पृथ्वी की छिपी शक्ति का उपयोग: भूमिगत विद्युत उत्पादन का एक वैश्विक अवलोकन

सतत और विश्वसनीय ऊर्जा स्रोतों की खोज एक वैश्विक अनिवार्यता है। जबकि सौर, पवन, और अन्य नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत लोकप्रिय हो रहे हैं, भूमिगत विद्युत उत्पादन एक आकर्षक वैकल्पिक और पूरक दृष्टिकोण प्रस्तुत करता है। यह अभिनव क्षेत्र ऊर्जा उत्पन्न करने और संग्रहीत करने के लिए पृथ्वी के प्राकृतिक संसाधनों और भूवैज्ञानिक संरचनाओं का उपयोग करता है, जो स्थिरता, भूमि उपयोग और पर्यावरणीय प्रभाव के मामले में अद्वितीय लाभ प्रदान करता है।

भूमिगत विद्युत उत्पादन क्या है?

भूमिगत विद्युत उत्पादन में कई प्रौद्योगिकियां शामिल हैं जो ऊर्जा उत्पादन और भंडारण के लिए भूमिगत संसाधनों या स्थानों का उपयोग करती हैं। मुख्य श्रेणियों में शामिल हैं:

• भू-तापीय ऊर्जा: बिजली पैदा करने या सीधे तापन प्रदान करने के लिए पृथ्वी के आंतरिक भाग से गर्मी निकालना।
• भूमिगत पम्प्ड हाइड्रो स्टोरेज (UPHS): ऊर्जा को एक भूमिगत जलाशय में पानी पंप करके संग्रहीत करना और आवश्यकता पड़ने पर बिजली उत्पन्न करने के लिए इसे छोड़ना।
• भूमिगत संपीड़ित वायु ऊर्जा भंडारण (CAES): हवा को संपीड़ित करना और इसे भूमिगत रूप से संग्रहीत करना ताकि बाद में टर्बाइन चलाने और बिजली उत्पन्न करने के लिए छोड़ा जा सके।
• भूमिगत हाइड्रोजन भंडारण (UHS): हाइड्रोजन को भूमिगत गुफाओं में संग्रहीत करना ताकि बाद में बिजली उत्पादन या अन्य उद्देश्यों के लिए उपयोग किया जा सके।

भू-तापीय ऊर्जा: पृथ्वी की आंतरिक ऊष्मा का उपयोग

भू-तापीय ऊर्जा भूमिगत विद्युत उत्पादन का एक परिपक्व और व्यापक रूप से अपनाया गया रूप है। यह पृथ्वी की आंतरिक गर्मी का लाभ उठाता है, जो लगातार नवीनीकृत होती रहती है, जिससे यह एक नवीकरणीय और सतत संसाधन बन जाता है।

भू-तापीय संसाधनों के प्रकार

• जल-तापीय संसाधन: इन संसाधनों में भूमिगत रूप से गर्म पानी या भाप के प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले जलाशय शामिल होते हैं। इन्हें इसमें वर्गीकृत किया गया है:
• उच्च-तापमान जल-तापीय: बिजली उत्पादन के लिए उपयोग किया जाता है, जो आमतौर पर ज्वालामुखी क्षेत्रों में पाया जाता है।
• निम्न-तापमान जल-तापीय: डिस्ट्रिक्ट हीटिंग, ग्रीनहाउस और जलीय कृषि जैसे प्रत्यक्ष तापन अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जाता है।
• उन्नत भू-तापीय प्रणाली (EGS): EGS, जिसे इंजीनियर भू-तापीय प्रणाली या हॉट ड्राई रॉक (HDR) भू-तापीय भी कहा जाता है, में पानी को प्रसारित करने और गर्मी निकालने के लिए भूमिगत गहरी गर्म, सूखी चट्टानों में कृत्रिम फ्रैक्चर बनाना शामिल है। यह भू-तापीय ऊर्जा की भौगोलिक क्षमता का विस्तार करता है।
• भू-तापीय हीट पंप (GHPs): इमारतों को गर्म और ठंडा करने के लिए उथली जमीन के स्थिर तापमान का उपयोग करते हैं। इन्हें आमतौर पर बिजली उत्पादन नहीं माना जाता है, लेकिन वे ऊर्जा दक्षता में महत्वपूर्ण योगदान देते हैं।

