सूर्यप्रकाशाची शाश्वत ऊर्जेची नवी क्षितिजे

-उमाजी म. केळुसकर / विज्ञानवेध

आजच्या विज्ञानयुगात मानवाच्या प्रगतीचा आणि समृद्धीचा मार्ग हा तंत्रज्ञानावर आणि ऊर्जेच्या अखंड उपलब्धतेवर अवलंबून आहे. निसर्ग आणि विज्ञान यांच्या सुसंवादातून मानवी जीवन अधिक सुकर होत असून, यात विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाने जगाचे चित्र बदलून टाकले आहे. आज संपूर्ण जगासमोर ऊर्जेचा प्रश्न आ वासून उभा असताना, सौर ऊर्जा हा एकमेव शाश्वत आणि पर्यावरणपूरक पर्याय मानवासाठी तारणहार ठरणार आहे, हे प्रकर्षाने अधोरेखित होते. जागतिक पातळीवर सौर ऊर्जा निर्मितीचा विचार केला असता, भारताने या क्षेत्रात केलेली प्रगती अत्यंत अभिमानास्पद आहे. आज संपूर्ण जगामध्ये सौर ऊर्जा निर्मितीमध्ये भारत तिसऱ्या क्रमांकावर विराजमान असून, पहिल्या क्रमांकावर अमेरिका तर दूसरा क्रमांकावर चीन हे देश आहेत. मानवाने जेव्हा सर्वप्रथम सौर ऊर्जेचा वापर करण्याचा प्रयत्न केला, तेव्हा पोटापाण्याचा प्रश्न सोडवण्यासाठी प्रामुख्याने अन्न शिजवण्यावर भर दिला गेला होता. ऐतिहासिक संदर्भांचा विचार करता, प्राचीन काळी शत्रूची जहाजे केवळ आरशांचा वापर करून सूर्यप्रकाशाच्या सहाय्याने जाळून टाकल्याची उदाहरणे आढळतात, ज्यावरून सौर ऊर्जेतील प्रचंड ताकदीची चुणूक दिसून येते. आपल्या देशात मुंबईच्या चौपाटीवर १८७० मध्ये एका ब्रिटिश कर्नलने सूर्यचुलीचा (सोलर कुकर) प्रयोग करून अन्न शिजवून दाखवले होते. या प्रयोगाला १३० वर्षांहून अधिक काळ लोटला असला, तरी आज एलपीजी सिलिंडर घराघरांपर्यंत पोहोचला तसा सोलर कुकर अद्याप प्रत्येक घरापर्यंत पोहोचलेला नाही, ही वस्तुस्थिती बदलणे गरजेचे आहे. महाराष्ट्र राज्य देखील आज देशामध्ये सौर ऊर्जा निर्मितीमध्ये आघाडीवर असून नंदुरबार, साखरी, चाळीसगाव आणि कन्नड घाट यांसारख्या परिसरांमध्ये शेकडो मेगावतचे मोठे प्रकल्प उभे राहत आहेत. सरकारने सन २०३० पर्यंत तब्बल ५०० गिगावॉट सौर ऊर्जा निर्मितीचे महत्त्वाकांक्षी उद्दिष्ट ठेवले असून, त्या दिशेने देशाची पावले वेगाने पडत आहेत.

