மாற்று சக்தி முயற்சியா, சக்தி பேணலா?

ரவி நடராஜன்

முன்னுரை

கேள்வியே சற்று பொருத்தமில்லாதது. இன்றைய யதார்த்தம், இரண்டும் தேவை என்பதே. 2012 -ல் ‘சொல்வனம்’ பத்திரிக்கையில் சூழலியல் பற்றி எழுதிய கட்டுரைகளின் தொகுப்பு இந்த மின்னூல். இன்றும், அக்கட்டுரைகள் பொருத்தமாக இருப்பதற்கு காரணம், பெரிய தொலை நோக்கு எதுவுமில்லை. மாறாக, எந்த நாடும் ஒரு தொலை நோக்கின்றி செயல்படுவதே காரணம்.

சக்தி முயற்சிகள் என்பது மிகவும் விரிவான ஒரு துறை. ஒரு கட்டுரையில், எல்லாவற்றையும் எழுதுவது என்பது இயலாதது. ஆனால், முக்கியமான விஷயம், பல ஆண்டுகள், பல வழிகளில், முயன்றால்தான் இப்பிரச்சனையை நம்மால் தீர்க்க முடியும். அதுவரை, சக்தி சேமிப்பு என்பது ஒன்றுதான் நம் கையில்.பெட்ரோல் என்பதைச் சற்றுப் பொதுவாக, ஒரு சக்திப் பிரச்சினையாய் (energy needs) அணுகினால் பல தீர்வுகள் கிடைக்க வழி உண்டு. பெரிய ஆராய்ச்சிகள் செய்ய அமெரிக்காவிடம் இன்று பணம் இல்லை. உலெகெங்கும் பலவித முயற்சிகள் பலவித அணுகுமுறைகளை அந்தந்த நாட்டின் தேவைக்கு ஏற்ப உருவாக்க வழி செய்யலாம். மிக முக்கியமாக, ஒவ்வொரு நாடும் தகுந்த சக்திக் கொள்கை (energy policy) மற்றும் ஒருங்கிணைப்பில் (energy development coordination) ஈடுபடுவது அவசியம்

சக்தி பேணுதலின் தொலை நோக்கு என்னவென்றால், மிக அறிவுபூர்வமான சிந்தனையால், தயாரிப்பாளரும், நுகர்வோரும் பயனுற வேண்டும். ஆனால், அதற்கான பாதை மிகவும் கடினமானது. பல நூறு ஆண்டுகளாக நாம் சிந்தித்த முறைகளை முற்றிலும் மாற்ற வேண்டும். அதற்காக, நுகர்வோர் ஏராளமான விலை கொடுக்கவும் தயாரக இல்லை. அறிவுபூர்வமாக இப்பாதையில் பயணிப்போர் சில ஆண்டுகளுக்குப் பின் பயனுறுவது உறுதி. இந்தப் பயணத்திற்கு, தகுந்த சக பிரயாணிகள் உதவியாக இருந்தால் வெற்றி அடைய முடியும். சில நிறுவனங்கள் இன்று அவ்வாறு பயணித்து வெற்றியும் கண்டு வருகின்றன.

இக்கட்டுரைகளை வெளியிட்ட ’சொல்வனம்’ ஆசிரியர் குழுவிற்கு என் மனமார்ந்த நன்றி.

என்று தணியும் இந்த எண்ணை தாகம்?

உலகெங்கிலும் பெட்ரோல் விலையைப் பற்றிக் குறை சொல்லாத மனிதர்களே இல்லை. ஸ்திரமில்லாத மத்திய கிழக்கு நாடுகளில் உள்ள சர்வாதிகார ஷேக்குகளிடம் கையேந்தாத வளர்ந்த/வளரும் நாடுகள் இல்லை என்று தாராளமாகச் சொல்லலாம். வளர்ச்சிக்குக் கச்சா எண்ணை அவ்வளவு முக்கியமாகி விட்டது. போக்குவரத்து, தொழில்சாலைகள், மின் உற்பத்தி மற்றும் ப்ளாஸ்டிக் மற்றும் இதர பெட்ரோலியம் சார்ந்த ரசாயனப் பொருள்களுக்கு அவ்வளவு தேவையாகி விட்டது. பல வளர்ந்த நாடுகளில் கட்டிடத் தொழில் மற்றும் வனத்தொழில் (forestry) கூட எண்ணையை நம்பி இருக்கிறது.

இந்தியா போன்ற வளரும் நாடுகளைப் பற்றிக் கேட்கவே வேண்டாம். எண்னை வளமற்ற நாடான இந்தியா, அவசரமாக வளரத் துடிக்கும் நாடு. இன்றைய பொருளாதார சூழலில், வளர்ச்சி என்பது எண்னை பயனளவோடு பிண்ணிப் பிணைந்துள்ளது. மேலும், ஏராளமான ஜனத்தொகை உடைய நாடுகள், தங்கள் மக்களின் அன்றாடத் தேவைகளை சமாளிக்கவே கச்சா எண்னையை நம்பியுள்ளன. உதாரணத்திற்கு, மின்சக்தி உற்பத்தியை, கடந்த 60 ஆண்டுகளாக இந்தியா சமாளிக்க முடியாமல் திணரும் நாடு. மக்கள், இதைச் சரிகட்ட, டீசலில் இயங்கும் ஜெனரேடர் போன்ற எந்திரங்களை நம்பியே தங்கள் வாழ்க்கையை அமைத்துக் கொண்டுள்ளனர். சிறு வியாபாரம், வீடுகள், அலுவலகங்கள் யாவும் அரசாங்க மின்சக்தி உற்பத்தி மேல் நம்பிக்கை இழந்து, டீசலில் இயங்கும் ஜெனரேடரை நம்பியுள்ளனர். இதனால். மேலும் வளரும் நாடான இந்தியா, கச்சா எண்னையை இறக்குமதி செய்யும் நிலைக்குத் தள்ளப்படுகிறது.

