प्रयोगशाळाच पोचेल शेतापर्यंत
सुक्ष्म उपकरणे ऊर्जेच्या पुनर्वापराद्वारे करतील नमुन्यांचे विश्लेषण
आपल्याला माती तपासायची असो, किंवा पाणी पिण्यासाठी चांगले आहे का या विषयी जाणून घ्यायचे असो, त्यासाठी त्या घटकाचे नमुने प्रयोगशाळेपर्यंत न्यावे लागतात. प्रयोगशाळा शहराच्या ठिकाणी असल्याने प्रवास, वेळ आणि पैसा यांचा अपव्यय होतो. ग्रामीण भागामध्ये प्रयोगशाळा उभारणे पायाभूत सुविधा नसल्याने आर्थिकदृष्ट्या आतबट्ट्याचा व्यहवार ठरतो. त्यावर आता ओन्तारिओ येथील वॉटर्लू विद्यापीठातील संशोधक वास्सिली कारानास्सिओज व सहकाऱ्यांनी उपाय शोधला आहे. आपल्या खिशामधून घेऊन जाता येतील एवढ्या लहान आकाराची आणि सुर्यप्रकाश, शरीराचे तापमान किंवा अन्य स्रोतापासून ऊर्जा मिळवणारी उपकरणे हे संशोधक विकसित करत आहेत. ही उपकरणे प्रत्यक्ष शेतामध्ये किंवा दुर्गम भागामध्ये वापरणे शक्य होणार आहेत. त्यामुळे लोकांच्या प्रवास, खर्च आणि वेळेमध्ये बचत करणे शक्य होईल. अपारंपरिक ऊर्जेद्वारे चार्ज होणाऱ्या या उपकरणाच्या संशोधनाविषयी इंटरनॅशनल सोसायटी फॉर ऑप्टिक्स ऍण्ड फोटोनिक्स मध्ये माहिती देण्यात आली आहे.
हार्वेस्टिंग आणि स्कॅव्हेंजिंग
संशोधक कारानास्सिओज यांनी सांगितले, की एनर्जी हार्वेस्टींग आणि एनर्जी स्कॅव्हेंजिंग या दोन वेगळ्या बाबी आहेत. हार्वेस्टिंग मध्ये पवन ऊर्जा किंवा अन्य स्रोतापासून ऊर्जा मिळवली जाते. एक ऊर्जेचे रुपांतर दुसऱ्या ऊर्जेमध्ये केले जाते.
तर स्कॅव्हेजिंग मध्ये वाया जाणाऱ्या ऊर्जेचा पुनर्वापर केला जातो. कुजणाऱ्या पदार्थावर वाढणारे सूक्ष्म जीव ज्या प्रमाणे वाया जाणाऱ्या घटकातून ऊर्जा मिळवितात.
संशोधकाच्या गटाने ऊर्जेच्या स्वयंपुर्णतेसाठी बाह्य स्रोताऐवजी सुर्यप्रकाश, माणसांचा होणाऱ्या हालचाली, शरीराचे तापमान यातून ऊर्जा मिळविण्यासाठी प्रयत्न केले आहेत. ही उपकरणे या ऊर्जेवर माहिती गोळा करणे, त्याचे विश्लेषण करणे ही कामे अचूकतेने करतील. त्यासाठी विविध प्रकारची निदान करण्याच्या उपकरणांचे एकत्रीकरण करण्यावर संशोधकांनी भर दिलेला आहे. ही उपकरणे प्रयोगशाळेतील उपकरणांच्या तोडीचे काम प्रत्यक्ष कामाच्या ठिकाणीही करू शकतील.
याबद्दल माहिती देताना संशोधक कारानास्सिओज म्हणाले की, या आधी विविध संवेदके आणि प्रयोगशाळेत वापरण्याच्या उपकरणाच्या अचुकतेसंदर्भात संशोधनाचा रोख होता. मात्र ही उपकरणे प्रत्यक्ष शेतामध्ये किंवा कामाच्या ठिकाणी नेण्याची कल्पना घेऊन आम्ही संशोधन सुरू केले. केवळ संवेदक (सेन्सर) नव्हे, तर पूर्ण उपकरणे ही आकाराने लहान करण्यावर भर दिला आहे. त्याचवेळी अचूकताही महत्त्वाची मानली आहे. तसेच ही लहान उपकरणे कमीत कमी ऊर्जेवर चालतील. सौर ऊर्जा हे एक उत्तर असले तरी ढगाळ वातावरण किंवा दिवसाचा कमी कालावधी यामुळे मर्यादा येतात. त्यामुळे अतिरिक्त ऊर्जा स्रोताचा वापर (एनर्जी स्कॅव्हेजिंग - मानवी शरीराचे तापमान, चालताना होणारी हालचालीची वाया जाणारी ऊर्जा) करण्याचा प्रयत्न केला आहे.
