বায়ু বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য কোন ধরণের জেনারেটর উপযুক্ত?

একটি বায়ু টারবাইনের মূল কাজ হল বায়ুর গতির সাথে ক্রমাগত পরিবর্তিত যান্ত্রিক শক্তিকে দক্ষতার সাথে এবং স্থিতিশীলভাবে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তর করা যা গ্রিডের সাথে সংযুক্ত করা যেতে পারে। অতএব, বায়ু বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য উপযুক্ত জেনারেটরগুলি সাধারণ মডেল নয়, তাদের অবশ্যই বিস্তৃত বায়ুর গতির সাথে খাপ খাইয়ে নেওয়ার, জটিল বোঝা সহ্য করার এবং গ্রিড নিয়ন্ত্রণে সহজ হওয়ার বৈশিষ্ট্য থাকতে হবে। আধুনিক বায়ু বিদ্যুৎ শিল্প মূলত তিনটি প্রযুক্তিগত রুটের চারপাশে ঘোরে, প্রতিটির নিজস্ব সুবিধা রয়েছে এবং বিভিন্ন পরিস্থিতিতে উপযুক্ত।

১, ডাবল ফেড অ্যাসিঙ্ক্রোনাস জেনারেটর: প্রাক্তন শিল্পের মূল ভিত্তি

দীর্ঘদিন ধরে, ডাবল ফিড অ্যাসিঙ্ক্রোনাস জেনারেটরগুলি বায়ু শক্তি বাজারে পরম মূলধারার হয়ে উঠেছে। এর কাজের নীতিটি চতুর: জেনারেটর রটারটি স্লিপ রিং এবং কার্বন ব্রাশের মাধ্যমে একটি ছোট ফ্রিকোয়েন্সি কনভার্টারের সাথে সংযুক্ত থাকে, যখন স্টেটরটি সরাসরি পাওয়ার গ্রিডের সাথে সংযুক্ত থাকে।

এই নকশার সবচেয়ে বড় সুবিধা হল এর অর্থনৈতিক দক্ষতা। যেহেতু ফ্রিকোয়েন্সি কনভার্টারকে রটার সার্কিটের মাত্র এক-তৃতীয়াংশ শক্তি প্রক্রিয়া করতে হয়, তাই সরঞ্জামের খরচ কম এবং শক্তির ক্ষতিও কম। এছাড়াও, অত্যন্ত পরিপক্ক প্রযুক্তি এবং একটি সম্পূর্ণ শিল্প শৃঙ্খলের সাথে, এটি গত দুই দশকে উপকূলীয় বায়ু শক্তি, বিশেষ করে মেগাওয়াট স্তরের ইউনিটগুলির জন্য একটি সাধারণ পছন্দ হয়ে উঠেছে।

তবে, শিল্পের বিকাশের সাথে সাথে এর অসুবিধাগুলি ক্রমশ প্রকট হয়ে উঠেছে। কার্বন ব্রাশ এবং স্লিপ রিং হল যান্ত্রিক যোগাযোগের উপাদান যা বায়ু খামারের কঠোর অপারেটিং পরিবেশে নিয়মিত রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজন হয় এবং সম্ভাব্য ব্যর্থতার পয়েন্ট। এছাড়াও, পাওয়ার গ্রিডের সাথে স্টেটরের সরাসরি সংযোগের কারণে, গ্রিডে ভোল্টেজের ওঠানামা (অর্থাৎ "কম ভোল্টেজের মাধ্যমে যাত্রা") মোকাবেলা করার ক্ষমতা তুলনামূলকভাবে দুর্বল।

