ऊर्जा आणि ऊर्जेची साधने
| ऊर्जा म्हणजेच जीवन. या संबंध विश्वाचा कारभार ज्या मुलभूत घटकांवर आधारित आहे. त्यातील एक घटक म्हणजे ऊर्जा. ऊर्जा म्हणजे कार्य करण्याची क्षमता. जीवनक्रम अव्याहत चालू ठेवण्याचे कार्य उर्जा करते. कोणत्याहि कार्यासाठी आणि ऊर्जा निर्मितीसाठी इंधन आवश्यक असते. शरिराला लागणाऱ्या ऊर्जेचे इंधन म्हणजे अन्न. ऊर्जा निर्मितीसाठी लागणारे इंधन म्हणजे दगडी कोळसा, लाकूड, खनिज तेल, वायू आणि वीज म्हणजेच मनुष्य प्राणी आणि वनस्पती यांचे पोषणासाठी तसेच उष्णता व प्रकाश निर्माण करण्यासाठी आणि यंत्रे चालविण्यासाठी ऊर्जेची आवश्यकता आहे. प्राचीन काळापासून लाकूड हाच मानवाचा एकमेव उर्जास्त्रोत होता. अगदी सतराव्या शतकापर्यंत लाकूडच वापरले जायचे. सतराव्या शतकात वेगवेगळे ऊर्जास्त्रोत सापडले. हे ऊर्जास्त्रोत म्हणजे दगडी कोळसा आणि पेट्रोलियम. यांची ऊर्जा पुरविण्याची शक्ति लाकडापेक्षा प्रचंड असल्यामुळे त्यांचा वापर यंत्रामध्ये केला गेला. आणि पुढील ३ शतकांत मानवी संस्कृतीने प्रगतीचा मार्ग प्रचंड वेगाने कापला. एकोणीसाव्या शतकात मोठमोठी जनित्रे निर्माण झाली. विद्युत शक्तिने तर जगाचे स्वरूपच पालटून टाकले. विद्युत शक्तीवर चालणारी हजारो नवी उपकरणे, यंत्रे तयार झाली. आज घरातील बरीचशी कामे विजेच्या सहाय्याने होतात. आज कोळसा हा रेल्वे इंजिन आणि आगबोटीत वापरला जातो. रस्त्यावरील लहान मोठी वाहने ही खनिज पेट्रोलियम पासून शुध्द केलेल्या पेट्रोल व डिझेलवर चालतात. पण आज हे ऊर्जास्त्रोत संपुष्टात येण्याच्या मार्गावर आहेत. भरमसाठ जंगलतोडीने जगातील मोठमोठी जंगले नष्ट झाली आहेत आणि त्यातून प्रदूषणाची दुसरी समस्या उभी राहिली आहे. |
| ऊर्जेचे प्रकार - |
|
| ऊर्जा साधने |
| सध्याच्या इंधन समस्येवर तोडगा काढणे ही काळाची गरज आहे. आतापर्यंत फक्त खनिज तेल वापरूनच ऊर्जा निर्मिती करता येते असा समज होता. परंतु आता शास्त्रज्ञांनी बऱ्याच पर्यायी ऊर्जाप्रणाली पुढे आणल्या आहेत. यात वायुजन्य ऊर्जा, सौर ऊर्जा, लाटांपासून ऊर्जा निर्मिती, सागरी प्रवाहांतील तपमानाच्या फरकाचा फायदा घेऊन ऊर्जा निर्मिती, भू-औष्णिक ऊर्जा असे अनेक पर्याय आहेत. परंतु या सर्व ऊर्जाप्रणालीवर निर्सगाचे नियंत्रण चालते. आणि मानवी इच्छेवर निसर्ग चालत नाही. त्यामुळे यापासून आपल्या ऊर्जेच्या गरजा भागवता येणे अशक्य आहे. रासायनिक ऊर्जा निर्मिती व आण्विक ऊर्जा निर्मिती प्रक्रिया या दोनच मानवी हुकमाखाली राहू शकणाऱ्या ऊर्जानिर्मिती पध्दती आहेत. पण या पध्दती खर्चिक आणि धोकादायकही आहेत. अशा परिस्थितीत शास्त्रज्ञांना दोनच आशेचे मार्ग आहेत. एक म्हणजे हायड्रोजनचा इंधन म्हणून वापर करणे आणि दुसरा मार्ग म्हणजे अणु (साधन) संघटन किंवा फ्यूजन. परंतु हे ऊर्जास्त्रोत प्रचलीत होण्यासाठी अजून बरेच संशोधन करावे लागणार आहे. खनिज इंधनाव्यतिरिक्त सध्या प्रचलित असणारे ऊर्जाप्रकार पुढे संक्षिप्तपणे सांगितले आहेत. |