சில எண்ணை நிறுவனங்கள் அரசாங்கங்களை விடப் பெரியதாகி நுகர்வோரை ஆட்டுவிக்கின்றன. நடுவில் அரசாங்கங்களும் ஒரு புறம் ஆற்றல் சேமிப்பு (energy conservation) என்று அரை மனதோடு சொல்லிக் கொண்டு, மறுபுறம் கிடைக்கும் ஏராளமான வரிப்பணத்தைக் குறியாகக் கொண்டு, அதிகம் எதுவும் செய்வதில்லை. வட அமெரிக்காவில் நாளொன்றுக்கு மூன்று முறையாவது பெட்ரோல் விலை மாற்றப்படுகிறது. இந்த விஷயத்துக்கு மட்டும் வாரக் கடைசி விடுமுறை எதுவும் கிடையாது! 2010 -ல், மெக்ஸிக்கோ வளைகுடாவில் எண்ணைக் கிணறு வெடித்து அமெரிக்காவில் தென்பகுதி கடலோர மாநிலங்கள் பெரிதும் பாதிக்கப்பட்டும், அமெரிக்க அரசால் பிரிட்டிஷ் பெட்ரோலியம் (BP) நிறுவனத்தை ஒன்றும் செய்ய முடியவில்லை.

1970-களில் கச்சா எண்ணை விலை ஏராளமாக உயர்ந்து, எப்படியாவது இப்பிரச்சனைக்கு ஒரு தீர்வு காண வேண்டும் என்று பல முயற்சிகளை உலகெங்கும் பொறியாளர்களும், விஞ்ஞானிகளும் மேற்கொண்டார்கள். எண்ணை விலை குறைந்தவுடன் இம்முயற்சிகள் கைவிடப்பட்டன. 40 ஆண்டுகளை மனிதகுலம் வீணாக்கி விட்டது என்ற குற்றச்சாட்டை மறுக்க முடியாது. இந்த இடைப்பட்ட காலத்தில் மேலும் நாம் வசதிகளைப் பெருக்கிக்கொண்டு எண்ணைக்கு மேலும் அடிமையாகி விட்டோம்.

2011, 2012 - ல் மீண்டும் 1970–களின் நிலைமை நம்மை அச்சுறுத்தி வந்தது. அரசியல் பேசிக் கொண்டு, இம்முறையும் சரியான எண்னை மாற்று தீர்வு காணாமல் மீண்டும் வாய்ப்பை வீணாக்கி விட்டோம். இந்த மின்னூல் வெளியாகும் 2015 ஆரம்பத்தில், கச்சா எண்னை விலை ஏராளமாக குறைந்துள்ளது. நம்முடைய முணுமுணுப்பை, துறந்து, மீண்டும் , இம்முறையும் அரபு நாடுகள் மற்றும் எண்ணை நிறுவனங்களின் ஜாலங்களில் சிக்கி விடுவோமா, அல்லது உருப்படியாக ஒரு தொலைநோக்கோடு தீர்வு காண்போமா என்பது மிக முக்கியமான கேள்வி. வரலாற்றில் என்றும் இல்லாத அளவு இந்தப் பிரச்சினை இப்பொழுது தலைவிரித்தாடுகிறது. பொதுவாக, மக்களிடம் தீர்வு பற்றி, சற்று அவநம்பிக்கை அதிகமாகியுள்ளது என்பதை மறுக்க முடியாது. அதற்காக, விஞ்ஞானிகளின் முயற்சிகளை தள்ளி வைக்கவும் முடியாது.

1970-களில் இது ஒரு அமெரிக்க பிரச்சனையாக மட்டும் இருந்தது. இன்று இது உலகப் பிரச்சனை. ஏனென்றால், 1970 -களில் அமெரிக்க கச்சா எண்னை தேவைகளை விட, 2015 -ல் இந்திய கச்சா எண்னைத் தேவை அதிகம் என்பது மறுக்க முடியாத உண்மை. இதற்கான தீர்வுகள் சிக்கலானவை. மேலும், ஒரு நாட்டுக்குப் பொருந்தும் தீர்வு, இன்னொரு நாட்டுக்குப் பொருந்துவதில்லை. பெட்ரோல் என்பதைச் சற்றுப் பொதுவாக, ஒரு சக்திப் பிரச்சினையாய் (energy needs) அணுகினால் பல தீர்வுகள் கிடைக்க வழி உண்டு. பெரிய ஆராய்ச்சிகள் செய்ய அமெரிக்காவிடம் இன்று பணம் இல்லை. உலெகெங்கும் பலவித முயற்சிகள் பலவித அணுகுமுறைகளை அந்தந்த நாட்டின் தேவைக்கு ஏற்ப உருவாக்க வழி செய்யலாம். மிக முக்கியமாக, ஒவ்வொரு நாடும் தகுந்த சக்திக் கொள்கை (energy policy) மற்றும் ஒருங்கிணைப்பில் (energy development coordination) ஈடுபடுவது அவசியம்.

