बिजली पैदा करने वाले विशाल पवन खेतों से लेकर एक ही घर को बिजली देने वाले छोटे टर्बाइनों तक, दुनिया भर में पवन टरबाइन विभिन्न प्रकार की बिजली की जरूरतों के लिए स्वच्छ बिजली उत्पन्न करते हैं।
विंड टर्बाइन कैसे काम करता है
अमेरिकी में, पवन टरबाइन एक आम दृश्य बनते जा रहे हैं। सदी की शुरुआत के बाद से, कुल अमेरिकी पवन ऊर्जा क्षमता 24 गुना से अधिक बढ़ गई है। वर्तमान में, अमेरिकी में 15 मिलियन से अधिक घरों को बिजली देने के लिए पर्याप्त बिजली पैदा करने के लिए पर्याप्त पवन ऊर्जा क्षमता है, जिससे स्वच्छ ऊर्जा भविष्य का मार्ग प्रशस्त करने में मदद मिलती है।
यांत्रिक शक्ति उत्पन्न करने के लिए पवन ऊर्जा का उपयोग करने की अवधारणा सहस्राब्दियों से चली आ रही है। 5000 ईसा पूर्व में, मिस्रवासियों ने नील नदी के किनारे नावों को चलाने के लिए पवन ऊर्जा का उपयोग किया। अमेरिकी उपनिवेशवादियों ने अनाज पीसने, पानी पंप करने और चीरघरों में लकड़ी काटने के लिए पवन चक्कियों पर भरोसा किया। आज की पवन टरबाइन पवनचक्की के आधुनिक समकक्ष हैं - पवन में गतिज ऊर्जा को स्वच्छ, नवीकरणीय बिजली में परिवर्तित करना।
पवन टरबाइन कैसे काम करता है?
अधिकांश पवन टर्बाइनों में ट्यूबलर स्टील से बने टॉवर पर लगे तीन ब्लेड होते हैं। दो ब्लेड, या कंक्रीट या स्टील जाली टावरों के साथ कम आम किस्में हैं। जमीन से 100 फीट या उससे अधिक ऊपर, टॉवर टरबाइन को उच्च ऊंचाई पर पाई जाने वाली तेज हवा की गति का लाभ उठाने की अनुमति देता है।
टर्बाइन अपने प्रोपेलर जैसे ब्लेड से हवा की ऊर्जा को पकड़ते हैं, जो एक हवाई जहाज के पंख की तरह काम करते हैं। जब हवा चलती है, तो ब्लेड के एक तरफ कम दबाव वाली हवा का एक पॉकेट बनता है। कम दबाव वाली हवा की जेब तब ब्लेड को अपनी ओर खींचती है, जिससे रोटर मुड़ जाता है। इसे लिफ्ट कहा जाता है। लिफ्ट का बल ब्लेड के सामने की ओर हवा के बल की तुलना में बहुत अधिक मजबूत होता है, जिसे ड्रैग कहा जाता है। लिफ्ट और ड्रैग का संयोजन रोटर को प्रोपेलर की तरह घूमने का कारण बनता है।
गियर की एक श्रृंखला रोटर के रोटेशन को लगभग 18 क्रांति प्रति मिनट से बढ़ाकर लगभग 1,800 चक्कर प्रति मिनट कर देती है - एक गति जो टरबाइन के जनरेटर को एसी बिजली का उत्पादन करने की अनुमति देती है।
एक सुव्यवस्थित बाड़े जिसे नैकेल हाउस कहा जाता है, प्रमुख टरबाइन घटक - आमतौर पर गियर, रोटर और जनरेटर सहित - नैकेल नामक आवास के भीतर पाए जाते हैं। टर्बाइन टॉवर के ऊपर बैठे, कुछ नैकलेस इतने बड़े हैं कि एक हेलीकॉप्टर उतर सकता है।
एक अन्य प्रमुख घटक टरबाइन का नियंत्रक है, जो तेज हवाओं से होने वाले नुकसान से बचने के लिए रोटर की गति को 55 मील प्रति घंटे से अधिक रखता है। एक एनीमोमीटर लगातार हवा की गति को मापता है और डेटा को नियंत्रक तक पहुंचाता है। एक ब्रेक, जिसे नैकेल में भी रखा जाता है, आपात स्थिति में रोटर को यांत्रिक, विद्युत या हाइड्रॉलिक रूप से रोकता है। पवन टर्बाइनों के यांत्रिकी के बारे में अधिक जानने के लिए ऊपर दिए गए इंटरैक्टिव ग्राफ़िक का अन्वेषण करें।
पवन टरबाइन के प्रकार
पवन टर्बाइन दो बुनियादी प्रकार के होते हैं: एक क्षैतिज अक्ष वाले और एक लंबवत अक्ष वाले।
अधिकांश पवन टर्बाइनों में एक क्षैतिज अक्ष होता है: एक प्रोपेलर-शैली का डिज़ाइन जिसमें ब्लेड होते हैं जो एक क्षैतिज अक्ष के चारों ओर घूमते हैं। क्षैतिज अक्ष टर्बाइन या तो ऊपर की ओर होते हैं (हवा टावर से पहले ब्लेड हिट करती है) या डाउनविंड (हवा ब्लेड से पहले टावर को हिट करती है)। अपविंड टर्बाइन में एक यॉ ड्राइव और मोटर - घटक भी शामिल होते हैं जो रोटर को हवा का सामना करने के लिए नैकेल को घुमाते हैं जब इसकी दिशा बदलती है।
जबकि वर्टिकल एक्सिस विंड टर्बाइन के कई निर्माता हैं, उन्होंने यूटिलिटी स्केल मार्केट (100 kW क्षमता और उससे अधिक) में क्षैतिज एक्सेस टर्बाइन के समान डिग्री तक प्रवेश नहीं किया है। ऊर्ध्वाधर अक्ष टर्बाइन दो मुख्य डिजाइनों में आते हैं:
