हवाई वाहतुकीत सौरऊर्जेचे प्रयोग

आंतरराष्ट्रीय हवाई परिवहन संस्थेने (IATA) सर्व हवाई उद्योग क्षेत्रांना जीवाष्म इंधनाच्या वापरामुळे हवेतील प्रदूषण, कार्बन उत्सर्जन वाढ व वातावरण बदल होत आहेत व ते दरवर्षी १० टक्के वाढत आहेत. हे प्रदूषण त्यांनी लवकरात लवकर थांबवावे म्हणून ‘आयएटीए’ने अनेक वेळा ताकीद दिली आहे. विमानाचे पारंपरिक इंधन पांढरे पेट्रोल (Aviation Turbine Fuel) जळताना त्याचा काळा धूर बाहेर पडत नाही. कारण, पेट्रोलमधील ‘एरोमॅटिक्स’ संयुगाच्या प्रमाणावर कटाक्षाने मर्यादा ठेवली जाते. एवढे जपूनही विमान आकाशातून उडताना त्याचे हवेशी घर्षण होते व मोठ्या प्रमाणात उष्णता निर्माण होते. कर्ब उत्सर्जनातून विद्युत भार निर्माण होतात. त्यामुळे मोठ्या प्रमाणात वायुप्रदूषण होते. त्यामुळे अनेक देश आता हरित वा अक्षय इंधनाकडे आवर्जून वळत आहेत.

चार वर्षांपूर्वी स्वित्झर्लंडने जीवाष्म इंधनाला पर्याय म्हणून सौरऊर्जेचा वापर करून जगभर विमान वाहतूक करण्याचा प्रयोग यशस्वीरित्या करून दाखविला. हा प्रयोग त्यांनी किती खडतररितीने व अनेक संकटे अनुभवून पार पाडला, ते आपण जाणून घेऊया.

हा सौरऊर्जेवरचा प्रवास वैमानिकांनी अक्षयऊर्जेला महत्त्व देण्याच्या हेतूने केला. त्यासाठी सौरऊर्जाधारित विमानाची रचना व आराखडा विशिष्ट पद्धतीने बनविला गेला होता. हे विमान वजनाने अगदी हलके होते व त्याचे वजन २३०० किलोग्रॅम एवढेच, म्हणजे एका कारच्या वजनाएवढे होते. तुलना करण्यासाठी ‘बोईंग ७४७’ या विमानाचे वजन बरेच जास्त म्हणजे १ लाख, ८० हजार किग्रॅम असते.

या विमानात फक्त एका सीटची व्यवस्था केलेली होती. त्या विमानामध्ये फक्त दोन वैमानिक होते. एक पायलटच्या कामाला व दुसरा पाळीपाळीने सीटवर बसून विश्रांती घेणारा व निरीक्षण करणारा. त्यापैकी एक होते ६३ वर्षांचे आंद्रे बॉशबर्ज. ते सुदृढ व कार्यक्षम राहण्यासाठी नेहमी योग व प्राणायाम करायचे. दुसरे ५८ वर्षांचे बर्ट्रड पिकार्ड हे संमोहन विद्येचे (hypnosis) अभ्यासक होते.

२४ तासांमध्ये ही वैमानिकांची जोडी आळीपाळीने १२ वेळा २० मिनिटे विश्रांती घेण्यासाठी सवड काढायची.

त्यांच्या विमानातील कॉकपिटचा आकार ३.८ घनमीटर होता. यामध्ये कुठल्याही प्रकारच्या मशीनमधून हवेचा विशेष दाब, उष्णता राहावी वा कोणत्याही वायुविजनची (AC) व्यवस्था केलेली नव्हती. विमानाचा पृष्ठभाग ८० टक्के कार्बन फायबरयुक्त केलेला होता.

विमानाचे पंख (wing) जास्त सौरऊर्जा आकर्षित व्हावी म्हणून प्रशस्त आकाराचे होते (बोईंग विमानाच्या पंखांपेक्षा मोठे) त्यांची लांबी २२.४ मीटर होती व रुंदी (span) ७२.३ मीटर होती. पंखांवर १७,२४८ सौर बॅटरी सेल्स होते आणि पंखांचा पृष्ठभाग २७० चौ. मीटर इतका होता. त्यांनी पंखावर ४ लिथीयम पॉलिमर बॅटर्‍या ठेवल्या होत्या. त्यामध्ये रात्रीच्या प्रवासाकरिता ऊर्जा भरून ठेवलेली असायची. विशेष म्हणजे, सौरऊर्जा सोडून विमानात दुसरे कोणतेही इंधन ठेवलेले नव्हते.

