ऊर्जास्त्रोतांच्या शोधात- भाग ३ विजेची निर्मिती

मागील भाग
ऊर्जास्त्रोतांच्या शोधात - भाग १ - ऊन, वारा, अग्नि आणि वीज

ऊर्जास्त्रोतांच्या शोधात - भाग २ ऊर्जेचे उगमस्थान

मागील भागावरून पुढे चालू ...

काही विशिष्ट रसायनांमध्ये दोन भिन्न धातूंचे कांब (रॉड किंवा इलेक्ट्रोड्स) बुडवून ठेवले आणि त्या कांबांना तांब्याच्या तारेने जोडले तर त्यामधून विजेचा सूक्ष्म प्रवाह सुरू होतो हे प्रयोगांमधून सिद्ध झाले. त्यानंतर निरनिराळे धातू, अधातू आणि रसायने यांच्यावर प्रयोग करण्यात आले आणि त्यामधून एकापेक्षा एक चांगल्या बॅटरी सेल्स तयार करण्यात आल्या. या उपकरणामध्ये दोन्ही इलेक्ट्रोड्स आणि त्यांच्या बाजूला असलेले रसायन यांच्या दरम्यान रासायनिक क्रिया (केमिकल रिअॅक्शन्स) होतात. या क्रिया विद्युतरासायनिक (इलेक्ट्रोकेमिकल) अशा प्रकारच्या असल्यामुळे घन (पॉझिटिव्ह) आणि ऋण (निगेटिव्ह) इलेक्रोड्समध्ये विजेचा भार (चार्ज) निर्माण होतो आणि त्यांना तारेने जोडल्यास त्यामधून विजेचा प्रवाह वाहू लागतो. या ठिकाणी इलेक्ट्रोड्स आणि रसायने यामध्ये सुप्त रूपाने असलेल्या केमिकल पोटेन्शियल एनर्जीचे विजेत रूपांतर होते. अर्थातच यामुळे ते रसायन क्षीण होत जाते आणि ही क्रिया मंद मंद होत काही वेळाने थांबते. यामुळेच बॅटरी टॉर्च लावून ठेवला तर त्याचा प्रकाश फार वेळ टिकत नाही. काही विशिष्ट रसायनांच्या बाबतीत याच्या उलट रासायनिक क्रिया सुद्धा करता येते. त्यातल्या इलेक्ट्रोड्सना बाहेरून विजेचा पुरवठा केला तर क्षीण झालेले रसायन पुन्हा सशक्त होते. कार किंवा इन्व्हर्टरची बॅटरी चार्ज करतांना हे घडत असते. अशी चार्ज झालेली बॅटरी पुन्हा डिस्चार्ज होत विजेचा पुरवठा करू शकते. अशा प्रकारच्या रिचार्जेबल बॅटरीमधील रसायनांच्या अंतरंगातली केमिकल पोटेन्शियल एनर्जी आणि वीज यांचे एकमेकांमध्ये रूपांतर केले जाते.

लोहचुंबकाच्या क्षेत्रात (मॅगेन्टिक फील्डमध्ये) तांब्याची तार वेगाने नेली किंवा तारेच्या वेटोळ्यामधून लोगचुंबक वेगाने नेला तर त्या तारेमध्ये विजेचा प्रवाह वाहतो. तसेच तांब्याच्या तारेच्या वेटोळ्याच्या मध्यभागी साधी लोखंडाची कांब ठेवली आणि त्या तारेमधून विजेचा प्रवाह सोडला तर तो लोखंडाचा तुकडा लोहचुंबक बनतो. याला विद्युतचुंबकीय (इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक) परिणाम असे म्हणतात. याचे आकलन झाल्यानंतर या पद्धतीनेसुद्धा कृत्रिम रीत्या वीज कशी निर्माण करता येते हे शास्त्रज्ञांना समजले. बॅटरीमधून तयार होणारी वीज फार कमी प्रमाणात मिळते, पण त्या मानाने हा नवा स्त्रोत खूप जास्त कार्यक्षम होता. यामुळे त्यानंतर कृत्रिम विजेचे उत्पादन जोरात सुरू झाले. सायकलला जोडता येईल इतक्या लहानशा डायनॅमोपासून ते हजारो मेगावॉट वीज तयार करून लक्षावधी लोकांच्या गरजा भागवू शकणार्‍या मेगापॉवरस्टेशन्सपर्यंत अनेक प्रकारचे विद्युत उत्पादक (जनरेटर्स) तयार केले गेले आणि केले जात आहेत. या सर्वांमध्ये फिरणार्‍या चाकामधील मेकॅनिकल किंवा कायनेटिक एनर्जीचे रूपांतर विजेमध्ये होत असते.

