विजेवर चालणारी जहाजे

जागतिक तापमानवाढीचा महाराक्षस समोर उभा ठाकल्यावर माणसाला जाग आली आणि जगभर हरितगृह वायू उत्सर्जनाचे प्रमाण कमी करण्याचे प्रयत्न सुरू झाले. हल्ली बाजारात आलेली विद्युत ऊर्जेवर चालणारी दुचाकी आणि चारचाकी वाहने हा त्या प्रयत्नांचाच एक भाग होय. पण, हे आता जमिनीवरील वाहनांपुरते मर्यादित राहिले नाहीये, तर जहाजे आणि विमानेसुद्धा विद्युत ऊर्जेवर चालवण्यासाठी प्रयत्न सुरू आहेत. जहाजांच्या बाबतीतील या प्रयत्नांचा आढावा घेणारा हा लेख…

मराठी विज्ञान परिषदेच्या ‘पत्रिका’ या मासिकातील सुनील सुळे यांचा हा पूर्वप्रकाशित लेख 

---

सुमारे पाचशे वर्षांपूर्वी आंतरराष्ट्रीय प्रवासाला मोठ्या प्रमाणात सुरुवात झाली; आणि काही फळ्या, वासे, दोऱ्या आणि कापड यांच्या मदतीने जगभर प्रवास सुरू झाला. केवळ वाऱ्याची ऊर्जा वापरून युरोपियन नाविकांनी जगभर धर्मप्रसार आणि राज्यविस्तार करून आपलं वर्चस्व प्रस्थापित केलं. पुढच्या काही शतकांमध्ये हळूहळू नौवहन हा मानवी जीवनाचा अविभाज्य भाग बनला. आज नाविक मोठ्या अभिमानाने अशी दर्पोक्ती करतात की, “जहाजं चालायची थांबली तर अर्ध्या जगाची उपासमार होईल आणि उरलेलं अर्धं जग गारठून जाईल.” ही दर्पोक्ती पोकळ नसून शब्दशः खरी आहे. दरम्यानच्या काळात औद्योगिक क्रांती झाली. जहाजांना जगप्रवास करण्यासाठी लागणारी वाऱ्याची ऊर्जा अपुरी वाटू लागली. सुमारे दोनशे वर्षांपूर्वी समुद्रावर आगबोटीचं आगमन झालं आणि जागतिक व्यापाराला आणि प्रवासी वाहतुकीला एक गती आणि स्थिरता आली. वाफेच्या इंजिनामुळे आगबोटींना शिडाच्या जहाजांसारखी वाऱ्याची मर्जी संभाळत प्रवास करण्याची गरज राहिली नाही. धुराच्या रेषा हवेत सोडीत जाणारी आगबोट एके काळी औद्योगिक क्रांतीचं प्रतीक म्हणून अभिमानाने मिरवत असे, पण आज परिस्थिती अगदी पालटली आहे. वायू प्रदूषणाला कारणीभूत ठरल्यामुळे तिच्यावर सगळ्या जगाच्या बोचऱ्या नजरा खिळलेल्या आहेत; आणि मोकळा श्वास घेणं मुश्कील व्हावं इतकी बंधनं आली आहेत.

शंभर वर्षांत या इंजिनांची प्रगती होत होत टायटॅनिकची समकालीन, वेगाच्या पैजा जिंकणारी जहाजं दर्यावर राज्य करायला लागली. त्यांचे वेग हे आताच्या जहाजांना बरोबरी करणं अवघड जाईल इतके, म्हणजे ताशी पंचवीस ते तीस सागरी मैल किंवा पन्नास-पंचावन्न किलोमीटरपर्यंत असायचे. हे सगळं सुरळीत चालू असताना, त्यामानाने बरीच हळू चालणारी डीझेलची इंजिने आणण्याची काय गरज होती, असा प्रश्न पडणं स्वाभाविक आहे. त्याचं उत्तर असं की, वाफेच्या इंजिनाची कार्यक्षमता अगदीच कमी म्हणजे दहा टक्के होती. याचा अर्थ असा की, ही इंजिने दिवसाला शेकडो टन कोळसा गिळत असत, पण त्यातल्या फक्त दहा टक्के भागाचं उपयोगी ऊर्जेत रूपांतर होत असे; आणि बाकी ९० टक्के भाग निरुपयोगी उष्णता आणि अर्धवट ज्वलनामुळे निर्माण होणारा काळा धूर यांत रूपांतरित होत असे. डीझेलच्या आगमनामुळे इंजिनाची कार्यक्षमता ४५ टक्क्यांवर जाऊन पोहोचली; आणि प्रति टन-मैल खर्च खूपच खाली आला. त्याहून मोठा फायदा म्हणजे प्रदूषण कोळशाच्या मानाने खूपच कमी झालं. विसाव्या शतकाच्या मध्यापर्यंत मानवजातीला काही कटू सत्ये माहीत झाली होती.