दिवसा सूर्यप्रकाशात सौर विद्युत मिळाल्यावर चार इलेक्ट्रिक मोटर्स फिरायच्या व रात्रीच्या प्रवासाकरिता बॅटरीमध्ये ऊर्जा साठवली जायची. विमानाचे पुढे ढकलणारे प्रॉपेलर हे चार मीटर व्यासाचे बनविलेले होते.

या इम्पल्स दोन विमानांचा प्रवास १६ महिन्यांत ४० हजार किमीहून जास्त झाला. ते जगातील कमीत कमी १६ विमानतळांना भेटी देऊन गेले. आशिया, दक्षिण युरोप, उत्तर अमेरिका व उत्तर आफ्रिका अशा चार खंडांमध्ये फिरले व त्या विमानांनी प्रशांत व अटलांटिक असे मोठे महासागर व तांबड्या समुद्रासारखे तीन छोटे समुद्र ओलांडले. या सौर विमानाने दिवसा आणि रात्रीही प्रवास केला. या सौर विमानाला वर व खाली जाताना (Take Off and Landing) रनर व बायसिकलिस्टची मदत घ्यावी लागली.

या विमानांनी अबुधाबी (UAE) विमानतळ ९ मार्च २०१५ ला सोडल्यावर ते मस्कत (Oman), भारतातील अहमदाबाद व वाराणसी, मंडाले (Myanmar), चीनमधील चॉन्गॉन्ग व नानकिंग, नागोया (Japan), अशी विमानतळे घेतल्यावर अमेरिकेच्या हवाई, फिनिक्स इतर विमानतळे घेत ते न्यूयॉर्क विमानतळावर पोहोचले. त्यानंतर विमानांनी अटलांटिक महासागर ओलांडला व ते सेविल (Spain), कैरो (Egypt) अशी विमानतळे घेत घेत ४८ तासांनंतर जुलै २०१६ मध्ये अबुधाबी विमानतळावर पोहोचून ११७ तास, ५२ मिनिटांचा (५ दिवस व ५ रात्री) प्रवास यशस्वीरित्या पूर्ण केला.

वाटेत त्या विमानांनी प्रशांत महासागरावरून जाताना ८,९२४ किमी प्रवास विक्रमी नोंदीने अविरत करून ६५ तासांत ते ओलांडले. प्रवासात त्यांना उणे २० अंश ते ३५ अंश सेल्सिअस तापमानाचा सामना करावा लागला. त्यांच्या विमानाचा सरासरी वेग ताशी ७५ किमी व जास्तीचा वेग ताशी २१६ किमी होता व ते विमान ८५०० मीटर उंचीवर पोहोचले होते. रात्रीच्या प्रवासात विमान खालच्या उंचीवरून गेले. कारण, त्यामुळे त्यांना सौरऊर्जेत बचत करता आली.

वैमानिकांनी जरी हा प्रवास यशस्वीरित्या पार पाडला, तरी त्यांना काही कटू व जीवावर बेतू शकले असते, अशा अनुभवांनाही सामोरे जावे लागले.

खरं तर अथांग पसरलेला प्रशांत महासागर ओलांडताना वैमानिकांना फार भीती वाटत होती. कारण, महासागर ओलांडायच्या प्रवासात त्यांना काही कमीजास्त झाले असते तरी लॅण्डिंग करणे शक्य नव्हते.

जपानहून हवाईला जाताना काही महिने प्रवासाला विलंब झाला. कारण, विमानातील बॅटर्‍या थोड्या बिघडल्या होत्या. कैरोलासुद्धा एक आठवड्याचा विलंब झाला. कारण, हवा खराब असल्यामुळे वैमानिक थोडे आजारी पडले होते.

