ऊर्जेचे अंतरंग-०९: ऊर्जेची मूलतत्त्वे

ऊर्जा ही बहुधा विश्वाचे अंतर्बाह्य वर्णन करू शकेल अशी एक अर्थपूर्ण अभिव्यक्ती आहे. भौतिकशास्त्र व जीवशास्त्र यांसाठी ती आधारभूत आहेच, शिवाय आपल्या उद्योगसंपन्न समाजाच्या बहुतेक आविष्कारांसाठीही ती महत्त्व राखते. ऊर्जा म्हणजे दळणवळण, वातानुकूलन, शेतीसाठी लागणारी खते आणि उद्योगांना लागणारी रासायनिक उत्पादने ह्यांसाठीचे इंधनच नव्हे तर अन्न, घरबांधणी व एकूणच मानवाच्या कल्याणासाठी लागणारे इंधन होय.

ऊर्जेने आपल्या संस्कृतीच्या विकासात एक महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावलेली आहे. अठराव्या शतका अखेर लागलेल्या वाफेच्या इंजिनाच्या शोधाने ऊर्जेच्या अभिनव आणि मूलभूत आविष्काराची मुहूर्तमेढ रोवली, ज्यामुळे आपल्या नव्या युगातील सामाजिक-आर्थिक क्रांतीला चालना मिळाली. एक प्रत्यक्ष परिणाम म्हणजे सूतगिरण्यांचे खेड्यांतून (जिथे त्या जलप्रवाहांच्या शक्ती वापरीत) शहरांत झालेले स्थलांतर. कठीण सामाजिक परिस्थितीत उद्योगांचा जन्म झाला. वाफेच्या इंजिनाने क्रांती घडविलेले आणखी एक क्षेत्र होते दळणवळणाचे. वाफेचे इंजिन तयार करणार्‍यांच्या अनेक अनुभवांच्या परिणामस्वरूप, एक जास्त अचूक आणि वैज्ञानिकदृष्ट्या चिकित्सित मार्ग विकसित झाला, ज्यामुळे नंतर उष्णताचालिकी (thermodynamics) चे आणि व्यापक स्तरावर आधुनिक भौतिकशास्त्राचे आधार निर्माण झाले. ऊर्जेचा प्रश्न हा आज काहीसाच तांत्रिक उरलेला आहे, कारण तो सामाजिक, आर्थिक आणि राजकीय व सर्वोपरी आपल्या जीवनशैलीतील नैतिक मूल्यांच्या आधारांवर बव्हंशी अवलंबून आहे.

१९७३ मध्ये प्रमुख अरब तेलोत्पादक देशांनी मध्यपूर्वेतील घटनांच्या पार्श्वभूमीवर स्वीकारलेल्या जहाल धोरणाचे परिणाम पश्चिमी देशांत पोहोचले, तेव्हा वीज कपातीने फारच उग्र स्वरूप धारण केले. त्यावेळी पहिल्यांदा अपरिवर्तनशीलतेमुळे व नंतर निव्वळ गरजेपोटी, ग्राहक समाजाचे भव्य चक्र वास्तवांत फिरायचे जरी थांबले नाही तरी ते तात्पुरते मंदावले जरूर, व काही भागात अडचणी आल्या. प्रणालीने लवकरच नवीन परिस्थितीशी जुळते घेतले, आणि बाजारांत पुन्हा भरपूर ऊर्जा उपलब्ध झाली. ती वर्षे आता भूतकाळात जमा झालेली आहेत आणि ऊर्जेबाबतची व्यस्तताही विसरल्यागत झालेली आहे.

यानंतर, ऊर्जा-जिचे वर्णन जागतिक अर्थव्यवस्थेतील अतिशय महत्त्वाचा कच्चा माल असे करता येईल- व तिच्या विविध रूपांवरील आपल्या जीवनशैलीचे संपूर्ण अवलंबित्व याबाबतची लोकांच्यात झालेली जागृती मात्र कायम राहिली. कसे का होईना, यामुळे, अतिशय स्वस्त ऊर्जा वापरणार्‍या समाजाचे चित्र (जे १९६०-१९७० या दशकाचे वैशिष्ट्य राहिले) अस्तंगत झाले, आणि एका नव्या, अगदीच सहजरीत्या नव्हे पण निश्चितपणे विकसित होणार्‍या आर्थिक परिस्थितीचे चित्र साकारू लागले, जिचे वर्णन सावकाश विकसित होणारा उपभोक्ता समाज असे करता येईल. श्रीमंत औद्योगिकदृष्ट्या विकसित राष्ट्रांकरता ऊर्जोपभोगावर मर्यादा घालणे सकारात्मक प्रक्रिया ठरली. विकसनशील आणि गरीब देशांकरिता, जिथे प्रगतीला ऊर्जेच्या मोठ्या प्रमाणावरील वाढत्या वापराच्या गरजेमुळे म्हणजेच भरपूर व स्वस्त ऊर्जा उपलब्ध असण्याअभावी बंधने पडतात, तिथे मात्र परिस्थिती अगदीच वेगळी होती व आहे.