2, স্থায়ী চুম্বক সরাসরি ড্রাইভ সিঙ্ক্রোনাস জেনারেটর: নির্ভরযোগ্যতার একটি মডেল

ডাইরেক্ট ড্রাইভ প্রযুক্তি সম্পূর্ণ ভিন্ন পদ্ধতি গ্রহণ করে। এটি উচ্চ-গতির গিয়ারবক্স সম্পূর্ণরূপে বাদ দেয়, যার ফলে বায়ু টারবাইন সরাসরি একটি মাল্টি-পোল স্থায়ী চৌম্বক সিঙ্ক্রোনাস জেনারেটর চালাতে পারে। কম গতির কারণে, নির্গত কারেন্টের ফ্রিকোয়েন্সি ব্যাপকভাবে পরিবর্তিত হয়, তাই গ্রিডে পাঠানোর আগে সমস্ত বৈদ্যুতিক শক্তি একটি পূর্ণ-শক্তি বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল দ্বারা প্রক্রিয়াজাত করতে হবে।

এই পরিকল্পনাটি বৈপ্লবিক সুবিধা নিয়ে আসে। সর্বোচ্চ ব্যর্থতার হার সহ গিয়ারবক্স অপসারণ ইউনিটের নির্ভরযোগ্যতা এবং রক্ষণাবেক্ষণের ক্ষমতাকে ব্যাপকভাবে উন্নত করে, বিশেষ করে অফশোর উইন্ড ফার্মগুলির জন্য উপযুক্ত যা সহজেই অ্যাক্সেসযোগ্য নয়। স্থায়ী চুম্বকগুলি উত্তেজনার ক্ষতি ছাড়াই চৌম্বক ক্ষেত্র প্রদান করে, যার ফলে উচ্চ দক্ষতা তৈরি হয়। আরও গুরুত্বপূর্ণ বিষয় হল, পূর্ণ পাওয়ার ফ্রিকোয়েন্সি কনভার্টার একটি 'ফায়ারওয়াল' হিসাবে কাজ করে, জেনারেটরকে গ্রিড থেকে নিখুঁতভাবে বিচ্ছিন্ন করে, উইন্ড টারবাইনকে গ্রিডের ওঠানামার প্রতি অত্যন্ত সংবেদনশীল করে তোলে এবং সক্রিয়ভাবে গ্রিডকে সমর্থন করতে সক্ষম হয়, যার ফলে চমৎকার পাওয়ার গুণমান তৈরি হয়।

চ্যালেঞ্জ হলো বিশাল ব্যাস এবং অসংখ্য খুঁটি সহ একটি জেনারেটর তৈরি করা যাতে কম গতিতে পর্যাপ্ত ফ্রিকোয়েন্সি বিদ্যুৎ উৎপন্ন হয়, যার ফলে আশ্চর্যজনক আয়তন এবং ওজন তৈরি হয়, যা পরিবহন এবং উত্তোলনের জন্য একটি চ্যালেঞ্জ তৈরি করে। এদিকে, এটি বিরল পৃথিবীর স্থায়ী চুম্বক উপকরণের উপর নির্ভর করে, যার ফলে খরচ বেশি হয়।

৩, মাঝারি গতির স্থায়ী চুম্বক সিঙ্ক্রোনাস জেনারেটর (আধা-সরাসরি ড্রাইভ): বর্তমান প্রযুক্তিগত প্রিয়তম

ডাইরেক্ট ড্রাইভের নির্ভরযোগ্যতা এবং ঐতিহ্যবাহী কাঠামোর কম্প্যাক্টনেসের মধ্যে ভারসাম্য বজায় রাখার জন্য, আপোষমূলক "সেমি ডাইরেক্ট ড্রাইভ" বা "মাঝারি গতির ড্রাইভ" সমাধানগুলি আবির্ভূত হয়েছে এবং দ্রুত বৃহৎ বায়ু টারবাইনগুলির জন্য, বিশেষ করে অফশোর মডেলগুলির জন্য মূলধারার পছন্দ হয়ে উঠেছে।

