समुद्री नवीकरणीय ऊर्जा: स्वच्छ भविष्य के लिए समुद्र की शक्ति को अनलॉक करना

समुद्र ऊर्जा की अनछुई संभावनाएँ

As the Earth is 70% ocean and sea by surface, it is no surprise that a lot of the Earth’s resources are found offshore. However, this is an inherently more difficult environment for a land-based creature like humans. As a result, ocean energy has so far been poorly harvested, mostly limited to offshore oil & gas exploitation and offshore wind farms.

लेकिन समुद्र में ऊर्जा उत्पादन के लिए और भी कई संभावनाएँ मौजूद हैं। लगभग असीम सतह क्षेत्रों से लेकर ज्वार, लहरें, और ऊँचाई व तापमान के अंतर तक, विश्व भर के वैज्ञानिक अनंत लहरों से नवीकरणीय ऊर्जा निकालने के नए तरीकों की खोज में लगे हुए हैं।

और यह नई नवीकरणीय ऊर्जा का एक विशाल स्रोत बन सकता है, जिसमें 2050 तक स्थापित क्षमता 352 GW तक पहुँच सकती है, या वर्तमान वैश्विक परमाणु पार्क (399 GW) के लगभग बराबर।

स्रोत: IRENA

समुद्र ऊर्जा विकास धीमा क्यों रहा है

It might surprise you that energy production in the ocean started only a few decades ago, while other forms of energy, from hydropower to onshore fossil fuel production, are centuries old.

एक मुख्य कारण यह है कि जमीन पर निर्माण करना स्पष्ट रूप से आसान है। समुद्र और सागर, इसके विपरीत, किसी भी बुनियादी ढाँचे को तैरते या समुद्री तल में एंकर किए बिना नहीं रह सकता, जिससे लागत और इंजीनियरिंग प्रतिबंध बढ़ते हैं। नियमित तूफ़ान, या उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में यहाँ तक कि हरिकेन, संरचनाओं को समुद्र में जीवित रहने के लिए कठिन बनाते हैं।

एक और प्रमुख कारक समुद्री नमक है। समुद्र की लवणता समुद्री जल को धातु घटकों के लिए अत्यधिक जंगदार बनाती है, जिसमें टरबाइन जैसी ऊर्जा उत्पादन प्रणालियाँ भी शामिल हैं। इससे जंग से बचाने के लिए कोटिंग, तेल और अन्य सुरक्षा उपायों की जटिल श्रृंखला लागू करनी पड़ती है। समुद्री जीवों जैसे शैवाल और शंखों (“बायोफाउलिंग”) की वृद्धि भी समुद्र में मशीनों को नुकसान पहुँचा सकती है, क्योंकि जैविक पदार्थ मशीनों को जाम और ढँक देता है।

स्रोत: ResearchGate

Lastly, while vast, the oceans’ latent energy is also very diffuse. On land, geology and geography tend to concentrate naturally the resources in mineral deposits, rivers, and wind corridors, something the flat surface of the ocean does not provide.

समुद्र तट पर स्थित पवन ऊर्जा: समुद्र में पैमाना बढ़ाना

As with virtually every sea-based energy platform, offshore wind tends to be more capital-intensive. Distance from inhabited areas and saltwater corrosion also increase maintenance costs and can reduce the lifespan of the wind turbine and its components.

There are, however, quite a few advantages to offshore wind as well:

• अधिक कुशल उत्पादन: समुद्र तट पर स्थित पवन अधिक स्थिर, अधिक शक्तिशाली और अधिक बार बहता है बनिस्बत जमीन पर।
  • यह न केवल अधिक उत्पादन देता है बल्कि अधिक पूर्वानुमेय भी बनाता है, जो बेसलोड पावर उत्पादन के करीब है बनिस्बत अधिक अस्थिर जमीन पर स्थित पवन उत्पादन के।
  • कई क्षेत्रों में, समुद्र तट पर पवन दोपहर और शाम को तेज़ी से बढ़ता है, जब मांग अधिकतम पर होती है।
  • विश्व की अधिकांश जनसंख्या समुद्र तट के पास रहती है, इसलिए समुद्र तट पर स्थित साइटें अक्सर उपभोक्ताओं के बहुत करीब होती हैं।
  • समुद्र में एक अच्छा पवन स्थल जमीन पर स्थित स्थल से बहुत बड़ा हो सकता है। यह अधिक पैमाने की अनुमति देता है।
• पर्यावरणीय प्रभाव कम। भूमि उपयोग को घटाकर और दूरस्थ क्षेत्रों में पहुँच मार्ग व ट्रैफ़िक से स्थानीय पारिस्थितिकी तंत्र को बाधित न करके, समुद्र तट पर पवन जमीन पर स्थित पवन की तुलना में अधिक पर्यावरण‑मित्र हो सकता है।
  • पवन पार्क के सीमित क्षेत्र समुद्री पारिस्थितिक तंत्र की मदद भी कर सकते हैं।
• विरोध कम: जनसंख्या केंद्रों से दूरी और दृश्य सीमा के कारण समुद्र तट पर पवन परियोजनाओं के प्रति विरोध बहुत सीमित रहता है। NIMBY (Not In My Back Yard) प्रतिक्रियाएँ बहुत कम प्रभावी होती हैं।