மாற்று சக்தி ஐடியாக்களை கடந்த 40 வருடங்களாக நம் சமூகங்கள் ஒரு சந்தேகத்துடனே பார்த்து வருகின்றன. ஏனென்றால், இவை மாணவ தொழில்நுட்ப முயற்சிகள், அல்லது நடைமுறைக்கு வராத செய்திகளாக வலம் வருகின்றன. எப்படியோ அரசாங்கங்கள், எண்ணை நிறுவனங்கள் இம்முயற்சிகளை செயலிழக்கச் செய்துவிடுகின்றன. மேலும், புதிய முயற்சிகள் நான்கு விதமான சவால்களில் அடிபட்டுத் தோற்று விடுகின்றன:

1. சக்தி அளவு - பெட்ரோலைப் போல சக்தியை உற்பத்தி செய்யும் திறன் இல்லையேல், பலவித உபயோகங்களில் குறைதான் மிஞ்சும். உதாரணத்திற்கு, நிஸான் நிறுவனத்தின் Leaf என்ற மின்சாரக் கார், பெட்ரோல் காரைப் போல செயல்பட்டாலும், அதனால் ஒரு மின்னூட்டத்தில் (charge) பயணிக்கக்கூடிய தூரம் ஒரு 100 கி.மீ தான். அதே போல, அமேஸான் நிறுவனம் தன்னுடைய பகிர்வு மையங்களில் (distribution centers) பயன்படுத்தும் மின் ரோபோக்கள், 2 மணி நேரத்திற்கு ஒரு முறை, 30 நிமிட மின்னூட்டம் தேவைப்படும் எந்திரங்கள். இந்த வகை பயன்பாட்டிற்கு சரியான எந்திரங்களாக இவை இருந்தாலும், பெட்ரோலில் இயங்கும் எந்திரங்களைப் போல நெடும் நேரம் செயல்படும் திறனற்றவை. அதே போல, பெரிய எடைகளை தூக்க உதவும் எந்திரங்கள் (mechanical lifts), இன்று, பல நிறுவனங்கள், மின் எந்திரங்களாய் மாற்ற முயன்று வருகின்றன. இதில் உள்ள சிக்கல் என்னவென்றால், இதற்குத் தேவையான மின்கலன்களின் எடையே, பெரிதாகி விடுகிறது.

2. பருவங்களில் செயல்திறன் - காற்றாற்றல் மற்றும் சூரிய ஒளியாற்றல் கருவிகள், குளிர்காலத்தில் உபயோகத்திற்கு உதவாமல் நம்மைப் பெட்ரோல் பக்கம் திரும்பச் செய்து விடுகின்றன. மேலும், காற்றாற்றல், சில மாதங்கள் மட்டுமே சரிப்பட்டு வருகின்றது. மற்ற மாதங்களில், காற்றுச் சுழலிகள் (wind turbines) காற்று இல்லாமல், இயங்குவதில்லை. வருடம் முழுவதும் இவ்வகை மாற்று சக்தி அமைப்புகளை நம்பியிருக்க முடிவதில்லை.

3. உலகெங்கும் உபயோகம் – காற்றும், சூரிய ஒளியும், அலையும் உலகின் எல்லா பகுதிகளிலும் எப்பொழுதும் சக்தி உற்பத்திக்குத் தயாராகக் கிடைப்பதில்லை. இவை சில பகுதிகளில், சில பருவங்களில் சக்தி உற்பத்திக்கு உதவுகின்றன. ஆனால், பெட்ரோலை கப்பலில் ஏற்றி, வினியோகிப்பதால், அது எப்பொழுது வேண்டுமானாலும் உபயோகிக்கும் ஒரு பொருளாகி விட்டது.

4. விலை - பல வித மாற்று சக்தி முயற்சிகள் ஒரு யூனிட்டுக்கு பெட்ரோலை விட உற்பத்தி செய்ய அதிகம் விலையாகிறது. காற்றாற்றல் நிறுவுவதற்கு ஆகும் செலவு அதிகமானது. அரசாங்க உதவி இல்லாமல் காற்றாற்றலை உபயோகித்தல் கடினம். இப்படிப்பட்ட சூழ்நிலையில், விஞ்ஞானிகள் பல முயற்சிகளை செய்து கொண்டுதான் இருக்கிறார்கள். இக்கட்டுரையில் நாம் அலசும் சில முயற்சிகள் புதன்கிழமைக்குள் சந்தைக்கு வரும் விஷயமல்ல. ஆனால், இம்முயற்சிகளை நாம் ஊக்குவிக்கவில்லையானால், உண்மையிலேயே பனிச்சறுக்குதலுக்கு (skiing) எல்லோரும் துபாய் செல்ல வேண்டியதுதான்!

பல முயற்சிகளின் தோல்விக்கு முக்கியமான காரணம் ஒருங்கிணைப்பின்மை. உதாரணத்திற்கு, சுவீடன் நாட்டில் நடத்தப்படும் ஒரு சூரிய ஒளி ஆராய்ச்சி, குறைந்த செயல்திறனுக்காகக் கைவிடப்படுகிறது (உதாரணம், சூரிய குக்கர்) என்று வைத்துக் கொள்வோம். இந்த முயற்சியை யாரும் ஆந்திராவிலோ, ராஜஸ்தானிலோ, வட ஆப்பிரிக்காவிலோ பரிசோதனை செய்வதில்லை. சுவீடனுக்கு குறைந்த்தாகப் படும் செயல்திறன், ஆந்திராவிலோ, தமிழ்நாட்டிற்கோ போதுமானதாக இருக்கலாமே. அத்துடன், வேறு சக்தி உற்பத்தி வழிகள் இல்லாதவர்களுக்கு ஓரளவிற்கு குறைந்த செயல்திறன் சரியான விலையில் கிடைத்தால் உபயோகப்படும் என்பது என் கருத்து. இன்று, இந்திய கிராமங்களில், மண்பானை தண்ணீரை குளிர்விப்பதைப் போல, மின்சக்தி தேவையற்ற குளிர்சாதனப் பெட்டிகள் கிடைக்கத்தான் செய்கின்றன. மேற்குலகில், இம்முறைகளை, ஒரு பொருட்டாகக் கூட நினைக்கமாட்டார்கள். ஆனால், நம் கிராமங்களுக்குத் தேவையான வசதிகளை நாம்தான் உருவாக்க வேண்டும். இந்த குளிர்சாதனப் பெட்டி ஜெர்மனியில் விற்காது.

