भविष्यातील जहाजे

भविष्यातला, पारंपरिक इंधनाच्या अभावी जहाज वाहतुकीवर होणारा प्रतिकूल परिणाम टाळण्यासाठी वेगवेगळ्या प्रकारची नवी इंजिने तयार केली जात आहेत. यांतली काही इंजिने ही नव्याने विकसित होत असली तरी काही इंजिनांत पूर्वीच्याच तंत्रज्ञानाचा अधिक कार्यक्षमतेने वापर केला गेला आहे. अशा या विविध प्रकारच्या आधुनिक इंजिनांचा आणि इंधनांचा हा वेध.

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

---

विसाव्या शतकाच्या शेवटी समुद्रावर दाखल झालेल्या कंटेनरवाहू जहाजांनी नौकानयनाच्या इतिहासात एक नवा अध्याय उघडला म्हणायला हरकत नाही. या प्रकारची जहाजं म्हणजे समुद्रावरचे डबेवाले ! साधारण मालगाडीच्या मोठ्या डब्याएवढे, विविध प्रकारच्या मालाने भरलेले हजारो कंटेनर घेऊन ही जहाजे प्रचंड वेगानं महासागर पार करतात. नुकत्याच बांधलेल्या अशा काही जहाजांनी दोन लाख टन माल ताशी सुमारे ५० कि.मी. गानं नेऊन उच्चांक प्रस्थापित केले आहेत. यासाठी आजवरची सर्वांत शक्तिशाली, एका लाखाहून अधिक अश्वशक्तीची इंजिनं लागतात आणि त्यांची भूक भागवायला प्रचंड प्रमाणात खनिज तेलही लागतं.

जगातले खनिज तेलाचे साठे आणखी काही वर्षांत आटून जाणार आहेत याबद्दल तज्ज्ञांमध्ये दुमत नाही. एकदा ती परिस्थिती उद्भवली, की जगाच्या इतिहासात काहीतरी मोठी उलथापालथ होईल याची भीतीही सर्वांनाच आहे. जगातला ९५ टक्क्यांपेक्षा अधिक माल हा समुद्रमार्गे वाहून नेला जातो. त्यामुळं जहाजांना जर इंधनटंचाईची झळ लागली, तर त्याचा परिणाम जागतिक अर्थव्यवस्थेवर झाल्याशिवाय राहत नाही. इराक-इराण दरम्यानच्या युद्धाचा जहाज वाहतुकीवर मोठा परिणाम झाला होता आणि त्यामुळं जागतिक व्यापारावरही संकट आलं होतं. या अनुभवाची आठवण ठेवून हल्ली आंतरराष्ट्रीय पातळीवर इंधनबचतीसाठी शर्थीचे प्रयत्न चालू आहेत. ज्या जहाजांची २४ नॉट्स म्हणजेच ताशी २४ सागरी मैल (ताशी सुमारे ४३ कि.मी.) वेगानं जाण्याची क्षमता आहे, ती जहाजं आज त्याच्या अर्ध्या वेगानं म्हणजे १२ नॉट्सच्या वेगानं प्रवास करताना दिसतात. याचा अर्थ ‘प्रवासाला दुप्पट वेळ लागला तरी चालेल; पण इंधन वाचवा’ हा ध्यास सगळ्यांनी घेतलेला दिसतो.

इंधन वाचवण्यासाठी केवळ जहाजं धिम्या वेगानं चालवणं हा एकच पर्याय नाही. जहाजाच्या इंजिनाची कार्यक्षमता कितीही वाढवली, आणि तरी त्यावर काही मर्यादा असतात; त्याऐवजी काही वेगळ्या प्रकारची इंधनं वापरून जहाजं चालवली, तर भविष्यात खनिज तेलाचा अजिबात उपयोग न करता सागरी वाहतूक सुरळीतपणे चालू ठेवता येईल. या संदर्भात काळाच्या ओघात मागे पडलेल्या आणि आजच्या जगाला ज्यांचा जवळजवळ विसर पडलाय अशा काही पद्धतींचं पुनरुज्जीवन होतंय, तर काही आजवर न वापरलेल्या तंत्रज्ञानावर आधारित आहेत.

आयर्लंडनं नुकतीच एका अत्याधुनिक शिडाच्या जहाजाच्या बांधणीला सुरुवात केली आहे. या जहाजामध्ये कोणतंही खनिज तेल वापरलं जाणार नाही. या जहाजाला तीन डोलकाठ्या असून त्यांवर लावलेली शिडं इलेक्ट्रॉनिक्सच्या मदतीनं, दोऱ्या न वापरता हाताळली जातील. या जहाजाला इंजीन आहे; पण ते कचऱ्यापासून बनवलेल्या द्रवरूप मिथेनवर चालेल. अशाच प्रकारे, शिडाऐवजी एका प्रचंड पतंगाच्या मदतीनं चालणारी जहाजंही प्रायोगिक तत्त्वावर प्रवास करीत आहेत.