ऊर्जेचे अर्थकारणावरील प्रभाव जबरदस्त व दूरगामी आहेत. ऊर्जेच्या अंतिम दराबाबत, उपभोक्ते म्हणून आपल्याला पूर्ण जाणीव असते, पण त्याव्यतिरिक्त, ऊर्जास्त्रोतांचा उपयोग करून घेण्यासाठी लागणारी गुंतवणूकही विचारात घ्यावीच लागते.

ऊर्जा पुरवठ्याची पुनर्रचना (उदा. तेल अतिदूरच्या प्रदेशांतून, वाढत्या सफाईच्या तंत्राने मिळविण्यासाठी लागणारी) करण्यासाठी, तेल ऊर्जेवरून आण्विक, वायुजन्य व कोळशाद्वारे मिळणार्‍या ऊर्जेकडे वापराचा कल झुकविण्यासाठी, विद्युतऊर्जेचे एकूण वापराशी असलेले प्रमाण वाढविण्यासाठी आणि आवश्यक ती सर्वंकश वितरण प्रणाली (जसे नळवाहिन्या व वीजवाहक जाळे) विकसित करण्यासाठी ह्या भांडवल गुंतवणुकीची गरज पडेल. बदलती ऊर्जापरिस्थिती आणि निम्नस्तरीय वापर यामुळे जरी परिणामकारक भांडवली गरज अपेक्षेपेक्षा खूपच कमी लागली तरी वरील आकडा भांडवलबाजारातील ऊर्जाव्यापाराचे महत्त्व पटवून देतो.

नव्या ऊर्जास्त्रोतांस उपयोगात आणण्यासाठी बहुधा भव्य उतारा-काढणाऱ्या सोयी व शक्तिसंयंत्रे लागतात, जी तयार होणाऱ्या ऊर्जेचा मोठा वाटा खर्चून टाकतात. सामानाची जुळवाजुळव, जसे धातूंचे उत्खनन व प्रक्रिया करण्यासाठीही कच्च्या मालाची व ऊर्जेची गरज भासते. अणुगर्भिय ऊर्जेच्या संपूर्ण इंधनचक्रासाठी (खनिज उत्खननापासून, शुद्धीकरण सघनीकरण, इंधननिर्मिती ते वापरलेल्या इंधनाच्या पुन:प्रक्रीयेपर्यंत) आणि प्रत्यक्ष आण्विक ऊर्जासंयंत्रासाठी लागणारी ऊर्जाच बघा ना. अशा संयंत्राची वीज-खर्च-समाधान-मुदतच ३ ते ५ वर्षांची असते, म्हणजे पहिल्या ३-४ वर्षांत अणुवीजसंयंत्राने निर्मिलेली वीज ही त्या संयंत्राच्या उभारणीदरम्यान खर्चिलेल्या वीज गुंतवणुकीपोटीच लागते.

ऊर्जा आणि सामान यांतील हे संबंध, सामानाच्या (आणि अन्नाच्या) किमतीचे ऊर्जामूल्यावरील आणि ऊर्जामूल्याचे त्यांचे किमतीवरील निकडीचे अवलंबित्व दर्शवतात. पाश्चात्य, औद्योगिकदृष्ट्या विकसित राष्ट्रे ऊर्जासंबंधी प्रश्नांच्या लाटेवर स्वार होऊ शकत असताना आणि ऊर्जेसंबंधी आर्थिक समस्यांना काबूत ठेवू शकत असताना, गरीब विकसनशील (ज्यांचे स्वतःचे ऊर्जास्त्रोत नाहीत त्या) देशांनी भविष्यातील ऊर्जा उपलब्धता व मूल्याबाबत जागृत का असावे हे यावरून समजू शकेल.

मनुष्याद्वारे ऊर्जेचा मोठ्या प्रमाणावर वापर पर्यावरणाची हानी करतो, हा उपभोक्त्या समाजाला बाधणारा एक प्रश्न आहे. मोठ्या पारंपरिक शक्तिसंयंत्रांमध्ये, तेल, कोळसा व आण्विक स्त्रोतांद्वारे जवळपास एक तृतियांश मूलभूत ऊर्जा विजेत रूपांतरित केल्या जाते. उर्वरित दोन तृतियांश ऊर्जा संयंत्रांभोवतीच्या वातावरणांत उष्णतेच्या रूपाने सोडून दिली जाते, ज्यामुळे उष्णतेच्या प्रदूषणाचा प्रश्न उद्भवतो. नैसर्गिक पाण्याच्या अवास्तव गरम होण्याने पर्यावरणाचा तोल ढळू नये म्हणून, बहुदा शीतक मनोरे लागतात, अन संयंत्राजवळ तेच ठळकपणे दिसतात, विसंवादी वाटतात.

