पवन टरबाइन: सिद्धांत, संचालन और प्रकार

पवन ऊर्जा दुनिया की सबसे महत्वपूर्ण नवीकरणीय ऊर्जाओं में से एक है। ग्रीनहाउस गैसों का उत्पादन किए बिना स्वच्छ ऊर्जा उत्पन्न करने की क्षमता के कारण इसका उपयोग तेजी से किया जा रहा है। इसलिए, इसके संचालन और विशेष रूप से पवन टर्बाइनों के संचालन को जानना आवश्यक है। यहां, हम गहराई से देखेंगे कि वे कैसे काम करते हैं और उनकी प्रमुख विशेषताएं क्या हैं।

पवन टरबाइन, जिसे पवन टरबाइन भी कहा जाता है, इस प्रकार की ऊर्जा के मूलभूत तत्वों में से एक है। हालाँकि सामान्य तौर पर सभी टर्बाइन समान पहलुओं को साझा करते हैं, पवन फार्म या स्थापना के आधार पर विभिन्न प्रकार होते हैं। इसके अलावा, टर्बाइन अपने पहले मॉडल के बाद से विकसित हुए हैं, जिससे हम तेजी से कुशल तरीके से ऊर्जा प्राप्त कर सकते हैं।

इस लेख में, हम आपको पवन टर्बाइनों, उनकी विशेषताओं और वे कैसे काम करते हैं, इसके बारे में जानने के लिए आवश्यक सभी चीजें बताएंगे, साथ ही पवन फार्मों की संरचना के बारे में अतिरिक्त विवरण भी बताएंगे।

पवन टरबाइन क्या है

पवन टरबाइन एक यांत्रिक उपकरण है जो पवन ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। इसे रोटर ब्लेड की गति के माध्यम से हवा की गतिज ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसे बाद में जनरेटर की बदौलत बिजली में परिवर्तित किया जाता है।

पवन टरबाइन के संचालन का मूल सिद्धांत भौतिकी के तीन मूलभूत नियमों पर आधारित है:

• टरबाइन द्वारा उत्पादित ऊर्जा हवा की गति के वर्ग के समानुपाती होती है। यानी अगर हवा की गति दोगुनी हो जाए तो पैदा होने वाली बिजली चार गुना बढ़ जाती है.
• उपलब्ध ऊर्जा ब्लेड द्वारा प्रवाहित क्षेत्र के समानुपाती होती है, जिसका अर्थ है कि ब्लेड जितने बड़े होंगे, ऊर्जा की मात्रा उतनी ही अधिक होगी।
• पवन टरबाइन की अधिकतम सैद्धांतिक दक्षता 59% है, जिसे बेट्ज़ सीमा के रूप में जाना जाता है।

पुरानी पवन चक्कियों के विपरीत, जो सीधे हवा के झोंके से संचालित होती थीं, आधुनिक टर्बाइन अधिक से अधिक ऊर्जा प्राप्त करने के लिए अधिक जटिल वायुगतिकीय सिद्धांतों, जैसे वेंचुरी प्रभाव, का उपयोग करते हैं।

पवन जनरेटर का इंटीरियर

पवन टरबाइन के अंदर, हमें कई प्रमुख तत्व मिलते हैं जो हवा की गतिज ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करने की अनुमति देते हैं। ब्लेड से बना रोटर, हवा की ऊर्जा को पकड़ने और उसे अपनी धुरी पर घुमाने के लिए जिम्मेदार है।

यह घूर्णी गति एक पावर ट्रेन प्रणाली के माध्यम से विद्युत जनरेटर तक प्रेषित होती है, जिसमें गियरबॉक्स शामिल होता है जो जनरेटर के लिए उपयुक्त स्तर तक रोटेशन की गति को बढ़ाता है। जनरेटर फैराडे के नियम पर आधारित है, जो बताता है कि घूर्णी यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में कैसे परिवर्तित किया जाता है।

ऐसा करने के लिए, सिस्टम में अल्टरनेटर से जुड़ा एक रोटर शामिल होता है, जो यांत्रिक गति को विद्युत ऊर्जा में बदल देता है। उत्पन्न बिजली का सीधे उपयोग किया जा सकता है या बाद में उपयोग के लिए बैटरी में संग्रहीत किया जा सकता है।

पवन टरबाइन के तत्व

एक पवन टरबाइन विभिन्न तत्वों से बना होता है जो टरबाइन के इष्टतम संचालन और पवन ऊर्जा को बिजली में प्रभावी रूपांतरण सुनिश्चित करने के लिए एक साथ काम करते हैं। ये मुख्य घटक हैं:

• रोटर: रोटर वह तत्व है जो हवा से ऊर्जा एकत्र करता है। यह ब्लेड से बना है, जो अपने वायुगतिकीय डिजाइन के कारण कम हवा की गति पर भी घूमते हैं।
• युग्मन प्रणाली: यह तंत्रों का समूह है जो घूर्णन गति को स्थानांतरित करने के लिए ब्लेड को जनरेटर के रोटर से जोड़ता है।
• गुणक या गियरबॉक्स: यह प्रणाली बिजली उत्पादन के लिए जनरेटर में आवश्यक रोटेशन गति को रोटर के लगभग 10-40 RPM से बढ़ाकर 1.500 RPM तक बढ़ा देती है।
• जनरेटर: जनरेटर यांत्रिक ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करता है। टरबाइन के आधार पर, नवीनतम मॉडलों में इसकी शक्ति 5kW से 10 MW तक भिन्न हो सकती है।
• ओरिएंटेशन मोटर: यह नैकेल और रोटर को हमेशा प्रचलित हवा की दिशा का सामना करने के लिए घूमने की अनुमति देता है।
• समर्थन मस्तूल: यह वह संरचना है जो जनरेटर और रोटर का समर्थन करती है। टरबाइन जितना बड़ा होगा, नैकेल उतनी ही अधिक ऊंचाई पर स्थित होगा।
• ब्लेड और एनीमोमीटर: एनीमोमीटर हवा की गति को मापते हैं, जबकि सेंसर ब्लेड को ब्रेक करते हैं जब हवा एक निश्चित सीमा से अधिक हो जाती है, जिससे टरबाइन को नुकसान होने से बचाया जा सकता है।

