AC విద్యుత్‌ను ఎందుకు నిల్వచేయలేము?

DC విద్యుత్‌ను మాత్రమే నిల్వ చేయగలము. Aజ విద్యుత్‌ను ఎందుకు నిల్వచేయలేము? - ఎ.వినోద్‌కుమార్‌, కాకినాడ.
DC అంటే Direct Current‌కి సంక్షిప్తరూపం. ఇందులో విద్యుత్ప్రవా హం ఒకే దిశలో ఒకే తీరుగా ఉంటుంది. అంటే కాలానుగుణంగా విద్యుత్తీగలో విద్యుత్ప్రవాహం (Electrical Current) మారదు. విద్యుత్ప్రవాహం అంటే ఒక సెకనులో విద్యుత్తీగలో ఏదై నా ఒక బిందువు నుంచి కదిలే విద్యుదా వేశమన్న మాట. ఉదాహరణకు ఓ 12 ఓల్టుల లెడ్‌స్టోరేజి బ్యాటరీలో ఎపుడూ విద్యుత్‌ పొటెన్షియల్‌ అలాగే ఉందనుకుందాం. ఆ బ్యాటరీ ధన (+ve), ఋణ (-ve) ధృవాలను 6 వోల్టుల విరోధం (resistance) ఉన్న తీగతో కలిపామనుకుందాం. అపుడు ఆ తీగలో ఎక్కడ కొలిచినా సెకనుకు 2 కూలుంబుల విద్యు దావేశం కదుల్తుందని అర్థం. ఆ తీగలో 2 ఆంపియర్ల విద్యుత్ప్రవాహం ఉందని అంటాం. మరోమాటలో చెప్పాలంటే ఒక తీగలో సెకనుకు ఎన్ని కూలుంబుల విద్యుదావేశం ఓ బిందువు (point) నుంచి వెళ్తుందో అన్ని ఆంపియర్ల విద్యుత్ప్రవాహం ఉన్నట్లు అర్థం.

అయితే ఈ విద్యుత్‌ ఋణధృవం నుంచి ధనధృవం వైపునకు ఏకోన్ముఖంగా ఎలక్ట్రాన్ల ప్రవాహం రూపంలో ఉంటుంది. మునుపు చెప్పుకున్న ఉదాహరణ ప్రకారం రెండు ఆంపి యర్ల విద్యుత్ప్రవాహం జరుగుతున్న తీగలో ప్రతి బిందువు నుంచి సెకనులో 12 బిలియన్‌ బిలియన్ల (12శ1018) ఎలక్ట్రాన్లు చీమల్లాగా జరజరా పాకిపోతున్నట్లు భావించాలి. బ్యాటరీలో ధన, ఋణధృవాలను కలపనంతవరకు ఎలక్ట్రాన్లు తేనెతుట్టెలో కరుచుకుని ఉన్న తేనెటీగల్లాగా ఋణధృవం దగ్గర పోగయి ఉంటాయి. ఇలా ఎన్ని ఎలక్ట్రాన్లను బ్యాట రీల ఋణధృవం దగ్గర పోగెయ్యగలిగితే అంత విద్యుత్‌ శక్మం (electrical potential) ఆ బ్యాటరీకి ఉంటుంది.

