Fuel Cell- எரிமக்கலன் பகுதி 9

வருங்காலத்தில், சுமார்க் 10 அல்லது 20 வருடங்களில் பெரும்பாலன் மின்சாரம் அணு உலை, காற்று, கரி ஆகியவற்றிலிருந்து எடுக்கப்படும். கரியை தற்போது பொடியாக்கி, எரித்து அதில் வரும் வெப்பத்தால் தண்ணீரை ஆவியாக்கி, அந்த நீராவியைக் கொண்டு சுழலி (steam turbine) என்ற கருவியை சுழல வைத்து மின்சாரம் எடுக்கிறார்கள். இதில் சில குறைகள் இருக்கின்றன. கரியில் சிறிது மணலும் (SiO2) கலந்திருக்கும். கரி எரிந்தபின்னர் மணல் துகள்கள் காற்றில் கலந்து வரும். இவை மிகச் சிறிய துகள்களாக இருப்பதால் கீழே விழாமல் காற்றில் வெகு தூரம் பரவி மாசுப்படுத்தும். (அதே சமயம் கடற்கரையில் நீங்கள் நடந்து செல்லும்போது காற்று அடித்து சிறிது மணல் சுவாசிக்கப்பட்டு உள்ளே சென்றால் அவ்வளவு பாதிப்பு இல்லை. ஏன்?)

அதற்கு பதிலாக கரியுடன் நீராவியை அதிக வெப்ப நிலையில் வினை புரிய வைத்தால் (C + H₂O --> CO + H₂), வெளிவரும் வாயுக் கலவை (CO, H₂) சின்-கேஸ் (Syn Gas - short for synthetic gas) எனப்படும். இந்த வினை நடக்க நாம்தான் வெப்பம் கொடுக்க வேண்டும். (Endothermic Reaction) பின்னர் இந்த வாயுக்கலவையை எரிய வைத்து அந்த வெப்பத்தில் நீராவி உருவாக்கி மின்சாரம் எடுக்கலாம். இது கரியை வைத்து மின்சாரம் எடுக்கும் முறை.

பெட்ரோல் மற்றும் டீசல் வகை எரிபொருள்களின் advantage என்னவென்றால், குறைந்த எடையில் நிறைய ஆற்றலை அவை கொண்டுள்ளன. எங்கு வேண்டுமானாலும் எளிதில் எடுத்து செல்லலாம். இதை நாம் அறிமுகத்தில் பார்த்தோம். இவற்றின் குறைபாடு சரியாக எரியாவிட்டால் வரும் மாசுக்கள் மற்றும் ஆற்றல் இழப்பு (energy loss) இயந்திரங்களின் தேய்மானம் (mechanical wear and tear).

பெட்ரோல் மற்றும் டீசல் வண்டிகள் இப்போது internal combustion engine அல்லது IC engine என்ற வகை இயந்திரத்தில் எரிக்கப்படுகின்றன. இவற்றிற்கு பதிலாக எரிமக் கலன் வருமா?

நமது ரேடியோவில் வானிலை அறிக்கை போல சொல்லப்போனால், “இன்னும் 25 ஆண்டுகளில் IC engineக்கு பதில் எரிமக்கலன் பயன்படுத்தப்படும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது” என்று பொதுவாகச் சொல்லிவிடலாம். ஆனால் உண்மையில் எப்பொழுது அது நடக்கும் என்றால் எரிமக்கலனைப் பயன்படுத்துவது IC engineஐப் பயன்படுத்துவதை விட பொருளாதார ரீதியில் லாபம் / economical என்ற நிலை வரும்பொழுதுதான்.

ஒரு கருவி பரவலாகப் பயன்படுத்தப்பட்டால், அதன் தயாரிப்பு விலை குறையும். எரிமக் கலனின் தயாரிப்பு விலை, அதன் பராமரிக்கும் செலவு (maintenance cost) , எவ்வளவு சுலபமாகப் பராமரிக்க முடியும் என்ற விவரம் (ease of maintenance) ஆகியவை சாதகமாக இருக்க வேண்டும். இப்பொழுது சாதகமாக இல்லை. இவற்றை தொழில்னுட்ப முன்னேற்றங்கள் மூலம் சாதகமாக்கினால் IC engineக்கு பதில் எரிமக்கலன் வந்துவிடும்.

சூரிய கலன்/ solar cell , wind energy, Geothermal energy போன்ற மற்ற துறைசாரா (non conventional) தொழில் நுட்பங்கள் மூலம் வருங்காலத்தில் அதிக அளவு மின்சாரம் எடுக்கப்படும். ஆனால் மின்சாரத்தை தேவையான இடத்திற்கு எளிதில் எடுத்துச் செல்ல முடியாது என்பதால் எரிமக்கலனின் வளர்ச்சி நன்றாக இருக்கும் என்றே நினைக்கிறேன். இதற்கு மாறாக, நல்ல திறன் வாய்ந்த பேட்டரிகளை குறைந்த எடை/ விலையில் செய்ய முடிந்தால், மற்றும் அந்த பேட்டரிகளை விரைவில் (2 நிமிடத்தில்) Full charge செய்ய முடிந்தால், எரிமக்கலன் அடிபட்டுப்போக வாய்ப்பு உண்டு. இப்போது super capacitor என்ற துறையில் ஆராய்ச்சி நடக்கிறது. அதில் விரைவில் புதிய கண்டுபிடிப்பு நிகழ்ந்தால் இது நடக்கலாம்.

