शाश्‍वत विकासासाठी सौरऊर्जा 

डॉ. नितान्त माटे 
गुरुवार, 14 नोव्हेंबर 2019

कव्हर स्टोरी
 

किरणांच्या रूपाने पृथ्वीवर पोचणारी सौरऊर्जा अनेक परिणाम करत असते. ऊन, पाऊस, वारा, हिमवृष्टी, पूर या गोष्टी ऋतुमानानुसार बदलणाऱ्या सौरऊर्जेवरच अवलंबून असतात. किंबहुना पृथ्वीवरील जीवसृष्टी ही मुख्यत्वे सौरऊर्जेवरच अवलंबून आहे. सूर्य आहे म्हणून पृथ्वीवर अन्न आहे. ग्लुकोज, म्हणजे पृथ्वीवरील अन्नाचा मूळ घटक हा सूर्याच्या ऊर्जेच्या बळावरच निर्माण करण्यात झाडांना यश येते. कार्बन डायऑक्‍साईड आणि पाणी वापरून झाड त्याचे रूपांतर ग्लुकोज आणि ऑक्‍सिजनमध्ये करते. ग्लुकोजचे पुढे स्टार्च, सेल्युलोज, लिग्निन, प्रोटीन, लिपिड इत्यादी पदार्थांत रूपांतर करत झाड वाढते. छोटे-मोठे सर्व जीव पुढे या झाडाचाच अन्न म्हणून उपयोग करतात. किंबहुना त्यावर जगतात. अर्थात क्षुद्र जिवाणू, कीटक इत्यादी पासून आज अंतराळात झेपावणाऱ्या मनुष्य प्राण्यापर्यंत सर्व जीवांच्या शक्तीचे उगमस्थान पृथ्वीवर पोचणारी सौरऊर्जाच आहे. 

सूर्याचा व्यास हा पृथ्वीच्या व्यासापेक्षा १०० पट मोठा आहे. १० लाखापेक्षा जास्त पृथ्वी ग्रह सूर्याच्या आकारमानात मावतील. सूर्याच्या गाभ्याचे तापमान १.५ कोटी अंश सेल्सिअस आहे, तर त्याच्या पृष्ठभागाचे तापमान सहा हजार अंश सेल्सिअस आहे. साधारणपणे १४.८६ कोटी किलोमीटर अंतर पार करून पृथ्वीच्या वातावरणालगत पोचणारी सौरऊर्जा प्रति चौरस मीटर १,३०० वॅट असते. स्वच्छ वातावरण असताना पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर पोचणारी सौरऊर्जा साधारण प्रति चौरस मीटर १,००० वॅट इतकी असते. हवामान खात्याच्या नोंदीनुसार भारतात सरासरी ८०० ते ८५० वॅट प्रति चौरस मीटर सौर ऊर्जा मिळते. सबंध पृथ्वीचा विचार केला आणि पृथ्वीचा व्यास १२,४७० किलोमीटर धरला, तर पृथ्वीवर साधारण १,२८६ x १०११ कि.वॅ. ऊर्जा मिळू शकते. सूर्य प्रकाशातून मिळणारी ही ऊर्जा, जागा आणि वेळेनुसार बदलत राहते. पृथ्वीचे स्वतःभोवती आणि सूर्याभोवती फिरणे आणि २३.५ अंशाचा कल असलेल्या तिच्या आसामुळे दिवस, रात्र आणि ऋतुचक्रे निर्माण होतात. त्यामुळे पृथ्वीवर प्रत्येक ठिकाणचे सौरऊर्जा मिळण्याचे गणित आणि वेळापत्रक वेगळे असते. 