இரண்டு விஷயங்கள் அனைவருக்கும் சரியாகப் பிடிபட வேண்டும். ஒன்று, இதில் மாய மந்திரம் எதுவுமில்லை. மூலிகை பெட்ரோல் போன்ற மோசடி சமாச்சாரங்களைப் பற்றி நாம் இங்கு விவாதிக்கப் போவதில்லை. படிப்படியான முன்னேற்றத்தைத் தவிர, வேறு வழியில்லை. (மனித குலம் பல நூற்றாண்டுகளுக்கு வெறும் மரத்தை எரித்து வாழ்ந்து வந்த விஷயத்தை கடந்த நூறாண்டு கால பெட்ரோல் வழக்கம் வெற்றிகரமாக மறக்கச் செய்து விட்டது). இரண்டாவது, எல்லா விஷயங்களிலும் பெட்ரோலியப் பொருள்களை நீக்க முடியாது. எனக்குத் தெரிந்து, விமானப் பயணம் வேறு வழிகளில் முடியுமா என்பது சந்தேகமே. ஆனால். பல சக்தி உற்பத்தி விஷயங்களில் பெட்ரோலியத்திலிருந்து விடுதலை பெற வழிகள் தேடுவதில் மனித குலத்திற்கு நல்லதுதான்.

வளவளவென்று எப்படி நாம் பெட்ரோலுக்கு அடிமையானோம் என்று எழுதுவதை விட, இதோ இந்த விடியோ, 300 ஆண்டுகள் எரிபொருள் வரலாற்றை அழகாக படங்களுடன் ஐந்து நிமிடத்தில் அழகாக சித்தரிக்கிறது:

https://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=cJ-J91SwP8w

அணுமின் உற்பத்தி ஐடியா

சென்னை அருகில் உள்ள கல்பாக்கத்தில் உள்ள அணுமின் நிலையம் அணுப்பிளவு (nuclear fission) முறையில் வெப்பத்தை உருவாக்கி, அந்த வெப்பத்தைக் கொண்டு நீரை நீராவியாக்கி (இது ஒன்றுதான் புருடா இல்லாத உண்மையான ஆவி!), அதன் மூலம் டர்பைன்களை இயக்கி மின்சாரம் உற்பத்தி செய்கின்றது. சூரியன் நம்முடைய பேட்டை நட்சத்திரம். சூரிய வெப்பம் அணுச்சேர்க்கை அல்லது இணைதல் (nuclear fusion) மூலம் உருவாக்கப்படுகிறது. பிரபஞ்சத்தில் உள்ள பல நூறு கோடி நட்சத்திரங்களும் இப்படி அணுச்சேர்க்கை முறைகளில், இயற்கையால் ஜொலிக்க வைக்கப்படுகிறது.

அணுமின்நிலையங்கள் உபயோகமாக இருந்தாலும், இதில் பல விதமான பிரச்சனைகள் கூடவே வருகின்றன. முதலில், அரசியல் மற்றும் முதலீட்டுப் பிரச்சனைகள். இரண்டாவது, பாதுகாப்பு பிரச்சனைகள் அணுமின் சக்தி எரிபொருள்கள், ஆயுதம் தயாரிப்பதற்கும் உபயோகப் படுத்தப் படலாம். மூன்றாவது, அணுமின் உற்பத்திக்கான எரி பொருள்கள் அதிக பொருள் செலவுடன் தயாரிக்கப் படுகின்றன. இதைத் தவிர எரிந்து முடித்த எரிபொருளை அப்புறப் படுத்தும் சிக்கல்கள். சமீபத்தில், ஜப்பானில் சுனாமி மற்றும் பூகம்பத்தால் பாதிக்கப்பட்ட ஃபூக்கஷீமா டயாச்சி அணுமின்நிலையம் இந்த முறையில் உள்ள அபாயங்களை உலகிற்கு வெளிச்சம் போட்டுக் காட்டியது. அதற்காக, இம்முறையை விடவும் முடிவதில்லை. ஷேக்கிடம் கையேந்துவதை விட, இம்முறையை முன்னேற்ற ஏதாவது வழியுண்டா?

சூரிய அணுச்சேர்க்கை முறையையும், இன்று நாம் உபயோகப்படுத்தும் அணுப்பிளவு முறையையும் இணைத்தால் ஏதாவது பயன் இருக்குமா? நிச்சயமாக இருக்கும். ஆனால், அணுச்சேர்க்கை என்பது ஏராளமான பிரச்சனைகளுள்ள முறையாக இருப்பதால், இன்று இம்முறையில் மின் உற்பத்தி செய்யப்படுவதில்லை. கலிபோர்னியாவில் விஞ்ஞானிகள் புதிய ஆராய்ச்சி முறையில் இதை சாத்தியமாக்க முடியும் என்று நினைக்கிறார்கள். அதாவது, அணுச்சேர்க்கையை லேசர் கதிர் மூலம் செய்ய முடியும் என்று பல சோதனைகள் செய்து காட்டியுள்ளார்கள். இந்த கலப்பு முறையில் (hybrid nuclear reaction) பல நன்மைகள் உள்ளன. அணுப்பிளவு முறைகளில், சங்கிலி தாக்கம் (chain reaction) அவசியம். சங்கிலி தாக்கத்தைக் கட்டுப்படுத்த, ஸ்பெஷல் எரிபொருள் குச்சிகள் (fuel rods) தேவை. ஆனால், இந்த கலப்பு முறையில் சங்கிலி தாக்கங்களை லேசர் மூலம் அணுச்சேர்க்கை முறையில் தொடங்கி, அதைக் கட்டுப்படுத்தவும் முடியும். மேலும், இதற்காக பழைய எரிக்கப்பட்ட எரிபொருளையும் (used nuclear fuel) பயன்படுத்தலாம்! அப்புறப்படுத்தும் தொல்லையும் ஓரளவுக்கு சமாளிக்க முடியும். அத்தோடு, அணுப்பிளவு அமைப்புகள் எரிபொருளை முழுவதும் பயன்படுத்துவதில்லை. கலப்பு முறை அமைப்புகளில் வழக்கமான அமைப்புகளைவிட 20 மடங்கு அதிக செயல்திறனும், குறைந்த எரிபொருளும் நல்ல பயன்கள். அட, உடனே கலப்பு அணுமின் நிலயங்களை நிறுவ வேண்டியதுதானே? பல தொழில்நுட்ப சிக்கல்கள் உள்ளன. ஆராய்ச்சியிலிருந்து மக்கள் பயனுறச் செய்வதற்கு இன்னும் 10 ஆண்டுகள் ஆகலாம் என்கிறார்கள் விஞ்ஞானிகள். இதைப் பற்றிய மேலெழுந்தவாரியான ஒரு சுட்டி;

