ఎలక్‌ట్రిక్ కార్లు

ఎలక్‌ట్రిక్ కార్లు

వేమూరి వేంకటేశ్వరరావు

ఈ మధ్య అమెరికాలో ఎలక్‌ట్రిక్ కార్ల మీద దృష్టి మళ్లుతోంది.

ఎలక్‌ట్రిక్ కార్లు నడపటానికి పెట్రోలుకి బదులు బేటరీలు వాడతారు. కార్లు నడపటానికి మామూలుగా టార్చ్ లైట్లలో వాడే బేటరీల వంటివి కాకుండా శ్రేష్టమైన బేటరీలు కావాలి.

అన్ని కార్లలోనూ చిన్న బేటరీ అవసరం ఉంటుంది. కారుని “స్టార్ట్” చేసేటప్పుడు ఈ బేటరీ ఉపయోగపడుతుంది. నేను ఇప్పుడు మాట్లాడేది ఈ బేటరీ సంగతి కాదు; కారుని నడపటానికి పెట్రోలు పూర్తిగా మానేసి ఆ స్థానంలో వాడే బేటరీలు.

కార్లు నడపటానికి లిథియం-అయాన్ జాతి బేటరీలు ఎక్కువగా వాడతారు. ఈ రకం బేటరీలు ఊరోపరి (“లేప్‌టాప్”) కంప్యూటర్లలో విరివిగా వాడతారు.

బేటరి నాణ్యతని కొలవటానికి “శక్తి సాంద్రత” (ఎనర్జీ డెన్‌సిటీ, energy density) అనే భావాన్ని వాడతారు. దీని అర్థం ఏమిటో చెబుతాను. నా కంప్యూటర్ లో ఉన్న బేటరీ ఉరమరగా ఒక పౌను (అర కిలో) బరువు ఉంటుంది. కొత్త బేటరీ కొనాలంటే 120 డాలర్లు అవుతుంది. బేటరీ విక్రేత మాట ప్రకారం ఈ బేటరీలో 60 వాట్-అవర్లు (watt-hours) శక్తి ఇమిడి ఉంది. అంటే ఈ బేటరి శక్తి సాంద్రత పౌను ఒక్కంటికి 60 వాట్-అవర్లు. వెల 120 డాలర్లు కనుక ఒకొక్క వాట్-అవర్ 2 డాలర్లకి కిట్టుతోంది.

ఇప్పుడు కారులో బేటరీకి బదులు పెట్రోలు పోస్తే ఎంతకి కిట్టుతుందో లెక్క వేద్దాం. ఒక పౌను పెట్రోలులో 5,000 వాట్-అవర్లు శక్తి ఉంది. అంటే ఒక పౌను బేటరీలో కంటె ఒక పౌను పెట్రోలులో 83 రెట్లు ఎక్కువ శక్తి సాంద్రత ఉంది. కనుక మనం “ఇంత” శక్తి నిల్వ చెయ్యగలగాలి అనుకున్నప్పుడు, పెట్రోలు బరువు కంటె బేటరీల బరువు బాగా ఎక్కువ.

కాని బేటరీల వాడకంలో ఒక పెద్ద లాభం ఉంది. వాడుకలో దక్షత దృష్ట్యా చూస్తే యంత్రాలలో పెట్రోలు వాడినప్పటి కంటె విద్యుత్ వాడితే అవి 5 ఇంతలు ఎక్కువ దక్షతతో పని చేస్తాయి. ఈ అంశాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకుంటే మనకి నిజంగా 83 పౌన్లు బరువున్న బేటరీలు అక్కర లేదు; అందులో అయిదో వంతు, 16 పౌనుల బేటరీలు చాలు.