ती म्हणजे, जगातला कोळशाचा साठा मर्यादित आहे आणि तो आज ना उद्या संपणार आहे. आपलं पर्यावरण अतिशय नाजूक आहे आणि धूर ओकणाऱ्या कोणत्याही यंत्रापासून त्याचं अपरिमित नुकसान होत आहे. जहाजाच्या इंजिनामध्ये शुद्ध पारदर्शक सोनेरी रंगाच्या ‘गॅस-ऑइल’पासून जाड, घट्ट जवळपास डांबरासारख्या ‘हेवी ऑइल’ पर्यंत बऱ्याच दर्जाची इंधने वापरता येतात, पण आर्थिक किफायतीसाठी बहुतेक जहाजे ‘हेवी ऑइल’च वापरतात. यात अनेक अपद्रव्ये (इंप्युरिटीज) असतात आणि त्यामुळे निर्माण होणाऱ्या धुराचे अनेक दुष्परिणाम संभवतात.

गेल्या काही दशकांमध्ये जागतिक तापमानवाढीचे चटके बसू लागल्यामुळे जगाचं लक्ष आर्थिक फायद्याकडून पर्यावरण रक्षणाकडे वळू लागलंय. शिवाय तेलाचे साठे आटायला सुरुवात झाल्यामुळे इंधन समस्या ही आर्थिक तातडीची बाब झाली आहे. जगभरचे शास्त्रज्ञ – तंत्रज्ञ खनिज तेलाला अल्पमोली आणि बहुगुणी पर्याय शोधण्यासाठी झटत आहेत. पुन्हा एकदा, शिडं उभारावीत, ती संगणकाच्या मदतीने हाताळावीत, किंवा शेकडो चौरस मीटर्स क्षेत्रफळाचा पतंग आकाशात उडवून त्याच्या मदतीने जहाज हाकारायचे, असे प्रयत्नही झाले आहेत. हे प्रयत्न म्हणावे तसे यशस्वी न झाल्यामुळे सोडून देण्यात आले. आजमितीला एक पर्याय नैसर्गिक वायूचा इंधन म्हणून उपयोग – हा काही प्रमाणात यशस्वी होतोय; पण शेवटी तोही ऊर्जेचा एक मर्यादित स्रोत आहे आणि तोही प्रदूषण करतोच. त्यामुळे अल्पमोली बहुगुणी इंधनाचा शोध अद्याप संपलेला नाही. जहाजाच्या धुरातून दरवर्षी शंभर कोटी टन कार्बन उत्सर्जित होतो, असा अंदाज आहे. हा आकडा प्रचंड वाटला, तरी जागतिक पातळीवर होणाऱ्या एकूण उत्सर्जनाच्या तो दोन ते तीन टक्के आहे. म्हणजेच नौवहन उद्योग यातला आपला अतिशय छोटा वाटासुद्धा कमी करण्यासाठी प्रयत्नशील आहे. २०५० सालापर्यंत हा आकडा निम्म्यावर आणण्याचा या उद्योगाचा मानस आहे.

