapa kiko kwa Kiingereza.

  1. [1] Uchambuzi: Ni nchi zipi zina jukumu la kihistoria kwa mabadiliko ya tabianchi? | Carbon Brief (tazama Maelezo ya Marejeo*)
  2. [2] Uzito wa viumbe vyote Duniani | ESALQ - College of Agriculture, University of São Paulo
  3. [3] Historia fupi ya uhusiano mrefu kati ya jamii ya binadamu na matukio ya jotoardhi | Proceedings World Geothermal Congress
  4. [4] Nishati ya jotoardhi katika enzi mbalimbali - Umeme na nishati mbadala | Alberta's Energy Heritage
  5. [5] Mfumo wa kurejesha joto kutoka maji ya chemchemi za moto za Roman Baths | Buro Happold
  6. [6] Kutumia maji ya chemchemi: kurejesha joto kutoka Roman Baths | CIBSE Journal
  7. [7] Bath Abbey itapashwa joto kwa kutumia maji kutoka chemchemi za moto za jiji | Energy | The Guardian
  8. [8] Chemchemi za moto za tiba na spa za uponyaji katika ulimwengu wa Kigiriki-Kirumi (Katika: Leisure, Pleasure and Healing) | Supplements to the Journal for the Study of Judaism
  9. [9] Ensaiklopidia za asili: Kusoma Pliny | Leonardo's Library | Spotlight at Stanford
  10. [10] Kumkumbuka Pliny the Elder na ensaiklopidia ya kwanza | Knowable Magazine
  11. [11] Kuhusu kifo cha Pliny the Elder | Memoirs of the American Academy of Arts and Sciences
  12. [12] Kifo cha kutisha cha Pliny the Elder na siku za mwisho za Pompeii | The Collector (tazama Maelezo ya Marejeo*)
  13. [13] Nakala za maumbo ya Pompeii: maarifa ya mbinu baada ya uwekaji | PLOS ONE (tazama Maelezo ya Marejeo*)
  14. [14] Jiji la jotoardhi: Historia | MIT
  15. [15] Je, ulijua… Italia ina mtambo wa jotoardhi wa zamani zaidi duniani? | Utah FORGE
  16. [16] Mtambo wa kwanza wa nishati ya jotoardhi duniani | World-Energy
  17. [17] Kiini cha Dunia | National Geographic
  18. [18] Kwa nini kiini cha Dunia kina joto sana? Na wanasayansi hupimaje halijoto yake? | Scientific American
  19. [19] Kwa nini kiini cha Dunia hakiiyeyushi sayari? | BBC Science Focus
  20. [20] Ushahidi thabiti wa nadharia ya kupashwa joto kwa korona uliwasilishwa kwenye mkutano wa TESS wa 2015 | NASA
  21. [21] Uwezo wa chuma kupitisha joto na umeme katika hali za kiini cha Dunia | Nature
  22. [22] Nishati ya jotoardhi ni nini? | Planète Energies
  23. [23] Nishati ya jotoardhi: Uwezo wa kutoa joto na umeme nchini Great Britain | House of Lords Library
  24. [24] Mapitio ya kimataifa ya mfumo wa jotoardhi ulioboreshwa (EGS) | Renewable and Sustainable Energy Reviews
  25. [25] Nishati ya jotoardhi kama njia ya kupunguza kaboni katika mchanganyiko wa nishati wa miji mikubwa | Communications Earth & Environment | Nature
  26. [26] Kurudisha maji ardhini katika maeneo ya jotoardhi: Tathmini ya kimataifa iliyosasishwa 2020 | Geothermics
  27. [27] Kurudisha maji ardhini - muhtasari | ScienceDirect Topics
  28. [28] Urefu wa maisha na msongamano wa nishati wa visima vya jotoardhi vya kina cha kati hadi kirefu katika matumizi ya kupasha joto maeneo | The European Physical Journal Plus
  29. [29] Nishati ya jotoardhi | National Geographic
  30. [30] Matumizi ya nishati ya jotoardhi katika mkakati wa nishati mbadala 100% unaotegemea kisiwa. Uchunguzi kifani wa Tenerife (Spain) | Journal of Cleaner Production
  31. [31] Energy Figures 2021 | Orkustofnun (Pia Primary Energy Use in Iceland 1940-2020 | Orkustofnun)
  32. [32] Kutabiri ufaafu wa kijiografia wa mitambo ya nishati ya jotoardhi | Journal of Cleaner Production
