पवन ऊर्जा संयंत्र: प्रकार, डिजाइन, फायदे

2024 लेखक: Howard Calhoun | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 10:28

पवन ऊर्जा ऊर्जा आपूर्ति की एक नई शाखा से बहुत दूर है, हालांकि, वर्तमान परिस्थितियों में, यह आगे के विकास के लिए एक आशाजनक दिशा की अधिक से अधिक स्पष्ट विशेषताएं बन रही है। पवन जनरेटर के तकनीकी कार्यान्वयन के लिए सार्वभौमिक अवधारणाओं के बारे में बात करना अभी भी मुश्किल है, लेकिन व्यक्तिगत इंजीनियरिंग समाधानों के उपयोग में प्रगति से पता चलता है कि निकट भविष्य में एक एकीकृत संरचनात्मक मॉडल दिखाई देगा। वहीं, दुनिया में कई तरह के विंड टर्बाइन का इस्तेमाल किया जाता है, जिनमें से हर एक की अपनी ताकत होती है।

पवन टरबाइन के संचालन का सामान्य सिद्धांत

अधिकांश आधुनिक वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों की तरह, पवन टरबाइन एक प्राकृतिक प्रक्रिया के परिणामस्वरूप कार्य करने वाले बल के कारण संचालित होता है। हम बात कर रहे हैं असमान तापन के कारण हवा के प्रवाह कीसूर्य द्वारा पृथ्वी की सतह। लगभग सभी पवन टर्बाइन निम्नलिखित सिद्धांत के अनुसार काम करते हैं: वायु प्रवाह ब्लेड के साथ एक विशेष शाफ्ट पर पहिया घुमाता है, इस प्रकार जनरेटर या बैटरी पैक को टोक़ संचारित करता है। स्थिरता और पर्याप्त वायु गति की स्थिति में, बिजली पैदा करने के लिए पवन चक्कियां 45-50% की दक्षता प्रदान करने में सक्षम हैं। यह हवा और उसकी ताकत की परिवर्तनशीलता है जो पवन टर्बाइनों के विभिन्न प्रकार के डिजाइनों को निर्धारित करती है, जिनकी गणना उपयोग की विशिष्ट जलवायु परिस्थितियों के आधार पर भी की जाती है।

पवन टरबाइन के मुख्य लाभ क्या हैं?

पवन टर्बाइनों की दक्षता का मूल्यांकन पारंपरिक ऊर्जा स्रोतों की तुलना में और अक्षय मुक्त संसाधनों पर चलने वाले जनरेटर की पृष्ठभूमि के खिलाफ किया जा सकता है। ऐसी प्रणालियों के सबसे स्पष्ट लाभ, जो भविष्य में उनके सफल विकास की आशा देते हैं, निम्नलिखित कारक हैं:

• पवन ऊर्जा न केवल नवीकरणीय है, बल्कि संचय और प्रसंस्करण के लिए भी उपलब्ध है।
• आर्थिक लाभ। विशिष्ट आर्थिक संकेतकों के संबंध में स्पष्ट आकलन अभी तक विभिन्न प्रदर्शनों के साथ काम करने वाली प्रणालियों की विविधता के कारण नहीं हो सकते हैं। लेकिन हम व्यक्तिगत परियोजनाओं द्वारा प्रदर्शित उत्कृष्ट परिणामों के बारे में बात कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक बड़े अपतटीय पवनचक्की से एक किलोवाट बिजली की लागत कितनी आती है? हम 2-12 रूबल की सीमा के बारे में बात कर सकते हैं। 1 kWh के लिए।
• पर्यावरण के अनुकूल। पवन टर्बाइनों का संचालन हानिकारक प्रदान नहीं करता हैवायु प्रदूषक उत्सर्जन।
• कॉम्पैक्ट। एक औद्योगिक प्रारूप में भी पवन टरबाइन स्थापित करने की तुलना पारंपरिक बिजली स्टेशनों से नहीं की जा सकती है। यह मुख्य रूप से सहायक संचार और संसाधनों से ऐसी प्रणालियों की स्वायत्तता और स्वतंत्रता के कारण है।

