भाष्य : वीज वाहणार आकाशातून...

बिनतारी संदेश यंत्रणेप्रमाणे विजेचेही बिनतारी वहन करण्याचा प्रयोग सध्या बाल्यावस्थेत असला तरी तो यशस्वी झाला तर ऊर्जा क्षेत्रात मोठी क्रांती होईल. शिवाय दैनंदिन जीवनातील अनेक व्यवहार सुलभ होण्यासही या तंत्रज्ञानाचा उपयोग होईल.

आपण रोज वापरत असलेल्या विजेची ओळख करुन दिली ती बेंजामिन फ्रँकलीन यांनी. उडणाऱ्या पतंगाच्या दोरीला किल्ली अडकवून विजेचे वहन होते, हे त्यांनी दाखवून दिले. त्यानंतरच्या आकलनाचा टप्पा येण्यासाठी ८० वर्षे लागली. फॅरेडे या शास्त्रज्ञाने तांब्याच्या तारेमधून चुंबक नेल्यास विद्युतप्रवाह निर्माण होतो, हे दाखवून दिले. यातूनच विजेच्या सहाय्याने यांत्रिक हालचाल करणाऱ्या मोठ्या आणि वीज निर्माण करणाऱ्या जनित्राचा शोध लागला. थॉमस एडिसन यांनी विजेच्या दिव्याचा शोध लावून त्यात अनमोल भर घातली. विजेची निर्मिती आणि वितरणाला यामुळे चालना मिळाली. सुरवातीच्या काळात खनिज तेल आणि कोळसा यांचा उपयोग करून वीज निर्मिती केली जाई. यामधून होणाऱ्या प्रदुषणामुळे पाण्याचा वापर करुन वीज निर्मितीची कल्पना पुढे आली. अमेरिकेतील हुवर धरणाच्या निर्मितीनंतर याला खऱ्या अर्थाने चालना मिळाली.

मोठ्या प्रमाणात वीजनिर्मिती होण्यामुळे तिच्या वितरणाचा प्रश्न निर्माण झाला. विजेची साठवण करण्यावर काही मर्यादा आहेत. त्यामुळे ती वितरीत करुन लगेचच वापरणे आवश्यक असते. यासाठी तारांचा वापर केला जातो. त्यासाठी वीज निर्मिती केंद्रापासून वापराच्या ठिकाणापर्यंत विजेच्या तारांचे जाळे तयार करावे लागते. आज जगभर लाखो किलोमीटर लांबीचे जाळे आहे. यासाठी प्रामुख्याने ॲल्युमिनियमचा मिश्र धातू आणि तांबे यांचा वापर केला जातो. त्यासाठी विशिष्ट पद्धत वापरावी लागते. तारेतून विजेचा प्रवाह जाताना त्याला विरोध होतो. हा होणारा विरोध तारेच्या जाडीवर अवलंबून असतो. जाडी जास्त असल्यास विरोध कमी होतो. या प्रवाहामुळे विद्युत ऊर्जेचे रुपांतर उष्णतेमध्ये होऊन नुकसान होते. हे नुकसान कमीत कमी व्हावे, यासाठी विजेच्या प्रवाहाची मात्रा कमी करून विजेचा दाब वाढविण्यात येतो. हा दाब ५०० किलो व्होल्टपर्यंत वाढविता येतो.

घरात वीज वापरताना भारतात तो २२० व्होल्ट एवढा कमी केला जातो. वितरणासाठी बदलणारा (अल्टरनेटींग) अथवा न बदलणारा थेट (डायरेक्ट) विद्युतप्रवाह वापरतात. बदलणाऱ्या विद्युत प्रवाहाचा वापर अधिक प्रचलित आहे. यासाठी ५० अथवा ६० वारंवारता (फ्रिक्वेन्सी) असलेला विद्युतप्रवाह वापरण्यात येतो. चीनमध्ये अकराशे किलो व्होल्ट दाब वापरुन बारा अब्ज वॅट एवढ्या शक्तीची वीज तीन हजार तीनशे किलोमीटर दूर नेली आहे. यामध्ये उर्जेचे पाच टक्के नुकसान होते.

विजेच्या तारांचे जे जाळे जगभर झाले, त्यामुळे त्यात क्लिष्टता आली आहे. दुर्गम भागात तारांचे जाळे उभारणे कठीण असते. निर्मिती केंद्रापासून वितरण स्थानापर्यंत वीज नेण्यासाठी १५० फूट उंच आणि १०० फूट रुंद मनोरे उभारावे लागतात. त्यामुळे त्या भोवतीचे वातावरण प्रदुषीत होते. तारांना पक्षी, विमान आणि ड्रोन अडकून अपघात होतात. या मनोऱ्यांवर वादळामुळे आणि वीज पडून नुकसान होते. दंगे त्याचप्रमाणे अतिरेकी हल्ल्यापासून ते सुरक्षीत नसतात. विजेच्या वापरासाठी विशिष्ट ठिकाणाचा उपयोग करावा लागतो. पूर्वी घरातील दूरध्वनीच्या वापरावर अशी मर्यादा होती.