वैश्विक भू-तापीय ऊर्जा उत्पादन: उदाहरण और रुझान

भू-तापीय ऊर्जा का उपयोग दुनिया भर के कई देशों में किया जाता है। यहाँ कुछ उल्लेखनीय उदाहरण दिए गए हैं:

• संयुक्त राज्य अमेरिका: दुनिया का सबसे बड़ा भू-तापीय बिजली उत्पादक, कैलिफोर्निया, नेवादा और यूटा में महत्वपूर्ण क्षमता के साथ। कैलिफोर्निया में गीजर भू-तापीय क्षेत्र एक उच्च-तापमान जल-तापीय संसाधन का एक प्रमुख उदाहरण है।
• इंडोनेशिया: प्रशांत रिंग ऑफ फायर के किनारे अपनी स्थिति के कारण पर्याप्त भू-तापीय संसाधनों का दावा करता है। यह अपनी बढ़ती ऊर्जा मांगों को पूरा करने के लिए सक्रिय रूप से नए भू-तापीय बिजली संयंत्र विकसित कर रहा है।
• फिलीपींस: प्रचुर मात्रा में भू-तापीय क्षमता वाला एक और देश, जिसमें कई ऑपरेटिंग भू-तापीय बिजली संयंत्र हैं।
• आइसलैंड: भू-तापीय ऊर्जा उपयोग में एक अग्रणी, इसका उपयोग बिजली उत्पादन, डिस्ट्रिक्ट हीटिंग और विभिन्न औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए करता है। भू-तापीय ऊर्जा आइसलैंड की ऊर्जा जरूरतों का एक महत्वपूर्ण हिस्सा प्रदान करती है।
• केन्या: अफ्रीका में एक प्रमुख भू-तापीय उत्पादक, ओलकारिया भू-तापीय क्षेत्र में महत्वपूर्ण विकास के साथ।
• न्यूजीलैंड: बिजली उत्पादन और प्रत्यक्ष उपयोग दोनों अनुप्रयोगों के लिए भू-तापीय ऊर्जा का उपयोग करता है।
• तुर्की: अपनी भू-तापीय क्षमता का तेजी से विस्तार कर रहा है, जिसमें कई नए बिजली संयंत्र विकास के अधीन हैं।

भू-तापीय ऊर्जा के लाभ

• नवीकरणीय और सतत: पृथ्वी की आंतरिक गर्मी लगभग एक अक्षय संसाधन है।
• बेसलोड पावर: भू-तापीय बिजली संयंत्र लगातार काम कर सकते हैं, जो सौर और पवन जैसे आंतरायिक नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों के विपरीत एक विश्वसनीय बेसलोड ऊर्जा आपूर्ति प्रदान करते हैं।
• छोटा भूमि पदचिह्न: भू-तापीय बिजली संयंत्रों को आमतौर पर ऊर्जा उत्पादन के अन्य रूपों की तुलना में कम भूमि की आवश्यकता होती है।
• कम उत्सर्जन: भू-तापीय ऊर्जा जीवाश्म ईंधन की तुलना में काफी कम ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन करती है।
• प्रत्यक्ष उपयोग अनुप्रयोग: भू-तापीय ऊर्जा का सीधे हीटिंग, कूलिंग और औद्योगिक प्रक्रियाओं के लिए उपयोग किया जा सकता है।

