ऊर्जेचा नवा मार्ग... (डॉ. संदेश जाडकर)

डॉ. संदेश जाडकर
Sunday, 4 October 2020

एकविसाव्या शतकात ऊर्जाक्षेत्राला कलाटणी देणारं संशोधन अमेरिकेच्या सिलिकॉन व्हॅलीमध्ये झालं आहे. 'ब्लूम एनर्जी' म्हणून ओळखला जाणारा हा 'इंधन विद्युत घट' (फ्युएल सेल) अपारंपरिक ऊर्जाक्षेत्रासाठी मोठा बूस्टर ठरणार आहे. सध्या प्रचंड महाग असलेली; पण स्वच्छ ऊर्जाप्रणाली भविष्यात पर्यावरणपूरक ऊर्जेची गरज भागविणारा एक सर्वोत्तम पर्याय ठरेल, यात कोणतीही शंका नाही.

एकविसाव्या शतकात ऊर्जाक्षेत्राला कलाटणी देणारं संशोधन अमेरिकेच्या सिलिकॉन व्हॅलीमध्ये झालं आहे. 'ब्लूम एनर्जी' म्हणून ओळखला जाणारा हा 'इंधन विद्युत घट' (फ्युएल सेल) अपारंपरिक ऊर्जाक्षेत्रासाठी मोठा बूस्टर ठरणार आहे. सध्या प्रचंड महाग असलेली; पण स्वच्छ ऊर्जाप्रणाली भविष्यात पर्यावरणपूरक ऊर्जेची गरज भागविणारा एक सर्वोत्तम पर्याय ठरेल, यात कोणतीही शंका नाही. विशेष म्हणजे जगाला अवाक् करणारं हे संशोधन मूळ भारतीय वंशाचे अभियंता के. आर. श्रीधर यांनी केलंय.

तंत्रज्ञानानं परिपूर्ण असलेलं आजचं हे आधुनिक जीवन एकोणिसाव्या शतकातल्या औद्योगिक क्रांतीचं फळ आहे. तिला वेग देण्याचं काम या विसाव्या शतकात खनिज इंधनानं केलं. वाढतं औद्योगिकीकरण आणि घरगुती वापरातल्या ऊर्जेची वाढती गरज कोळसा, रॉकेल, पेट्रोल यांसारख्या खनिज इंधनानं आपण भागवत गेलो. परंतु, या सर्व इंधनांतून कार्बनचं मोठ्या प्रमाणावर उत्सर्जन होतं. पर्यावरणाच्या ऱ्हासाबरोबरच जागतिक तापमानवाढीला कार्बनचं उत्सर्जन कारणीभूत आहे. सूर्याची उष्णता शोषण्याचं काम कार्बनचे अणू करतात. त्यामुळं वातावरणातील सरासरी तापमानात वाढ होत आहे. पण त्याचबरोबर पृथ्वीच्या दोन्ही ध्रुवांवरील बर्फ वितळल्यामुळं महासागरांच्या पाणीपातळीत वाढ होत आहे. एक प्रकारे हे महासागर आता जमिनीवर अतिक्रमण करत आहेत. याचा एकंदरीत परिणाम जीवसृष्टीसह मानवाच्या अस्तित्वावरही होत आहे. एकविसाव्या शतकात आपण पर्यावरणपूरक, उत्सर्जन न करणाऱ्या स्वच्छ इंधन पर्यायांचा विचार आणि वापरही करत आहोत. समाजाच्या शाश्‍वत विकासासाठी आणि रोजच्या गरजा भागविण्यासाठी ऊर्जा लागणारच, त्याला कोणताही पर्याय नाही. सौर ऊर्जा, पवन ऊर्जा, जैवइंधन आदी पर्यायी स्वच्छ आणि अपारंपरिक ऊर्जास्रोतांची क्षमता वाढविण्यासाठीचं संशोधन सध्या जगभरात सुरू आहे.