क्षैतिज अक्ष जेनरेटर

ऐसी पवन चक्कियों की डिजाइन योजना एक विद्युत जनरेटर, गियरबॉक्स, ब्लेड और एक फ्रेम के साथ एक टॉवर की उपस्थिति के लिए प्रदान करती है। ब्लेड के विन्यास को इस तरह से कार्यान्वित किया जाता है कि हवा फ़नल में बहती है, जो एक मरोड़ का क्षण बनाती है। बिजली पैदा करने के लिए ऐसी पवन चक्कियों के संचालन के लिए एक महत्वपूर्ण शर्त प्रवाह की गति (दिशा और शक्ति) की विशेषताओं के अनुकूल होने की क्षमता है। इसके लिए, संरचनाओं को पृथ्वी की सतह के संबंध में ब्लेड को मोड़ने और झुकाने के लिए तंत्र प्रदान किया जाता है। सबसे उन्नत मॉडल में, स्वचालित नियंत्रण वाले नियंत्रकों का भी उपयोग किया जाता है। पवन पहिया के कार्यान्वयन के लिए, क्षैतिज योजनाओं में तीन-ब्लेड कॉन्फ़िगरेशन का अधिक बार उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, जनरेटर के प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए, इंजीनियर कार्यात्मक प्राप्त करने वाले हिस्से के आकार को बढ़ाते हैं, जो, उदाहरण के लिए, संरचनाओं के निर्माण में प्लास्टिक और हल्की धातुओं से महंगे मिश्रित तत्वों में संक्रमण की वर्तमान प्रवृत्ति की व्याख्या करता है।

वर्टिकल एक्सिस जेनरेटर

ऐसे जनरेटर क्षैतिज संरचनाओं पर एक महत्वपूर्ण लाभ रखते हैं,जिसमें स्थापना की निगरानी और नियंत्रण के अतिरिक्त साधनों की आवश्यकता का अभाव है। अर्थात्, संचालन की प्रक्रिया में, एक ऊर्ध्वाधर अक्ष वाली पवनचक्की किसी भी तरह से प्रवाह की गति के लिए समायोजित नहीं होती है। वायु द्रव्यमान के साथ बातचीत की यह विशेषता एक साथ पवन जनरेटर ब्लेड में वोल्टेज को कम करती है और जाइरोस्कोपिक भार को कम करती है। गियर वाला जनरेटर, जो संयंत्र का इंजन बनाता है, क्षति या विफलता के जोखिम के बिना संरचना टॉवर के आधार पर स्थित हो सकता है। लेकिन क्यों, वर्णित लाभों के साथ, ऊर्ध्वाधर प्रतिष्ठानों ने पूरी तरह से क्षैतिज पवन चक्कियों को प्रतिस्थापित नहीं किया? दुर्भाग्य से, इन मॉडलों के महत्वपूर्ण नुकसान भी हैं। चूंकि पवन पहिया हवा के प्रवाह से निर्देशित नहीं होता है और हमेशा ऊर्जा कैप्चर रेंज की एक संकीर्ण सीमा में संचालित होता है, जनरेटर का प्रदर्शन तार्किक रूप से कम हो जाता है। इसलिए, ऊर्ध्वाधर पवन चक्कियों की पर्याप्त शक्ति बनाए रखने के लिए, बड़े क्षेत्रों को कवर करते हुए उनके बड़े पैमाने पर उपयोग की आवश्यकता होती है, जो हमेशा संभव नहीं होता है।

डेरियस रोटर पर आधारित डिजाइन

ऊर्ध्वाधर प्ररित करनेवाला के साथ पवन टरबाइन जनरेटर Savonius या Darrieus रोटर डिजाइन पर आधारित हैं। लेकिन इस समूह की अपनी विविधताएं और आधुनिक संशोधन भी हैं। सबसे आशाजनक हालिया विकास गोरलोव हेलिकॉइड टर्बाइन है, जिसे 2001 में बनाया गया था। यह डेरियस रोटर अवधारणा की एक तरह की निरंतरता है, लेकिन अधिक अनुकूलित रूप में। सर्पिल ऊर्ध्वाधर ब्लेड न्यूनतम गतिविधि के साथ पानी और वायु प्रवाह से ऊर्जा उत्पन्न करने की अनुमति देते हैं। आज ये जनरेटरविशेष पवन खेतों और जलविद्युत ऊर्जा संयंत्रों के हिस्से के रूप में दोनों का उपयोग किया जाता है।