అదే ఋణధృవం దగ్గర ఎన్ని ఎలక్ట్రాన్లు ప్రవాహానికి అనువుగా పోగుపడున్నాయో బ్యాటరీలోని ధనధృవం దగ్గర అంతమేరకు ఎలక్ట్రాన్ల ఖాళీలు (holes or positive electron gaps) ఉన్నట్టు అర్థం. అంటే బ్యాటరీలో ధనధృవం దగ్గర ఎలక్ట్రాన్లు అనే పిట్టలు లేని ఖాళీగూళ్లు, ఋణధృవం దగ్గర గూళ్లులేని అన్నే పిట్టలు ఉన్నట్టు భావిద్దాం. ధృవాలను మన టార్చిలైటు ద్వారానో, సెల్‌ఫోను ద్వారానో, వీూ3 పాటల ప్లేయర్‌ ద్వారానో, గోడగడియారం ద్వారానో లేదా టివి రిమోట్‌తో ఆన్‌ చేయడం ద్వారానో విద్యుత్తీగల ద్వారా కలిపినపుడు ఆయా సాధనాలలో ఉన్న వంకరటింకర దారిలో ఒకేవైపు పిట్టల్లాంటి ఎలక్ట్రాన్లు ఎగురుకుంటూ వెళ్లి మార్గమధ్యంలో ఆయా పరికరాల పనిని నెరవేరుస్తూ ధనధృవం దగ్గర ఖాళీగా ఉన్న గూళ్లను చేరుకుంటాయన్న మాట. ఇలా ధన, ఋణధృవాల దగ్గర ఎలక్ట్రాన్ల రూపంలో పోగయిన లేదా (ఖాళీ అయిన) విద్యుదావేశిత ప్రాంతాలుండడాన్నిDirect Current‌ విద్యుత్‌ నిల్వలు (DC sources) అని అంటారు.

ధన, ఋణ ధృవాలను పరికరాల తీగల ద్వారా కలపనంతవరకు (అంటే ఆయా పరికరాలను ఆన్‌ చేయనంతవరకు) విద్యుదావేశం ధన ఋణధృవాల దగ్గర స్థిరంగా ఉంటుంది. కాబట్టి సాధ్యమైనన్ని ఖాళీలను ధనధృవం దగ్గర, సాధ్యమయినన్ని అదనపు ఎలక్ట్రాన్లను ఋణ ధృవం దగ్గర పోగుచేసి ణజ విద్యుత్‌ను నిల్వచేయగలము. ఇపుడిక AC సంగతి చూద్దాము. AC అంటే Allternating Current ‌ కి సంక్షిప్త రూపం. ఇక్కడ Alternating అంటే ఒకసారి అటూ, మరొకసారి ఇటూ అని అర్థం. ఒకసారి, మరోసారి అంటే కాలానుగుణంగానన్నమాట. విద్యుత్తీ గలో ఎడమవైపు నుంచి కుడివైపునకు కొంతకాలంపాటు ఎలక్ట్రాన్లు ప్రవహిస్తే ఆ తర్వాత అంతేకాలం పాటు కుడివైపు నుంచి ఎడమవైపునకు ఎలక్ట్రాన్లు ప్రవహిస్తాయి. మరోమాటలో చెప్పాలంటే కొంతసేపు తీగ ఎడమచివర ఋణధృవంగాను, కుడిచివర ధన ధృవంగాను పనిచేయగా, వెనువెంటనే తమ పాత్రలను మార్చుకుని కుడి చివర ఋణధృవంగాను, ఎడమచివర ధనధృవంగాను మారతాయి.

మన ఇళ్లలో మనం వాడే TRANSCO వాళ్ల విద్యుత్‌ AC విద్యుత్తు. ఇక్కడ ప్రతి సెకనులో 25 సార్లు ఎడమనుంచి కుడికి, మరో 25 సార్లు కుడి నుంచి ఎడమకు ఎలక్ట్రాన్లు ప్రయాణిస్తాయి. ఉదాహరణకు పిల్లల్ని ఊపే ఉయ్యాలనే చూడండి. ఉయ్యాల నిలకడగా ఉన్నపుడు అక్కడ మనం నిల్చున్నామను కుందాం. ఇక ఎవరో ఆ ఉయ్యాలను బాగా ఊపి వదిలేశారనుకుందాం. అపుడు మనకు ఉయ్యాలతొట్టి గమనం ఎలా అనిపిస్తుంది? ఒకసారి ఎడమ వైపు నుంచి కుడివైపుకు పోతుంది తీరా కుడివైపుకు తేరుకున్నాక మళ్లీ ఎడమవైపుకు ప్రయాణిస్తున్నట్లు కనిపిస్తుంది. ఇలా కొంతసేపు ఎడమ నుంచి కుడికి, మరి అంతేసేపు వెనువెంటనే కుడి నుంచి ఎడమవైపుకు ఉయ్యాల ఊగుతుంది కదా! అలాగే Aజ విద్యుత్తును మోసుకెళ్లేతీగలో కూడా ఎలక్ట్రాన్లు అనే ఉయ్యాలతొట్టి ఒకసారి ఎడమ నుంచి కుడికి, మరోసారి కుడి నుంచి ఎడమకు కదుల్తుంటాయి.