  33. [33] CGG yatoa leseni za tafiti za jotoardhi za wateja wengi zinazounga mkono mpito wa nishati kwa kampuni ya nishati ya Marekani | Viridien
  34. [34] Kutoka mwamba wa moto hadi nishati muhimu: Makadirio ya kimataifa ya uwezo wa mifumo ya jotoardhi iliyoimarishwa | Applied Energy
  35. [35] Karatasi ya ukweli ya mfumo wa jotoardhi ulioimarishwa (EGS) | US Department of Energy
  36. [36] Programu ya teknolojia za jotoardhi: Mifumo ya jotoardhi iliyoimarishwa | NLR (NREL)
  37. [37] Mfumo wa jotoardhi ulioimarishwa - muhtasari | ScienceDirect Topics
  38. [38] Nishati ya jotoardhi kwa uchimbaji wa mawimbi ya milimita au nishati ya moja kwa moja | Geoengineering Global
  39. [39] Quaise Energy
  40. [40] Uchimbaji wa kina wa jotoardhi kwa kutumia teknolojia ya mawimbi ya milimita | OSTI.GOV
  41. [41] Nishati safi 101: Pampu za joto za jotoardhi | RMI
  42. [42] Pampu za joto za jotoardhi: Jinsi zinavyofanya kazi | AHRI
  43. [43] Rasilimali zinazobadilika husaidia nishati mbadala | Mambo ya haraka | California ISO
  44. [44] Kwa nini hidro ya kusukuma? | Queensland Hydro
  45. [45] Gridi inayofanya kazi kwa wakati halisi | U.S. Energy Information Administration (EIA)
  46. [46] Kunasa mabadiliko katika muundo wa mahitaji ya nishati ya kila siku kadri muda unavyopita kwa uchanganuzi wa makundi katika nyumba za Uingereza | Applied Energy
  47. [47] Mahitaji ni mahiri na hujirekebisha kulingana na mabadiliko katika muundo wa bei | AleaSoft Energy Forecasting
  48. [48] Kielelezo 1: Mikunjo ya uzalishaji wa nishati ya upepo na sola ikilinganishwa na umeme (Katika: The New Hybrid Model of Compressed Air for Stable Production of Wind Farms) | International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering
  49. [49] Kielelezo 1: Ugavi na mahitaji ya kila siku pamoja na uhifadhi wa nishati mbadala (Katika: Geophysical assessments of renewable gas energy compressed in geologic pore storage reservoirs) | SpringerPlus
  50. [50] Kielelezo 4: Utabiri na uzalishaji halisi wa umeme wa shamba la upepo (Katika: Wind power forecasting error-based dispatch method for wind farm cluster) | Journal of Modern Power Systems and Clean Energy
  51. [51] Kielelezo 1: Uzalishaji wa umeme wa upepo na wa joto, na bei ya soko la papo hapo ya kila nusu saa (Katika: Changing winds: how wind energy interacts with the New Zealand power system) | Electricity Authority
  52. [52] Kielelezo 1: Wastani wa matumizi ya umeme kwa kila nusu saa (Katika: Electricity consumption and household characteristics: Implications for census-taking in a smart metered future) | Computers Environment and Urban Systems
  53. [53] Kielelezo 1: Profaili za saa kwa saa zilizoigwa za upepo, jua, uzalishaji wa mfumo mseto wa upepo-jua na profaili ya mzigo (Katika: Exploiting wind-solar resource complementarity to reduce energy storage need) | AIMS Energy
  54. [54] Kielelezo 2: Wastani wa mahitaji ya umeme kwa kila nusu saa wakati wa kipindi cha udhibiti (Katika: How Does Daylight Saving Time Affect Electricity Demand? An Answer Using Aggregate Data from a Natural Experiment in Western Australia) | Energy Economics
  55. [55] Thamani ya kuhifadhi nishati ndani ya hifadhi kwa utoaji unaobadilika wa umeme wa jotoardhi | Applied Energy
  56. [56] Kielelezo 15 (Katika: Quantitative techno-economic comparison of a photovoltaic/wind hybrid power system with different energy storage technologies for electrification of three remote areas in Cameroon using Cuckoo search algorithm) | Journal of Energy Storage