स्वच्छ इंधनाचा एक उत्तम पर्याय म्हणून ‘इंधन विद्युत घटा’कडं पाहिलं जातं. जगभरात त्यावर संशोधनही सुरू आहे. विशेषतः सिलिकॉन व्हॅलीमध्ये तर या संशोधनानं वेग घेतल्याचं पाहायला मिळत आहे. कॅलिफोर्निया येथील ब्लूम एनर्जी ही कंपनी ‘सॉलिड ऑक्‍साईड फ्युएल सेल’वर मागील वीस वर्षांपासून संशोधन करत आहे. २००१ मध्ये सुरू झालेल्या या कंपनीची एकूण मालमत्ता आता अब्जावधी डॉलरची झाली असून, गुगलसारख्या मोठमोठ्या आस्थापनांसाठी ऊर्जा पुरवण्याचं काम त्यांचा ‘ब्लूम बॉक्‍स’ करत आहे.

पर्यावरणपूरक ‘ब्लूम बॉक्स’
ब्लूम एनर्जीनं विकसित केलेल्या या इंधन विद्युत घटाला ‘ब्लूम बॉक्स’ असं नाव देण्यात आलं आहे. हायड्रोजन आणि ऑक्‍सिजनच्या अभिक्रियेतून ऊर्जा (विद्युत) आणि पाण्याची निर्मिती करणारा ब्लूम बॉक्‍स म्हणजे छोटा विद्युतनिर्मिती प्रकल्पच आहे, की जो अगदी कपाटाएवढ्या जागेत तुमच्या घराला ऊर्जा पुरवू शकतो; आणि विशेष म्हणजे तो कोणताही आवाज करत नाही.

ब्लूम बॉक्‍समधील रासायनिक अभिक्रिया ः CH_{४}+२O_{२} = CO_{२}+२H_{२}O + विद्युत ऊर्जा + उष्णता

‘ब्लूम' बॉक्‍ससाठी लागणारा इंधनरूपी हायड्रोजन मिळविण्यासाठी यात मिथेन वायूचा स्रोत म्हणून वापर केला आहे. जैविक क्रियांमधून सहजपणे हा वायू मिळवता येतो. तसंच, वातावरणातून ऑक्‍सिजनही सहज मिळवता येतो. विशेष म्हणजे, यातून पर्यावरणाला हानी करणारा कार्बनयुक्त कसलाही वायू उत्सर्जित होत नाही. यातून मिळणाऱ्या कार्बन डायऑक्‍साईडचा पुन्हा वापर करणं शक्‍य आहे. तसंच, तयार झालेल्या पाण्याचं इलेक्‍ट्रोलायसिस पद्धतीनं विघटन करून त्यातून हायड्रोजन वायू मिळवणं शक्‍य आहे.
आजही मिथेन गॅसचा विद्युत निर्मितीसाठी वापर करण्यात येतो, ज्यामध्ये मिथेन गॅस जाळून उष्णता ऊर्जा मिळवली जाते. त्यातून पाणी तापवून वाफ तयार केली जाते. याच वाफेच्या साहाय्यानं जनित्रं फिरवून विद्युत ऊर्जा मिळवली जाते. पण या संपूर्ण प्रक्रियेत ऊर्जेचा अपव्यय तर होतोच; पण तिची उपयोगिताही कमी होते. पर्यायानं थेट मिथेन आणि ऑक्‍सिजन वापरून इलेक्‍ट्रोलायसिस प्रक्रियेनं विद्युत मिळवणारा हा ‘ब्लूम बॉक्‍स' अभिनव आहे. ब्लूम बॉक्‍समधील धनाग्राजवळील अभिक्रिया सांगायची ठरली, तर हायड्रोजनचे दोन अणू विघटित होऊन दोन धन प्रभारित हायड्रोजन आणि दोन इलेक्‍ट्रॉन मिळतात. एकदा का हे मुक्त इलेक्‍ट्रॉन तयार झाले, की निर्माण होणाऱ्या विभवांतरातून आपल्याला विद्युतधाराही मिळते.
तुम्ही घरातील विजेरीतील किंवा वाहनांमध्ये वापरण्यात येणारी बॅटरी बघितली असेल. त्यामध्ये एक धनाग्र (ऍनोड) आणि एक ऋनाग्र (कॅथोड) असतो आणि मध्यभागी इलेक्‍ट्रोलाइट असते. जे आयन्सचं वहन करतात. ब्लूम बॉक्‍समध्येही एक हायड्रंट आणि ऑक्‍सिडंट आहे. ज्यामध्ये अनुक्रमे हायड्रोजन आणि ऑक्‍सिजनबरोबर अभिक्रिया होते. विद्युत ऊर्जेची निर्मिती करण्यासाठी या रासायनिक अभिक्रियेसाठी इंधन म्हणून मिथेन आणि ऑक्‍सिजन दिला जातो.