फ्लक्स एम्पलीफायरों के साथ पवन जनरेटर

इसके अलावा, पवन चक्कियों के क्लासिक डिजाइनों की निरंतरता, लेकिन वर्तमान उच्च तकनीक परिचालन स्थितियों के लिए समायोजित। प्रवाह एम्पलीफायरों के साथ संशोधन एक या एक से अधिक गटर की उपस्थिति से प्रतिष्ठित होते हैं, जिन्हें वायु प्रवाह को केंद्रित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। उसी गटर के रूप में वायुगतिकीय शंकु के आकार के तत्व एक बड़े क्षेत्र में प्रवाह को इकट्ठा करते हैं, उन्हें एक दिशा बिंदु पर उन्मुख करते हैं और जिससे ब्लेड सिस्टम की गति बढ़ जाती है। फ्लक्स एम्पलीफायरों के साथ पवन टर्बाइनों का उपयोग करने में कठिनाई यह है कि उन्हें एक अतिरिक्त मौलिक समूह के उपयोग की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, केवल सहायक ऊर्जा स्रोतों को जोड़कर ऐसी प्रणालियों में उत्पादकता में उल्लेखनीय वृद्धि प्राप्त करना संभव है, जो हमेशा आर्थिक रूप से उचित नहीं है।

गियरलेस पवन टरबाइन

संरचनात्मक अनुकूलन के विचार के अनुरूप, बिना गियरबॉक्स वाले पवन ऊर्जा संयंत्र का एक प्रकार भी सामने आया है। इसके बजाय, एक कुंडलाकार चैनल का उपयोग किया जाता है, जो एक आंतरिक धातु की छड़ के साथ प्रदान किया जाता है। यह रिंग रोटर रिम के चारों ओर लगाई जाती है। चुम्बकों का एक समूह भी यहाँ स्थित है, जो एक धातु की छड़ के साथ परस्पर क्रिया करता है, जिससे धारा उत्पन्न करने में योगदान होता है। लगभग 200 सेमी के रोटर व्यास वाले गियरबॉक्स के बिना पवन टर्बाइनों का प्रदर्शन 1500 kWh. तक पहुंच सकता हैसाल में। इस डिजाइन का मुख्य लाभ गियरबॉक्स के साथ प्रदान किए गए जनरेटर के संचालन में स्वाभाविक रूप से होने वाली ऊर्जा हानि को कम करना है। लेकिन आपको इस लाभ के लिए गति सीमा के साथ भुगतान करना होगा। इकाई को इष्टतम कार्यप्रवाह में प्रवेश करने के लिए, कम से कम 2 m/s के प्रवाह वेग की आवश्यकता होती है।

औद्योगिक पवन टरबाइन की विशेषताएं

औद्योगिक पवन चक्कियों में दो मूलभूत अंतर हैं - बड़े आकार और उच्च शक्ति उत्पादन। इस प्रकार के स्टेशनों के फायदे और नुकसान दोनों ही इन विशेषताओं से आते हैं। संरचना के लिए, यह कहना पर्याप्त है कि आधुनिक औद्योगिक पवन चक्कियों की ऊंचाई 150-200 मीटर तक पहुंच सकती है, और ब्लेड की अवधि 100 मीटर से अधिक हो सकती है। उच्च शक्ति के लिए कार्यात्मक बुनियादी ढांचे की जटिलता की भी आवश्यकता होती है। इसलिए, ऊर्जा रूपांतरण की प्रक्रिया को नियंत्रित करने के लिए, पवन जनरेटर नियंत्रकों का उपयोग किया जाता है, जो यह सुनिश्चित करते हैं कि बैटरी पैक के वर्तमान चार्ज को ध्यान में रखा जाए। इसके अलावा, इस तरह के इंस्टॉलेशन की इलेक्ट्रिकल स्टफिंग में इनवर्टर और शॉर्ट सर्किट प्रोटेक्शन सिस्टम शामिल हैं।

घरेलू पवन टरबाइन की विशेषताएं

सबसे सरल पवन चक्कियों का उपयोग न केवल घर पर किया जा सकता है, बल्कि हाथ से भी इकट्ठा किया जा सकता है। एक नियम के रूप में, ये छोटे आकार के प्रतिष्ठान हैं जिनकी ऊंचाई 10 मीटर से अधिक नहीं है, जो 0.5-5 किलोवाट की शक्ति पर काम करने में सक्षम हैं। घरेलू उपकरणों के लिए एक निष्क्रिय ऊर्जा स्रोत के रूप मेंया विद्युत उपकरणों के अलग-अलग समूह, यह विकल्प स्वयं को सही ठहराता है। हालांकि, बड़ी कंपनियों द्वारा बिजली उत्पादन सुविधाओं के लिए आज बड़ी संख्या में कॉम्पैक्ट पवन टर्बाइनों का उपयोग किया जाता है। मिनी-पवनचक्की खेतों के आधार पर, पर्याप्त उत्पादक और विश्वसनीय सिस्टम बनते हैं जो उच्च-शक्ति एकल जनरेटर के साथ प्रतिस्पर्धा कर सकते हैं।