అయితే ఇక్కడ మరోవిషయం గమనించాలి. ఇలా పదే పదే దిశను మార్చుకోవడమే కాదు. ఆ విద్యుత్ప్రవాహ తీవ్రత (Electrical Current) కూడా ఒకేతీరుగా ఉండదు. ఎడమ నుంచి కుడికి ప్రయాణం ప్రారంభమైనపుడు మెల్లమెల్లగా విద్యుత్తు ఆవేశ పరిమా ణం (కదిలే ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య) క్రమంగా పెరగడం వల్ల విద్యుత్‌ శక్మం గరిష్టంగా సుమారు 320 వోల్టుల వరకు పెరిగి మళ్లీ తగ్గి శూన్యమవుతుంది. తిరిగి కుడి నుంచి ఎడమకు ప్రయాణించేపుడు కూడా క్రమేపీ పెరుగుతూ సుమారు 320 వోల్టులకు చేరుకుని మళ్లీ తగ్గుతూ వెళ్తుంది. ఉయ్యాల ఉదాహరణ మళ్లీ తీసుకుందాం. ఉయ్యాల వేగం ఎడమ నుంచి కుడికి ప్రయాణించే క్రమంలో మెల్లగా పెరిగి మధ్యలో అత్యధికమై మళ్లీ తగ్గుతుంది. అలాగే ఎడమవైపు ప్రయాణం లో కూడా మధ్యలోనే గరిష్ట వేగం కల్గుతుంది.

ఉయ్యాల గమనాన్ని గణితంలో సైన్‌ తరంగ గమనం (sine wave) అంటారు. అలాగే మన ఇళ్లలో వాడే 230 వోల్టుల సింగిల్‌ ఫేజ్‌లో కూడా విద్యుత్‌ శక్మం, ప్రవాహం సైన్‌ తరంగం రూపంలోనే ఉంటుంది. ఇలా గరిష్టం అటూఇటూ సెకనులో 100 సార్లు జరుగుతుంది. ఒకసారి కుడివైపున ప్రారంభమై ఎడమ చివర చేరుకుని మళ్లీ కుడివైపునకు చేరడాన్ని ఓ వలయం (cycle) అంటాము. అంటే, మన ఇళ్లల్లోకి వచ్చే విద్యుత్‌లో ఇలాంటి వలయాలు 50 ఉంటాయి. అందుకే మన సింగిల్‌ ఫేజ్‌ విద్యుత్‌ సరఫరాను 50నఓ (సెకనకు 50 సైకిళ్లు అని అర్థం) అంటారు. పెరిగి మళ్లీ తిరుగుతుంది. కాబట్టి, గణిత పద్ధతిలో RMS (Root mean square) వోల్టేజీగా 230 వోల్టులను సూచిస్తారు. సాధారణంగా విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణల (Electro magnetic Induction) ద్వారా జలవిద్యుత్‌గానో(Hydro electric), ఉష్ణవిద్యుత్తు (Thermal Power) గానో, లేదా అణువిద్యుత్తు (Nuclear Power) గానో ఇతర శక్తి రూపాల్నించి మార్చడం ద్వారా Aజ విద్యుత్తును పొందుతాము. కాలానుగుణంగా పదే పదే దిశలు మార్చుకుంటూ జరిగే ప్రవాహం కావడం వల్ల Aజ విద్యుత్తును నిల్వ చేయలేము. ఎప్పటికప్పుడు ఉత్పత్తవుతున్న విద్యుత్‌ను వాడుకుంటూనే ఉండాలి. కేవలం AC ని ఇన్వర్టర్లు (లేదా LCR వలయాలు) ఉపయోగించి ణజ కు మార్చి నిల్వచేయగలము. Aజ ని AC గానే నిల్వ చేయడం వీలుకాదు.