| जैविक ऊर्जा - |
| पुननिर्मित होणाऱ्या ऊर्जेचे सर्वात महत्त्वाचे साधन म्हणजे जैविक ऊर्जा. या ऊर्जेची साधने चार गटात विभागता येतील. घन, वायू, द्रव आणि सजीव ऊर्जा. जैविक ऊर्जा ही सहजरित्या वा मुबलक मिळू शकते. |
| अ) घन ऊर्जा - लाकूड-जंगलापासून मुख्यता लाकूड मिळते. हे लाकूड उष्णता निर्मितीसाठी बऱ्यचा ठिकाणी वापरले जाते. खेड्यांमध्ये स्वयंपाकासाठी लाकूड सर्रास वापरले जाते. तसेच कारखान्यांमधील बॉयलर्समध्ये इंधन म्हणून लाकूडच वापरतात. लाकूड हे भारताचे आद्य इंधन आहे. कोळसा (लोणारी) - लाकडापासून हा कोळसा तयार करतात. याच्या ज्वलनामध्ये धूर होत नाही. हा कोळसा स्वयंपाकासाठी वापरला जातो. शेण - गुरांचे शेण हा एक इंधन प्रकार खेड्यातील लोक शेणाच्या गोवऱ्या करून इंधन म्हणून वापरतात. कचरा- औद्यौगिक, शहरी आणि शेतातील कचरा ऊर्जेची भूक भागवण्यास मदत करतात. कचऱ्यापासून ऊर्जा निर्मितीच्या एकूण चार पध्दती आहेत. खांस भट्ट्यांतून कचरा जाळून त्या उष्णतेचा वापर करणे, ऊर्जा भट्ट्यांमधून पूरक इंधन म्हणून वापर करणे, कचऱ्याचे विघटनात्मक शुध्दिकरण करणे, इतर मार्गांनी ऊर्जा निर्मिती प्रणालीत कचरा वापरणे. बऱ्याच ठिकाणी कचऱ्यापासून कचरा वीट बनवली जाते. आणि या विटा इंधन म्हणून वापरतात. |
| ब) वायु इंधने - बायोगॅस -शेण, शेतीमालाचा टाकाऊ भाग आणि काही औद्योगिक कारखान्यातील सांडपाणी यांपासून गोबर गॅस अथवा बायोगॅस तयार करतात. हे इंधन आता ग्रामीण भागात फारच लोकप्रिय होत चालले आहे. डिस्टीलरीपासून बाहेर पडणाऱ्या मळीपासून तयार होणारा बायोगॅस बॉयलरमध्ये पूरक इंधन म्हणून वापरला. यामुळे खनिज इंधनाची बचत होते. लाकडापासून वायू इंधन - लाकडाचे रूपांतर वायू-इंधनात करण्याचे उपकरण मिळते. या इंधनाचा उपयोग स्वयंपाकासाठी तसेच इंजिने, जनित्रे व बॉयर्ल्स चालविण्यासाठी करतात. |
| ड) सजीव ऊर्जा - प्राण्यांच्या शक्तिचा वापर करून विहिरीतून पाणी बाहेर काढणे, शेतीची अवजारे ओढणे, शेतीची कामे करणे, किंवा अवजड वस्तू उचलणे इत्यादी कामे केली जातात. यासाठी बैल, उंट, गाढव, घोडे व हत्ती यासारख्या प्राण्यांच्या बळाचा वापर केला जातो. पूर्वीच्या काळापासून प्राणी बळाचा उपयोग वाहतूकीसाठी केला जातो. भारतातील खेड्यात प्राणीबळच प्रमुख ऊर्जेचे स्त्रोत आहे. |