एका चक्राला गरागरा फिरवून त्यातून वीजनिर्मिती करणे साध्य झाल्यानंतर ते चक्र फिरवण्यासाठी निरनिराळे मार्ग शोधले गेले. पूर्वीच्या काळात गावोगावी वीजपुरवठा उपलब्ध झाला नव्हता तेंव्हा हाताच्या जोराने फिरवण्याचे एक चाक खेडेगावांमधल्या रेल्वेस्टेशनवर असायचे. ते फिरवून त्यातून निघालेल्या विजेमधून पुढच्या स्टेशनला संदेश पाठवले जात असत. पायाच्या जोराने मारायच्या पॅडलला जोडलेला डायनॅमो सायकलला लावला जात असे. स्कूटर आणि मोटार या वाहनांच्या मुख्य चक्रालाच एक वीज निर्माण करणारे यंत्र जोडलेले असते. त्यातून निघालेल्या विजेने बॅटरी चार्ज होत असते. गाडी सुरू करण्यासाठी या बॅटरीमधून वीज मिळते तेंव्हा ही बॅटरी डिस्चार्ज होत असते. नदीला धरण बांधून साठवलेल्या पाण्याच्या दाबाच्या जोरावर हैड्रोइलेक्ट्रिक पॉवर स्टेशन्समधले टर्बाईन नावाच्या यंत्राचे चाक फिरवले जाते. थर्मल पॉवर स्टेशन्समध्ये सुद्धा याच प्रकारचे पण अवाढव्य आकाराचे यंत्र असते. वाफेच्या जोरावर फिरणारे स्टीम टर्बाईन किंवा ऊष्ण वायूंच्या जोरामुळे फिरणारे गॅस टर्बाइन असे त्यांचे उपप्रकार आहेत. विजेचा मुख्य पुरवठा काही कारणाने खंडित झाला तर अंधारगुडुप होऊ नये यासाठी आजकाल अनेक कारखाने आणि दुकानांमध्ये लहान डिझेल जनरेटर सेट्स सर्रास बसवले जातात.

आजकाल घराघरांमध्ये दिवे, पंखे, गीजर, हीटर, ओव्हन, मिक्सर, टेलिव्हिजन, टेलिफोन, काँप्यूटर यासारखी कित्येक घरगुती उपकरणे, शिलाईयंत्रे, रोषणाई, सजावट वगैरे अनंत प्रकारांनी विजेचा उपयोग केला जातो. विजेचे दिवे लावून रात्रीच्या वेळी रस्त्यांवर उजेड केला जातो. बाजारातली दुकाने आणि ऑफिसेस यांमध्येसुद्धा तिथे चालत असलेल्या बहुतेक कामासाठी वीज लागतेच, बहुतेक सगळे मोठमोठे कारखाने आजकाल पूर्णपणे विजेवर चालणा-या यंत्रांमधून उत्पादन करतात. बहुतेक रेल्वेमार्गांचे विद्युतीकरण झालेले आहे. विजेच्या या वाढत्या उपयोगाचा विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाच्या प्रगतीमध्ये फार मोठा वाटा आहे. आभाळात चमकणारी निसर्गातली वीज जरी खाली आणून तिचा उपयोग करणे माणसाला शक्य झाले नसले तरी कृत्रिमरीत्या विजेची निर्मिती करण्याचे अनेक मार्ग त्याने शोधून काढले आणि ते त्याच्या जीवनात क्रांतिकारक ठरले.

"नदीच्या खळाळणार्‍या पाण्याला कशामुळे जोर मिळतो? त्या वाहण्याच्या क्रियेसाठी लागणारी ऊर्जा तिला कुठून मिळते? वारे कशामुळे वाहतात?" हे प्रश्न माणसाच्या मनात सुरुवातीपासून येत असणार. "सूर्याचे ऊन आणि पृथ्वीचे गुरुत्वाकर्षण" हे या प्रश्नांचे शास्त्रीय उत्तर विज्ञानाच्या अभ्यासामधून मिळत गेले. अग्नीमधून प्रकट होणारी ऊर्जा त्यात जळणार्‍या पदार्थातच दडलेली असते आणि विशिष्ट रासायनिक क्रियेमध्ये ती प्रकट होते हे देखील समजले. वीज हे गूढ राहिले नाही. इतकेच नव्हे तर रासायनिक (इलेक्ट्रोकेमिकल) क्रिया आणि विद्युतचुंबकीय (इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक) प्रभाव अशा दोन पद्धतींनी कृत्रिम रीतीने वीज तयार करता येऊ लागली. तरीसुद्धा सूर्य आणि आकाशातल्या तार्‍यांमधून बाहेर पडत असलेल्या ऊर्जेचा स्त्रोत कोणता हे अजून गूढ होते.

सूर्यामधून सतत बाहेर पडत असलेली सगळी ऊर्जा टॉर्चचा एकादा झोत टाकावा त्याप्रमाणे थेट पृथ्वीकडे येत नसते. सूर्यमालिकेच्या विस्ताराचाच विचार केला तरी त्याच्या तुलनेत आपली 'विपुलाच पृथ्वी' धुळीच्या एकाद्या कणाएवढी लहान आहे. मोठ्या खोलीमध्ये पसरलेल्या प्रकाशाचा केवढा क्षुल्लक भाग धुळीच्या एका कणावर पडत असेल? सूर्यामधून निघालेल्या एकंदर प्रकाश आणि ऊष्णतेच्या प्रमाणात त्याचा तितपत भाग संपूर्ण पृथ्वीवर पडत असतो. त्यातलासुद्धा अत्यंत यत्किंचित भाग आपल्या वाट्याला येत असतो आणि तेवढेसे ऊनसुद्धा आपल्याला सहन करण्याच्या पलीकडचे वाटते. यावरून सूर्यामधून किती प्रचंड प्रमाणात ऊर्जा बाहेर पडत असेल याची कल्पना करता आल्यास करावी. इतकी प्रचंड ऊर्जा सूर्यामधून कशामुळे निघत असावी याचा अंदाज मात्र शास्त्रज्ञांनाही येत नव्हता. हा सर्वशक्तीमान देवाचा चमत्कार आहे असेच बहुतेक सगळ्या लोकाना पूर्वी वाटत असले तर त्यात नवल नाही.

. . . . . . . . . . . . (क्रमशः)
--------------------------------------------------------