Depending on the depth, different anchors can be used for offshore wind turbines.

स्रोत: DoE

जैसे-जैसे पवन तकनीक विकसित होती है, एक नया विकल्प यह है कि विशाल टरबाइन के लिए एक विशाल “टर्बाइन दीवार” बनाई जाए। कुछ इकाइयाँ 40 MW मॉडल के लिए विकसित की जा रही हैं और 126 MW तक पहुँच सकती हैं।

ऐसी प्रणाली उन क्षेत्रों में सबसे उपयुक्त होगी जहाँ बहुत तेज़ और लगभग निरंतर पवन हो, जैसे उत्तर सागर।

स्रोत: Recharge News

समुद्र तट पर पवन परियोजनाओं को मेगाप्रोजेक्ट्स में एकत्रित करना, जैसे कि उद्योग के दिग्गज Ørsted द्वारा विचार किया गया 10 GW उत्तर सागर ऊर्जा द्वीप, भविष्य में एक प्रमुख प्रवृत्ति बन सकता है, क्योंकि यह अधिक पवन टरबाइन पर लागत और रख‑रखाव को साझा करके घटाता है।

समुद्र तट पर पवन अगले दशक में समुद्री ऊर्जा का मुख्य गैर‑जीवाश्म ईंधन स्रोत बना रहेगा, क्योंकि समुद्र में पवन ऊर्जा प्रचुर मात्रा में उपलब्ध है और तकनीक पहले से ही काफी परिपक्व है।

कुछ विश्लेषकों का अनुमान है कि 2040 तक समुद्र तट पर पवन 12 गुना बड़ा हो सकता है, और 2030 के दशक में कई नए तैरते पवन टरबाइन स्थापित किए जाएंगे।

स्रोत: Rystad Energy

(आप हमारे समर्पित रिपोर्ट “Can Wind Power The World?” में पवन ऊर्जा की संभावनाओं के बारे में अधिक पढ़ सकते हैं।)

ज्वारीय ऊर्जा: चंद्रमा से प्राप्त पूर्वानुमेय नवीकरणीय ऊर्जा

Despite wind being the dominant form of maritime energy, it is actual tidal power that is the most ancient. This is the harvesting of the energy generated by the Moon’s gravity which create the rise and fall of sea level with the tide.

यह प्रारम्भ में एक जल चक्की के माध्यम से किया गया था, जहाँ समुद्र की गति का उपयोग नदी की बजाय मिल के पहिये को घुमाने के लिए किया जाता था। पहला बड़े पैमाने का ज्वारीय ऊर्जा स्टेशन 1966 में बनाया गया, 240 MW का Rance Tidal Power Station, ब्रेटनी, उत्तर‑पश्चिमी फ्रांस।

स्रोत: Dialogue Earth

ज्वारीय ऊर्जा का एक प्रमुख लाभ यह है कि यह अत्यंत स्थिर और पूर्वानुमेय है, जिससे बहुत विश्वसनीय बेसलोड नवीकरणीय शक्ति मिलती है। यह रात में और सर्दियों में भी बिना किसी गिरावट के उत्पादन करता है, जिससे यह सौर ऊर्जा का एक अच्छा पूरक बनता है।

हालाँकि, यह ऊर्जा निकालना कठिन है। आमतौर पर इसे उच्च‑ज्वार क्षेत्र या ऐसी तेज़ धारा वाले संकीर्ण जलडमरूमध्य में स्थित होना पड़ता है जो ज्वार को चैनल करता है। इस कारण अधिकांश संभावित साइटें सीमित रही हैं। यह भी मतलब है कि अधिकांश मामलों में ज्वारीय बैरिज का निर्माण आवश्यक होता है।