Maelezo ya Marejeo

1

inaripoti Gt 1 718 za CO2 ambazo ni sawa na Gt 468.54 za kaboni.

12,13

Nyongeza - Pliny Mkongwe, akioga katika muda wake wa mwisho (tazama uhuishaji)

[12] Pliny Mkubwa aliona wingu kubwa, la kutisha likitokea juu ya Mlima Vesuvius. Alipoamua kuna jambo halikuwa sawa, hakuchagua kukimbia na kujiokoa, bali kutuma kundi la meli za kivita kuwasaidia wengine kando ya pwani, na akaondoka nazo. Baada ya kupokea ujumbe kutoka kwa rafiki yake Rectina akiomba msaada, safari hiyo haraka ikawa wazi kuwa ni ya uokoaji. Pliny alimfikia Rectina nyumbani kwake kilomita 5 kutoka Pompeii, na nahodha wake alimshauri warudi nyuma - badala yake, Pliny alikataa, na akaendelea kumsaidia rafiki yake mwingine, Pomponianus, huko Stabiae. Hapa ndipo wanaume hao wawili walijaribu kupumzika, kula chakula cha jioni, kuoga, na kungoja hatari ipite usiku kucha. Lakini usiku, majivu na pumisi vilianza kunyesha, mitetemeko ikatikisa misingi yao na mkondo wa lava ukameza nyumba za mbali na ulikuwa unakaribia kwa kasi nyumba hiyo. Hali ilizidi kuwa mbaya, na hatari zikawa kubwa ndani na nje. Kufikia asubuhi, waliamua kuhama na kuelekea ufukweni - kwa masikitiko wakashindwa katika kukimbia kwao na joto lililoongezeka, miali ya moto, na mafusho ya kukosa hewa.

[13] inaeleza kwamba hakukuwa na tukio moja lililosababisha janga, bali majanga mengi yaliyokusanyika, na raia wa Pompeii walikuwa na muda wa kujaribu kukimbia huku majivu ya moto na pumisi vikinyesha kabla ya wimbi la piroklastiki kuua raia wengi. Hii inaunga mkono hitimisho kwamba Pliny Mkubwa alikuwa na muda wa kuoga na kupumzika kabla ya juhudi za kuhama kuanza.

43-56

Chati ya Mahitaji ya Nishati

Chati iliyoonyeshwa ni uwakilishi rahisi wa mabadiliko ya kila siku katika mahitaji ya nishati na changamoto za nishati jadidifu kutopatikana muda wote kwa msingi wa [43-56], ikionyeshwa kupitia vigezo 4 vikuu:

  • Mahitaji ya nishati kwa kawaida hubadilika siku nzima watu wanapoendelea na shughuli zao za kila siku. Matumizi ya umeme huongezeka sana asubuhi na jioni watu wanapoamka au kurudi nyumbani kutoka kazini - kuwasha taa, televisheni, vifaa vya kupikia n.k. - na kwa kawaida hupungua au kushuka katikati ya siku watu wanapokuwa kazini, safarini, au nje. Kama inavyotarajiwa, mahitaji huwa ya chini zaidi usiku watu wanapolala.
    (Mifumo mahususi ya mahitaji hutofautiana kwenye machapisho mbalimbali; vyanzo kadhaa vilitumiwa na kurahisishwa kwa madhumuni ya grafu hii.)
  • Nishati ya jua - Ugavi wa umeme kutoka uzalishaji wa jua hufikia kilele katikati ya siku mwanga wa jua unapokuwa mkali zaidi na hupungua kuelekea jioni jua linapotua. Mfumo huu unaojulikana unaonyesha tofauti na matumizi ya umeme ya watu, na kusababisha upungufu wa ugavi mahitaji yanapokuwa makubwa zaidi: Hata jua linapochomoza na ugavi kuongezeka, hautoshi kushinda kilele cha mahitaji ya asubuhi. Kwa-upande-mwingine, kuna ziada ya umeme katikati ya siku jua linapokuwa juu zaidi, lakini mahitaji yako chini kiasi.
  • Nishati ya upepo - Ugavi wa umeme kutoka uzalishaji wa upepo kwa asili hubadilika-badilika na hautabiriki. Hakuna mfumo wa upepo ulio thabiti na unaotabirika kwa muda mfupi (kila saa) kama ule wa mwanga wa jua (ingawa baadhi ya vyanzo hutaja kwamba upepo huelekea kufikia kilele mchana). Lakini kama jua, nishati ya upepo inaweza kuleta ziada wakati fulani wa siku na kushindwa kutimiza mahitaji wakati mwingine. Siku nzima za upepo kutokuwepo zinaweza kupita huku upepo hautoshi kwa mahitaji, au siku zenye upepo mkali usiokoma zikatoa ziada endelevu ya umeme. Mwishowe, nishati ya upepo peke yake ni chanzo cha nishati kisichoaminika. Hata upepo na jua vikichanganywa, mara nyingi vinaweza kushindwa kutoa umeme wa kutosha katika vipindi vya mahitaji ya kilele, hasa siku zenye mawingu na zisizo na upepo.
  • Nishati ya nyongeza - Vyanzo vingine vya nishati vinaweza kutumika kufidia upungufu wa umeme unaojitokeza kwa vipindi unaohusishwa na upepo na jua na kusaidia ugavi kutimiza mahitaji. Nishati kutoka vyanzo kama umeme wa maji, nishati ya mimea, na jotoardhi lililoboreshwa inaweza kurekebishwa siku nzima, ikitoa nishati ya ziada inapohitajika au kupunguza uzalishaji wa kupita kiasi na ziada inayopotea katika vipindi vya mahitaji ya chini. Hii huwezesha mahitaji kutimizwa kwa uhakika nyakati zote za siku kwa kutumia mkusanyiko wa vyanzo vya nishati. Kutumia chanzo jadidifu (badala ya mafuta ya visukuku) kama ugavi unaoweza kurekebishwa wa nyongeza husaidia kutimiza mahitaji bila kuunda uzalishaji zaidi wa kaboni usio wa lazima.