http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fusion-fission_hybrid

[இக்கட்டுரை பிரசுரமாகும் தினத்துக்கு முன் தினம் இந்தத் தொழில் நுட்பப் பிரச்சினைகளைத் தீர்ப்பதில் ஒரு முக்கியமான கட்டத்தைத் தாண்டி விட்டதாகச் செய்தி கிட்டியது. கீழே குறிப்பைப் பார்க்கவும்.]

துரு துரு சூடான சூரிய ஐடியா

துரு என்பது நம்மால் பொதுவாக வெறுக்கப்படுவது. மழைக்காலங்களில் பல இரும்பு சாமான்களில், ஏன் ஊர்திகளில் கூடத் துரு உருவாகிறது. துருவை நாம் ஏன் வெறுக்கிறோம்? இரும்பின் சக்தியைக் குறைக்கும் ரசாயன மாற்றம் என்பதால் நமக்கு அதைப் பிடிப்பதில்லை. துருப்பிடித்த சைக்கிள், தட்டினால் உடைந்து விடுகிறது. துருவுக்கும், மாற்று சக்திக்கும் என்ன சம்பந்தம் இருக்கிறது?

பொதுவாக, சூரிய ஒளியில் உள்ள சக்தியை மனித குலம் இன்னும் சரியாக பயன்படுத்தப் பழகவில்லை. விஞ்ஞானிகள், நாம் ஒரு வருட சூரிய சக்தியில், ஒரு மணி நேர சக்தியையே உபயோகிக்கிறோம் என்கிறார்கள்! விஞ்ஞானிகள் சூரிய சக்தியை உபயோகிக்க புதிய வழிகளைத் தேடி வருகிறார்கள். அமெரிக்காவில், பாலைவனப் பகுதிகளில் ஒரு சோதனை செய்து காட்டியுள்ளார்கள்.

கணினிகளால் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட சில கண்ணாடிகளை (mirrors) வைத்து மிகவும் வெப்பமுடைய கதிரை உருவாக்க முடியும். பூதக்கண்ணாடியை வைத்துக் கொண்டு பேப்பரை எரிப்பதைப் போன்றது இந்த முயற்சி. 1,500 டிகிரி செல்சியஸ் வரை வெப்பம் உருவாக்க முடியும். ஒரு பெரிய கலனில் (cylinder), மிக மெதுவாக சுழலும் பல பல் சக்கரங்களைத் தாங்கிய அமைப்பில் மேல் பகுதியில் மட்டும் இந்த சூரிய வெப்பத்தைக் குறி வைக்கிறார்கள். பல் சக்கரம் துருவினால் செய்யப்பட்டது. துரு என்பது ஏராளமான ஆக்ஸிஜன் தாங்கிய இரும்பு (Iron Oxide). மிக அதிக வெப்பம் தாக்கியவுடன் அதில் உள்ள ஆக்ஸிஜன் வெளியேற்றப்படுகிறது. கலனில் ஒரு பக்கத்தில் நீராவியை பாய்ச்சுகிறார்கள். சுழலும் கலனில் கீழ்பகுதியில் அவ்வளவு வெப்பம் இல்லை. கீழ்ப்பகுதிக்கு வரும் சூடேற்றப்பட்ட பற்கள் நீராவியில் உள்ள ஆக்ஸிஜனை மீண்டும் அபகரிக்கின்றன. நீராவியில் உள்ள ஆக்ஸிஜன் போய், வெறும் ஹைட்ரஜன் கலனின் மற்றொரு பக்கத்தில் வெளிவருகிறது.

நீராவியுடன் சொஞ்சம் கரியமில வாயுவையும் (carbon dioxide) கலந்தால் என்ன ஆகும்? கரியமில வாயுவில் உள்ள ஆக்ஸிஜன் அபகரிக்கப்பட்டு, கார்பன் மோனாக்ஸைட் வெளிவரும். ஹைட்ரஜனும் கார்பன் மோனாக்ஸைடும் சேர்ந்த கலவை மிக அருமையான எரிபொருள்! இதுதான், பல விதமான தொல்லுயிர் எச்ச எரிபொருள்களின் (fossil fuel) சக்தி ரகசியம்- இதற்குத்தான் அரபு நாடுகளிடம் கையேந்தி நிற்கிறோம். இப்படி ரசாயன முறையில் உருவாக்கப் பட்ட வாயுவை சின்காஸ் (Syngas) என்கிறார்கள்.