· ड्रैग-आधारित, या सैवोनियस, टर्बाइनों में आमतौर पर ठोस वैन के साथ रोटर होते हैं जो एक ऊर्ध्वाधर अक्ष के बारे में घूमते हैं।
· लिफ्ट-आधारित, या डेरियस, टर्बाइनों की एक लंबी, ऊर्ध्वाधर एयरफ़ॉइल शैली होती है (कुछ में अंडे को तोड़ने वाली आकृति दिखाई देती है)। विंडस्पायर एक प्रकार का लिफ्ट-आधारित टरबाइन है जिसका राष्ट्रीय अक्षय ऊर्जा प्रयोगशाला के राष्ट्रीय पवन प्रौद्योगिकी केंद्र में स्वतंत्र परीक्षण किया जा रहा है।
पवन टरबाइन अनुप्रयोग
विंड टर्बाइन का उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है - अपतटीय पवन संसाधनों का उपयोग करने से लेकर एकल घर के लिए बिजली पैदा करने तक:
· बड़ी पवन टर्बाइन, जिनका उपयोग अक्सर उपयोगिताओं द्वारा ग्रिड को बिजली प्रदान करने के लिए किया जाता है, 100 किलोवाट से लेकर कई मेगावाट तक होती हैं। इन उपयोगिता-पैमाने पर टर्बाइनों को अक्सर बड़ी मात्रा में बिजली का उत्पादन करने के लिए पवन खेतों में एक साथ समूहीकृत किया जाता है। पवन खेतों में कुछ या सैकड़ों टर्बाइन शामिल हो सकते हैं, जो हजारों घरों के लिए पर्याप्त शक्ति प्रदान करते हैं।
· 100 किलोवाट तक के छोटे पवन टर्बाइन आमतौर पर उस जगह के करीब होते हैं जहां से उत्पन्न बिजली का उपयोग किया जाएगा, उदाहरण के लिए, घरों के पास, दूरसंचार व्यंजन या पानी पंपिंग स्टेशन। छोटे टर्बाइन कभी-कभी डीजल जनरेटर, बैटरी और फोटोवोल्टिक सिस्टम से जुड़े होते हैं। इन प्रणालियों को हाइब्रिड विंड सिस्टम कहा जाता है और आमतौर पर दूरस्थ, ऑफ-ग्रिड स्थानों में उपयोग किया जाता है, जहां उपयोगिता ग्रिड से कनेक्शन उपलब्ध नहीं है।
· कई देशों में अपतटीय पवन टर्बाइनों का उपयोग समुद्र तट से दूर पाई जाने वाली तेज, लगातार हवाओं की ऊर्जा का उपयोग करने के लिए किया जाता है। अमेरिकी तटीय जल के ऊपर हवाओं की तकनीकी संसाधन क्षमता 4,000 गीगावाट से अधिक बिजली प्रदान करने के लिए पर्याप्त है, या वर्तमान अमेरिकी. विद्युत ऊर्जा प्रणाली की उत्पादन क्षमता का लगभग चार गुना है। हालांकि इन सभी संसाधनों को विकसित नहीं किया जाएगा, यह अत्यधिक आबादी वाले तटीय शहरों को बिजली प्रदान करने का एक बड़ा अवसर दर्शाता है। अमेरिकी के विशाल अपतटीय पवन संसाधनों का लाभ उठाने के लिए, विभाग तीन अपतटीय पवन प्रदर्शन परियोजनाओं में निवेश कर रहा है, जिसे 2017 तक संघीय और राज्य जल में अपतटीय पवन प्रणालियों को तैनात करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
पवन टरबाइनों का भविष्य
अमेरिकी पवन उद्योग के भविष्य के विकास को सुनिश्चित करने के लिए, ऊर्जा विभाग का पवन कार्यक्रम लागत को कम करने के साथ-साथ पवन टरबाइन प्रौद्योगिकी की विश्वसनीयता और दक्षता में सुधार करने के लिए उद्योग भागीदारों के साथ काम करता है। कार्यक्रम के अनुसंधान प्रयासों ने 1998 से पहले स्थापित पवन टर्बाइनों के लिए औसत क्षमता कारक (बिजली संयंत्र उत्पादकता का एक उपाय) को 22 प्रतिशत से बढ़ाकर 2006 और 2012 के बीच स्थापित टर्बाइनों के लिए 32 प्रतिशत से अधिक करने में मदद की है। पवन ऊर्जा लागत को अधिक से कम कर दिया गया है। अच्छे पवन संसाधनों वाले क्षेत्रों में 1980 में 55 सेंट प्रति किलोवाट-घंटा (kWh) से कम आज 6 सेंट/kWh से कम है।
पवन टरबाइन उन क्षेत्रों में ऊर्जा का दोहन करने का एक अनूठा अवसर प्रदान करते हैं जहां हमारे देश की आबादी को इसकी सबसे ज्यादा जरूरत है। इसमें समुद्र तट के पास जनसंख्या केंद्रों को बिजली प्रदान करने के लिए अपतटीय पवन की क्षमता, और कम कार्बन शक्ति के कुछ अन्य स्थानीय स्रोतों के साथ ग्रामीण समुदायों को बिजली पहुंचाने की भूमि आधारित पवन की क्षमता शामिल है।
ऊर्जा विभाग भूमि और समुद्र पर नए क्षेत्रों में पवन ऊर्जा को तैनात करने और हमारे देश के विद्युत ग्रिड में इस शक्ति के स्थिर, सुरक्षित एकीकरण को सुनिश्चित करने के लिए काम करना जारी रखता है।