मागील कोट्यावधी वर्षे सूर्य आणि पृथ्वीचे हे नाते अबाधित आहे आणि काही विक्षिप्त घडामोडी झाल्या नाहीत, तर ते पुढील कोट्यावधी वर्षे असेच सुरू राहील. सूर्य-पृथ्वीचे हे नाते पक्के म्हणजेच शाश्‍वत आहे. पृथ्वीवर मनुष्यप्राणी हा खूपच अलीकडचा, म्हणजे काही दशसहस्त्र वर्षांपासून आहे. या काळात माणसाने पृथ्वीवर स्वतःचा जम बऱ्यापैकी बसविला आहे. माणूस सतत सुखाच्या आणि दीर्घायुष्य मिळविण्याच्या प्रयत्नात असतो. अन्न, वस्त्र, निवारा व्यवस्थित मिळणे आणि संपूर्ण मनुष्य जातीसाठी तो मिळवणे हा माणसाचा ध्यासच आहे. त्या दिशेने उचललेल्या प्रत्येक पावलाला आपण विकास म्हणतो. आपल्याला सुख हवे, उत्तम आणि निरोगी जीवन हवे, खायला भरपूर अन्न हवे, सर्व प्रकारची संसाधने हवीत. म्हणजेच आपल्याला प्रत्येकालाच उच्च राहणीमान हवे. संशोधन करून शास्त्र आणि तंत्रज्ञानाच्या जोरावर माणसाने हे उद्दिष्ट गाठण्याची शिकस्त चालविली आहे. अशा प्रकारच्या राहणीमानासाठी ऊर्जेची गरज असते. त्यामुळे माणसाची ऊर्जेची भूक दिवसेंदिवस वाढतच चालली आहे. ही भूक फक्त ऊर्जेवर थांबली नाही, तर माणूस पृथ्वीवरचे सर्वच साठे आणि नैसर्गिक संपत्ती सढळ हाताने वापरतो आहे. त्यात माणसाचे आयुष्यमानही सध्या वाढले आहे. पृथ्वीवर मोठ्या प्रमाणावर असमतोल आणि ताण, माणसाच्या या अनाठायी मागण्यांतून निर्माण झाला आहे. हा असमतोल मनुष्य जातीच्या विनाशाला कारणीभूत ठरू शकतो. अर्थात माणूस विकसित झाला असला, तरी हा विकास शाश्‍वत नाही. 

आजच्या जगात विकासाबरोबर ऊर्जेची मागणी वाढणे हे एक समीकरणच झाले आहे. जे देश विकसित आहेत ते विकसनशील आणि मागास देशांच्या तुलनेने दरडोई दहा पटीहून जास्त ऊर्जा वापरत आहेत. जर सर्वच देश अशा प्रकारे विकसित झाले, तर माणूस काहीच वर्षांत पृथ्वीची सर्वथा नासधूस करून स्वतःचा विनाश ओढवून घेईल. किंबहुना माणसाची या मार्गावर अतिशय जोरात घोडदौड सुरू आहे. हे बदलायला पाहिजे, नाहीतर विनाश अटळ आहे. शाश्‍वत विकासाची गरज आहे. 