ज्वारीय परियोजनाओं की दुर्लभता ने इस क्षेत्र को बाधित किया है, क्योंकि यह बड़े‑पैमाने पर उत्पादन के लिए संभावित अर्थव्यवस्था को हटाता है और कस्टम डिज़ाइन की आवश्यकता बनाता है जो महँगा होता है।

“हम उस बिंदु पर हैं जहाँ हम तकनीक को विश्वसनीय रूप से प्रदर्शित कर रहे हैं, और इसे व्यावसायिक उपयोग के पैमाने तक ले जा रहे हैं। हमें छोटे‑पैमाने के प्रोजेक्ट्स को दिखाना है, ताकि यह साबित हो सके कि तकनीक विश्वसनीय है, पर्यावरणीय बाधाओं को पार कर रही है, और साथ ही हमें आवश्यक गति और पैमाना मिल सके।”

Seumas Mackenzie – Chief operating officer for tidal developer Nova Innovation

आज तक, कई डिज़ाइन विचाराधीन हैं, लेकिन कोई भी बड़े पैमाने पर निर्मित नहीं हुआ है।

स्रोत: IRENA

टर्बाइन को लगातार समुद्री जल में चलना पड़ता है, जिससे जंग और बायोफाउलिंग की समस्याएँ बढ़ती हैं।

समग्र रूप से, यह संभावना कम है कि ज्वारीय ऊर्जा शीघ्र ही हमारे ग्रिड का प्रमुख ऊर्जा स्रोत बन पाएगी।

हालाँकि, यह अलग‑थलग द्वीपों और तटीय क्षेत्रों के लिए बहुत अच्छा समाधान हो सकता है, जैसा कि शेटलैंड और ऑर्कनी द्वीपों में पायलट प्रोजेक्ट्स ने दिखाया है। इन द्वीपों को महँगा ग्रिड कनेक्शन या जीवाश्म‑ईंधन आयात की आवश्यकता होती है।

समुद्री धारा से नवीकरणीय ऊर्जा का दोहन

गहरी समुद्री धारा, जो निरंतर बड़ी मात्रा में पानी को ले जाती है, को उपयोग में लाने से बहुत शक्तिशाली ऊर्जा स्रोत मिल सकता है, जो ज्वारीय ऊर्जा से भी अधिक हो सकता है; यह अभी केवल सैद्धांतिक संभावना है।

स्रोत: Energy Encyclopedia

हालाँकि, अत्यधिक गहराई और तट से दूर स्थितियों के कारण ऐसी सुविधाओं की स्थापना, साथ ही इन धाराओं को बाधित करने का जोखिम (जो जलवायु नियमन के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण हैं), इसे निकट भविष्य में यथार्थवादी नहीं बनाता।

हालाँकि, कम शक्ति वाली लेकिन तट के निकट स्थित धारा शायद इस अवधारणा के लिए अधिक व्यावहारिक विकल्प हो सकती है।

लहर ऊर्जा: समुद्री लहरों को बिजली में बदलना

ज्वारों से भी अधिक सर्वव्यापी, लहरें समुद्र का एक प्राकृतिक हिस्सा हैं और सैद्धांतिक रूप से असीम ऊर्जा स्रोत हैं, जो समुद्र की लगभग आधी ऊर्जा क्षमता (पवन को छोड़कर) बनाती हैं।

स्रोत: IRENA

यहाँ भी, कई डिज़ाइन अभी विचाराधीन हैं, और कोई भी स्पष्ट रूप से श्रेष्ठ सिद्ध नहीं हुआ है या बड़े पैमाने पर निर्मित नहीं हुआ है। समग्र रूप से, विचार यह है कि पानी के स्तर के ऊपर‑नीचे होने, बुई के दोलन, या बुई के घूर्णन से ऊर्जा निकाली जाए।

स्रोत: IRENA

ज्वारीय ऊर्जा से भी कम तकनीकी तत्परता के बावजूद, लहर ऊर्जा 2040 तक ऊर्जा का एक प्रमुख योगदानकर्ता बन सकती है, जहाँ यूरोपीय संघ 2030 तक 1 GW और 2040 तक 40 GW समुद्री‑उत्पन्न आउटपुट का लक्ष्य रखता है।