भू-तापीय ऊर्जा की चुनौतियां

• भौगोलिक सीमाएं: उच्च-तापमान जल-तापीय संसाधन विशिष्ट क्षेत्रों में केंद्रित हैं, हालांकि EGS प्रौद्योगिकियां भौगोलिक क्षमता का विस्तार कर रही हैं।
• उच्च अग्रिम लागत: भू-तापीय बिजली संयंत्र का निर्माण पूंजी-गहन हो सकता है।
• संसाधन स्थिरता: यदि ठीक से प्रबंधित नहीं किया गया तो भू-तापीय तरल पदार्थों के अत्यधिक निष्कर्षण से जलाशय की कमी हो सकती है।
• प्रेरित भूकंपीयता: EGS संचालन संभावित रूप से छोटे भूकंपों को ट्रिगर कर सकते हैं, जिसके लिए सावधानीपूर्वक निगरानी और शमन उपायों की आवश्यकता होती है।
• पर्यावरणीय चिंताएँ: भू-तापीय तरल पदार्थों में घुले हुए खनिज और गैसें हो सकती हैं जिनके लिए उचित निपटान की आवश्यकता होती है।

भूमिगत पम्प्ड हाइड्रो स्टोरेज (UPHS): एक सतत ऊर्जा भंडारण समाधान

ऊर्जा भंडारण आंतरायिक नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों को ग्रिड में एकीकृत करने और ग्रिड स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है। भूमिगत पम्प्ड हाइड्रो स्टोरेज (UPHS) बड़े पैमाने पर ऊर्जा भंडारण के लिए एक आशाजनक समाधान प्रदान करता है।

UPHS कैसे काम करता है

UPHS में अलग-अलग ऊंचाइयों पर दो जलाशय शामिल होते हैं। कम ऊर्जा मांग या अतिरिक्त नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन की अवधि के दौरान, पानी को निचले जलाशय से ऊपरी जलाशय में पंप किया जाता है, जिससे संभावित ऊर्जा संग्रहीत होती है। जब ऊर्जा की मांग अधिक होती है, तो पानी को ऊपरी जलाशय से निचले जलाशय में छोड़ा जाता है, जो बिजली उत्पन्न करने के लिए टर्बाइनों से होकर बहता है।

UPHS प्रणालियों में, इन जलाशयों में से कम से कम एक भूमिगत स्थित होता है, या तो एक प्राकृतिक रूप से होने वाली गुफा में या एक कृत्रिम रूप से खोदे गए स्थान में। यह कई फायदे प्रदान करता है:

• कम भूमि उपयोग: भूमिगत जलाशय भंडारण सुविधा के सतही पदचिह्न को कम करते हैं।
• पर्यावरणीय लाभ: UPHS पारंपरिक सतही पम्प्ड हाइड्रो स्टोरेज की तुलना में पर्यावरणीय प्रभाव को कम कर सकता है, जिसमें अक्सर नदियों पर बांध बनाना और घाटियों में बाढ़ लाना शामिल होता है।
• सौंदर्य संबंधी लाभ: भूमिगत जलाशय देखने में बाधा नहीं डालते हैं।
• मौजूदा बुनियादी ढांचे के साथ एकीकरण की क्षमता: UPHS को मौजूदा भूमिगत खानों या सुरंगों के साथ एकीकृत किया जा सकता है, जिससे निर्माण लागत कम हो जाती है।

वैश्विक UPHS परियोजनाएं और क्षमता

हालांकि UPHS पारंपरिक पम्प्ड हाइड्रो स्टोरेज की तुलना में एक अपेक्षाकृत नई तकनीक है, दुनिया भर में कई परियोजनाएं विकास या विचार के अधीन हैं:

• जर्मनी: कई अध्ययनों ने छोड़ी गई खानों को UPHS सुविधाओं में बदलने की क्षमता का पता लगाया है।
• स्विट्जरलैंड: UPHS विकास के लिए आदर्श भूवैज्ञानिक स्थितियाँ रखता है।
• ऑस्ट्रेलिया: अपने बढ़ते नवीकरणीय ऊर्जा क्षेत्र का समर्थन करने के साधन के रूप में UPHS की खोज कर रहा है।
• संयुक्त राज्य अमेरिका: विभिन्न राज्यों में UPHS के अवसरों की जांच कर रहा है।
• चीन: भूमिगत विकल्पों सहित पम्प्ड हाइड्रो स्टोरेज में सक्रिय रूप से निवेश कर रहा है।