शाश्‍वत विकासासाठी शाश्‍वत ऊर्जेची आवश्‍यकता आहे. आजचे आपले पृथ्वीवरचे सर्व पारंपरिक ऊर्जास्रोत नाशवंत आहेत. पेट्रोल, डिझेल, गॅस, कोळसा इत्यादी सर्व इंधने संपत चालली आहेत. तसेच वेडीवाकडी लाकूडतोड केली, तर आपली जंगलेही नष्ट होतील. एकीकडे हे स्रोत संपत असताना वातावरणही प्रदूषित होते आहे. ही इंधने जाळून तयार झालेला वायू वातावरणात पसरून पृथ्वीवरून बाहेर पडू पाहणारी उष्णता आडवत आहे. त्याचा परिणाम पृथ्वीवरील सरासरी तापमानावर होतो आहे आणि ते वाढते आहे. या तापमानवाढीचे (ग्लोबल वॉर्मिंग) अजूनच दुष्परिणाम होत आहेत. हिमनद्या आटत आहेत, पृथ्वीच्या ध्रुवांवरील बर्फ वितळत आहे, समुद्राची पातळी वाढून किनाऱ्यालगतची वस्ती आणि काही बेटे पाण्याखाली जाण्याची शक्‍यता आहे. तापमानवाढीचा परिणाम म्हणून ऋतुचक्रे बदलत आहेत. ऊन, पाऊस, थंडी, हिमवृष्टी, वादळे यांचा अतिरेक होतो आहे. अशा परिस्थितीत काय करायचे? विकास थांबवायचा? की परत माणसाने गुहेत राहायला जायचे? नाही - शाश्‍वत विकासाची गरज आहे. 
शाश्‍वत विकास म्हणजे असा विकास, की ज्याचा जगावर विपरीत परिणाम होणार नाही. माणसाच्या मूळ गरजा विचाराअंती दोन प्रकारांमध्ये मोडतात - एक म्हणजे आरोग्य आणि दुसरी ऊर्जा. माणसाला निरोगी, सशक्त, सुदृढ आणि भरपूर जगायचे आहे, दीर्घायुष्य हवे आहे आणि ते मिळविण्यासाठी त्याला जे काही साधायचे आहे, त्याकरिता त्याला ऊर्जेची गरज आहे. ऊर्जेचेही अनेक प्रकार आहेत. इंधन, उष्णता, वीज, प्रकाश इत्यादी प्रकारची ऊर्जा आपल्याला सतत लागत असते. मग ती स्वयंपाकासाठी, गाडीसाठी, विमान किंवा आगगाडीसाठी, एअर कंडिशनर, पंखा, पाणी गरम करायला, वेगवेगळी यंत्रे चालवायला, दिवे लावायला, शेतीसाठी पाणी खेचायला, इत्यादी कशाहीसाठी असो. प्रत्येक काम करण्यासाठी आपण कित्येक उपकरणे आणि अवजारे तयार केली आहेत - त्या सगळ्यांसाठीच ऊर्जेची आवश्‍यकता आहे. ही ऊर्जा माणसाला शाश्‍वत विकासाच्या दिशेने नेईल, अशी अपेक्षा आहे. 

शाश्‍वत विकासासाठी खरे तर माणसाला अन्न, पाणी, ऊर्जा, आरोग्य आणि कचरा व्यवस्थापन (घन आणि द्रव) या सर्वच बाबींचा एकत्रित विचार करावा लागणार आहे. हा विचार आणि त्यातून निर्माण होणारे तंत्रज्ञान अथवा उपाय हा सर्वांगीण आणि सर्व समावेशक असायला हवा. यातला कुठलाच प्रश्‍न स्वतंत्रपणे सोडवला, तर दुसरा काहीतरी नवीन प्रश्‍न अथवा समस्या तयार होते. उदाहरणार्थ आपण सर्व गावात/घरात संडास बांधणे या कार्यक्रमाचा विचार करत असताना पाणी, ऊर्जा आणि मलमूत्र व्यवस्थापनाचा एकत्रित विचार केला नाही, तर त्या संडासांचा कितपत उपयोग होईल? ते संडास म्हणून उपयोगात न येता कोठीची खोली होतील. नदीच्या बांधामागे भरपूर पाणी आहे, पण शेती पंपाला वीज नाही; अशा परिस्थितीत शेतकरी पीक कसे काढणार आणि कसा उदरनिर्वाह करणार? गाडी आहे पण इंधन नाही, कोल्ड स्टोअरेज आहे पण वीज नाही, शेगडी आहे पण गॅस नाही, कचरा आहे पण व्यवस्थापन नाही, अशी कितीतरी उदाहरणे आपण रोज पाहत असतो. या सगळ्यावर इलाज म्हणजे सर्वांगीण शाश्‍वत विकास. 