“लहर ऊर्जा उपकरणों को तूफ़ान स्थितियों का सामना करने और जीवित रहने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए, और यह एक गर्म होती दुनिया में एक बड़ी चिंता हो सकती है जहाँ तूफ़ान अधिक तीव्र होते जा रहे हैं। (D2G.DE )

लहर ऊर्जा बहुत अधिक है, लेकिन इसे उपयोग करना निश्चित रूप से महँगा और तकनीकी रूप से कठिन है।”

Conchúr Ó Brádaigh – Vice president of the Faculty of Engineering at the University of Sheffield

यह ऊर्जा समाधान स्थानीय लहर आकार पर अत्यधिक निर्भर होगा, जहाँ कुछ क्षेत्रों में यह अधिक सार्थक होगा। उत्तरी अटलांटिक, उत्तरी प्रशांत, और ऑस्ट्रेलिया के दक्षिण भाग सबसे उपयुक्त उम्मीदवार लगते हैं।

स्रोत: ResearchGate

समुद्र तापीय ऊर्जा: नीचे की गर्मी का दोहन

(OTEC) सतह के गर्म पानी और गहराई के बहुत ठंडे पानी के बीच तापमान अंतर का लाभ उठाता है। इस प्रकार का तापीय ग्रेडिएंट सैद्धांतिक रूप से ऊर्जा उत्पादन के लिए बहुत शक्तिशाली है।

स्रोत: Britannica

आर्थिक रूप से व्यावहारिक होने के लिए, तापमान अंतर कम से कम 20 °C (36 °F) होना चाहिए पहले 1 000 मीटर (लगभग 3 300 फीट) में सतह के नीचे।

जैसे‑जैसे ग्रेडिएंट बड़ा होता है, ऊर्जा उत्पादन की संभावना अधिक और लागत कम होती है, इसलिए यह गर्म उष्णकटिबंधीय जल और तेज़ गिरते समुद्री तल वाले क्षेत्रों, विशेषकर दक्षिण‑पूर्व एशिया और मेक्सिको तथा ब्राज़ील के तटों के लिए बेहतर समाधान हो सकता है।

स्रोत: Ocean Energy Systems

OTEC सुविधाएँ ऑनशोर (समुद्र में पाइप के साथ) या तैरती हुई हो सकती हैं। जबकि तैरते सतहों के पास अधिक संभावित साइटें होती हैं, वे निर्माण और रख‑रखाव में अधिक महँगी होंगी। समुद्री ऊर्जा उत्पादन को ऑनशोर वापस ले जाना होगा, या तो पावर केबल के माध्यम से या हाइड्रोजन, मेथनॉल या अमोनिया जैसी इन‑सिटु उत्पादन के द्वारा, जिन्हें फिर जनसंख्या केंद्रों तक ले जाया जा सके।

OTEC का एक संभावित सकारात्मक साइड‑इफ़ेक्ट यह भी हो सकता है कि पोषक‑सम्पन्न गहरी जल को सतह पर लाया जाए। इसे पर्यावरण‑अनुकूल समुद्री एक्वाकल्चर के लिए उपयोग किया जा सकता है और फ़ाइटोप्लैंकटन की वृद्धि के माध्यम से कार्बन को पकड़ने में मदद मिल सकती है।

तैरते सौर फार्म: समुद्र सतह का अधिकतम उपयोग करके स्वच्छ ऊर्जा

समुद्र के स्वयं के ऊर्जा का उपयोग करने के अलावा, समुद्र हमें एक और प्रचुर संसाधन प्रदान करता है: सतह क्षेत्र।

भूमि के विपरीत, जो अक्सर कृषि या प्राकृतिक आवास के लिए उपयोग की जाती है और प्रति वर्ग मीटर महँगी होती है, समुद्र की अधिकांश सतह कम उत्पादक होती है, विशेषकर उच्च‑सौर‑विकिरण वाले उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में।

कोई पड़ोसी या लोग नहीं होते जो इन समुद्री सौर खेतों की सौंदर्यात्मक पहलू से नाराज़ हों। यह समुद्र तट पर तैरते सौर खेतों को आकर्षक बनाता है।

स्रोत: RWE

इसके अतिरिक्त, समुद्र सतह द्वारा सूर्य के प्रकाश का प्रतिबिंब कुल इंसुलेशन को बढ़ाता है। यह घटना बिफेशियल सौर पैनलों के माध्यम से अधिक ऊर्जा उत्पादन के लिए भी उपयोग की जा सकती है।