एक आणखी गंभीर प्रश्न असतो काही प्रकारच्या पारंपरिक शक्तिकेंद्रांमुळे उद्भवणाऱ्या वातावरण प्रदूषणाचा. एका मोठ्या पण सुविहित, १ अब्ज वॅट शक्तीच्या, कोळशावर चालणाऱ्या विद्युतकेंद्रास १०,००० टन कोळसा रोज लागतो, ज्यापैकी बव्हंशी कर्बद्विप्राणिदाच्या रूपांत वातावरणात जातो. आणि जवळपास ६०० टन राख व २०० टन गंधकद्विप्राणिद तयार होतो. प्रचलित कायद्यानुसार बसवाव्या लागणाऱ्या गाळण्या असूनही, ह्यापैकी बराचसा भाग वातावरणात सोडतात व मोठ्या प्रदेशावर पसरून टाकतात.

आण्विक ऊर्जा भविष्यातील एक महत्त्वाची ऊर्जा असेल. जरी सध्याच ती एक महत्त्वाचा हिस्सा असली (उदा. १९८४ मध्ये युरोपिअन सामायिक विजेपैकी एक तृतियांश वीज आण्विक असायची), तरी भविष्यातील तिची भूमिका विचारमंथनासाठी खुली आहे.

ऊर्जाप्रश्नाच्या ह्या विविध स्वरूपात अनुस्यूत असा एक पैलू आहे गरिबी. जगातील २५ टक्के लोक गरिबीमुळे कुपोषणाने पीडित असतात आणि जवळजवळ ५ लक्ष माणसे दरसाल भुकेने मरतात. गरिबी हे एक प्रकारचे प्रदूषण आहे जे दुःख, तिरस्कार व मरण प्रसविते. अन् गरिबी पुरेशा ऊर्जेअभावी निवारता येत नाही. जगातील गरीबांना, प्रदूषण आणि संभाव्य किरणोत्साराच्या धोक्याबाबतच्या आपल्या विद्वत्तापूर्ण वादांमध्ये विशेष स्वारस्य नसते. ह्या उणीवा नाहीश्या करता येतात किंवा क्वचितप्रसंगी खर्चिक उपायांनी त्यांचा सामना करता येतो.

पेटसः पेट्रोलियम टन सममूल्य ऊर्जा

ह्या प्रकरणात आतापर्यंत जे अनेक प्रश्न चर्चिले वा उल्लेखिलेले आहेत ते आकृती क्र.१.१ मध्ये दर्शविलेल्या उत्क्रांतीरेषेवर सुसूत्रित केलेले आढळतील. दरडोई ऊर्जावापर जसजसा वाढत जाईल तसतसे दोघांतील चक्रवर्ती संबंधांमुळे उत्पन्नही वाढत जाते, अन् राष्ट्रे उद्यमपूर्व अवस्थेतून उद्यमी अवस्थेत विकसित होत जातात.

औद्योगिक उत्क्रांतीच्या संबंधात, खालील औद्योगिक क्षमता व अवस्थांची व्याख्या करण्याची वहिवाट आहे. प्राथमिक उद्योग जसे की उत्खनन वा शेती, दुय्यम अथवा निर्मिती उद्योग, तिसऱ्या स्तरावर सेवा उद्योग आणि चवथ्या स्तरावर माहिती उपायोजक उद्योग. उद्यमी समाजात चारही अवस्थांचे मिश्रण आढळते, मात्र उद्यमोत्तर समाजाकडे जावे तसतसे सेवा व माहिती उपायोजन उद्योगच अधिक आढळतात. ह्या उद्योगांत उत्पादनाची मूल्यवृद्धी मुख्यत्वे वैज्ञानिक व तांत्रिक ज्ञानाच्या आधारे आणि कार्यक्षम सेवा चौकटीच्या आधारे करण्यात येते, म्हणून ते उद्योग मध्यम ऊर्जा उपभोगी ठरतात. ऊर्जेसंबंधात एक कळकळीचा प्रश्न हा आहे की समाज जसजसा उद्यमोत्तर अवस्थेत उत्क्रांत होईल तसतसा ऊर्जावापरावर काय फरक पडेल?