ऑफशोर विंड टर्बाइन की विशेषताएं

इस प्रकार की पवन चक्कियों की लोकप्रियता भूमि पर स्थित स्टेशनों पर कई लाभों के कारण है। यह मुख्य रूप से अधिक स्थिर कामकाजी परिस्थितियों के बारे में है, क्योंकि हवा का प्रवाह समुद्र तट से दूर बाधित नहीं होता है। इसी समय, अपतटीय पवन टर्बाइनों की संरचनाओं को दो समूहों में विभाजित किया जाता है - सहायक और अस्थायी। पहले पानी के नीचे जमीन में क्लासिक समर्थन के साथ उथले पानी में स्थापित होते हैं। फ़्लोटिंग स्टेशनों, क्रमशः, एंकर और अन्य समुद्री उपकरणों के माध्यम से निर्धारण के साथ अपना स्वयं का फ़्लोटिंग प्लेटफ़ॉर्म है।

बिल्डिंग फ्रेम के साथ पवन टरबाइन संरचनाओं का संयोजन

पवन चक्कियों का एक बहुत ही आशाजनक समूह भी है जो सचमुच ऊंची इमारतों के पतवारों में एकीकृत हैं। इस समाधान के दो फायदे हैं - प्रवाह के "रिसेप्शन" के लिए अनुकूल परिस्थितियां और बिजली के वितरण के रास्ते में कमी, क्योंकि आपूर्ति का अंतिम स्रोत आमतौर पर भवन के अंदर के उपभोक्ता होते हैं। फिलहाल, इस प्रकार के पवन टर्बाइनों का एकीकरण अधिक बार किया जाता हैविशेष वायुगतिकीय सिलेंडर जो गगनचुंबी इमारतों की छतों पर लगे होते हैं। मिनी-प्रोपेलर्स की अवधारणा भी विकसित की जा रही है, जिसे एक लंबे निर्माण स्थल के किसी भी हिस्से में रखा जा सकता है। उपकरणों को सचमुच दीवारों में एकीकृत किया जाता है, जिसके बाद वे सामान्य बिजली आपूर्ति प्रणाली से जुड़े होते हैं, जिससे ऊर्जा की एक छोटी लेकिन स्थिर मात्रा निकलती है।

निष्कर्ष

हाल के वर्षों में, रूस में पवन टरबाइनों में रुचि काफी बढ़ गई है। 30-50 मेगावाट तक की क्षमता वाले बड़े स्टेशनों को विभिन्न क्षेत्रों में समय-समय पर परिचालन में लाया जाता है। हमारे देश के लिए, पवन चक्कियां विशेष रूप से उपयोगी हैं क्योंकि वे हमें दूरदराज के क्षेत्रों में ऊर्जा प्रदान करने की अनुमति देती हैं जहां इस समय ऊर्जा आपूर्ति के अन्य साधनों को व्यवस्थित करने की कोई संभावना नहीं है। छोटे पवन ऊर्जा संयंत्रों का खंड भी सक्रिय रूप से विकसित हो रहा है। रूस में, 1-5 kW की क्षमता वाली व्यक्तिगत बिजली प्रणालियाँ बहुत लोकप्रिय हो गई हैं। इसी समय, डेवलपर्स पवन चक्कियों के संचालन के सिद्धांतों को आंतरिक दहन इंजनों के साथ संयोजित करने से इनकार नहीं करते हैं। इस दिशा में सफलता, विशेष रूप से, पवन-डीजल डिजाइनों द्वारा प्रदर्शित की जाती है। यह कहना अभी भी मुश्किल है कि आने वाले दशकों में रूस में पवन ऊर्जा की कितनी मांग होगी, क्योंकि पारंपरिक ऊर्जा स्रोतों की स्थिति अभी भी मजबूत है। लेकिन दुनिया भर में वैकल्पिक ऊर्जा के लिए संक्रमण के रुझान रूसी उद्योग को ऐसे क्षेत्रों को सक्रिय रूप से तलाशने के लिए प्रेरित कर सकते हैं।