सौर ऊर्जा निर्मितीच्या तंत्रज्ञानाचा सखोल अभ्यास केल्यास असे दिसून येते की, यामध्ये प्रामुख्याने ‘फोटोव्होल्टिक सेल्स’ (Photo Voltaic Cells) वापरले जातात. हे सेल्स सिलिकॉनपासून म्हणजेच वाळूपासून तयार केलेल्या वेफर्सपासून बनवले जातात. जेव्हा सूर्यप्रकाश या सेल्सवर पडतो, तेव्हा त्यातील इलेक्ट्रॉन्सची हालचाल सुरू होते आणि त्यातून विजेची निर्मिती होते. सकाळी सूर्य उगवल्याबरोबर वीज निर्मिती सुरू होत असली, तरी सकाळी नऊ ते दुपारी दोन ते अडीच वाजेपर्यंतचा काळ हा ‘पीक आवर्स’ मानला जातो, ज्यामध्ये सूर्यप्रकाशाची प्रखरता सर्वाधिक असल्याने मॅक्झिमम वीज निर्मिती होते. ही उत्पादित वीज साठवण्यासाठी किंवा वापरण्यासाठी प्रामुख्याने दोन प्रकारच्या प्रणाली वापरल्या जातात. पहिली ‘ऑन-ग्रीड’ प्रणाली, ज्यामध्ये उत्पादित झालेली अतिरिक्त वीज महावितरण कंपनीला देता येते; आणि दुसरी ‘ऑफ-ग्रीड’ प्रणाली, ज्यामध्ये स्वतःची बॅटरी बँक तयार करून वीज साठवून ठेवता येते आणि गरजेनुसार वापरता येते. आज या तंत्रज्ञानाचा विस्तार केवळ घरांपुरता मर्यादित नसून, घरातील फ्रीज, टीव्ही, पंखे, दिवे आणि अगदी वातानुकूलित यंत्रांपर्यंत (एसी) याचा यशस्वी वापर होत आहे. एवढेच नव्हे तर अनेक उद्योगधंद्यांमध्ये यंत्रसामग्री चालवण्यासाठी, तसेच विद्यापीठे, रेल्वे स्थानके आणि देवस्थानांच्या ठिकाणी वयोवृद्ध नागरिकांच्या सोयीसाठी सौर ऊर्जेवर चालणाऱ्या रिक्षा आणि वाहने देखील उपलब्ध करून दिली जात आहेत. रस्त्यांवर सोलर पॅनल्स बसवून त्यावर ट्रक्स चालवण्याच्या प्रयोगांवरही भविष्यात काम सुरू आहे.

सौर पॅनल्सच्या रचनेचा आणि कार्यक्षमतेचा विचार केल्यास, बाजारात लहान पॅनल्सपासून ते एका तासात ७०० ते ८०० वॉट वीज निर्माण करणारे आधुनिक सेल्स देखील उपलब्ध झाले आहेत. आपल्या घरातील वीज बिलाचे गणित समजून घेऊन, महिन्यातील एकूण वापरावरून एका दिवसाचे सरासरी उपभोग प्रमाण काढता येते आणि त्यानुसार योग्य क्षमतेचा सेटअप बसवता येतो. सर्वसामान्य नागरिकांसाठी विजेचे बिल हा नेहमीच चिंतेचा विषय असतो, अशा वेळी केंद्र व राज्य सरकारकडून सौर ऊर्जा प्रकल्पांवर भरघोस सबसिडी दिली जात आहे. साधारणपणे १ किलोवॉटसाठी सुमारे ३० हजार रुपये, २ किलोवॉटसाठी ६० हजार रुपये आणि ३ किलोवॉटसाठी ७८ हजार रुपयांपर्यंत सबसिडी सरकारतर्फे मिळते. ही सबसिडी घेऊन पॅनल बसवल्यास वीज बिल जवळपास शून्याच्या घरात पोहोचते, जरी मीटरचे भाडे आणि अतिरिक्त वापराचे शुल्क भरावे लागत असले तरी यामुळे मोठा आर्थिक दिलासा मिळतो. बऱ्याचदा लोकांमध्ये हा गैरसमज असतो की सौर यंत्रणेला अजिबात देखभाल लागत नाही, परंतु पॅनल्सवर साचलेली धूळ नियमितपणे पुसणे आणि सूर्यप्रकाशाचा जास्तीत जास्त लाभ मिळवणे ही देखील एक प्रकारची देखभालच आहे. सध्याच्या घडीला १ किलोवॉट ऑन-ग्रीड प्रकल्पासाठी ३५ ते ४० हजार रुपये खर्च येतो, तर बॅटरी बँक असलेल्या ऑफ-ग्रीड प्रणालीसाठी खर्च ८० ते ८५ हजारांपर्यंत जाऊ शकतो. एका मध्यमवर्गीय चार सदस्यांच्या कुटुंबासाठी टीव्ही, फ्रीज, पंखे यांसारख्या उपकरणांसाठी जवळपास सव्वा लाखापर्यंतचा खर्च करून हा संपूर्ण सेटअप बसवणे शक्य आहे.