हरित, स्वच्छ व अक्षयऊर्जा वापरण्याचे विमानतज्ज्ञांचे स्वप्न लवकर पूर्ण होणे तरीही आज अवघड ठरते. कारण, रात्रीच्या वेळेला बॅटरीमध्ये साठवलेली ऊर्जा वापरणे भाग पडते व त्यात अडचणी येतात. या वैमानिकांनी दिवस-रात्र या ‘इम्पल्स २’ विमानाचा प्रवास केला असला तरी प्रवासी वाहतुकीकरिता तसा प्रयोग करणे नजीकच्या भविष्यात आव्हानात्मक ठरु शकते. मात्र, ५०० किमींच्या प्रवासाकरिता इलेक्ट्रिक मशीनने प्रवासी नेण्याचे काम करू शकतील, असा विश्वास या वैमानिकांनी व्यक्त केला.

आजकालच्या विमानाच्या पारंपरिक जीवाश्म इंधनामुळे (fossil fuel) हवेतील कार्बनचे उत्सर्जन घडते व त्यातून वायुप्रदूषण होते. ते कमी करण्याचा पर्याय म्हणजे हरितऊर्जा वापरणे. परंतु, ती ऊर्जा विमानात निर्माण करण्यापेक्षा जमिनीवरच निर्मिती करणे अधिक सोयीस्कर ठरते. अशाच प्रकारे जर सौरऊर्जा मोठ्या प्रमाणात आगामी काळात वापरली गेली तर कार्बन उत्सर्जन शून्यावर येऊ शकते.

एलिस प्रोटोटाईप नऊ सीटर विमान वा याहून मोठे विमान वापरण्याचे प्रयत्न होत आहेत. परंतु, हे सगळे कमी अंतराच्या प्रवासाकरिता व हायब्रीड इंधन वापरून होत आहेत.

हायड्रोजन इंधनाधारित विमान प्रवासाचे प्रयोगही जगभर झाले. त्यामध्ये जर्मनीच्या चार आसनी ‘एच वाय ४’ या विमानाची २०१६ साली यशस्वी चाचणी करण्यात आली. सिंगापूरच्या ‘एचइएस’ संस्थेने विद्युतनिर्मितीसाठी ‘इंधन सेल्स’ वापरले. हायड्रोजन इंधननिर्मिती ‘इलेक्ट्रोलिसिस’ पद्धतीने तयार केली व त्याकरिता हरित वा सौरऊर्जेची निर्मिती जमिनीवर केली. परंतु, हायड्रोजन गॅस इंधनाची घनता खालच्या दर्जाची आढळली. हायड्रोजन गॅस दाबाधारित बनविले, तर ते वजनाने जड होतात. ही हायड्रोजन इंधनाची वैगुण्ये आहेत.

द्रव स्वरुपातील जैविक इंधन हे जास्त करून विमान प्रवासात वापरात येऊ शकेल. या बाबतीत विमानात सौरऊर्जा वापरली जाईल. परंतु, ही सौरऊर्जा जमिनीवर ‘बायोमास’च्या साहाय्याने निर्माण केली जाईल. खरे पर्यायी ठिकाण म्हणजे समुद्रात ती निर्माण केली जाईल. कारण, समुद्राची जागा वापरली तर जैविक इंधन निर्माण करण्यासाठी जमिनीची जागा वाचेल. जैविक इंधन वापरण्यामध्ये इतर काही मर्यादाही आहेतच.

दि. २६ ऑगस्ट, २०१८ मध्ये भारताचे जैव इंधनाधारित विमान आकाशात झेपावले होते. हे पर्यायी इंधन विमान प्रवासाला उपयुक्त ठरण्याची शक्यता आहे. भारताने राष्ट्रीय जैवइंधन धोरणाला मंजुरी दिली आहे.

जगातील पहिले संपूर्ण इलेक्ट्रिक व्यावसायिक सहा आसनी विमान डिसेंबर २०१९ मध्ये कॅनडाच्या व्हॅनक्युव्हरहून झेपावले.

सर्वसाधारणपणे ही नवीन हरित व अक्षय इंधने विमान क्षेत्राकरिता वापरली, तर कार्बन उत्सर्जन होणार नाही. सर्व परिवहन क्षेत्रात म्हणजे रस्त्यावरची वाहने, रेल्वे वा हवाई क्षेत्रांकरिता या ऊर्जा-कार्यक्षम इंधनांचा वापर करता येईल.