आजच्या तंत्रज्ञानाच्या युगात सर्व कामांसाठी आपल्याला ऊर्जेची गरज असते. ऊर्जा असेल तर यंत्र चालतात आणि आपली कामे सुलभ होऊन प्रश्‍न सुटतात. तेव्हा शाश्‍वत विकास हवा असेल तर योग्य तंत्रज्ञान आणि त्यासाठी शाश्‍वत ऊर्जा उपलब्ध असणे अपरिहार्य आहे. पृथ्वीवरचे ऊर्जास्रोत हे मर्यादित आहेत, ते संपतही आले आहेत. शिवाय त्यांचा वापर मोठ्या प्रमाणात प्रदूषण निर्माण करतो. सुदैवाने पृथ्वीवर पोचणारी सौरऊर्जा अमर्याद आहे, म्हणजे सध्या माणसाला लागणाऱ्या ऊर्जेच्या कित्येक पट आहे. उदा. भारताच्या संपूर्ण क्षेत्रावर एका दिवसात पडणारे ऊन हे भारताला साधारणपणे साडेसात वर्षे पुरेल एवढी ऊर्जा देऊन जाते. शिवाय सूर्याचे आयुष्यही आणखी कोट्यावधी वर्षे तरी आहेच. तेव्हा आपल्याला लागणारी सर्व ऊर्जा आपण सूर्याकडून मिळवू शकतो. सौरऊर्जा आपल्याला प्रकाशाच्या स्वरूपात मिळते. ही ऊर्जा आपण वेगवेगळ्या स्वरूपात रूपांतरित करू शकतो आणि आवश्‍यकतेनुसार वापरू शकतो. हे रूपांतर शाश्‍वत पद्धतीने कसे करायचे आणि वापरायचे हा शहाणपणा आज माणसाकडे नक्कीच आहे. 
सूर्यापासून उष्णता मिळण्यासाठी सौरबंब आज अनेक वर्षे प्रचलित आहेत. सहजच ६० ते ८० अंश सेल्सिअस पर्यंत तापमानाचे पाणी या संयंत्रातून मिळू शकते. दोन चौरस मीटर सौर पॅनेल दिवसाला १०० ते १२५ लिटर गरम पाणी देते. तसेच सोलर फोटो व्होल्टाइक (सौर घट) पॅनेल सूर्यप्रकाशाचे रूपांतर विजेत करते. साधारण दोन चौरस मीटर फोटो व्होल्टाइक पॅनेल ३०० ते ३५० वॅ. वीज देऊ शकते. पुण्यासारख्या ठिकाणी असे एक पॅनेल वर्षाला सरासरी ४५० ते ५०० युनिट (कि.वॅ. आवर) वीज देऊ शकते. निसर्गाने सूर्याची ऊर्जा पकडण्याच्या योजना आधीच करून ठेवल्या आहेत. माणूस किती हुशारीने त्यांचा वापर करू शकतो यावर आपले भविष्य अवलंबून आहे. 