भौगोलिक आणि हवामानविषयक परिस्थितीचा विचार केला असता, पावसाळ्यात सौर ऊर्जेचे काय होते हा प्रश्न अनेकांना पडतो. तज्ज्ञांनी दिलेल्या आकडेवारीनुसार, आपल्याकडे पावसाळ्याचे प्रत्यक्ष दिवस ३० ते ३५ च्या आसपासच असतात, तर उर्वरित दिवसभर सूर्यप्रकाश अखंड उपलब्ध असतो. जरी आकाश ढगाळ असले तरी ‘डिफ्युझ रेडिएशन’च्या माध्यमातून यंत्रणा पूर्णपणे बंद पडत नाही, तर ३५ ते ५० टक्क्यांपर्यंत वीज निर्मिती सुरळीत चालूच राहते. दरम्यान, सौर पॅनल्स बनवण्यासाठी लागणारे सिलिकॉन वेफर्स आजही काही प्रमाणात बाहेरून आयात करावे लागत असले, तरी ‘आत्मनिर्भर भारत’ मोहिमे अंतर्गत भारतात आता पॅनल्सच्या असेंबलिंगचे काम गुजरात, महाराष्ट्र, कर्नाटकासह विविध राज्यांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर सुरू झाले आहे. राजस्थानमधील भादला येथे २२५० मेगावतचा जगातला पहिला महाकाय प्रकल्प उभारण्यात आला आहे, तर कर्नाटकातही दोन हजार मेगावतचा प्रकल्प कार्यरत आहे. हे मोठे प्रकल्प उभारण्यासाठी १६०० एकरांपर्यंतची जमीन वापरली जात असली, तरी यावर एक उत्तम उपाय म्हणून नद्यांच्या पात्रांवर सौर पॅनल्स बसवण्याचा नाविन्यपूर्ण प्रयोग गुजरातमध्ये नर्मदेवर यशस्वीपणे राबवण्यात आला आहे. नद्यांवर पॅनल्स बसवल्यामुळे जमिनीची बचत तर होतेच, शिवाय २५ ते ३० टक्क्यांनी पाण्याचे बाष्पीभवन रोखले जाते आणि कोरड्या पडणाऱ्या नद्यांमध्ये पाणी साठवून ठेवणे शक्य होते. महाराष्ट्रातील नद्यांवरही अशा प्रकारचे पॅनल्स उभारल्यास पाण्याचे जतन आणि वीज निर्मिती या दोन्ही गोष्टी साध्य होऊ शकतात.

शेती क्षेत्राला आणि ग्रामीण भागाला उभारी देण्यासाठी सरकारने ‘सौर पंप योजना’ आणि ‘सूर्यघर योजना’ यांसारख्या विविध लोकोपयोगी योजना सुरू केल्या आहेत. केवळ २५ टक्के रक्कम भरून ७५ टक्के सबसिडीच्या माध्यमातून विहिरींवर सौर पंप बसवून घेतले जात आहेत. कर्जतजवळील एका प्रयोगात ज्या गावात पिण्याच्या पाण्यासाठी महिलांना तीन-चार किलोमीटर पायपीट करावी लागत होती, तिथे विहिरीवरून सौर ऊर्जेच्या माध्यमातून तीन चतुर्थांश किलोमीटर अंतरावर पाईपलाईन नेऊन एका बटनावर पाणी उपलब्ध करून देण्यात आले आहे. असे असले तरी, आजही समाजात हवी तशी जनजागृती झालेली दिसून येत नाही. केवळ सबसिडी मिळाली तरच सौर ऊर्जा बसवू, या मानसिकतेतून बाहेर पडून नागरिकांनी स्वेच्छेने पुढे आले पाहिजे. सबसिडीच्या पॅनल्सच्या तुलनेत बिगर-सबसिडी पॅनल्सची कार्यक्षमता अधिक असते. भविष्यात सौर पॅनल्सचे आयुष्य संपल्यानंतर निर्माण होणाऱ्या कचऱ्याची विल्हेवाट लावण्यासाठी आता ‘पेरोव्हिस्कट’ (Perovskite) सारख्या ऑर्गॅनिक मटेरियलपासून बनवलेले सेल्स विकसित केले जात आहेत, जे सहजतेने डीकंपोज होऊ शकतात. कोळसा आणि खनिजांचे नैसर्गिक साठे वेगाने संपत चालले असताना, भविष्यात ऊर्जा संकटावर मात करण्यासाठी सौर ऊर्जा हाच एकमेव शाश्वत आणि अंतिम पर्याय उरतो. यामुळे केवळ कार्बन उत्सर्जन आणि तापमान वाढ रोखता येते असे नाही, तर पर्यावरणाचे रक्षण होऊन मानवी जीवन अधिक समृद्ध व प्रगतीपथावर जाऊ शकते.