सध्या बॅटरीवर चालणाऱ्या दुचाकी आणि चारचाकी वाहनांना प्रोत्साहन दिलं जात आहे, ते प्रदूषण कमी करण्याच्या हेतूने. हाच विचारप्रवाह आता जहाजबांधणीच्या क्षेत्रातही जाऊन पोहोचलेला दिसून येतो. तरीही या दोहोंमधला फरक लक्षात घेणे आवश्यक आहे. एखाद्या चारचाकी वाहनाला लागणारी शक्ती सुमारे ५० किलोवॉट (७५ अश्वशक्ती) असेल, तर जहाजाची गरज त्याच्या शंभर ते हजारपट असू शकते. केवळ या एका आव्हानामुळे बॅटरीवर चालणाऱ्या जहाजाची निर्मिती आजवर मागे पडली होती, पण संपूर्णपणे बॅटरीवर चालणाऱ्या स्वयंचलित ‘यारा बर्कलँड’ या जहाजाने नॉर्वेमध्ये नुकताच इतिहास घडवला. ‘यारा बर्कलँड’ ची जगातलं पहिलं विजेवर चालणारं स्वयंचलित कंटेनर जहाज म्हणून इतिहासात नोंद झाली. नोव्हेंबर २०२२ मध्ये याराने आपल्या प्रवासाला सुरुवात केली. कंटेनर जहाजांमध्ये यारा आकाराने फारच लहान असले, तरी त्याची ख्याती त्याच्या आकाराबद्दल नसून दोन महत्त्वाच्या गुणांबद्दल आहे. पहिलं म्हणजे, यारा बॅटरीवर चालत असल्यामुळे ते ‘शून्य प्रदूषण’ करते. दुसरं म्हणजे, ते पूर्णपणे स्वचलित आहे. इतर जहाजं रिकामी प्रवास करीत असताना त्यांना वजन वाढवण्यासाठी समुद्राचं पाणी टाक्यांमध्ये भरून घ्यावं लागतं, पण ‘यारा’ची लिथियम आयन बॅटरी इतकी जड आहे, की त्याला अशा अतिरिक्त वजनाची गरज पडत नाही.

‘यारा’ची रचना: ‘यारा बर्कलँड’ चा मुख्य हेतू खताची आयात-निर्यात करणे हा असून, त्याची रचना उघडे-छत (ओपन-टॉप) पद्धतीची आहे. अशा जहाजांचा मुख्य डेक उघडा असतो. ते १२० कंटेनर्स किंवा ३२०० टन माल वाहून नेते. त्याची लांबी ८० मीटर, रुंदी १५ मीटर आणि खोली १२ मीटर आहे. पूर्ण भार घेतल्यावर ते पाण्याखाली ६.३ मीटर बुडते. याराचा कमाल वेगही केवळ १३ नॉट, म्हणजे मोठ्या जहाजांच्या जवळपास अर्धा आहे. याराला ९०० किलोवॉटची दोन इंजिने शक्ती देतात आणि ते चालवण्यासाठी सात मेगॅवॉट-अवर क्षमतेची बॅटरी दिलेली आहे. आजमितीला जगातलं सगळ्यात मोठं कंटेनरवाहू जहाज जवळजवळ २४००० कंटेनर्स वाहून नेऊ शकतं, म्हणजेच त्याची क्षमता याराच्या २०० पट आहे. त्यामुळे याराची अशा जहाजांबरोबर स्पर्धा नाही, तर असा प्रत्येक कंटेनर एकेका ट्रकवर लादून तो रस्त्याने नेल्यास जे प्रदूषण होईल, त्याच्याशी आहे. एकट्या याराच्या आगमनाने अशा ट्रकच्या ४० हजार फेऱ्या कमी होतील. याशिवाय रस्त्यावरची सुरक्षा वाढेल आणि ट्रकच्या रहदारीमुळे उडणाऱ्या धुळीमुळे होणारे प्रदूषणही कमी होईल, असा याराच्या निर्मात्यांचा कयास आहे. याराच्या यशापयशाकडे आज जगाचे डोळे लागलेले आहेत. हा प्रयोग यशस्वी झाल्यास अशी अधिक जहाजे बांधण्याला प्रोत्साहन मिळेल. २०२३ साली प्रदूषणविषयक मानके अधिक तीव्र करता येतील, असे मानले जाते. अशा वेळी यारासारखी जहाजे अत्यंत उपयोगी ठरतील.

याराचा दुसरा मानबिंदू म्हणजे स्वायत्तता याराच्या प्रवासासाठी लागणाऱ्या कर्मचारी वर्गाची संख्या कमी करीत ती शून्याच्या जवळ नेण्याचे प्रयत्नही चालू आहेत. सध्या त्याच्यावर कंटेनर मानवी हस्तक्षेपाशिवाय चढविले-उतरविले जातात आणि लवकरच इतर कार्येही स्वयंचलित होतील. दोन वर्षांच्या प्रायोगिक तत्त्वावर केलेल्या वापरादरम्यान, यारामध्ये अनेक तांत्रिक सुधारणा करून ते पूर्णपणे स्वायत्त म्हणून प्रमाणित करून घेण्याचा, याराचे तांत्रिक भागीदार असलेल्या कॉन्सबर्ग या कंपनीचा बेत आहे.