सापेक्ष रूप से ठंडा पानी पैनलों को ठंडा रखने में मदद करता है, जिससे उनकी टिकाऊपन और अधिकतम उत्पादन में सुधार होता है।

अफ़्रीका, कैरिबियन, दक्षिण अमेरिका और मध्य एशिया सहित कई अन्य देशों के लिए FPV (Floating Photovoltaics) स्थापित करके वार्षिक विद्युत मांग का 40‑70 % पूरा किया जा सकता है। फ़िनलैंड और डेनमार्क जैसे विकसित देशों के लिए क्रमशः 17 % और 7 % उनकी वार्षिक मांग को इस स्रोत से प्राप्त किया जा सकता है।

हालाँकि, इस सौर फार्म डिज़ाइन से जुड़ी कुछ जोखिम भी हैं।

पहला चुनौती नमक की उपस्थिति है। न केवल यह संवेदनशील विद्युत प्रणालियों और सहायक संरचनाओं पर सामान्य जंग जोखिम पैदा करता है, बल्कि समुद्री स्प्रे से उत्पन्न नमक‑क्रिस्टल जमा पैनलों पर जमा हो सकते हैं, जिससे फोटो‑इलेक्ट्रिक रूपांतरण दक्षता घटती है। एक संभावित समाधान यह हो सकता है कि सौर पैनल प्लेटफ़ॉर्म को समुद्र सतह से अधिक ऊँचाई पर स्थित किया जाए, जैसा कि चीनी डेवलपर Huaneng Group के पायलट प्रोजेक्ट “Yellow Sea No. 1” में किया गया है।

स्रोत: Daily Galaxy

एक अन्य संभावित समस्या तूफ़ान और हरिकेन हैं, जो तैरते सौर सुविधाओं को तब तक नष्ट कर सकते हैं जब तक वे “पैसे की वापसी” भी नहीं कर पातीं।

इसलिए कुल मिलाकर, ताज़ा जल में सीधे तैरने के बजाय, समुद्र‑बाउंड सौर संयंत्र संभवतः छोटे‑ऑइल रिग के समान तैरते प्लेटफ़ॉर्म पर स्थापित किए जा सकते हैं।

गहरी‑समुद्री भू‑तापीय ऊर्जा: भविष्य की सीमा

केवल सैद्धांतिक चरण में, यह ऊर्जा रूप दीर्घकालिक में कई देशों के लिए महत्वपूर्ण हो सकता है, विशेषकर उन देशों के लिए जो प्रशांत महासागर के “फ़ायर रिंग” के साथ स्थित हैं।

स्रोत: HowStuffWorks

जैसे‑जैसे समुद्री क्रस्ट महाद्वीपीय क्रस्ट की तुलना में बहुत पतली होती है (4 मील बनाम 10‑43 मील), बहुत गर्म तापमान कम गहरी ड्रिलिंग से प्राप्त किए जा सकते हैं।

स्रोत: GeologyIn

इस संभावित ऊर्जा को दोहन करने के लिए भू‑तापीय ऊर्जा में आगे की प्रगति आवश्यक होगी, जिस विषय पर हमने “Geothermal Power: Green Energy That is Red‑Hot” में विस्तृत चर्चा की है।

संभावना है कि इस ऊर्जा स्रोत का अंतिम रूप अल्ट्रा‑डीप समुद्री ड्रिलिंग (वर्तमान में तेल उत्पादन में उपयोग) और खुले या बंद‑लूप भू‑तापीय ऊर्जा उत्पादन के संयोजन से होगा।

स्रोत: BGS

समुद्र जल से यूरेनियम: एक नया परमाणु ईंधन स्रोत

पवन, सूर्य, ज्वार और लहरों के अलावा, समुद्र एक आश्चर्यजनक तरीके से कम‑कार्बन ऊर्जा का स्रोत भी हो सकता है: ग्रह पर सबसे बड़ा यूरेनियम खदान बनकर।

समुद्र जल में घुले हुए यूरेनियम के ट्रेस होते हैं, और समुद्र की विशाल मात्रा का अर्थ है कि इस संसाधन को निकालने की कोई भी कुशल प्रक्रिया इसे लगभग असीमित रेडियो‑एक्टिव ईंधन आपूर्ति में बदल देगी, जिसमें लगभग 4.5 बिलियन टन हो सकते हैं, जो स्थलीय यूरेनियम भंडार से लगभग 1 000 गुना अधिक है।