सुमारे दोनशे वर्षांपूर्वी वाफेची इंजिनं आली आणि त्यांनी पुढची दीडशे वर्षं समुद्रावर आपली सत्ता गाजवली. त्यानंतर मात्र डीझेल इंजिनापुढं त्यांची कार्यक्षमता कमी पडल्यामुळं ती मागे पडली. गेल्या काही वर्षांमध्ये अशी परिस्थिती निर्माण झाली आहे, की थोड्या प्रमाणात का होईना, वाफेची इंजिनं पुन्हा एकदा दिसायला लागली आहेत; पण ही इंजिनं हजारो टन कोळसा गिळून हवेत धुरांच्या रेषा सोडणारी नाहीत. द्रवीभूत नैसर्गिक वायू वाहून नेणारी जहाजं या प्रकारात मोडतात. हा वायू शून्याखाली १६२ अंश सेल्सियस एवढ्या तापमानाला उकळतो. हा वायू त्याहून खूपच जास्त तापमानाला म्हणजे आजूबाजूच्या हवेच्या तापमानाला जहाजाच्या टाक्यांमध्ये ठेवलेला असतो. त्यामुळं तो सतत उकळत असतो आणि त्याची वाफ सतत निर्माण होत असते. ही वाफ टाकीतच ठेवल्यास प्रचंड दाब निर्माण होईल म्हणून ती पुन्हा थंड करून द्रवरूपात टाकीत नेऊन सोडावी लागते.

ही प्रक्रिया अतिशय खर्चिक असल्यामुळं अनेकदा ही जास्तीची वाफ जाळून टाकावी लागते. एवढं इंधन जाळून वाया घालवण्याऐवजी ते बॉयलरमध्ये वापरून, त्या आचेनं पाण्याची वाफ करून ती वर टर्बाइन चालवण्यासाठी वापरता येते. अशा प्रकारे कालपर्यंत जवळजवळ इतिहासजमा झालेली वाफेची इंजिनं एका नव्या रूपात येऊन इंधनाचा अपव्यय टाळायला मदत करीत आहेत. याच नैसर्गिक वायूचा वापर करून घेणारं एक नव्या प्रकारचं इंजीन हल्ली अशा जहाजांना बसवलेलं असतं. यात गॅस, डीझेल आणि हेवी ऑइल अशी तीन इंधनं वापरता येतात, त्यामुळं त्यांना ‘ट्राय फ्युएल इंजीन’ म्हणतात.

अणुशक्तीवर चालणारी अनेक जहाजं आज वापरात आहेत. यांत प्रामुख्यानं नौदलाची जहाजं असली तरी काही व्यापारी जहाजंसुद्धा अणुशक्तीचा वापर करतात. अशा प्रकारच्या इंजिनामध्ये प्रचंड प्रमाणावर उष्णता निर्माण होते आणि ते इंजीन थंड करण्यासाठी खूप मोठ्या प्रमाणावर थंड पाण्याची गरज लागते. त्यामुळं सध्या तरी या प्रकारच्या जहाजांवर भौगोलिक मर्यादा आहेत. बाल्टिक समुद्रात बर्फ फोडून इतर जहाजांना वाट करून देणाऱ्या ‘आइस ब्रेकर्स’ पैकी काही अशा प्रकारच्या आहेत, पण त्या उथळ पाण्यात (जहाजाच्या तळाखाली दहा मीटरपेक्षा कमी) जाऊ शकत नाहीत.

पारंपरिक डीझेल इंजिनापेक्षा वेगळा, पण खनिज तेल वापरणारा इंजिनाचा एक प्रकार म्हणजे गॅस टर्बाइन इंजीन यात वाफेच्या टर्बाइनप्रमाणेच गरम हवेच्या झोतानं चक्रं फिरवली जातात. या इंजिनाचं वैशिष्ट्य म्हणजे प्रचंड वेग. यात इंधनाचा वापर जास्त प्रमाणावर होत असला तरी युद्धप्रसंगी शत्रूचा पाठलाग करायला किंवा पलायन करायला जो वेग लागतो, तो या प्रकारच्या इंजिनांमुळं मिळतो. म्हणून गॅस टर्बाइन इंजिनं बहुधा नौदलाच्या जहाजांवर बसवलेली असतात.