| २. जलशक्ति - पावसाचे पाणी साठविण्यासाठी नदीवर उगमाजवळ धरणे बांधली जातात. उंचावर साठविलेले पाणी खाली सोडताना पाण्यातील स्थितिज उर्जेचे गतिज उर्जेत रूपांतर होते. या उर्जेचे टर्बाईन व विद्युतजनित्र बसवून विद्युतशक्तीत रूपांतर केले जाते. ही वीज इतर कोणत्याही पर्यायांपेक्षा स्वस्त पडते. महाराष्ट्रातील कोयना धरण हे याचे उत्तम उदाहरण आहे. |
| ३. पवन ऊर्जा |
| - खनिज स्वरूपाच्या ऊर्जेवर पर्याय शोधताना साहजिकच आपले लक्ष न संपणाऱ्या ऊर्जासाधनांकडे जाते. पवनऊर्जा हे एक असेच साधन आहे. पृथ्वीवरील वातावरणातील हवेच्या हालचालीमुळे आपल्याला पवन ऊर्जा मिळते. शिडांची जहाजे चालविणे, पवनचक्की व्दारे पाणी उपसणे आणि पिठाची जाती चालविणे अशासारखी पवन ऊर्जेचे उपयोग प्रचलित होते. आधुनिक तंत्रज्ञान वापरून पवनचक्कीव्दारें मोठ्या प्रमाणात वीज निर्मिती करणे आता शक्य झाले आहे. पवनऊर्जा वाऱ्याच्या वेगावर अवलंबून असते. व तिची क्षमता वेगाच्या धन प्रमाणात वाढते. साधारणपणे सागरी किनारपट्टी व डोंगराळ प्रदेशात वाऱ्याचा वेग चांगला असतो. पवन जनित्राव्दारे वीज निर्मिती करण्यासाठी १५ कि.मी. पेक्षा अधिक वेगाचे वारे लागते. ते अशा ठिकाणी सहज मिळते. पाणी उपसण्यासाठी १० कि. मी. पेक्षा अधिक वेगाने वाहणारे वारे लागते. अशा ठिकाणी शोधून तिथे पवनचक्या लावता येतात. भारताच्या अपारंपारिक ऊर्जास्त्रोत विभागाने भारतामध्ये पवनमळे उभारले आहेत. महाराष्ट्नत देवगड येथील पवनमळयात १० पवनजनित्रे १९८६ साली उभारली आहेत. आणि त्यातून मिळणारी वीज महाराष्ट्र विद्युत मंडळाच्या ग्रीडमध्ये दिली जाते. पवनजनित्रामध्ये मुख्यत्वे पवनचक्की, मुख्य कणा, गीअर पेटी,, जनित्र, ब्रेकची व्यवस्था, पवनचक्की वाऱ्याच्या दिशेला फिरण्याची व्यवस्था व कंट्नेल व्यवस्था हे मुख्य भाग आहेत. देवगड येथील पवनमळयात १० पवनजनित्रे ३ रांगामध्ये बसवली आहेत. दोन जनित्रांमध्ये किमान पवनचक्कीच्या व्यासाच्या चौपट इतके अंतर ठेवावे लागते. ही रचना वाऱ्याच्या दिशेवर अवलंबून आहे. याची विद्युत क्षमता ५५० किलोवॅट इतकी आहे आणि वर्षाला सुमारे ८ ते १० लाख युनिट इतकी वीज निर्मिती यातून होते. पवनमळे उभे करण्यासाठी डोंगरमाथ्यावरील जागा निवडावी. तेथील वाऱ्याचा वेग चांगला असावा व शक्यतो हा वेग वार्षिक सरासरी ताशी १२ ते १५ कि. मी. असावा. मात्र भारतात बऱ्याच ठिकाणी वाऱ्याचा सरासरी वेग ताशी ५ ते ८ कि. मी. असूनही पवनचक्क्या उभारण्यात आल्या आहेत. शासनाने दिलेल्या आर्थिक सवलतींमुळे हे शक्य झाले आहे व यामुळे पवनाउर्जा निर्मितीस प्रोत्साहन मिळाले आहे. सुझलान कंपनीमार्फत महाराष्ट्रात असे पवनमळे उभारले आहेत. पवनजनित्रे व ती उभारण्यासाठी लागणारी यंत्रसामुग्री नेण्यासाठी चांगल्या रस्त्याची सोय असावी लागते. पवनचक्क्यांमुळे पाऊसमानात घट होते या समजुतीने, तसेच जमीन हस्तांतरण आणि रस्त्यांची दुरवस्था या मुद्यांवरून स्थानिक पातळीवर अशा प्रकल्पांना विरोध होत आहे. त्यावे योग्य निराकरण होण्याची आवश्यकता आहे. |
