இந்தக் கட்டுரையின் முந்தைய பகுதியை இங்கே படிக்கலாம் : பகுதி 1

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 இருந்த்து. இன்று, இவை ஒரு 12 முதல் 15% வரை உயர்ந்துள்ளது. ஜெர்மனியில் இவை மிகவும் பிரபலம். நெடுஞ்சாலைகளின் இரு புறங்களிலும், வயல்வெளிகளில் ராட்ச்ச 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 செய்ல்திறனை அதிகரிக்க ஒரே வழி, சூடான எலக்ட்ரான்களை எப்படியாவது கட்டுப்படுத்துவது. விஞ்ஞானிகள், சூடான எலக்ட்ரான்களை கட்டுப்படுத்தினால் 60% வரை செயல்திறனை உயர்த்தலாம் என்கிறார்கள். இது இன்றைய செயல்திறனைவிட 4 மடங்கு அதிகம்.

இதற்கான வழிகளை குவாண்டம் புள்ளிகள் (quantum dots) என்ற முறையை உபயோகித்து சில வழிகளை 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 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. மொத்த்த்தில் 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 வேறு ஒரு 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 வழியில்லாமல் 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. இதுபோன்ற பல ஐடியாக்களை வெளியிட்ட Scientific American –க்கு நன்றி.

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 கையாள்வுதல் பிரச்சனையை அணுகி வருகின்றன. எதற்கு, எரிப்பதற்கு (இதை Incineration என்கிறார்கள்) ஏராளமாக சக்தியை உறிஞ்ச வேண்டும்? அழுகும் குப்பையிலிருந்து வெளியாகும் வாயுவை பதப்படுத்தி, எரிபொருளாக மாற்றினால் என்ன? அப்படி ஒருவாக்கிய 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.

இந்திய மாற்று சக்தி முயற்சிகள் – புதிய வழிகள்

பல இந்திய கிராமங்களில் பெரிய பிரச்சனை உணவு சமைப்பதற்கு உபயோகப்படும் மரம். பெரிய அமைப்புகளில் ஏராளமாக மரத்தை எரித்து உணவு சமைத்தாலும், பல வித பிரச்சனைகள் இம்முறைகளால் உருவாவது அனைவருக்கும் தெரியும். பெண்களுக்கு விரகு சேகரிக்கும் உழைப்பு, எரியும் விரகுப் புகையால் ஏற்படும் கண் எரிச்சல் மற்றும் கரியமில வாயு என்று பல பிரச்சனைகள் உள்ளன. சூரிய ஒளி சூட்டை உபயோகித்து சமைத்து மற்றும் குளிர்விக்கும் குஜராத் மாநில முயற்சி இங்கே..

விவசாய கழி பொருள்களை முதலில் எரிபொருளாகவும், பிறகு, உரமாகவும் பயன்படுத்த இங்கு அழகான முயற்சிகள்…

பயோகாஸ் (Biogas) இந்தியாவில் கிராமப்புறங்களில் மெதுவாக உபயோகத்திற்கு வந்து கொண்டிருக்கிறது. ஆனால் நகர வாசிகள் எல்.பி.ஜி. -யை நம்பி நகரங்கள் மிகவும் அவல நிலைக்கு மெல்ல நழுவிக் கொண்டு வருகின்றன. பூனே நகரில் ஆர்த்தி காஸ் அமைப்பு பயோ வாயூ மூலம் பல வீடுகளுக்கும் பரவி நம்பிக்கை அளித்து வருகிறது…

தோற்ற மாற்று சக்தி ஐடியாக்கள்

என்ன இது, விஞ்ஞான கட்டுரையில் தோற்ற ஐடியா பற்றியா எழுதுவது? விஞ்ஞானம் என்றுமே பல தோல்விகளைத் தாண்டிதான் வென்றுள்ளது. சில மேற்கத்திய தோல்வி முயற்சிகளை அலசுவோமே! படித்த யாராவது இதை மாற்றி அமைத்து வெற்றி பெற முயல்லாமே!