साखरेच्या कणांच्या आकाराचे उपकरण
कारानास्सिओज यांनी साखरेच्या कणाच्या आकाराच्या उपकरणाद्वारे सहज हलवता येणाऱ्या स्पेक्ट्रोमीटरसह पर्यावरणातील प्रदुषणाविषयी अधिक माहिती मिळवण्याचे प्रयोग केलेले आहेत. या उपकरणामध्ये दृष्य प्रकाश आणि अतिनील किरण यांच्या तरंग लांबीचा वापर केला जातो. वायररहित उपकरणासाठी ऊर्जे मिळवणे, जमा करणे यासाठी विविध दृष्टीकोनातून अभ्यास करण्यात येत आहे. हे संशोधन कारानास्सिओज आणि त्यांचे वॉटर्लू विद्यापीठातील सहकारी डोंघ्याम ली आणि गुरजीत दुलाई यांनी बाल्टीमोर येथे झालेल्या परिषदेमध्ये सादर केले.
अनेक उपयोग
- माग घेण्यासाठी किंवा अभ्यासासाठी जंगली प्राण्याच्या शरीरावर लावण्यात येणाऱ्या संवेदक सातत्याने चालू राहण्यासाठी प्राण्यांच्या शरीरातील ऊर्जा वापरणे शक्य होईल. त्यामुळे त्या प्राण्याला पुन्हा पकडण्याची आवश्यकता राहणार नाही.
- पुलावरून जाणाऱ्या वाहनाच्या गतीमुळे तसेच त्यांच्या वजनामुळे स्प्रिंगवर आधारीत ऊर्जा मिळून पूलांचे संवेदक चार्ज होत राहतील.
Journal Reference:
D. Lee, G. Dulai, Vassili Karanassios. Survey of energy harvesting and energy scavenging approaches for on-site powering of wireless sensor- and microinstrument-networks. SPIE Proceedings, 2013 DOI: 10.1117/12.2016238
सुक्ष्म उपकरणे ऊर्जेच्या पुनर्वापराद्वारे करतील नमुन्यांचे विश्लेषण
आपल्याला माती तपासायची असो, किंवा पाणी पिण्यासाठी चांगले आहे का या विषयी जाणून घ्यायचे असो, त्यासाठी त्या घटकाचे नमुने प्रयोगशाळेपर्यंत न्यावे लागतात. प्रयोगशाळा शहराच्या ठिकाणी असल्याने प्रवास, वेळ आणि पैसा यांचा अपव्यय होतो. ग्रामीण भागामध्ये प्रयोगशाळा उभारणे पायाभूत सुविधा नसल्याने आर्थिकदृष्ट्या आतबट्ट्याचा व्यहवार ठरतो. त्यावर आता ओन्तारिओ येथील वॉटर्लू विद्यापीठातील संशोधक वास्सिली कारानास्सिओज व सहकाऱ्यांनी उपाय शोधला आहे. आपल्या खिशामधून घेऊन जाता येतील एवढ्या लहान आकाराची आणि सुर्यप्रकाश, शरीराचे तापमान किंवा अन्य स्रोतापासून ऊर्जा मिळवणारी उपकरणे हे संशोधक विकसित करत आहेत. ही उपकरणे प्रत्यक्ष शेतामध्ये किंवा दुर्गम भागामध्ये वापरणे शक्य होणार आहेत. त्यामुळे लोकांच्या प्रवास, खर्च आणि वेळेमध्ये बचत करणे शक्य होईल. अपारंपरिक ऊर्जेद्वारे चार्ज होणाऱ्या या उपकरणाच्या संशोधनाविषयी इंटरनॅशनल सोसायटी फॉर ऑप्टिक्स ऍण्ड फोटोनिक्स मध्ये माहिती देण्यात आली आहे.
हार्वेस्टिंग आणि स्कॅव्हेंजिंग
संशोधक कारानास्सिओज यांनी सांगितले, की एनर्जी हार्वेस्टींग आणि एनर्जी स्कॅव्हेंजिंग या दोन वेगळ्या बाबी आहेत. हार्वेस्टिंग मध्ये पवन ऊर्जा किंवा अन्य स्रोतापासून ऊर्जा मिळवली जाते. एक ऊर्जेचे रुपांतर दुसऱ्या ऊर्जेमध्ये केले जाते.