UPHS के लाभ

• बड़े पैमाने पर ऊर्जा भंडारण: UPHS सैकड़ों मेगावाट से लेकर कई गीगावाट तक की महत्वपूर्ण मात्रा में ऊर्जा भंडारण क्षमता प्रदान कर सकता है।
• लंबा जीवनकाल: UPHS सुविधाएं कई दशकों तक काम कर सकती हैं, जो एक दीर्घकालिक ऊर्जा भंडारण समाधान प्रदान करती हैं।
• ग्रिड स्थिरता: UPHS ऊर्जा आपूर्ति और मांग में उतार-चढ़ाव पर तेजी से प्रतिक्रिया प्रदान करके ग्रिड को स्थिर करने में मदद कर सकता है।
• नवीकरणीय ऊर्जा के पूरक: UPHS पीक उत्पादन अवधि के दौरान उत्पन्न अतिरिक्त नवीकरणीय ऊर्जा को संग्रहीत कर सकता है और जरूरत पड़ने पर इसे जारी कर सकता है।
• कम पर्यावरणीय प्रभाव (सतही PHES की तुलना में): कम सतही भूमि अशांति और आवास व्यवधान।

UPHS की चुनौतियां

• भूवैज्ञानिक आवश्यकताएँ: UPHS को भूमिगत जलाशयों के निर्माण के लिए उपयुक्त भूवैज्ञानिक संरचनाओं की आवश्यकता होती है।
• उच्च पूंजी लागत: UPHS निर्माण पूंजी-गहन हो सकता है।
• पर्यावरणीय विचार: भूमिगत निर्माण और पानी के उपयोग के संभावित पर्यावरणीय प्रभावों पर सावधानीपूर्वक विचार किया जाना चाहिए।
• पानी की उपलब्धता: UPHS को पानी के एक विश्वसनीय स्रोत की आवश्यकता होती है।

अन्य भूमिगत विद्युत उत्पादन प्रौद्योगिकियां

भू-तापीय और UPHS के अलावा, अन्य भूमिगत विद्युत उत्पादन प्रौद्योगिकियां भी उभर रही हैं:

भूमिगत संपीड़ित वायु ऊर्जा भंडारण (CAES)

CAES में हवा को संपीड़ित करना और इसे नमक के गुंबदों या जलभृतों जैसी भूमिगत गुफाओं में संग्रहीत करना शामिल है। जब बिजली की आवश्यकता होती है, तो संपीड़ित हवा को छोड़ा जाता है, गर्म किया जाता है, और टर्बाइन चलाने, बिजली पैदा करने के लिए उपयोग किया जाता है। पारंपरिक CAES हवा को गर्म करने के लिए प्राकृतिक गैस पर निर्भर करता है। उन्नत एडियाबेटिक CAES (AA-CAES) संपीड़न के दौरान उत्पन्न गर्मी को संग्रहीत करता है और विस्तार के दौरान इसका पुन: उपयोग करता है, जिससे दक्षता में सुधार होता है और जीवाश्म ईंधन पर निर्भरता कम होती है।

भूमिगत हाइड्रोजन भंडारण (UHS)

हाइड्रोजन को एक स्वच्छ ऊर्जा वाहक के रूप में खोजा जा रहा है। नमक की गुफाओं, समाप्त हो चुके तेल और गैस जलाशयों, या जलभृतों में हाइड्रोजन का भूमिगत भंडारण भविष्य की हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था का एक प्रमुख घटक माना जाता है। संग्रहीत हाइड्रोजन का उपयोग तब ईंधन कोशिकाओं में बिजली उत्पन्न करने के लिए, या अन्य अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है। चुनौतियों में हाइड्रोजन रिसाव और संग्रहीत हाइड्रोजन की शुद्धता बनाए रखना शामिल है।