हमने हाल ही में लिखा था कि उपचारित कार्बन फाइबर कपड़े का उपयोग करके पर्याप्त सतह क्षेत्र के साथ यूरेनियम आयन को पकड़ने वाली तकनीकी प्रगति इलेक्ट्रो‑केमिकल प्रतिक्रिया के माध्यम से यूरेनियम हार्वेस्टिंग को संभव बना सकती है।

फ्लोटिंग परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के साथ मिलाकर, जिसका मॉडल पहले रूस ने चलाया है और डेनिश कंपनी Saltfoss जैसी कंपनियों ने प्रोटोटाइप पर प्रयोग किए हैं, यह समुद्र को परमाणु ऊर्जा का भविष्य बना सकता है।

स्रोत: Saltfoss

एल्गल बायोफ्यूल: समुद्र से ऊर्जा उगाना

अंत में, समुद्र से सीधे ऊर्जा उत्पादन का एक तरीका है माइक्रोएल्गी की वृद्धि को बायोफ्यूल और प्लास्टिक जैसे अन्य बायो‑मैटेरियल्स में बदलना।

समुद्र जल का उपयोग करके, एल्गल बायोफ्यूल जल आपूर्ति की समस्या को हल कर सकता है, जहाँ सबसे उपयुक्त क्षेत्र वे अर्ध‑मरुस्थलीय क्षेत्र हैं जिनमें बहुत अधिक सूर्य प्रकाश है, लेकिन मीठे पानी की सीमित उपलब्धता है।

व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य बनने के लिए, इस तकनीक को एल्गी की उपज को अनुकूलित करना, कल्चर में संदूषण के जोखिम को प्रबंधित करना, और बायोडीज़ल जैसे उपयोगी ईंधन में रूपांतरण की दक्षता बढ़ाना होगा।

हाइड्रोजन, अमोनिया और मेथनॉल

समुद्र जल हाइड्रोजन उत्पादन के लिए फीडस्टॉक का स्रोत भी हो सकता है, विशेषकर इलेक्ट्रोलिसिस के माध्यम से। सामान्यतः, समुद्र जल से हाइड्रोजन उत्पादन समस्या‑पूर्ण होता है, क्योंकि नमक इलेक्ट्रोकैटलिस्ट को नुकसान पहुँचा सकता है। इसलिए आदर्श रूप से समुद्र जल को पहले मीठे पानी में बदलना पड़ता है, अर्थात् डीसैलिनेशन के माध्यम से।

ऊर्जा उत्पादन, डीसैलिनेशन और इलेक्ट्रोकैटलिसिस की प्रक्रियाओं को एक साथ मिलाया जा सकता है, जैसा कि हमने हाल ही में सौर पैनल, वाष्पीकरण द्वारा डीसैलिनेशन और स्थानीय हाइड्रोजन उत्पादन को मिलाकर एक डिज़ाइन पर चर्चा की थी।

स्रोत: Energy & Environmental Science

उत्पन्न हाइड्रोजन को फिर अमोनिया या मेथनॉल में बदला जा सकता है, जिससे हरे ईंधन का भंडारण और परिवहन आसान हो जाता है।

समुद्र जल से हाइड्रोजन और हरे ईंधन का उत्पादन

सौर द्वारा डीसैलिनेशन: हरित मीठा पानी समाधान

समुद्र से सीधे ऊर्जा उत्पादन के अलावा, समुद्र वर्तमान में ऊर्जा‑गहन गतिविधियों को बदलने में भी मदद कर सकता है, जिससे उत्सर्जन कम हो सकता है।

पहला वह डीसैलिनेशन है, जो कई देशों के लिए मीठे पानी का एक महत्वपूर्ण स्रोत बन रहा है। समुद्र पर सीधे सूर्य के प्रकाश का उपयोग करके सुधरे हुए डीसैलिनेशन विधियाँ मीठे पानी उत्पादन की ऊर्जा मांग को घटा सकती हैं।

समुद्र जल कूलिंग सिस्टम: कुशल तटीय एयर कंडीशनिंग

यह अवधारणा समुद्री तापीय ऊर्जा रूपांतरण (OTEC) के समान है, क्योंकि यह गहरी जल के बहुत ठंडे तापमान का उपयोग करती है। हालांकि, यह अधिक कुशल हो सकता है क्योंकि इसे बिजली में रूपांतरित करने की आवश्यकता नहीं, बल्कि ठंडे पानी को एयर कंडीशनिंग सिस्टम में कूलेंट के रूप में उपयोग किया जाता है।