कित्येक विश्लेषक असे मानतात की काही उद्यमी देशांतील सध्याची ऊर्जेची गरज, वर्तमान राहणीमानात काहीही कमी न करता बऱ्याच प्रमाणात कमी करता येईल. जर्मन प्रजासत्ताक व स्वित्झर्लंड मध्ये दरडोई ऊर्जावापर, अमेरिकेतील दरडोई ऊर्जावापराच्या अर्धा असूनही राहणीमान ढोबळपणे तसेच आहे, ही वस्तुस्थिती वरील समजाला पुष्टी देते. तिन्ही देशांच्या वेगवेगळ्या आर्थिक आणि औद्योगिक रचनांखातर पुरेशी सूट देऊनही, हे उदाहरण असा समज पक्का करते की इच्छा व पुरेसा रस असेल तर पाश्चात्य उद्यमी देश तेथील सरासरी ऊर्जावापर बराचसा कमी करू शकतात. १९७९ पासून ऊर्जावापरांत आलेली स्थिरता किंबहुना ऊर्जावापरांत झालेली घट असे दर्शविते की ही उत्क्रांती आधीच सुरू झालेली आहे.

ऊर्जाप्रश्न आजच्या आणि भावी विश्वांतील बहुतेक पैलू, एवढेच काय आपले अस्तित्वही निर्णायकरीत्या ठरवीत राहील. गेल्या काही वर्षांत, सामान्य जनता व विशेषज्ञांनी ऊर्जाप्रश्नांचे विश्लेषण व त्यांचा उहापोह केला आहे. तसेच ऊर्जेचा प्रश्न इतरही अशा काही ज्वलंत व बदलत्या प्रश्नांसोबत उल्लेखिल्या गेला आहे, ज्यांचा मानवी समाजाला येत्या काही दशकां व शतकांमध्ये सामना करावा लागणार आहे. जसेः

१. भुकेलेल्यांचे पोषण
२. सृष्टीच्या परिसर प्रणालीचे संवर्धन
३. जगाच्या सर्व देशांतील अथवा भागांतील अन्न, संपत्ती व संधी यांच्या वितरणांतील असमतोलामुळे किंवा केवळ समाजाच्या राजकीय संस्कृतींमुळे उद्भवलेल्या सामाजिक-राजकीय अस्वस्थतेचे नियंत्रण
४. जागतिक युद्ध टाळणे
५. गेल्या तीस वर्षांतील फार मोठ्या वैद्यकीय संशोधनाच्या फलस्वरूप वृद्धांच्या संख्येत झालेली वाढ व विशेषतः: उमलत्या पिढीतील बेरोजगारी यांमुळे निर्माण होणारे मानसिक आणि सामाजिक ताण सुसह्य करणे
६. समाजांतील नव्या तंत्रशाखांचे पदार्पण व तदनुषंगिक परिणाम उदाहरणार्थ सूक्ष्मवीजकविद्या, यंत्रमानवशास्त्र, नवे दूरसंचारशास्त्र आणि माहिती प्रक्रियाशास्त्र, जीवतंत्रशास्त्र (वंशाभियांत्रिकीसह), नवे पदार्थ, महासागर व अवकाश यांचे दोहन (एक्सप्लोईटेशन).

मात्र ऊर्जाप्रश्न या सर्व समस्यांपासून स्वभावत:च वेगळा आहे. कारण तो आधिभौतिक दृष्टिकोनातून पाहता जास्त मूलभूत व त्याचवेळी कमी नाट्यमय आहे. ऊर्जेची परवडणाऱ्या दरांत मुबलक उपलब्धता असणे ही त्याच्या सोडवणुकीसाठी आवश्यक (पण पुरेशी नाही अशी) अट आहे. सुदैवाने, ऊर्जाप्रश्न कमी तापदायक आहे कारण सृष्टीवर प्रत्यक्षात दोहनक्षम ऊर्जा भरपूर प्रमाणात उपलब्ध आहे कारण आवश्यक मोठी गुंतवणूकक्षमता आणि अद्ययावत (गेल्या काही शतकांत गोळा झालेले) तंत्रज्ञान हाताशी आहे, अथवा दृष्टिगोचर आहे.

श्रेय अव्हेरः हे प्रकरण मूलतः माझे लेखन नाही. "ऊर्जा २०००: भावी दशकातील ऊर्जास्त्रोतांचा एक आढावा", मूळ लेखकः हेंझ नोप्फेल, युराटोम व युरोपिअन अणुऊर्जा अडत यांच्या संयुक्त विद्यमाने, ऊर्जा संशोधन केंद्र, फ्रास्काटी (रोम), गॉर्डन आणि ब्रिच विज्ञान प्रकाशन, न्यूयॉर्क, ह्या पुस्तकाच्या पहिल्या प्रकरणाचा हा संक्षिप्त आणि स्वैर मराठी अनुवाद आहे.