१८ नोव्हेंबर २०२१ रोजी याराने नॉर्वेच्या होर्टेन बंदरातून आपल्या पहिल्या प्रवासाला सुरुवात केली आणि संध्याकाळी ते ओस्लोला येऊन पोहोचले. या प्रकल्पात सामिल असलेल्या अनेकांनी या ऐतिहासिक प्रवासाचं जवळून निरीक्षण केले आणि अगणित नोंदी केल्या. त्या प्रवासाची दुवा इथे दिला आहे: https://youtu.be/TYnOyRvfM_U

यारा बर्कलँड जगातल्या पहिल्या पूर्णपणे आत्मनिर्भर विजेवर चालणाऱ्या जहाजाचा मान पटकावीत असतानाच, जगभर इतर विजेरी जहाजांची निर्मिती सुरू झाली आहे. स्टेना जटलँडिका ही ५० हजार किलोवॉट-अवर क्षमतेची फेरीबोट स्वीडनच्या गोतेन्बर्ग आणि डेनमार्कच्या फ्रेड्रिक्सहावन या दोन बंदरांमध्ये ये-जा करणार आहे. या फेरीची निर्मिती तीन टप्प्यांमध्ये होणार आहे. सुरुवातीला १० हजार किलोवॉट अवर क्षमतेची बॅटरी बसवून ही क्षमता क्रमाक्रमाने ५० हजार किलोवॉट अवरपर्यंत वाढविण्याची योजना आहे. भविष्यात बॅटरीचा आकार आणि किंमत दोन्ही कमी होण्याची आशा आहे.

आयडापर्ला या प्रवासी जहाजावर १० हजार किलोवॉट अवर क्षमतेची बॅटरी बसवलेली आहे आणि ते चार हजार प्रवाशांची वाहतूक करते. या जहाजाच्या निर्मितीमध्ये प्रदूषण निर्मूलनाबरोबरच सुरक्षा आणि प्रवाशांच्या सुखसोयींचा मुद्दाही विचारात घेतलेला आहे.

एलेन प्युअर इलेक्ट्रिक फेरी या जहाजाच्या बॅटरीची क्षमता ४३०० किलोवॉट-अवर असून, त्याने नुकतीच दहा महिन्यांची चाचणी पूर्ण केली. या जहाजाचे कार्यक्षेत्र बाल्टिक समुद्र असून ते एका मोठ्या महत्त्वाकांक्षी योजनेचा भाग आहे. या जहाजाने दरवर्षी दोन हजार टन कार्बन डायऑक्साइड वायूपासून पर्यावरणाला वाचवले आहे.

प्रोजेक्ट e5: ४००० किलोवॉट अवर एवढ्या लहान आकाराचे तेलवाहू टँकर्स जपानच्या टोकिओ बेमधल्या जहाजांना तेल पुरवठा करण्याचे काम करतील. गुआंग झाऊ टँकर (२४०० किलोवॉट-अवर) या चिनी जहाजाची प्रवासाची क्षमता एका चार्जमध्ये सुमारे ४५ सागरी मैल आहे. त्याचा आकार ७० मीटर लांब आणि १४ मीटर रुंद असा आहे.

सध्या वापरात असलेल्या डीझेल आणि नैसर्गिक वायूचा इंधन म्हणून वापर करणाऱ्या जहाजांच्या तुलनेत ही जहाजं फारच लहान वाटतील; आणि त्यांच्या प्रवासाचा टप्पाही खूपच लहान वाटेल. या जहाजांचा खरंच काही उपयोग आहे का? अशी शंका उपस्थित होणं स्वाभाविक आहे. पण, अशा वेळी बेंजामिन फ्रँकलिनचे उपरोधिक उद्गार लक्षात ठेवायला हवेत, “एका नवजात शिशूचा जगाला काय उपयोग?”

-सुनील सुळे
जलवाहतुकतज्ञ
suneel.sule@gmail.com

मराठी विज्ञान परिषदेच्या ‘पत्रिका’ या मासिकातील हा पूर्वप्रकाशित लेख