भूमिगत बिजली संयंत्र (गुफा बिजली संयंत्र)

कुछ मामलों में, पारंपरिक बिजली संयंत्र भूमिगत बनाए जाते हैं, आमतौर पर गुफाओं में। यह भूमि उपयोग, पर्यावरणीय प्रभाव और सुरक्षा के मामले में लाभ प्रदान कर सकता है। ये बिजली संयंत्र जीवाश्म ईंधन, परमाणु ऊर्जा, या यहां तक कि बायोमास सहित विभिन्न प्रकार के ईंधन स्रोतों का उपयोग कर सकते हैं।

भूमिगत विद्युत उत्पादन का भविष्य

भूमिगत विद्युत उत्पादन प्रौद्योगिकियों में वैश्विक ऊर्जा संक्रमण में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाने की क्षमता है। जैसे-जैसे दुनिया अपनी ऊर्जा प्रणालियों को डीकार्बोनाइज़ करने और ऊर्जा सुरक्षा बढ़ाने की कोशिश कर रही है, ये प्रौद्योगिकियां कई आकर्षक लाभ प्रदान करती हैं:

• बढ़ी हुई ग्रिड स्थिरता: भूमिगत विद्युत उत्पादन प्रौद्योगिकियां, विशेष रूप से भू-तापीय और UPHS, बेसलोड पावर और ऊर्जा भंडारण प्रदान कर सकती हैं, जिससे ग्रिड को स्थिर करने और आंतरायिक नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों को एकीकृत करने में मदद मिलती है।
• कम भूमि उपयोग: भूमिगत सुविधाएं ऊर्जा बुनियादी ढांचे के सतही पदचिह्न को कम करती हैं, जिससे अन्य उपयोगों के लिए भूमि मुक्त हो जाती है।
• बढ़ी हुई ऊर्जा सुरक्षा: भूमिगत संसाधन ऊर्जा का एक विश्वसनीय और घरेलू रूप से उपलब्ध स्रोत प्रदान कर सकते हैं, जिससे आयातित ईंधन पर निर्भरता कम हो जाती है।
• कम पर्यावरणीय प्रभाव: भूमिगत विद्युत उत्पादन प्रौद्योगिकियां जीवाश्म ईंधन की तुलना में ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन और अन्य पर्यावरणीय प्रभावों को कम कर सकती हैं।
• नवाचार और तकनीकी प्रगति: चल रहे अनुसंधान और विकास लागत को कम कर रहे हैं और भूमिगत विद्युत उत्पादन प्रौद्योगिकियों की दक्षता में सुधार कर रहे हैं।

निष्कर्ष

भूमिगत विद्युत उत्पादन अब कोई भविष्य की अवधारणा नहीं है। यह वैश्विक ऊर्जा परिदृश्य का एक व्यवहार्य और तेजी से महत्वपूर्ण घटक है। जैसे-जैसे प्रौद्योगिकियां परिपक्व होती हैं और लागत घटती है, भूमिगत विद्युत उत्पादन एक स्थायी और लचीला ऊर्जा भविष्य बनाने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के लिए तैयार है। ऊर्जा उत्पादन और भंडारण के इन नवीन दृष्टिकोणों को अपनाना दुनिया की बढ़ती ऊर्जा मांगों को पूरा करने के लिए आवश्यक होगा, जबकि पर्यावरणीय प्रभाव को कम करना और ऊर्जा सुरक्षा सुनिश्चित करना होगा। पृथ्वी की छिपी शक्ति का उपयोग करने की क्षमता विशाल है, और इसकी पूर्ण प्राप्ति सभी के लिए एक स्वच्छ, अधिक विश्वसनीय और टिकाऊ ऊर्जा भविष्य का वादा करती है।