स्रोत: Solar Impulse

यह प्रणाली पारंपरिक एसी सिस्टम की तुलना में लगभग 42 % ऊर्जा बचा सकती है (समुद्र में 930 m गहरी जगह तक पहुँचने के लिए 2.6 km पाइपिंग)।

मुख्य प्रयोगात्मक परियोजनाओं में ENGIE (GZF.DE ) का 20 MW थासालिया और EDF का 21 MW मैसिलियो प्रोजेक्ट शामिल हैं।

इस प्रणाली की सीमा यह है कि इसे पहले से स्थापित, केंद्रीकृत एयर कंडीशनिंग सिस्टम से जुड़ना आवश्यक है। साथ ही तटीय क्षेत्र में पर्याप्त ढाल वाला समुद्री तल होना चाहिए, ताकि आवश्यक गहराई तक छोटा पाइप उपयोग किया जा सके।

समुद्र‑अधीन ऊर्जा भंडारण: पम्प्ड हाइड्रो और ग्रैविटी बैटरियाँ

गहरी‑समुद्री पम्प्ड हाइड्रो स्टोरेज

समुद्र को बैटरी की तरह उपयोग करने का एक और विकल्प है।

पहला तरीका गहरी‑समुद्री पम्प्ड हाइड्रो स्टोरेज है। यह डैम और पहाड़ों के साथ पम्प्ड हाइड्रो स्टोरेज जैसा ही सिस्टम है, लेकिन समुद्र की गहराई का उपयोग करता है।

स्रोत: Department of Energy

यह पम्प्ड हाइड्रो स्टोरेज की एक बड़ी समस्या को हल कर सकता है, अर्थात् पर्याप्त आकार की साइटों की कमी, जिससे तकनीक को बड़े‑पैमाने पर लागू करना कठिन हो जाता है। यह दुर्भाग्यपूर्ण समस्या है, क्योंकि हाइड्रो स्टोरेज एक सिद्ध और स्केलेबल तकनीक है जो हफ्तों या महीनों तक ऊर्जा को न्यूनतम हानि के साथ संग्रहीत कर सकती है, और इसकी भंडारण दक्षता 70‑80 % तक है।

एक पायलट प्रोजेक्ट इस विचार का अन्वेषण कर रहा है: StEnSea, या “Stored Energy in the Sea”।

समुद्र तल पर 600‑800 m गहराई में खाली कंक्रीट के खोखले गोले, जहाँ दबाव पहले से ही काफी अधिक है।

स्रोत: Clean Technica

जब बिजली की मांग कम होती है, तो इन गोले को इलेक्ट्रिक पंपों से पानी निकालकर खाली किया जाता है, जिससे अतिरिक्त बिजली संग्रहीत होती है। जब मांग बढ़ती है, तो वे फिर से भरते हैं, और दबाव ऊर्जा प्रदान करता है।

स्रोत: Fraunhofer Institute

इन प्रणालियों को समुद्र‑तट पर स्थित पवन फार्मों के साथ तैनात किया जा सकता है, जिससे वे अस्थायी पवन ऊर्जा उत्पादन को बफ़र कर सकें, जबकि समान पावर केबल का उपयोग करके ऊर्जा को तट तक पहुँचाया जा सके।

टेक्नो‑आर्थिक मूल्यांकन दर्शाता है कि StEnSea सिस्टम पारंपरिक पम्प्ड हाइड्रो ऊर्जा भंडारण (PHES) के साथ लागत‑प्रतिस्पर्धी है।

एक और लाभ मॉड्यूलर सेट‑अप है, जहाँ कई StEnSea इकाइयों को संयंत्र में जोड़ा जाता है। यह संयंत्र की लचीलापन बढ़ाता है और संभावित अनुप्रयोगों की सीमा को विस्तारित करता है।

समुद्र‑गुरुत्वाकर्षण बैटरियाँ: गहराई के साथ शक्ति संग्रहीत करना

समुद्र की गहराई का उपयोग करके ऑफ‑शोर ग्रैविटी बैटरियों का निर्माण करने का विचार समान है। ग्रैविटी बैटरी वह अवधारणा है, जिसके बारे में हमने “Non‑Chemical Alternatives To Batteries For The Energy Transition” में चर्चा की थी: अत्यधिक भारी वस्तुएँ जैसे चट्टान, कंक्रीट ब्लॉक, या आयरन ओरे एग्रीगेट को ऊपर‑नीचे उठाया जाता है, जिससे बिजली संग्रहीत या उत्पन्न की जाती है।