फ्युएल सेल प्रॉपल्शन पद्धतीमध्ये हायड्रोजनचा वापर करून ऊर्जा निर्माण केली जाते. या पद्धतीनं वीजनिर्मिती करताना उष्णता निर्माण होत नाही आणि प्रदूषणही होत नाही. या प्रकारची इंजिनं मोटार आणि बससारख्या वाहनांमध्ये बसवली जात आहेत. त्यांचा वापर जहाजांमध्ये सध्या प्रायोगिक तत्त्वावर असला तरी भविष्यात तो वाढण्याची शक्यता आहे. बायो-डीझेलचा वापरही जहाजांच्या इंजिनांमध्ये प्रायोगिक स्वरूपात केला जात आहे. या चाचण्या यशस्वी झाल्यास येत्या दोन वर्षांत हे इंधन व्यापारी तत्त्वावर वापरलं जाऊ लागेल. सौरशक्ती आपल्याला मुबलक प्रमाणावर आणि विनामूल्य उपलब्ध आहे. या शक्तीचा वापर करून आजवर मोटार, बससारखी वाहनं चालवली गेली आहेत. सौरशक्तीवर चालणारं विमान सध्या जगप्रवास करीत आहे. जहाजावरही सौरशक्तीवर चालणारं इंजीन बसविण्यात आलं आहे. असं पहिलं जहाज २००८ साली बांधण्यात आलं.

डीझेल इलेक्ट्रिक पद्धतीच्या इंजिनांमध्ये साध्या डीझेल इंजिनाचा वापर करून एक जनित्र चालवलं जातं. या जनित्रानं निर्माण केलेल्या विजेवर इलेक्ट्रिक मोटर चालवून त्यानं जहाजाचा पंखा फिरवला जातो. हा असा तिहेरी व्याप करण्यामागे एक कारण आहे. गेल्या शतकाच्या सुरुवातीला जेव्हा पाणबुड्या आल्या, तेव्हा ही गरज निर्माण झाली. पाणबुडीला वाफेचं इंजीन बसवणं शक्य नव्हतं; कारण एक तर त्याचं प्रचंड वजन आणि प्रचंड प्रमाणात लागणारा कोळसा. डीझेल इंजिन त्या मानानं सुटसुटीत, पण ते पाण्याखाली चालू शकणार नाही; कारण डीझेलच्या ज्वलनासाठी खूप हवा लागते. या सर्व बाबींचा विचार करून पाणबुडीला इलेक्ट्रिक मोटर बसविण्यात आली. ही मोटर चालवण्यासाठी बॅटरीज हव्यात आणि त्या बॅटरीज चार्ज करण्यासाठी जनरेटर ! पाण्याच्या वर असताना डीझेल इंजिनावर चालणारी पाणबुडी पाण्याखाली गेल्यावर बॅटरीवर चालू लागते. पाणबुडीशिवाय हे तंत्रज्ञान रेल्वे इंजिनांत आणि काही जहाजांच्या इंजिनांतही वापरलं जातं.

इंजिनाच्या रचनेमध्ये आणि कार्यपद्धतीमध्ये सतत संशोधन चालू आहेच; पण त्याबरोबरच जहाजांचे निर्माते इतर पैलूंचाही विचार करीत असतात. गेली काही वर्षं कंटेनरवाहू जहाजांचा वेग वाढवण्यासाठी किंवा त्यांची इंधन-कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी ही जहाजं पुढच्या दिशेला थोडीशी झुकलेल्या अवस्थेत चालवण्यात येत आहेत. एखादा सायकलपटू हवेचा विरोध कमी होण्यासाठी जसा पुढे वाकून सायकल चालवतो, तसा काहीसा हा प्रकार आहे. याशिवाय जपानच्या मित्सुबिशी हेवी इंडस्ट्रीज या कंपनीनं एक नवं तंत्रज्ञान प्रत्यक्षात आणलं आहे. यात जहाजाच्या सभोवती हवेच्या बुडबुड्यांचा एक थर बनवतात, त्यामुळं जहाजाला पाण्यामुळं होणारं घर्षण कमी होऊन इंधनाची गरज खूप कमी होते. या पद्धतीच्या वापरानं इंजिनातून बाहेर टाकल्या जाणाऱ्या कार्बन डायऑक्साइड वायूचं प्रमाण ३५ टक्क्यांनी कमी होतं असा तंत्रज्ञांचा दावा आहे.

अशा रितीनं जहाजमालकांचा आण जहाजनिर्मात्यांचा भर सध्या खनिज तेलाला चांगले पर्याय शोधणं आणि ते सापडेपर्यंत तेल अतिशय काटकसरीनं वापरणं यांवर आहे.

-कॅ. सुनील सुळे
suneel.sule@gmail.com

मराठी विज्ञान परिषदेच्या ‘पत्रिका’ या मासिकातील हा पूर्वप्रकाशित लेख