सूर्य आहे म्हणून पृथ्वीवर पाऊस पडतो. सूर्य म्हणजे पृथ्वीवरचा सगळ्यात मोठा पंप आहे. उन्हाने पाण्याची वाफ होऊन त्याचे ढग होतात. ते वाऱ्यामुळे वाहून नेले जातात. दूर पोचून ते पुरेसे संपृक्त (सॅच्युरेट) झाले, की पाऊस पडतो. पावसाचे पाणी ओढ्यातून नद्यांमध्ये आणि अंततः परत समुद्राला येऊन मिळते. वाहणाऱ्या पाण्यातून आणि पाणी उंचीवर साठवून ते मोठ्या/मोजक्‍या प्रवाहाने सोडून त्यापासून जलविद्युत संच चालवता येतात. अशा प्रकारे प्रदूषण न करता वीज निर्मिती करता येते.  उन्हामुळे पृथ्वीवर वेगवेगळ्या जागी कमी जास्ती तापमान निर्माण होते. त्यामुळे त्या भागातील हवा कमी जास्त प्रमाणात तापते. याचा परिणाम म्हणून वेगवेगळ्या ठिकाणी हवेची घनता सारखी राहात नाही. पृथ्वीवर हवेच्या कमी जास्त दाबाची क्षेत्रे तयार होतात. हा दाब सारखा करण्यासाठी जास्त दाबाच्या क्षेत्रातील हवा कमी दाबाच्या दिशेने वाहते. यालाच आपण वारा म्हणतो. वाऱ्यामध्ये प्रचंड शक्ती असते. त्याचे रूपांतर आपण पवनचक्कीच्या (विंड टर्बाइन)मार्फत गतीमध्ये करून त्यावर जनित्र चालवू शकतो. यालाच पवनऊर्जा म्हणतात. सध्याची विंड टर्बाईन्स खूप मोठी असू शकतात. १०० ते १२० मीटर उंच खांबावर ६० ते ८० मीटर लांबीचे पंख (ब्लेड) असलेली टर्बाइन्स आज सहजच वापरात असलेली दिसू शकतात. भारतातसुद्धा २०१८ च्या अखेरीस ३५ हजार मे.वॅ.पेक्षा जास्त क्षमतेची विंड टर्बाइन्स वापरात होती. 

सूर्य आहे म्हणून पृथ्वीवर जीवसृष्टी आहे. क्‍लोरोफिल नावाच्या पदार्थाच्या सान्निध्यात/साहाय्याने वनस्पती कार्बन डायऑक्‍साईड व पाण्याचे रूपांतर ग्लुकोजमध्ये करतात. याकरिता लागणारी ऊर्जा त्यांना सूर्यप्रकाशातून मिळते. हे करत असतानाच वनस्पती ऑक्‍सिजन निर्माण करून तो वातावरणात सोडतात. हा ऑक्‍सिजन म्हणजेच सर्व प्राणी (आणि पक्षी) जगताकरिता प्राणवायू आहे. प्राणी ऑक्‍सिजन घेऊन कार्बन डायऑक्‍साईड सोडतात. म्हणजेच सूर्य प्राण्यांना जिवंत राहाण्यासाठी खाद्याचा आणि प्राणवायूचाही अप्रत्यक्ष स्रोत आहे. सूर्य आहे म्हणून वनस्पती आणि प्राणी आहेत. वनस्पती आणि प्राणी यांपासून निर्माण होणारा कचरा मुख्यत्वे कार्बन, हायड्रोजन आणि ऑक्‍सिजनपासून तयार झालेला असतो. हा कचरा कुजून तो परत मातीत विलीन होतो. या कचऱ्याचे कुजणे प्राणवायू विरहीत (अनएरोबिक) पद्धतीने केले तर मिथेन गॅस मिळू शकतो. मिथेन हे उत्तम इंधन आहे. तसेच कचरा जाळूनही ऊर्जा मिळू शकते. झाडांच्या बियांपासून किंवा प्राण्यांच्या चरबीपासून काढलेले तेलही इंधन (बायोडिझेल) म्हणून वापरता येते. अशा प्रकारे सूर्यापासून आपण जैवऊर्जाही (बायो एनर्जी) मिळवू शकतो. 
शाश्‍वत विकासासाठी ऊर्जा लागते आणि सूर्य आपल्याला उष्णता, सौरविद्युत, जलविद्युत, पवनऊर्जा, जैवऊर्जा आणि प्रकाश इत्यादी प्रकारे ती पुरवत असतो. जर आपण आपल्या ऊर्जेच्या भुकेवर संयम राखू शकलो आणि सर्व वापर चांगल्या कार्यक्षमतेने करण्याचा निर्धार केला, तर सौरऊर्जा आपल्या शाश्‍वत विकासाचा मुख्य आधारस्तंभ होऊ शकते. ऊर्जा वापराची कार्यक्षमता ही खूपच महत्त्वाची बाब आहे. त्यावर सविस्तर विमोचनाची (स्पष्टीकरणाची) गरज आहे.    

संबंधित बातम्या