ग्रैविटी बैटरियों के मुख्य घटक भी काफी सरल और पहले से ही बड़े पैमाने पर निर्मित हैं: एंकर, धातु के केबल, अल्टरनेटर, और इलेक्ट्रिक मोटर। ग्रैविटी बैटरियों की ऊर्जा भंडारण दक्षता 80‑85 % है, और वे 50 वर्ष तक चल सकती हैं, बिना दुर्लभ सामग्री या धातुओं के उपयोग के। पावर उत्पादन भी बहुत लचीला, प्रतिक्रियाशील और दीर्घकालिक हो सकता है।

“सॉलिड ऊर्जा भंडारण” की सीमा यह है कि केवल कुछ दस या सौ मीटर की गहराई में संग्रहीत ऊर्जा बहुत अधिक नहीं होती। इसलिए आपको बहुत अधिक वजन चाहिए, और संभव हो तो एक खनन शाफ्ट या चट्टान की दीवार चाहिए।

एक तैरता प्लेटफ़ॉर्म गहरी समुद्री तल वाले क्षेत्र के ऊपर स्थित हो सकता है, और कई हजार मीटर की गहराई पर वजन को नीचे‑ऊपर किया जा सकता है। इस अवधारणा को Deep Ocean Gravitational Energy Storage (DOGES) कहा जाता है। इस अवधारणा पर काम कर रही कंपनी फ्रेंच स्टार्ट‑अप Sink Float Solutions है।

“वर्तमान में, सबसे बड़े लोड‑कॅपेसिटी वाले ऑफ‑शोर क्रेन 4 000 टन तक का भार उठा सकते हैं, जो 20 km/h की ऊर्ध्वाधर गति पर 200 MW की शक्ति के बराबर है। समान साइट पर कई विंच समानांतर में उपयोग किए जा सकते हैं।”

इस विधि का एक लाभ यह है कि समुद्र‑जल के संपर्क में आने वाले भाग बहुत सरल हो सकते हैं, केवल धातु के केबल और चट्टान/कंक्रीट, जबकि संवेदनशील इलेक्ट्रिक और इलेक्ट्रॉनिक घटक तैरते प्लेटफ़ॉर्म पर समुद्र सतह से ऊपर रखे जा सकते हैं।

अंतिम विचार: स्वच्छ ऊर्जा में लहर को मोड़ना

समुद्र और महासागर शायद सबसे बड़े अनछुए ऊर्जा संसाधन हैं, जो समुद्र‑तट पर पवन से लेकर गहरी जल तापीय ग्रेडिएंट, ज्वार और लहरों तक विस्तृत हैं। समुद्र जल की वही विशेषताएँ डीसैलिनेशन या कूलिंग के लिए भी उपयोग की जा सकती हैं।

समुद्र पर पड़ने वाला सूर्य प्रकाश हाइड्रोजन या बायोफ्यूल उत्पादन के लिए भी उपयोग किया जा सकता है, जिससे कठिन‑इलेक्ट्रिफ़ाइएबल क्षेत्रों का डिकार्बोनाइज़ेशन संभव हो सके।

समुद्र भविष्य में संसाधनों या ऊर्जा उत्पादन का एक प्रमुख स्रोत बन सकता है, जैसे समुद्र जल से यूरेनियम शुद्धिकरण और गहरी‑समुद्री भू‑तापीय ऊर्जा।

अंत में, वे ऊर्जा भंडारण के लिए एक शक्तिशाली और स्केलेबल विकल्प हो सकते हैं, विशेषकर ग्रैविटी बैटरियों और गहरी‑समुद्री पम्प्ड हाइड्रोपावर के साथ।

हालाँकि, इन सभी संभावनाओं को नमक जंग, नमक जमा, बायोफाउलिंग, और हिंसक तूफ़ानों एवं हरिकेन की वास्तविक कठिनाइयों के साथ गणना करना होगा।

विरोधाभासी रूप से, इन समस्याओं के समाधान संभवतः तेल‑गैस उद्योग के समुद्र‑तट प्लेटफ़ॉर्म निर्माण और समुद्र में जटिल व नाज़ुक मशीनरी के रख‑रखाव के दीर्घकालिक अनुभव से बहुत लाभान्वित होंगे।