ब्लूम बॉक्‍सची वैशिष्ट्यं
इतर इंधन विद्युत घटांमध्ये इलेक्‍ट्रोलाइट म्हणून द्रव रसायनाचा वापर करण्यात येतो. यामध्ये मात्र पुठ्ठ्यासारख्या इलेक्‍ट्रोलाइटचा वापर करण्यात आला आहे. सिरॅमिक प्लेटच्या एका बाजूला निकेल ऑक्‍साईडयुक्त रंग लावण्यात आला आहे, ज्याचा वापर धनाग्र (ऍनोड) म्हणून होतो. तर, दुसऱ्या बाजूला लिथॅनियम ट्राँशीयम मँगेनाईटयुक्त रंगाचा लेप लावण्यात आला आहे, जो ऋनाग्र (कॅथोड) म्हणून कार्य करतो. हे असं वरवर जरी असलं, तरी यात वापरण्यात आलेल्या काही मूलद्रव्यांबद्दल अजूनही कुणाला माहीत नाही. कारण तेच तर त्यांच्या तंत्रज्ञानाचं गुपित आहे.
ब्लूम बॉक्‍सची कार्यक्षमताही (इफिशियन्सी) सर्वाधिक आहे. इतर ऊर्जा उत्पादक संयंत्रांची उत्पादकता ही १५ ते २० टक्के आहे. ब्लूम बॉक्‍सची उत्पादकता ही तब्बल ५० ते ६५ टक्के असल्याचा दावा कंपनीनं केला आहे आणि त्यात तथ्यही आहे. शिवाय, यात कोणताही हलणारा भाग नाही. शिवाय, ब्लूम बॉक्‍सला लागणारं इंधनही सहज उपलब्ध आहे आणि त्यातून होणाऱ्या उत्सर्जनातून कोणताही धोका पर्यावरणाला नाही. तसंच, सुमारे ९०० अंश सेल्सिअसपर्यंत या ब्लूम बॉक्‍सला काहीही होत नाही. म्हणजे उष्णता वाढून खराब होण्याचा धोकाही त्याला नाही.