குறிப்பு: சாதாரணமாக மின்கலம்/battery என்பது வேதிவினை மூலம் மின் ஆற்றலைத் தரும். நாம் ரீ-சார்ஜ் செய்தால் வேதிவினை ரிவர்ஸில் நடக்கும். Super Capacitorஇல் வேதிவினை நடக்காது. ஆனால் அதிலிருந்து DC மின்சாரம் எடுக்கலாம். அதை மறுபடி ரீ-சார்ஜ் செய்யலாம். இந்த வகையுஇல் super capacitorஐ மின்கலம் போல பயன்படுத்தலாம். மேலும் விவரங்களுக்கு அணுக வேண்டிய முகவரி http://www.google.co.in/

தற்போது இருக்கும் பெட்ரோலியத்தின் ரிசர்வ் அடுத்த 30 ஆண்டுகளுக்கு வரும் அல்லது 50 ஆண்டுகளுக்கு வரும் என்று வல்லுனர்கள் / நிபுணர்கள் சொல்லுவார்கள். எப்படி இவ்வாறு மதிப்பிடுகிறார்கள்?

1. சாடிலைட் மற்றும் பிற சாதனங்கள் மூலம் எங்கெல்லாம் பெட்ரோலியம் இருக்கிறது, எவ்வளவு ஆழத்தில் இருக்கிறது அதன் தரம் என்ன என்பது ஓரளவு தெரியும். இதுவே துல்லியமாகத்தெரியாது.
   
2. அடுத்து தற்போது உள்ள தொழில் நுட்பத்தில் எவ்வளவு பெட்ரோலியம் எடுக்க எவ்வளவு செலவாகும் என்று கணிப்பார்கள். 10 வருடம் கழித்து தொழில் நுட்பத்தில் முன்னேற்றம் இருக்கும். அப்போது அதிக ஆழத்தில் இருக்கும் , தரம் குறைந்த பெட்ரோலியத்தைக் கூட, குறைந்த செலவில் எடுக்க முடியும் என்று தோராயமாக கணக்கிடலாம். மிக அதிக ஆழத்தில், இருக்கும் பெட்ரோலியத்தை எடுக்க அதிக செலவாகும் என்பதால் அதை ‘உப்யோகிக்க முடியாத' பெட்ரோலியம் என்று விட்டு விடுவார்கள். இப்படி உலகில் இருக்கும் 'உபயோகிக்க கூடிய' பெட்ரோலியத்தின் அளவைக் கணக்கிடலாம்.
   
3. ஒரு உதாரணத்திற்கு குவைத்தில் இன்று 1 லிட்டர் பெட்ரோலியம் எடுக்க 10 பைசா செலவாகும் என்றும், அடுத்த 10 ஆண்டுகளில் 8 பைசா செலவாகும் என்றும் கணக்கிடலாம். அதைப்போலவே, அஸ்ஸாமில் இன்று 20 பைசா என்றும், 10 ஆண்டுகள் கழித்து 10 பைசா என்றும் கணக்கிடலாம். (குவைத்தில் 2 பைசா இறங்கியது அஸ்ஸாமில் 10 பைசா இறங்கக் காரணம் என்ன?)
4. ஒரு லிட்டர் பெடோலியத்திலிருந்து 15 பைசா செலவில் 50 யூனிட் மின்சாரம் தயாரிக்கலாம் என்று வைத்துக்கொள்வோம். இதில் தயாரிக்கும் செலவு, வரும் மாசுக்களின் அளவு ஆகியவற்றை தொழில் நுட்ப முன்னேற்றங்களின் மூலம் குறைக்கலாம்.
   
5. இது தவிர மக்கள் தொகையும் ஒவ்வொருவரும் பயன்படுத்தும் ஆற்றலின் அளவும் (population and energy usage per person) நாளுக்கு நாள் அதிகரித்துக்கொண்டு இருக்கின்றது. முன்பெல்லாம், வீட்டிலோ கடையிலோ கரண்ட் (மின்சாரம்) இல்லை என்றால் இல்லைதான். இப்போது, Generator/ஜெனரேட்டர் வைத்து எல்லோரும் தயாராக இருக்கிறார்கள். இது போல, எல்லா விதங்களிலும் நாம் ஆற்ற்லைப் பயன்படுத்த தயங்குவதில்லை. உலகத்தில் மக்கள் தொகை பெருக்கத்தின் அளவையும், அவர்கள் பயன்படுத்தும் ஆற்றலின் அளவையும் மதிப்பிட்டு, அதில் 10 வருடங்களில், சுமார் 30% கரி, 30% பெட்ரோலியம் 20% அணு உலை 30% மற்றவை என்று availability and cost வைத்து மதிப்பிடுவார்கள்.
   