– ”ஹைட்ரஜென் வாயுவினால் இதோ கார் ஓடுகிறது பாருங்கள். எண்ணை நிறுவன்ங்கள் இதை அழித்து விட்டன”, என்று எனக்கு பல மின்ன்ஞ்சல்கள் முன்னோக்கி அனுப்பப்பட்டுள்ளது. இதை சற்று ஆராய்ந்தால் விஷயம் புரியும். ஹாண்டா நிறுவனத்தின் FCX ஹைட்ரஜென் கார்களை அழகாக வலம் வருவதாக செய்தி. ஏன், இந்த வகை கார்கள் சந்தைக்கே வருவதில்லை? காரணம் ஹைட்ரஜென்! ஒரு 13 டன் லாரியில் ஹைட்ரஜென் நிரப்பி ஒரு பம்பிற்கு அனுப்பினால், அது பத்து கார்களுக்குரிய ஹைட்ரஜெனைத்தான் பூர்த்தி செய்ய முடியும். அதே 13 டன் லாரியில் பெட்ரோல், ஒரு 300 கார்களுக்கு எரிபொருள் நிரப்ப இயலும். ஏன் இப்படி? ஹைட்ரஜென் நிரப்பிய உயர் அழுத்த கலன்கள் ஏராளமான எடை கொண்டவை. இப்படிப்பட்ட ஹைட்ரஜென் பம்புகளை பாதுகாப்பாக நிறுவுவது மிகப் பெரிய சவால். இதனாலேயே இவ்வகை ஐடியாக்கள் அப்படியே உபயோகமில்லாமல் தூங்குகின்றன.

– பூகோளவெப்ப (Enhanced Geothermal) சக்தி உற்பத்தி. தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட இடங்களில், கரியிலிருந்து உருவாகும் க்க்திக்கு நிகரானது என்று பல ஆய்வுகள் சொல்லியுள்ளன. எப்படி வேலை செய்கிறது இவ்வகை பூகோளவெப்ப சக்தி உற்பத்தி? பூமியின் பல மைகள் கீழே பாறைகளுக்கு அடியில் உள்ள வெப்பத்தை நீராவியாக மாற்றி டர்பைன்களை சுழற்றி மின்சாரம் உற்பத்தி செய்வது. இதற்கு இரு துவாரங்கள் தேவை. ஒன்று, நீரை பாய்ச்சுவதற்கு, மற்றொன்று, நீராவியை வெளியே கோண்டு வருவதற்கு. அட, ஏன் இந்த ஐடியாவை அதிகம் உபயோகப்படுத்துவதில்லை? இதற்கு, ஆழமான துவாரங்கள் டிரில் செய்வதற்கு ஏராளமான பொருட் செலவாகும். மேலும், இத்துறைக்கு அதிக முதலீடு இல்லை என்பதும் ஒரு குறை. மேலும் துவார டிரில் தொழில்நுட்ப முன்னேற்றம் இந்த வழியை பல உலகப் பகுதிகளில் பரவ உதவலாம். இப்போதைக்கு, அதிக ஆழமாக தோண்டத் தேவையில்லாத இடங்களிலே உபயோகத்தில் உள்ளது.

– இந்தியாவுக்கு சரிப்பட்டு வருமா என்று தெரியவில்லை. வட அமெரிக்காவில், வீடு கட்டும் தொழில் மற்றும் தொழிற்சாலைகள் நிறைய மரத்தை உபயோகிக்கின்றன. மரத்தை அறுக்கும் போது மரத்தூள் ஏராளமாக வீணாக்கப்படுகிறது. மரத்தூளைக் கொண்டு மீண்டும் particle boards என்ற செயற்கை மரப் பலகைகளை உருவாக்குகிறார்கள். எனினும், நிறைய வீணாக்கப்படுகிறது. மரத்தூள் நல்ல எரிபொருள். மரத்தூளை எரித்து, அதில் உண்டாகும் வெப்பத்தைக் கொண்டு மின்சாரம் உற்பத்தி செய்யலாம். இதனால், சமூக, விலைவாசி விளைவுகள் உண்டாவதென்னவோ உண்மை. அத்துடன் இது உலகளாவிய ஐடியா என்று சொல்ல முடியாது. சில பகுதிகளில் இதற்கு வரவேற்பு இருக்கத்தான் செய்கிறது.

இதைப் போன்று பல ஐடியாக்கள் தேடினால் நிறைய கிடைக்கும். அதுவும் பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சி மற்றும் சக்தி துறை மானியத்தில் கைவிடப்பட்ட முயற்சிகள் ஏராளம்.

(தொடரும்)