Nishati ya Maji

Je, unaweza kuendesha miji mizima kwa kutumia maji tu?

Kuna chanzo kimoja cha nishati mbadala chenye nguvu kuliko vyote na kinachozalisha umeme mwingi zaidi kuliko upepo au jua ^[1,2,3]. Kinaitwa nishati ya umeme wa maji, na hutumia mwendo wa maji kuzalisha kiasi kikubwa sana cha nishati.

Kwa kuwa mabadiliko ya nishati yanaendelea vizuri, nishati ya umeme wa maji ina uwezo mkubwa ^[3,4,5]. Kadiri nishati ya upepo na jua zinavyokua kwa kasi, kufikia sifuri halisi ifikapo 2050 kunahitaji kasi kama hiyo katika maendeleo ya nishati ya umeme wa maji ^[5-9].

Kwa hiyo, ni maendeleo gani mapya zaidi katika teknolojia hii, na nguvu zake halisi zinawezaje kufunguliwa?

Tangu mwanzo wa ustaarabu, binadamu wamejua kwamba maji ni nguvu. Ukiangalia miaka 2,000 nyuma hadi Ugiriki ya kale, utaona kwamba kati ya milima mizuri na nyanda zenye jua, Wagiriki tayari walikuwa wakitumia magurudumu ya maji kusaga ngano kuwa unga ^[10,11,12].

Baadaye, Waroma walifanya mchakato huu kuwa wa viwandani, wakitengeneza kiwanda cha uzalishaji cha ajabu huko Barbegal kusini mwa Ufaransa ^[13-18]. Wanaakiolojia wanaamini kilisaga hadi tani za metriki 25 ^[16,17] za unga kila siku kwa kutumia vinu 16 vinavyoendeshwa na maji, vya kutosha kulisha wakazi wote wa mji wa karibu wa Arles ^[11,16,18].

Kwa karne nyingi, binadamu waliendelea kutafuta njia mpya za kutumia nguvu ya maji. Siku hizi, nishati ya umeme wa maji hutoa takriban 14% ya umeme duniani ^[1,2], ikiifuata tu makaa ya mawe na gesi ya visukuku.

Lakini inafanyaje kazi? Kuna aina tatu kuu za mitambo ya umeme wa maji ^[19]:

Aina ya 1: hifadhi ya maji.

Aina inayotumika zaidi hutumia bwawa kubwa kwenye mto kutengeneza hifadhi ya maji iliyo juu kuliko sehemu nyingine ya mto. Nishati inapohitajika, maji kutoka hifadhi ya juu huachiliwa yatiririke kwenda chini ya mto. Kwa sababu ya tofauti ya mwinuko, maji yanayotiririka huzungusha mfululizo wa turbine zilizowekwa chini na kuunganishwa na jenereta ^[19]. Na hivyo, jenereta huzalisha umeme.

Hata hivyo, kujenga hifadhi ya maji ni mradi mkubwa unaofunika ardhi kwa maji na kukatiza mtiririko wa asili wa mto ^[20]. Lakini kuna chaguo jingine…

Aina ya 2: mtiririko wa mto.

Inayotumika sana duniani kote, mfumo huu rahisi unaweza kufanya kazi ukiwa na au bila bwawa. Kimsingi, mto unapoteremka kiasili, unatengeneza mchepuo mdogo - kwa njia hii, sehemu ya maji ya mto huelekezwa kwenye mfereji. Kisha maji kwenye mfereji hupitia kwenye bomba, huzungusha turbine na bingo: umeme! ^[19,20]

Lakini je, nishati ya umeme wa maji inawezekana hata bila mto karibu? Ndiyo inawezekana…

Aina ya 3: hifadhi ya maji inayosukumwa.

Hapa, tuna hifadhi mbili za maji, moja chini na nyingine juu. Hii inaweza kuunganishwa na chanzo kingine cha nishati mbadala, kama nishati ya jua.

Wakati wa mchana jua linapowaka, paneli za jua zinaweza kuzalisha umeme kupita kiasi. Kwa kawaida umeme huu wa ziada ungepotea, lakini ukiuelekeza kuendesha pampu, unaweza kusukuma maji kupanda hadi hifadhi ya juu ^[19-23].

Usiku, wakati jua haliwaki na mahitaji ya umeme kwa kawaida huwa makubwa zaidi, maji yanaweza kuachiliwa kutoka hifadhi ya juu kuendesha turbine na kuzalisha umeme unapohitajika.

Ni kama betri kubwa ya maji inayoweza kuchajiwa tena. Kwa kweli, mifumo hii ya maji yanayosukumwa hutoa zaidi ya 90% ya kuhifadhi nishati kwa muda mrefu duniani ^[5,22].

Mifumo ya nishati ya umeme wa maji si lazima ihitaji ujenzi mkubwa sana. Inaweza kuwa midogo zaidi na hata kutoshea kwenye ua wako wa nyuma. Unachohitaji ni mwinuko na maji ya kutosha yanayoanguka ^[24]. Na usidanganywe na ukubwa wake! Mfumo mdogo wa eneo lako unaweza kutoa umeme wa kutosha kwa kijiji kidogo ^[19,25,26].

Kwa hiyo je, nishati ya umeme wa maji inaweza kusaidia kuongoza njia kuelekea sifuri halisi?

Kwa bahati mbaya, nishati ya umeme wa maji si rahisi tu: inakabiliwa na vikwazo kadhaa ^[27,28].

Tatizo la kwanza ni la kijamii: miradi hii ya ujenzi inaweza kusababisha jamii kuhamishwa. Kwa kweli, kwa bwawa kubwa la hifadhi, mamia ya maelfu ya watu huenda wakalazimika kuondoka nyumbani kwao na kuhamia kwingine ^[29-32].

Tatizo la pili ni la mazingira: yasipopangwa vizuri, mabwawa yanaweza kusababisha uharibifu mkubwa kwa mazingira yanayoyazunguka na viumbe hai wanaoishi humo ^[33-36].

Lakini kwa mbinu sahihi na ubunifu, nishati ya umeme wa maji inaweza kuwa na nafasi muhimu katika kupunguza uzalishaji wa CO₂ ^[27,37]. Masuluhisho yanapendekezwa: ^[38,39]

Kwa mfano, kushauriana na jamii za eneo husika kunazipa sauti katika maamuzi ili zinufaike moja kwa moja na mradi ^[40,41].

Tathmini za athari kwa mazingira, au EIA, lazima pia zitekelezwe ili kupunguza madhara kwa mazingira yanayoyazunguka ^[42,43,44].

Wataalamu pia wanajitahidi kutengeneza teknolojia bora zaidi, kama ngazi za samaki na turbine salama kwa samaki ^[45,46,47].

Dunia inaonekana imesahau kuhusu nishati ya umeme wa maji, lakini ni kama jitu lililolala, huku uwezo wake mwingi duniani ukiwa bado haujatumiwa. Na ni afadhali hivyo. Inakadiriwa kwamba kuongeza maradufu uwezo wa nishati ya umeme wa maji duniani kutahitajika ili kufikia sifuri halisi kufikia mwaka 2050 ^[5,6].

Kadiri upepo na jua vinavyokua, kupanua kuhifadhi nishati kwa maji yanayosukumwa pia kutakuwa muhimu kusaidia vyanzo hivi vya nishati vinavyokatika-katika ^[5,22,23].

Ikipangwa kwa uwajibikaji, nishati ya umeme wa maji inaweza kuongoza mabadiliko ya kuacha nishati za visukuku kwa sababu ina nguvu, ni ya kuaminika, na hupatikana inapohitajika.