तर स्कॅव्हेजिंग मध्ये वाया जाणाऱ्या ऊर्जेचा पुनर्वापर केला जातो. कुजणाऱ्या पदार्थावर वाढणारे सूक्ष्म जीव ज्या प्रमाणे वाया जाणाऱ्या घटकातून ऊर्जा मिळवितात.
संशोधकाच्या गटाने ऊर्जेच्या स्वयंपुर्णतेसाठी बाह्य स्रोताऐवजी सुर्यप्रकाश, माणसांचा होणाऱ्या हालचाली, शरीराचे तापमान यातून ऊर्जा मिळविण्यासाठी प्रयत्न केले आहेत. ही उपकरणे या ऊर्जेवर माहिती गोळा करणे, त्याचे विश्लेषण करणे ही कामे अचूकतेने करतील. त्यासाठी विविध प्रकारची निदान करण्याच्या उपकरणांचे एकत्रीकरण करण्यावर संशोधकांनी भर दिलेला आहे. ही उपकरणे प्रयोगशाळेतील उपकरणांच्या तोडीचे काम प्रत्यक्ष कामाच्या ठिकाणीही करू शकतील.
याबद्दल माहिती देताना संशोधक कारानास्सिओज म्हणाले की, या आधी विविध संवेदके आणि प्रयोगशाळेत वापरण्याच्या उपकरणाच्या अचुकतेसंदर्भात संशोधनाचा रोख होता. मात्र ही उपकरणे प्रत्यक्ष शेतामध्ये किंवा कामाच्या ठिकाणी नेण्याची कल्पना घेऊन आम्ही संशोधन सुरू केले. केवळ संवेदक (सेन्सर) नव्हे, तर पूर्ण उपकरणे ही आकाराने लहान करण्यावर भर दिला आहे. त्याचवेळी अचूकताही महत्त्वाची मानली आहे. तसेच ही लहान उपकरणे कमीत कमी ऊर्जेवर चालतील. सौर ऊर्जा हे एक उत्तर असले तरी ढगाळ वातावरण किंवा दिवसाचा कमी कालावधी यामुळे मर्यादा येतात. त्यामुळे अतिरिक्त ऊर्जा स्रोताचा वापर (एनर्जी स्कॅव्हेजिंग - मानवी शरीराचे तापमान, चालताना होणारी हालचालीची वाया जाणारी ऊर्जा) करण्याचा प्रयत्न केला आहे.
साखरेच्या कणांच्या आकाराचे उपकरण
कारानास्सिओज यांनी साखरेच्या कणाच्या आकाराच्या उपकरणाद्वारे सहज हलवता येणाऱ्या स्पेक्ट्रोमीटरसह पर्यावरणातील प्रदुषणाविषयी अधिक माहिती मिळवण्याचे प्रयोग केलेले आहेत. या उपकरणामध्ये दृष्य प्रकाश आणि अतिनील किरण यांच्या तरंग लांबीचा वापर केला जातो. वायररहित उपकरणासाठी ऊर्जे मिळवणे, जमा करणे यासाठी विविध दृष्टीकोनातून अभ्यास करण्यात येत आहे. हे संशोधन कारानास्सिओज आणि त्यांचे वॉटर्लू विद्यापीठातील सहकारी डोंघ्याम ली आणि गुरजीत दुलाई यांनी बाल्टीमोर येथे झालेल्या परिषदेमध्ये सादर केले.
अनेक उपयोग
- माग घेण्यासाठी किंवा अभ्यासासाठी जंगली प्राण्याच्या शरीरावर लावण्यात येणाऱ्या संवेदक सातत्याने चालू राहण्यासाठी प्राण्यांच्या शरीरातील ऊर्जा वापरणे शक्य होईल. त्यामुळे त्या प्राण्याला पुन्हा पकडण्याची आवश्यकता राहणार नाही.
- पुलावरून जाणाऱ्या वाहनाच्या गतीमुळे तसेच त्यांच्या वजनामुळे स्प्रिंगवर आधारीत ऊर्जा मिळून पूलांचे संवेदक चार्ज होत राहतील.
Journal Reference:
D. Lee, G. Dulai, Vassili Karanassios. Survey of energy harvesting and energy scavenging approaches for on-site powering of wireless sensor- and microinstrument-networks. SPIE Proceedings, 2013 DOI: 10.1117/12.2016238
कोणत्याही टिप्पण्‍या नाहीत:
टिप्पणी पोस्ट करा