ब्लूम बॉक्‍सच्या मर्यादा
तात्त्विकदृष्ट्या सध्या तरी ब्लूम बॉक्‍सला काही मर्यादा दिसत नाही; परंतु त्याची प्रचंड किंमत भारतातील जनसामान्यांच्या खिशाला परवडेलच असं नाही. कंपनीच्या दाव्यानुसार शंभर किलोवॉट विजेसाठी सात ते आठ हजार अमेरिकी डॉलरचा खर्च येतो. ही किंमत खूपच जास्त आहे. तुम्हाला सोपं करून सांगायचं म्हटलं, तर एक किलोवॉट म्हणजे `एमएसईबी’ चे पाच युनिट आणि घरातील रोजची विजेची गरज असेल दोन ते तीन युनिट. म्हणजे माझ्या रोजच्या विजेच्या वापरासाठी एवढी किंमत मी मोजेलच असं नाही. त्यात ब्लूम बॉक्‍सचा आकार आणि विद्युतनिर्मितीची क्षमता खूपच जास्त आहे. घरगुती वापरासाठी परवडेल असा ब्लूम बॉक्‍स अजून तयार होणार आहे. अर्थात, त्यावर ही कंपनी काम करत आहे. भविष्यात तो येईलही. सध्या तरी मोठमोठ्या आस्थापना, कंपन्यांना असे ब्लूम बॉक्‍स बसवणं शक्‍य आहे. गुगल, याहू, वॉलमार्ट, पॅनॉसॉनिक आदी मोठमोठ्या कंपन्यांनी ब्लूम एनर्जीचा वापरही सुरू केला आहे.
ब्लूम एनर्जी कंपनीचे विशेष करून के. आर. श्रीधर यांच्या स्वामित्व हक्कांमुळे याची किंमत जास्त आहे. अर्थात, मागील वीस वर्षांत संशोधनासाठी आलेला खर्चही यात समाविष्ट आहे. भारतीय परिप्रेक्षात सांगायचं ठरलं, तर कोणत्या कंपनीनं ते पेटंट विकत घेऊन मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन केलं, तर त्याचा फायदा होऊ शकतो. सध्या सरकारनं मोठ्या आस्थापना किंवा ज्यांना ते परवडेल अशा संस्थांना वापर अनिवार्य केला, तरच ब्लूम बॉक्‍सचा भारतात वापर सुरू होईल.

ब्लूम बॉक्‍स परिपूर्ण पर्याय ठरेल?
खनिज तेल, वायू आदी पारंपरिक ऊर्जास्रोतांचा सध्यातरी सौर, पवन, जैव आदी अपारंपरिक ऊर्जास्रोत परिपूर्ण पर्याय म्हणून उभे राहू शकत नाहीत. मात्र, एक सहयोगी ऊर्जास्रोत म्हणून ते सर्वोत्तम पर्याय आहे. सौर ऊर्जा आणि पवन ऊर्जेसाठी लागणारं साहित्य, जागा, देखभाल खर्च आदी बघता छोट्या जागेत सहज बसणारा ब्लूम बॉक्‍स निश्‍चितच उत्तम पर्याय आहे. विशेष म्हणजे एकदा त्याची स्थापना केली, की पुनःपुन्हा त्यावर खर्च करायची गरज नाही. पण, सध्याची त्याची किंमत बघता तो किती वापरात येईल, हा प्रश्‍न आहे. सध्या वापरात असलेले मोठमोठाले ब्लूम बॉक्‍स छोटे करावे लागतील. तसंच, त्यांची किंमतही कमी करावी लागेल. असं जरी असलं, तरी ५० टक्‍क्‍यांपर्यंतच पर्यायी ऊर्जा आपण या माध्यमातून मिळवू शकतो. लोकांची वाढती ऊर्जा गरज लक्षात घेता, भविष्यात ब्लूम एनर्जी की प्लेअर ठरणार आहे.

भारतातील संशोधन
अपारंपरिक ऊर्जास्रोतांशी निगडित संशोधनाला देशात आत्ता कुठं सुरुवात झाली आहे. सध्याच्या सरकारनं याकडं विशेष लक्ष दिलं असून, यातील कुशल मनुष्यबळ विकासासाठी रचनात्मक तरतुदी केल्या आहेत. संशोधन आणि विकासाच्या कामांमध्ये आता वाढ होत असून, स्वतंत्र पदव्युत्तर अभ्यासक्रमांमुळं संशोधकांचीही गरज भरून निघणार आहे. असं जरी असलं तरी संशोधनासाठी अजून बराच मोठा पल्ला आपल्याला गाठायचा आहे. त्यासाठी सध्याचं वातावरण तरी पोषक आहे. भविष्यात पूर्णतः अपारंपरिक ऊर्जास्रोतांवर झोकून काम करणारी संशोधन संस्था उभी राहिल्यास यासंबंधीच्या संशोधनाला गती मिळेल. भविष्यातील वाढती ऊर्जा गरज आणि जागतिक तापमानवाढीचा संभाव्य धोका बघता, या क्षेत्रातील संशोधन आणि गुंतवणुकीलाही बूस्टर मिळायला हवा.