| ४. सौर ऊर्जा - |
| ऊर्जा समस्येवर उत्तम उपाय म्हणजे सौर ऊर्जा होय. कारण आतापर्यन्त वापरात असलेले स्त्रोत हे कायम रहाणार नाहीत. सौर ऊर्जा ही प्रचंड प्रमाणात पृथ्वीवर येते. यातील बरीचशी वाया जाते. सौरशक्तिकेंद्र उभारून मोठ्या प्रमाणात सौर ऊर्जा विद्युत ऊर्जेत रूपांतरीत करण्याचे प्रयोग यशस्वी झाले आहेत. त्यामुळे सूर्य शक्तिचा वापर हा सौरकुकर, सौरभट्टी, सोलरहिटर यांच्या साधनांच्या सहाय्याने अल्पप्रमाणात केला जातो. याचे कारण म्हणजे सौर उपकरणांसाठी भांडवली खर्च जादा लागतो. वीज, तेल, कोळसा, या ऊर्जा त्यामानाने स्वस्त आहेत. परंतु सध्या प्रत्येक राष्ट्राची विजेची गरज ही फारच वाढली आहे. आणि इतर ऊर्जा पदार्थांची मुबलकता कमी झाली आहे. त्यामुळे सौर ऊर्जेच्या पर्यायावर सर्व राष्ट्रांचा भर आहे. सौरऊर्जेच्या उपयोगाची आधुनिक उपकरणे पुढीलप्रमाणे आहेत. पेटीचा कुकर, सौरभट्टी, पाणी गरम करण्याचा प्लॅट, प्लेट कलेक्टर, गरम हवेचा कलेक्टर, शेतीचे पदार्थ वाळविण्यासाठी ड्नयर, खाऱ्यापाण्यापासून गोडेपाणी करणारा सोलर स्टील, उबदार राहणारे सौर घट, हिट पंप अशा अनेक प्रकारची सौर ऊर्जा उपकरणे विकसित झाली आहेत. परदेशामध्ये पॉवर प्लॅट, सूर्य विजेवर चालणारे फ्रिज, सूर्यवीज केंद्रे इत्यादी वापरात आले आहेत. भारतामध्ये सुध्दा आधुनिक तंत्राच्या सहाय्याने सूर्यशक्तिचे प्रकल्प अनेक ठिकाणी सुरू आहेत. भोर-नाशिक भागातील रस्त्यावरील दिवे सूर्य विजेवर चालतात. धुळे जिल्ह्यात ३२० एम. डब्ल्यू. सूर्य वीज प्रकल्प १९८५ मध्ये सुरू झाला आहे. तामीळनाडूत सूर्यविजेवर रेल्वे सिग्नल, तिरूपती-बंगळूर-विशाखापट्टणम येथे इंटरलॉक पध्दती, ग्रामीण पंपासाठी, सूर्य विजेचा वापर दिल्लीजवळ मसुदपूर खेड्यात प्रत्येक घरात स्वयंपाक, दिवे, पाण्याचे पंप, टी. व्ही. रेडिओ हे सर्व सूर्यविजेवर चालतात. अपंगाच्या सायकलीसाठी सूर्य ऊर्जा वापरली जाते. सध्याच्या विज्ञानयुगात प्रगत तंत्रज्ञानासाठी लागणारीवीज अंतराळात मोठ्या प्रमाणात निर्मिती करून तिचा वापर केला जातो. त्याचप्रमाणे अंटार्क्टिका मोहिमेसाठी उपग्रहाच्या रिमोट कंट्रोलसाठी, रडार यंत्रणा इत्यादी ठिकाणी सूर्य विजेचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. |