ఇదంతా ఉత్త ఊహాగానం కాదు. అమెరికాలో, మా ఊరి పెరట్లోనే, టెస్లా అనే ఎలక్‌ట్రిక్ కారు కంపెనీ ఉంది. పెట్రోలు కారుకి పోటీగా వారు ఎలక్‌ట్రిక్ కారు నిర్మాణానికి పూనుకున్నారు. వారి కారులో కేవలం బేటరీల బరువు 1,100 పౌనులు (దరిదాపు అర టన్ను). ఖాళీగా ఉన్న కారు మొత్తం బరువులో 44 శాతం బేటరీల బరువే. చిల్లర బజారులో కొంటే ఈ బేటరీలు పౌనుకి 120 డాలర్లు అనుకున్నాం కదా. ఈ లెక్కన కారులో ఉన్న బేటరీల ఖరీదే 132,000 డాలర్లు. ఈ బేటరీలని తరచు “చార్జి” చెయ్యటానికయే ఖర్చుని ప్రస్తుతానికి పక్కని పెట్టి, ఒక్క బేటరీని కొనటానికయే ఖర్చునే లెక్కలోకి తీసుకుందాం. కొత్త బేటరీలతో కారు లక్ష మైళ్లు నడుస్తుందని అనుకుందాం. అటు తరువాత బేటరీలు మార్పించాలి, లేదా కారుని పారెయ్యాలి. డబ్బుని ఇలా వృధా చెయ్యగలిగే స్థోమత ఎంత మందికి ఉంటుంది?

టెస్లా కారు కంపెనీవారు కావలిస్తే మూడేళ్లకి ఒకసారి కొత్త బేటరీలని 30,000 డాలర్లకి కి చవగ్గా అమ్ముతామని వాగ్దానం చేస్తున్నారు. ఈ ప్రోతాహక ప్రక్రియని మనం ఉపయోగించుకున్నా ఏటికి 10,000 డాలర్లు బేటరీలకే అవుతోంది. ఇది తలకి మించిన ఖర్చు.

విద్యుత్ కార్లు ప్రాచుర్యం పొందాలంటే మంచి రకం బేటరీ చవగ్గా చేయ్యగలిగే పద్ధతి తెలియాలి. అంతవరకు పెట్రోలు తప్ప మరో మార్గం ఉన్నట్టు కనిపించదు. సౌర శక్తి ఉపయోగించ దలుచుకున్నా, ఉదజని శక్తి ఉపయోగించ దలుచుకున్నా ఇవే రకం ఇబ్బందులు ఉన్నాయి.

మేలు రకం బేటరీలు మనం తయారు చెయ్యలేకపోతున్నామంటే దానికి మౌలికమైన కారణం ఉంది. ఉదాహరణకి మన కళ్ల ఎదుటే కంప్యూటర్లు, సెల్ ఫోనులు ఎంతో అభివృద్ధి చెందడమే కాకుండా వాటి ధరలు అనూహ్యంగా పడిపోయేయి. అదే విధంగా బేటరీల శక్తి ఎందుకు పెరగటం లేదు? వాటి ధరలు ఎందుకు పడటం లేదు? ఈ ప్రశ్నలు పుట్టటం సహజం. స్థూలంగా చెప్పుకోవాలంటే కంప్యూటల సమర్ధత ఎలక్‌ట్రానుల కదలిక మీద ఆధారపడి ఉంటుంది, బేటరీల సమర్ధత “అయాను” ల కదలిక మీద ఆధారపడి ఉంటుంది. ఎలక్‌ట్రానులు బుడుగులా, చిన్నవి కనుక, చలాకీగా పరిగెత్తగలవు; అయానులు పక్కింటి పిన్ని గారిలా, పెద్దవి కనుక, పెళ్లినడకలు నడుస్తాయి కాని జోరుగా పరిగెత్తలేవు. శక్తిమంతమైనవి, చవకైనవి అయిన బేటరీలు కావాలంటే కొత్త రకం రసాయన ప్రక్రియలకోసం వెతకాలి. పరిశోధనాంశాలు కావాలని కోరుకునే విద్యార్థులకి ఇది మంచి అవకాశం!