ब्लूम बॉक्‍सची वैशिष्ट्यं
ब्लूम बॉक्‍स : इतर अपारंपारिक ऊर्जा साधने(सौर, पवन, जैव आदी)
१) कार्यक्षमता (इफिशियन्सी) सर्वाधिक (५० ते ६५ टक्के) कार्यक्षमता (इफिशियन्सी) तुलनेने कमी १५ ते २० टक्के
२) जागा कमी लागते जास्त जागेची आवश्‍यकता
३) विद्युत निर्मितीचा खर्च कमी मात्र बॉक्‍सची किंमत प्रचंड तुलनेने विद्युत निर्मितीचा खर्च जास्त परंतु बसविण्याचा खर्च कमी
४) देखरेखीची खर्च अत्यंत कमी देखरेखीसाठी जास्त खर्च लागतो
५) विद्युत निर्मितीसाठी आवश्‍यक इंधनाचा पुरवठा सलगपणे होतो सूर्यप्रकाश नसल्यावर सौर ऊर्जा आणि वारा नसल्यावर पवनऊर्जेवर मर्यादा येतात.
६) घरगुती वापरासाठी सध्या उपलब्ध नाही घरगुती वापरासाठी उपलब्ध

कोण आहेत के.आर.श्रीधर ?
"ब्लूम एनर्जी'चे मुख्य कार्यकारी अधिकारी असलेले के. आर. श्रीधर भारतीय वंशाचे अमेरिकी नागरिक आहेत. त्यांचा जन्म १९६० मध्ये तामिळनाडू राज्यात झाला. तिरुचिरापल्ली येथील राष्ट्रीय तंत्रज्ञान संस्थेत (एनआयटी) त्यांनी अभियांत्रिकीमध्ये पदवीपर्यंतचे शिक्षणपूर्ण केले. पुढे पदव्युत्तर शिक्षणासाठी त्यांनी अमेरिकेमध्ये गेले. न्यूक्लिअर अभियांत्रिकीमध्ये त्यांनी एम.एस. पूर्ण केले. १९८९मध्ये इलिनॉय विद्यापीठातून पीएचडीही पूर्ण केली. ऍरिझोना विद्यापीठाच्या अवकाश तंत्रज्ञान प्रयोगशाळेचे संचालक म्हणूनही त्यांनी काम पाहिले आहे.

अमेरिकेची अवकाश संशोधन संस्था ‘नासा'च्या मंगळ मोहिमेसाठी अवकाशयानाला विद्युत ऊर्जा पुरवणाऱ्या विद्युत घटावरही त्यांनी काम केले. पुढं नासाने तो प्रकल्प गुंडाळल्यावर त्यांनी हायड्रोजन आणि ऑक्‍सिजनच्या ‘इंधन विद्युत घटा'वरच काम चालू ठेवले. २००१ मध्ये त्यांनी सहकाऱ्यांच्या मदतीने ‘आयन अमेरिका' ही कंपनी स्थापित केली. नंतर याच कंपनीचं नाव बदलून ‘ब्लूम एनर्जी' असे ठेवण्यात आले. २४ फेब्रुवारी २०१० मध्ये त्यांनी पहिला इंधन विद्युत घट बाजारात आणला. आणि अल्पावधीतच त्यांची कंपनी अब्जावधी डॉलरची बनली.

(शब्दांकन : सम्राट कदम )


स्पष्ट, नेमक्या आणि विश्वासार्ह बातम्या वाचण्यासाठी 'सकाळ'चे मोबाईल अॅप डाऊनलोड करा
Web Title: saptarang dr sandesh jadkar write k r shridhar fuel cell and bloom box article