এটি একটি সহজ এবং মজবুত মাঝারি গতির গিয়ারবক্স ধরে রাখে (সাধারণত শুধুমাত্র একটি প্ল্যানেটারি গিয়ার সহ), যা বায়ু টারবাইনের গতিকে মাঝারি স্তরে বৃদ্ধি করে, একটি কম্প্যাক্ট স্থায়ী চৌম্বক সিঙ্ক্রোনাস জেনারেটর চালায় এবং অবশেষে একটি পূর্ণ পাওয়ার ফ্রিকোয়েন্সি কনভার্টারের মাধ্যমে গ্রিডের সাথে সংযুক্ত হয়।

এটিকে 'সোনালী সংমিশ্রণ' বলা যেতে পারে। এটি একটি সাধারণ গিয়ারবক্সের সাহায্যে জেনারেটরের আকার এবং ওজন উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে, সরাসরি ড্রাইভ ইউনিটগুলির পরিবহন সমস্যা সমাধান করে, একই সাথে স্থায়ী চৌম্বক মোটরগুলির উচ্চ দক্ষতা এবং পূর্ণ শক্তি ফ্রিকোয়েন্সি রূপান্তরকারীদের দুর্দান্ত গ্রিড বন্ধুত্ব বজায় রাখে। এর নির্ভরযোগ্যতা ঐতিহ্যবাহী ডাবল ফিড সিস্টেমের তুলনায় অনেক বেশি। যদিও প্রযুক্তিগত ইন্টিগ্রেশন কঠিন এবং প্রাথমিক খরচ কম নয়, পূর্ণ জীবনচক্র বিদ্যুৎ খরচের ক্ষেত্রে সুবিধাগুলি উল্লেখযোগ্য।

সারাংশ এবং প্রবণতা

সামগ্রিকভাবে, বায়ু টারবাইনের প্রযুক্তিগত বিবর্তনের পথ স্পষ্ট:

ডাবল ফেড অ্যাসিঙ্ক্রোনাস জেনারেটরগুলি তাদের পরিপক্কতা এবং সাশ্রয়ী মূল্যের কারণে নির্দিষ্ট অনশোর বাজারে এখনও প্রাণবন্ত।

স্থায়ী চুম্বক ডাইরেক্ট ড্রাইভ সিঙ্ক্রোনাস জেনারেটরগুলি তাদের অতুলনীয় নির্ভরযোগ্যতার সাথে সমুদ্র এবং কম বাতাসের গতির অঞ্চলে দৃঢ়ভাবে একটি স্থান দখল করে।

মাঝারি গতির স্থায়ী চুম্বক সিঙ্ক্রোনাস জেনারেটরটি প্রথম দুটির সুবিধাগুলিকে সফলভাবে একীভূত করে, বর্তমান বৃহৎ-স্কেল এবং অফশোর বায়ু শক্তি উন্নয়নে পরম প্রযুক্তিগত নেতা হয়ে ওঠে, যা শিল্পের ভবিষ্যতের দিকনির্দেশনাকে প্রতিনিধিত্ব করে।

জেনারেটরের পছন্দ মূলত প্রাথমিক বিনিয়োগ, পরিচালনা এবং রক্ষণাবেক্ষণ খরচ, বিদ্যুৎ উৎপাদন দক্ষতা এবং গ্রিড সংযোগের প্রয়োজনীয়তার মধ্যে সর্বোত্তম ভারসাম্য অনুসন্ধানের জন্য। বায়ু টারবাইনগুলি যত বড় এবং সমুদ্রতীরবর্তী হয়ে উঠছে, নির্ভরযোগ্যতা এবং গ্রিড সমর্থন ক্ষমতার প্রয়োজনীয়তাগুলি অপ্রতিরোধ্য হয়ে উঠেছে। এটিই মৌলিক কারণ যে কেন পূর্ণ শক্তি ফ্রিকোয়েন্সি রূপান্তরকারীদের সাথে স্থায়ী চৌম্বক জেনারেটরের প্রযুক্তিগত রুট জয়লাভ করেছে।