पवन टर्बाइनों के प्रकार

पवन टरबाइन दो मुख्य प्रकार के होते हैं, जो रोटर अक्ष के उन्मुखीकरण के आधार पर भिन्न होते हैं:

• क्षैतिज अक्ष टर्बाइन: वे पवन फार्मों में उपयोग किए जाने वाले पारंपरिक हैं, जिनकी घूर्णन धुरी जमीन के समानांतर होती है। स्वेप्ट सतह द्वारा ग्रहण की गई ऊर्जा के मामले में यह प्रकार सबसे अधिक कुशल है।
• ऊर्ध्वाधर अक्ष टर्बाइन: इन टर्बाइनों को स्वयं को पुन: निर्देशित किए बिना किसी भी दिशा में हवा को पकड़ने का लाभ होता है, हालांकि क्षैतिज अक्ष वाले टर्बाइनों की तुलना में उनकी दक्षता आमतौर पर कम होती है।

इसके अलावा, ब्लेड रहित पवन टरबाइन जैसे नए उभरते डिजाइन भी हैं, जो बिजली उत्पन्न करने के लिए पवन दोलनों का लाभ उठाते हैं, हालांकि वे अभी भी विकास के चरण में हैं।

पवन फार्म का संचालन

एक पवन फ़ार्म कई पवन टरबाइनों से बना होता है जो क्षेत्र में प्रचलित हवाओं का अधिकतम लाभ उठाने के लिए रणनीतिक रूप से स्थित होते हैं। टर्बाइनों का सेट उत्पन्न बिजली को एक आंतरिक नेटवर्क के माध्यम से जोड़ता है जो इसे एक सबस्टेशन तक पहुंचाता है, जहां बिजली को वितरण के लिए उपयुक्त वोल्टेज में परिवर्तित किया जाता है।

पार्क के निरंतर संचालन और दक्षता को सुनिश्चित करने के लिए, नियंत्रण प्रणालियों का उपयोग किया जाता है जो हवा की गति, नैकेल्स के अभिविन्यास और टर्बाइनों की स्थिति की निगरानी करते हैं। इससे बिजली उत्पादन को अधिकतम किया जा सकता है और बहुत तेज़ हवाओं की स्थिति में क्षति से बचा जा सकता है।

इसके अतिरिक्त, कुछ सुविधाएं अपतटीय पवन टर्बाइनों का उपयोग करती हैं (अपतटीय) जो स्थापित करने में अधिक महंगा होने के बावजूद समुद्र में अधिक स्थिर और तेज़ हवाओं का लाभ उठाने की संभावना प्रदान करता है।

पवन ऊर्जा के फायदे और नुकसान

अन्य ऊर्जा स्रोतों की तरह, पवन ऊर्जा के भी फायदे और नुकसान हैं:

लाभ:

• यह ऊर्जा का एक स्रोत है अक्षय, अक्षय और ग्रीनहाउस गैसों का उत्सर्जन नहीं करता।
• यह अनुमति देता है निर्भरता कम करें जीवाश्म ईंधन का.
• पवन फ़ार्म को विभिन्न स्थानों पर स्थापित किया जा सकता है, जिनमें शामिल हैं समुद्री क्षेत्र और कृषि भूमि, उनके उपयोग को प्रभावित किए बिना।
• Su कार्बन फुटप्रिंट न्यूनतम है अन्य ऊर्जा प्रौद्योगिकियों की तुलना में।

नुकसान:

• दक्षता हवा की उपलब्धता पर निर्भर करती है, जो इसे बनाती है आंतरायिक स्रोत उर्जा से।
• पवन फार्मों का दृश्य और ध्वनि प्रभाव कुछ क्षेत्रों में नुकसानदेह हो सकता है।
• बड़े टर्बाइन वन्यजीवों, विशेषकर पक्षियों को प्रभावित कर सकते हैं, इसलिए स्थान चुनते समय इन कारकों को ध्यान में रखा जाना चाहिए।
• प्रारंभिक स्थापना लागत अधिक है, हालांकि लंबी अवधि में इसकी कीमत स्वयं चुकानी पड़ती है।

अधिक टिकाऊ और पर्यावरण के अनुकूल ऊर्जा उत्पादन के लिए पवन ऊर्जा सबसे अच्छे विकल्पों में से एक बनी हुई है। निरंतर तकनीकी प्रगति के साथ, पवन टरबाइन न केवल दक्षता के मामले में सुधार कर रहे हैं, बल्कि दृश्य और ध्वनि के मामले में भी अधिक सुलभ और कम दखल देने वाले बन रहे हैं, जिससे वे वैश्विक ऊर्जा के भविष्य के लिए एक व्यवहार्य विकल्प बन गए हैं।