आता बिनतारी संदेशवहनाप्रमाणेच बिनतारी वहनाची कल्पना आकाराला येत आहे. बिनतारी संदेश वहनात विद्युतचुंबकीय लहरींचा उपयोग केला जातो. यासाठी वर्णपटातील रेडिओ लहरी वापरतात. यामध्ये प्रसारित होणाऱ्या लहरींची ऊर्जा खूपच कमी असते. एक वॅटचा हजारावा भाग किंवा त्याहूनही कमी ऊर्जा असते. मात्र विजेच्या वहनासाठी ती हजारो वॅट असणार आहे. या कल्पनेचे श्रेय टेस्ला या शास्त्रज्ञाला दिले जाते. एकविसाव्या शतकाच्या उत्तरार्धात त्याने ही कल्पना मांडली होती. त्यावेळी तंत्रज्ञान आजच्या एवढे प्रगत नव्हते. त्यामुळे ती कल्पना प्रत्यक्षात आली नाही. आता न्यूझीलंडमधील मरकॉन या कंपनीने त्याचे प्रात्यक्षिक करून दाखवले आहे. या प्रयोगात त्यांनी काही किलोवॅट एवढ्या ऊर्जेचे वितरण केले. त्यासाठी त्यांनी विद्युत चुंबकीय वर्णपटातील रेडिओ लहरींचा उपयोग केला. मोबाईलच्या मनोऱ्यातून बाहेर पडणाऱ्या लहरींप्रमाणे त्या विस्कळीत स्वरुपात नसतील, तर त्यांचा झोत असेल. हा झोत वितरकापासून एका विशिष्ट दिशेला ग्राहकाकडे हवेतून प्रवास करील. या लहरींची उर्जा कमी असल्यामुळे हवेतील रेणूंचे आयन तयार होणार नाहीत. या प्रणालीमध्ये संवेदक बसवले असल्याने पक्षी अथवा इतर वस्तू जवळ आल्यास प्रवाह बंद होऊन धोका टळेल. या पद्धतीमुळे बेटावर, उंच जागी निर्माण होणाऱ्या पवन ऊर्जा, सौर उर्जा यांचे वहन करणे सुलभ होईल. या पद्धतीमुळे अपारंपारिक उर्जा वापरामध्ये ५० टक्के वाढ होईल. तसेच वाया जाण्यामुळे होणारे नुकसान ८५ टक्के कमी होईल; मूलभूत सुविधांसाठी लागणारा खर्च ६५ टक्क्यांनी कमी होईल, असा कंपनीचा दावा आहे. या पद्धतीत वितरक मनोऱ्यांची संख्या खूपच कमी असेल. आपली दृष्टी जिथपर्यंत पोहचते तिथे दुसरा मनोरा असेल. मध्ये पाणी, वाळवंट, दरी, जंगल असले तरी त्याचा अडथळा येणार नाही. या पद्धतीमध्ये इंडक्टिव्ह कपलिंग (जोडणी) या तत्त्वाचा वापर करण्यात येईल. हे तत्त्व ट्रान्सफॉर्मरमध्ये वापरले, जो या बिनतारी तंत्रज्ञानाचे सर्वात महत्वाचे वैशिष्ट्य असे आहे की, यामुळे वीज कुणालाही, कुठेही आणि केव्हाही उपलब्ध होऊ शकेल.

सौर उर्जेचाही वापर

अंतराळात सौर उर्जेचा वापर करुन मोठ्या प्रमाणात वीज निर्मिती करता आली तर ती या तंत्रज्ञानाव्दारे पृथ्वीवर उपलब्ध करून देता येईल. अलीकडच्या काळात इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांची उपलब्धता आणि वापर मोठ्या प्रमाणात वाढला आहे. ही उपकरणे विद्युत घटांचा वापर करतात. या विद्युतघटांचे ठराविक कालानंतर पुनर्भारित करणे आवश्यक असते. त्यासाठी विजेची आवश्यकता असते. या उपकरणांमध्ये मोबाईल, विजेवर चालणारे दाढीयंत्र, दृष्टीवर्धक उपकरणे, कृत्रिम अवयव या बाह्य उपकरणांचा समावेश होतो. शरीराच्या आत पेस मेकर, कृत्रिम दृष्टिपटल यासारखी आणि नव्याने विकसित होणारी उपकरणे असतील, तर या उपकरणांना पुनर्भारित करण्यासाठी बिनतारी वीजयंत्रणा फायद्याची ठरेल. विशेषतः पेसमेकर वापरणाऱ्या व्यक्तींना ते वरदानच ठरेल. पेट्रोल आणि डिझेलवर चालणारी वाहने भविष्यात असणार नाहीत. त्यांची जागा विजेवर चालणारी वाहने घेत आहेत. अशा वाहनांचे चार्जिंग कुठेही होऊ शकेल.

भारतामध्ये अपारंपरिक ऊर्जास्त्रोत वापरुन वीजनिर्मितीचे प्रकल्प कार्यान्वित होत आहेत. यातून दीडशेहून अधिक अब्ज वॅट ऊर्जानिर्मिती होऊ शकेल. या ऊर्जेच्या वितरणासाठी पायाभूत सुविधा नसल्याने वितरणात अडचणी येतात. अशावेळी हे बिनतारी वीजवहनाचे तंत्रज्ञान भारताला उपयुक्त ठरेल. हे तंत्रज्ञान व्यवहारात येण्यासाठी काही कालावधी जावा लागेल. क्षमता वाढविणे, सुरक्षितता जोपासणे, वाजवी दरात उपलब्धता असणे असे अनेक अडथळे पार करावे लागतील. टेस्ला यांचे स्वप्न साकारण्यासाठी शास्त्रज्ञ ते पार करतील, अशी आशा आहे.

(लेखक माजी कुलगुरू आहेत.)