Nishati ya load-tracking dhidi ya baseload:

Nishati ya jotoardhi lililoboreshwa ni mfano muhimu wa chanzo cha nishati kinachoweza kurekebishwa kwa urahisi na kwa mabadiliko ili kufuata mabadiliko ya mahitaji ya wakati halisi yanayosababishwa na nishati kutopatikana muda wote na mifumo ya matumizi ya watu, na hujulikana kama ugavi wa ‘load-tracking’. Vyanzo vingine vya nishati, kama mitambo ya mafuta ya visukuku au nyuklia, kijadi hujulikana kama ugavi wa umeme wa ‘baseload’ A. Hii maana yake ni kwamba vinaweza kutoa umeme endelevu na wa kuaminika kutimiza mahitaji yetu ya msingi zaidi ya nishati; hata hivyo, tofauti na jotoardhi lililoboreshwa, si rahisi kuvirekebisha, na uzalishaji hauwezi kuongezwa au kupunguzwa haraka ili kuendana na mahitaji. Mitambo ya ziada ya umeme, inayojulikana kama ‘peak-load’, huunganishwa kwenye mtandao wa gridi kutoa umeme wa ziada katika vipindi vya mahitaji ya kilele. Lakini hata vituo vya umeme vya peak-load huhitaji muda kuwashwa na kuzimwa, na kusababisha kutofanya kazi kwa ufanisi, uzalishaji kupita kiasi na upotevu.

Grafu yetu ni toleo lililorahisishwa la The Duck Curve B, mchoro unaotambulika sana unaoonyesha tofauti kati ya mahitaji na ugavi kutoka jua(/upepo) na mzigo unaotokana na hilo kwenye mfumo wetu wa gridi ya umeme - yaani unaonyesha mahitaji halisi yanayobaki baada ya kuhesabu yale yaliyotimizwa tayari na umeme wa jua(/upepo), hivyo ukiunganisha vigezo hivyo kwenye mviringo mmoja. Inaonyesha kwamba ingawa upepo na jua vinaweza kusaidia kutimiza mahitaji ya nishati, haviwezi (kwa sasa) kuchukua nafasi ya baseload kabisa. Kwa kutotimiza 100% ya mahitaji nyakati zote, vinaweza kuweka shinikizo la ziada kwenye gridi kwa kulazimisha marekebisho ya haraka na ya mara nyingi zaidi katika mitambo ya baseload ya kawaida inayoongeza uzalishaji polepole ili kufidia (au angalau, si bila kusababisha ziada, kutofanya kazi kwa ufanisi kwa kiwango kikubwa na umeme kupotea). Kwa mfano, uzalishaji wa jua unapopungua jioni wakati mahitaji ya umeme yanafikia kilele, kampuni za huduma zinazoendesha mitambo ya baseload lazima ziongeze uzalishaji haraka badala ya jua. Hii si tu huleta shinikizo la uendeshaji, bali mitambo hii ina faida kiuchumi tu inapofanya kazi daima - kuiwasha na kuizima siku nzima huifanya isiwe na faida kiuchumi.

Suluhisho za tatizo hili zinalenga ‘kusawazisha tumbo la bata’ (na hivyo kupunguza kiwango ambacho mitambo ya baseload lazima iongezwe au ipunguzwe), na zinajumuisha:

  • Kuboresha uendeshaji wa baseload ili kurekebisha uzalishaji kwa urahisi zaidi
  • Kurekebisha tabia zetu za matumizi ya nishati ili ziwe thabiti zaidi siku nzima
  • Kuelekeza umeme wa ziada kwenye matumizi mengine
  • Kujumuisha uhifadhi wa nishati wa kiwango cha gridi
  • Kubadili kwenda vyanzo vingine vya ‘load-tracking’ vinavyonyumbulika zaidi kama jotoardhi lililoboreshwa au umeme wa maji

Tazama pia: Miaka Kumi ya Kuchambua Chati ya Bata: Jinsi Ugunduzi wa NREL mwaka 2008 Unavyosaidia Kuwezesha Jua Zaidi Kwenye Gridi Leo | NLR (NREL) (imehifadhiwa)

Je, wewe ni mfadhili, mwanasayansi, mwalimu, au mtunga sera?

Ungependa kuunga mkono au kufanya kazi na Earth 2050? Wasiliana nasi.

info@earth2050.com