சரி, மாருதியின் டிக்கியில் சின்காஸ் சிலிண்டரில் எத்தனைக் கிலோ மீட்டர் என்று மனக்கணக்கு போடாதீர்கள். இவ்வகை சோதனைகள், இம்முறைகள் உதவும் என்று காட்டினாலும், பெரிய அளவு உற்பத்தியை எட்ட இன்னும் பல தொழில்நுட்ப சவால்கள் உள்ளன. பழைய சைக்கிளை விட மோசமாக துரு சக்கரங்கள் உடைந்து விடுகின்றனவாம்! 900 டிகிரி முதல் 1,500 டிகிரி வரை துரு போல வேலை செய்து, உடையாமல் இருக்கும் பொருள்களுக்காக பல ஆய்வுகள் செய்து வருகிறார்கள் விஞ்ஞானிகள். நானோ டெக்னாலஜி மூலம் உருவாக்கப்பட்ட துருவிற்கு அதிக சக்தி இருக்கும் என்று விஞ்ஞானிகள் நினைக்கிறார்கள். இம்முறைக்கு அமெரிக்க ஆராய்ச்சி முதலீடு நிறைய உள்ளது. காரணம், பல பிரச்சனைகளுக்குத் தீர்வு காணும் வழி இது என்று நம்பபடுகிறது. மரங்கள் குறைந்து வரும் இந்த காலத்தில் கரியமில வாயுவைப் பயன்படுத்தி உருவாக்கப் பட்ட சக்தி என்ன கசக்குமா?

குறிப்பு:

எக்ஸ்ரே லேஸர் மூலம் ஃபிஷன் முறையில் பெரும் சக்தியை அடைய முடியும் என்று மேலே குறிப்பிட்டிருந்தது. அந்த சோதனையில் ஏற்பட்ட முன்னேற்றத்தைக் குறிக்கும் செய்தி கீழே. செய்தியின் தேதி January 30, 2012.

At the US Department of Energy’s SLAC National Accelerator Laboratory…(A)n Oxford-led team used the Stanford-based facility that houses the world’s most powerful X-ray laser to create and probe a 2-million-degree Celsius (or about 3.6 million degrees Fahrenheit) piece of matter. The experiment allowed the scientists the closest look yet at what conditions might be like in the heart of the Sun, other stars and planets.

http://www.gizmag.com/slac-lcls-x-ray-laser-recreates-star-center/21258/

என்று தணியும் இந்த எண்ணை தாகம்? – பகுதி 2

சுடாத சூரிய செல் ஐடியா

சூரிய எலெக்டிரானிக் செல்கள் ஒரு 30 ஆண்டுகளுக்கும் மேலாக இருந்து வந்துள்ளன. சின்ன கால்குலேட்டர் போன்ற பொருள்களில் நமக்கு இவை பரிச்சயம். பல வருடங்களாக, இவற்றின் செயல்திறன் ஒரு 5 முதல் 6% வரை தான் இருந்தது. இன்று, இவை ஒரு 12 முதல் 15% வரை உயர்ந்துள்ளது. ஜெர்மனியில் இவை மிகவும் பிரபலம். நெடுஞ்சாலைகளின் இரு புறங்களிலும், வயல்வெளிகளில் ராட்சச சூரிய செல் பண்ணைகள் மின்சாரம் உற்பத்தி செய்கின்றன. ஜெர்மன் அரசாங்கம் இப்படி உருவாக்கப்பட்ட மின்சாரத்தை அதிக விலை கொடுத்து வாங்குகிறது. 2020 -குள் தன்னுடைய மின் உற்பத்தியில் 25% மாற்று சக்தி முறைகளில் உருவாக்கப் பட வேண்டும் என்று தீவிரம் காட்டுகிறது ஜெர்மன் அரசாங்கம். சூரிய உற்பத்தியாளர்களுக்கு (யார் வேண்டுமானாலும் உற்பத்தி செய்யலாம்) விலை உத்தரவாதமும் கொடுக்கிறது ஜெர்மன் அரசு.

ஆராய்ச்சிகளில், விஞ்ஞானிகள் சூரிய எலெக்டிரானிக் செல்களின் செயல் திறனை 30% வரை உயர்த்தலாம் என்று சொல்லி வந்துள்ளனர். ஆனால், நடைமுறையில் பாதி செயல்திறனைத்தான் நம்மால் பார்க்க முடிகிறது. என்ன காரணம்? சூரிய ஒளியில் ஃபோட்டான் (photons) மற்றும் வெப்பம் இரண்டும் உண்டு. சிலிக்கான் சில்லைகளால் கணினி மைக்ரோ நுண் சிப்கள் போன்று உருவாக்கப்பட்டவை, சூரிய எலெக்டிரானிக் செல்கள்.

சூரிய ஒளியில் வரும் ஃபோட்டான்கள் எலெக்டிரானிக் செல்களில் உள்ள எல்க்ட்ரான்களை கம்பியுக்குள் விரட்டினால் மின்சாரம் உற்பத்தியாகிறது. வெப்பமும் இத்தோடு சேர்ந்து கொள்வதால், வெப்பமும் கம்பிக்குள் விரட்டப்படுகிறது. இதை சூடான எலக்ட்ரான் (hot electrons) பிரச்சனை என்று அழைக்கிறார்கள். சூரிய எலெக்டிரானிக் செல்களின் செயல்திறனை அதிகரிக்க ஒரே வழி, சூடான எலக்ட்ரான்களை எப்படியாவது கட்டுப்படுத்துவது. விஞ்ஞானிகள், சூடான எலக்ட்ரான்களை கட்டுப்படுத்தினால் 60% வரை செயல்திறனை உயர்த்தலாம் என்கிறார்கள். இது இன்றைய செயல்திறனைவிட 4 மடங்கு அதிகம்.