| ५. भू- औष्णिक ऊर्जा - |
| भू-औष्णिक ऊर्जा ही वारा अथवा ऊन यासारखी उपलब्ध नसते. ज्या ठिकाणी भूगर्भातील उष्णता मिळवता येते अशा ठिकाणाहून ती मिळवून त्याचा वापर ऊर्जा निर्मितीसाठी करता येते. भूपृष्ठाखाली जसजसें खोल जावे तसतसे अंदाजे तपमान वाढते. जिथे खडक वितळलेल्या अवस्थेत असतात तेथे हे तापमान अंदाजे ११००० सें. इतके असते. भूपृष्ठावर सुध्दा बऱ्याच ठिकाणी उष्ण बिंदू आहेत. या उष्ण बिंदूचे तापमान ९०० सें. ते ४५०० सें. पर्यन्त असते. ही उष्णता खडकांच्या खाचात असणाऱ्या पाण्यात किंवा वाफेच्या स्वरूपात साठविलेली असते. ती बाहेर काढण्यासाठी अशा ठिकाणी कुपनलिका खोदतात. आणि नलिका उष्णबिंदूजवळ पोचल्या की तिथे अडकून पडलेले गरम पाणी व वाफ या नळयांवाटे भूपृष्ठावर उसळी मारते. भूगर्भातील अंतर्गत हालचालीमुळे अथवा ज्वालामुखींच्या उद्रेकांमुळे असे उष्ण बिंदू तयार होतात. या उष्णतेचा वापर करून इटाली, आईसलंड, न्यूझीलंड, जपान व रशियात ऊर्जा निर्मिती करणारी केंद्रे कित्येक वर्षे अस्तित्वात आहेत. आईसलंड येथील ४०% जनता भूऔष्णिक उर्जेने उबदार केलेल्या घरातून रहाते. भारतात अनेक ठिकाणी गरमपाण्याचे झरे आहेत. यांचा आपण भूऔष्णिक ऊर्जेसाठी वापर करून घ्यायला काहीच हरकत नाही. अमेरिकेतील ``द गिझर्स'' या ठिकाणी भूऔष्णिक ऊर्जेचे दोन निरनिराळे साठे आहेत. यातून प्रचंड प्रमाणात बाहेर पडणाऱ्या वाफेच्या सहाय्याने जनित्र फिरवून विद्युत निर्मिती केली जाते. |
| ६. इतर पर्यायी ऊर्जा |
| हायड्रोजन - हायड्रोजन हे खनिज तेलापेक्षा चांगले आहे. ऊर्जा निर्मितीच्या बाबतीत हायड्रोजन सर्वात कार्यक्षम इंधन ठरते. पेट्रोल दर लिटरमध्ये ४२००० बी. टी. यु. तर द्रव हायड्रोजन दर लिटरला १,३४,५०० बी. टी. यु. एवढी उष्णता निर्माण करतो. परंतु याच्या निर्मितीचा खर्च परवडत नसल्यामुळे हायड्रोजन हे प्रचलित साधन होण्यात अडचण येत आहे. |
| ७. अणुउर्जा |
| संघटन ऊर्जा / विघटन ऊर्जा - संघटन प्रक्रिया ही विघटन प्रक्रियेच्या ्रगदी उलट टोकाची आहे. या दोन्ही प्रक्रियेमध्ये अणूच्या केंद्राना एकत्रित बांधणारी ऊर्जा मुक्त करून वापरली जाते. एवढेच साम्य आहे. संघटनात हलक्या मूलद्रव्यांची केंद्रे एकमेकांत मिसळून एकत्रित करण्यात येतात. तर विघटनात जड मूलद्रव्यांची मोठी केंद्रे फोडून ऊर्जा मुक्त करण्यात येते. अशा अणुभट्ट्यांतून निघणाऱ्या उष्णतेवर पाण्याची वाफ तयार केली जाते आणि त्यावर जनित्र चालवून वीज निर्माण केली जाते. खनिज इंधनांव्यतिरिक्त इतर अपारंपारिक ऊर्जा साधनांचा वापर करण्याचे तंत्रज्ञान विकसित केल्यास भविष्यकाळात ऊर्जेची चिंता राहणार नाही. |