6. தற்சமயம் நீர்நிலை மின்சாரம்(hydro power), கரி மின்சாரம், அணு உலை மின்சாரம், காற்றாலை ஆகியவற்றின் மூலமும் மின்சாரம் தயாராகிறது. சில வகைகள் மூலம் தயாரிக்க ஆகும் செலவும் வருடாவருடம் குறைந்து வருகிறது. ஒரு காலத்தில் இவற்றின் மூலம் த்யாரித்து வரும் மின்சாரத்தை பேட்டரியில் வைத்து வண்டி ஓட்டுவது சுலபமாகவும், விலை குறைவாகவும் இருந்தால், பெட்ரோல் வாங்க ஆள் இருக்காது. அதற்குள், பெட்ரோலியமும் பெரும்பாலான இடங்களில் தீர்ந்து விடும். மிச்சம் மீதமுள்ள பெட்ரோலியத்தை எடுக்க அதிக செலவாகும். அப்போது effectively பெட்ரோலியம் தீர்ந்து விடும்.

இதைத்தான் பல computer modelகள் வைத்து, 30 வருடத்தில் தீரும், 50 வருடத்தில் தீரும் என்று ஆளாளுக்கு சொல்கிறார்கள். இந்த மதிப்பீடுகள் துல்லியமாக இருக்காது. ஏனென்றால், எல்லாம் நாம் நினைத்த படி நடப்பதில்லை (மக்கள் தொகைப் பெருக்கமோ, தொழில் நுட்ப முன்னேற்றமோ எதையுமே ஓரளவு தான் மதிப்பிட முடியும். computer modelஇல், எல்லா input மே அரைகுறையாக இருந்தால், வெளிவரும் எண் (model prediction) ஏறக்குறைய பயனற்றது (almost useless).

ஹைட்ரஜன், மெத்தனால், பெட்ரோல் எனப் பல வகை எரிபொருள்களைக் கொண்டு எரிமக்கலன்களை இயக்கலாம். பெட்ரோலைக் கொண்டு இயங்கும் எரிமக்கலன்கள் சுமார் 50 ஆண்டுகளுக்கு மேல் அதிகம் உபயோகத்தில் இருக்காது. (நானும் குத்துமதிப்பாகத்தான் சொல்கிறேன்). ஏனென்றால் பெட்ரோலியம் அதற்கு மேல் லாபகரமாக கிடைக்காது. ஆனால் மெத்தனால் அல்லது எத்தனால் எரிபொருளை, சோளம் அல்லது கரும்பிலிருந்து தயாரிக்கலாம். இவை தீர்ந்துவிடுமோ என்ற கவலை கிடையாது.

இம்முறையில் மின்சாரம் தயாரிப்பது, சூரிய ஒளியில் இருந்து ஆற்றலை சோளமாக மாற்றி, பின்னர் மெத்தனால் அல்லது எத்தனால் ஆக்கி எரிப்பதாகும். மெத்தனால் ‘எரிந்து' மின்சாரத்தையும், கார்பன் டை ஆக்சைடு மற்றும் தண்ணீரையும் தரும்.

ஒருவகையில் பார்த்தால், எல்லாவித எரிபொருள்களும் சூரிய ஆற்ற்லைத்தான் நமக்கு சேமித்து வழங்குகின்றன. சோலார் செல் /solar cell என்பது நேரடியாக சூரிய ஒளியை மின்சாரமாக்கும். மெத்த்னால்/எத்தனால் என்று நாம் பயன்படுத்த சுமார் 6 மாதம் ஆகலாம். (சோளத்தை பயிரிட்டு வளர்த்து அறுவடை செய்து மெத்தனால்/எத்தனால் ஆக்க ஆகும் நேரம் 4 முதல் 6 மாதம் என்று கணக்கிடுவோம்).

மரம் வளர்த்தால், அதுவும் சூரிய ஒளியில் வளர்ந்து, சில வருடங்களில் விறகாகப் பயன்படும். (இதற்கு பதில் அரைகுறையாக எரித்து மரக்கரியும் செய்யலாம்.) மரம் செடிகொடிகளை தின்று விலங்கினங்களும் வளரும். ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகள் கழித்து மரங்கள் நிலக்கரியாகவும், மரமும் விலங்கினங்களும் சேர்ந்து பெட்ரோலியமாகவும் மாறும்.

இப்படி சூரிய ஒளி சோலார் செல் மூலம் சில வினாடிகளிலும், எத்தனால் மூலம் சில மாதங்களிலும், விறகாக சில வருடங்களிலும், கரி மற்றும் பெட்ரோலாக பல நூற்றாண்டுகளிலும் மனிதனுக்கு பயன் தரும் ஆற்றலாக வருகிறது.

”சூரியனுக்கு எப்படி ஒளி வருகின்றது?” என்ற விவரம் அறிய இங்கே சொடுக்கவும்.