குவாண்டம் புள்ளிகள்

இதற்கான வழிகளை, குவாண்டம் புள்ளிகள் (quantum dots) என்ற முறையை உபயோகித்து சில வழிகளைக் கண்டுள்ளார்கள் விஞ்ஞானிகள். அதாவது, சூடான எலக்ட்ரான்களை, மெதுவாக சூடிழக்கச் செய்ய வேண்டும். சோதனைச்சாலையில் 1,000 மடங்கு மெதுவாக குவாண்டம் புள்ளிகளை வைத்து சூடான எலெக்ரான்களை சூடிழக்கச் செய்துள்ளார்கள். ஆனால், இப்படி குளிர்விக்கப் பட்ட எலெக்ரான்களை கம்பியில் மின்சாரமாய் மாற்றுவது அவ்வளவு எளிதல்ல. ஆனால், விஞ்ஞானிகள் சில ஆண்டு கடும் ஆராய்ச்சிக்குப் பின், இதைச் செய்ய முடியும் என்று நம்புகிறார்கள்.

இப்படி நடந்தால், அனைவரும் கூரைகளை சோலார் மயமாக்கி ஈ.பி. தயவிலிருந்து ஓரளவிற்குத் தப்பிக்கலாம்!

மலிவு குளிர்சாதனம்

நமது கோடைகள் முன்பைவிட அதிகம் சூடாகி வருகிறது. பல வீடுகளில், நகர்புறங்களில், குளிர்சாதனப் பெட்டி (Air conditioner) பொருத்தி ஓரவிற்கு நாம் வெப்பத்தை சமாளிக்கிறோம். இந்த வகைக் குளிர்ச்சிக்கு விலை உண்டு. நமது கோடை கால மின்சாரக் கட்டணம் ஏகத்தும் உயருவதை அனைவரும் அறிவோம். ஒரு பெரிய நகரத்தில் பலரும் குளிர்சாதனப் பெட்டியை உபயோகிக்க ஆரம்பித்தால், மின்சாரப் பற்றாக்குறையை தாக்கு பிடிக்க, மின்வெட்டை அரசாங்கங்கள் கொண்டு வருகின்றன. மொத்தத்தில், மின்சார உற்பத்தியும் குறைவு, உபயோகமும் அதிகமாக இருப்பதால், கோடையில் அனைவரின் பாடும், கஷ்டமாகி விடுகிறது.

ஏன் குளிர்சாதனப் பெட்டிகள் அதிகம் மின்சாரத்தை உறிஞ்சுகின்றன? குளிர்ச்சிக்கு பிரதானமான காற்றழுத்தி (compressor), செயக்திறன் குறைந்த ஒரு அமைப்பு. காற்றழுத்திக்கு பதில் வேறொரு வழி இல்லையேல் பெரும்பாடுதான். Astronautics என்ற நிறுவனம் இவ்வகை ஆராய்ச்சியில் வெற்றி கண்டுள்ளது. காந்த சக்தியுடைய சில விசேஷ உலோகங்களை ஆராய்ந்து இவர்கள் புதிய வழி ஒன்றைக் கண்டு பிடித்திருக்கிறார்கள். பொதுவாக, பல உலோகங்கள் காந்த சக்திக்கு உட்பட்டால் அணு அளவில் சூடேறும். காந்த சக்தி நீக்கப்பட்டால் சூடு நீங்கி விடும். விஞ்ஞானத்தில் இது பலரும் அறிந்த ஒரு விஷயமானாலும், அதிக உபயோகம் இல்லாத ஒரு செய்தியாகத் தூங்கிக் கொண்டிருந்த்து. அப்படி ஏராளமாக சூடேறும் உலோகங்களை மிகவும் குளிர்விக்க வேண்டியிருந்த்து.

1997 ல் விஞ்ஞானிகள் கடோலினியம், சிலிக்கன், மற்றும் ஜெர்மானியம் கொண்ட உலோகக் கலவை, வெப்பத்தை சாதரண வெப்ப அளவில் காந்த சக்தியால் (magneto calorific effect) கட்டுப்படுத்த முடியுமெனக் காட்டினார்கள். இதன் பின், பல புதிய உலோகக் கலவைகளில் இவ்வகை நடத்தை இருப்பதை ஆராய்ந்து வெளியிட்டார்கள். சரி, எப்படி இது குளிர்சாதனப் பெட்டி விஷயத்திற்கு உபயோகப்படும்?

2013 –ல் சந்தைக்கு 1,000 சதுர அடி வீட்டை குளிர் செய்ய காற்றழுத்தி இல்லாத குளிர்சாதனப் பெட்டியைக் கொண்டுவர Astronautics முயற்சியில் இருக்கிறது. வழக்கமான குளிர்சாதனப் பெட்டியை விட, மூன்றில் ஒரு பங்குதான் மின்சாரம் வேண்டுமாம். அத்துடன், இன்று காற்றழுத்திகள் உபயோகிக்கும் ரசாயனங்களைத் தவரித்து வெறும் தண்ணீரை உபயோகப் படுத்துமாம். இந்த ரசாயணங்கள் கரியமில வாயுவை விட மோசமானவை என்பதை உலகறியும். வேறு வழி இல்லாமல் உபயோகித்து வருகிறோம்.

எப்படி காற்றழுத்தி இல்லாமல் இயங்குகிறது? நாம் விவரித்த உலோக்க் கலவையால் செய்யப்பட்ட தட்டுகள் கொண்ட வட்ட அமைப்பு ஒரு மோட்டாரால் சுழலப் படுகிறது. இந்த அமைப்பின் ஒரு பகுதியில் தட்டுகளின் மிக அருகே ஒரு பெரும் காந்தம் வைக்கப் பட்டிருக்கிறது. காந்தம் அருகே செல்லும் தட்டின் பாகம் சூடேறுகிறது. காந்த்த்தின் தூரத்தில் உள்ள பகுதி குளிர்ச்சியடைகிறது. இந்த அமைப்பில் உள்ள திரவம் அறையில் உள்ள சூட்டை உறிஞ்சி வெளியேற்றுகிறது. காந்த அமைப்பு மிகவும் சிரத்தையாக உருவாக்கப் பட்டுள்ளது. வீட்டில் உள்ள மின்னணு சாமான்களை செயலிழக்கச் செய்யாமல் இருக்க வேண்டுமே.

மோட்டார்கள் காற்றழுத்தியை விட மிகவும் செயல்திறன் கொண்டவை. இதனால், மின்சார செலவு குறைவு. சில தொழில்நுட்ப சிக்கல்கள் இன்னும் தீர்க்கப்பட வேண்டும். தகடுகளுக்குள் எப்படி நீரை கட்டுப்பாடுடன் வழிய விட வேண்டும் என்பது ஒரு சிக்கலான பிரச்சனை. ஏனென்றால், இந்த விசேஷ தட்டுகள் நிமிடத்திற்கு 300 முதல் 600 முறை சுழலும். இது போன்ற பல ஐடியாக்களை வெளியிட்ட Scientific American –க்கு நன்றி.

http://arpa-e.energy.gov/?q=slick-sheet-project/air-conditioning-magnetic-refrigeration

மேற்சொன்ன பல ஐடியாக்களிலிருந்து ஒரு விஷயம் தெளிவாகி இருக்கும் என்று நம்புகிறேன். பெட்ரோலுக்கு ஒரு மாற்று மாயப் பொருள் என்று எதுவும் இல்லை. அதுவும் பெட்ரோலிடமிருந்து அனைத்து பயன்களிலும் மாற்று என்ற பேச்சுக்கு இடமில்லை. சக்தி உற்பத்தி மற்றும் சாதாரணப் பயண (எல்லா வகை பயணங்களும் அல்ல) உபயோகங்களுக்கு மாற்று வழி கண்டால் ஓரளவிற்கு சமாளிக்கலாம். சக்தி உபயோகத்தை கொஞ்சம் குறைக்க வழி இருந்தால் இன்னும் நல்லது. விஞ்ஞானிகள் மற்றும் பொறியாளர்கள் இதை அவ்வளவு எளிதான பிரச்சனையாக நினைப்பதில்லை.

குப்பை சக்தி ஐடியா

உலகெங்கிலும், நாம் பல வித சேதனப் பொருள்களை (Organic matter) குப்பை என்று எறிந்து விடுகிறோம். பேப்பர் மற்றும் பொட்டலப் பொருள்களை (packaging materials) மேற்கத்திய சமூகங்களில் அலட்சியமாக குப்பை என்று வீசி விடுகிறார்கள். பல பெரிய நகரங்களின் மிகப் பெரிய பிரச்சனை, இந்த வகை குப்பையை எப்படி சமாளிப்பது மற்றும் அப்புறப் படுத்துவது என்பதாகி விட்டது.

மறு பயன்பாடு மையங்கள் (recycle plants) மற்றும் நில நிரப்பு (landfill) வசதிகளை ஊரின் எல்லையில் ஐயனார் கோவில் போல எங்கும் காணலாம். சில வகை குப்பைகள் எரிக்கப் படுகின்றன. சில வகை குப்பைகள் அழுக விடப் படுகின்றன. அழுக விடும் போது, அதில் உருவாகும் மீத்தேன் வாயு (methane) கரியமில வாயுவை விட மோசமானது.

சில மேற்கத்திய நகரங்கள், புதிய முறையில் இந்த குப்பை கையாளுதல் பிரச்சனையை அணுகி வருகின்றன. எதற்கு, எரிப்பதற்கு (இதை Incineration என்கிறார்கள்) ஏராளமாக சக்தியை உறிஞ்ச வேண்டும்? அழுகும் குப்பையிலிருந்து வெளியாகும் வாயுவை பதப்படுத்தி, எரிபொருளாக மாற்றினால் என்ன? அப்படி உருவாக்கிய வாயுவைக் கொண்டு மற்ற குப்பைகளை எரித்து விடலாமே! மேலும் சில நகரங்கள் இன்னும் ஒரு படி மேலே யோசித்து வருகின்றன. அப்படி எரியும் குப்பை ஏற்படுத்தும் வெப்பத்தில், நீரை நீராவியாக்கி ஏன் புதிய மின்சக்தி உருவாக்க்க் கூடாது?

இப்படி, பல ஐடியாக்கள் பல மேற்கத்திய நகரங்கள் சிந்தித்து, சில முன்னோடித் திட்டங்களில் (pilot projects) ஈடுபட்டுள்ளன.

சூரிய செல் பெயிண்டுகள்

இன்று புதிய சூரிய மின் உற்பத்தி ஐடியாக்கள் சற்று நம்பிக்கை அளிக்கின்றன. சூரிய செல்கள், சிலிக்கான் சில்லுகள் கொண்டு எலெக்ட்ரானிக் சிப்கள் போல உருவாக்கப் படுகின்றன. இதில் உள்ள பிரச்னை என்னவென்றால், சூரிய செல்களை உருவாக்குவதற்கான சக்தி, அதைக் கொண்டு உற்பத்தி செய்யக்கூடிய சக்தியை விட குறைவு என்ற ஒரு குற்றச்சாட்டு உள்ளது.

கனேடிய விஞ்ஞானிகள் நானோ தொழில்நுட்பம் கொண்டு, புதிய நுந்துகள்களை உருவாக்கியுள்ளார்கள். Zinc phosphide துகள்கள், வழக்கமான சிலிக்கான் சூரிய செல்களை விட குறைந்த சக்தியில் உருவாக்க முடியும். அத்துடன், இவற்றை, வழக்கமான பெயிண்ட் பாய்ச்சியைக் கொண்டு எந்த ஒரு தகட்டின் மீதும் பூச முடியும்.