क्या पवन टरबाइन इतनी धीमी गति से बिजली उत्पन्न कर सकती है?

क्या एक पवन टरबाइन इतनी धीमी गति से बिजली कैसे पैदा की जा सकती है? पवन ऊर्जा एक नवीकरणीय और स्वच्छ ऊर्जा स्रोत है। ऊर्जा की मानवीय मांग में निरंतर वृद्धि के साथ, मनुष्य धीरे-धीरे पवन ऊर्जा का उपयोग बढ़ा रहे हैं। पवन टर्बाइन अक्सर विशाल घास के मैदानों, पर्वतीय ढलानों और यहां तक कि समुद्री सतह पर भी दिखाई देते हैं, लेकिन हम देख सकते हैं कि घूर्णन टर्बाइनों में ऐसी समस्याएं हो सकती हैं। पवन टर्बाइनों के ब्लेड इतने धीरे क्यों घूमते हैं? क्या इससे बिजली पैदा हो सकती है?

पवन टरबाइन की गति को हम जो देखते हैं उसके अनुसार समायोजित करना वास्तव में कई कारकों का संयोजन है।

पवन टरबाइन के ब्लेड का द्रव्यमान बहुत बड़ा होता है और उन्हें घुमाने के लिए बहुत अधिक प्रयास की आवश्यकता होती है।

बहुत से लोग सोचते हैं कि पवन टरबाइन एक छोटी पवनचक्की की तरह है, बहुत बड़ी नहीं, खासकर जब हम दूर से एक बड़ी पवन टरबाइन देखते हैं। हमें ऐसा लगता है, लेकिन वास्तव में पवन टर्बाइनों को विशालकाय कहा जा सकता है। पवन टरबाइन के ब्लेड 60 मीटर तक लंबे होते हैं। यह ज्ञात है कि एक मध्यम आकार के यात्री विमान का पंख फैलाव लगभग 30 मीटर होता है, और एक साधारण बड़े यात्री विमान का पंख फैलाव मुश्किल से 60 मीटर तक पहुंच सकता है। यद्यपि ऐसे बड़े ब्लेडों में उच्च शक्ति और कम घनत्व वाली सामग्री का उपयोग किया जाता है, फिर भी उनका द्रव्यमान बहुत कम नहीं होता, आमतौर पर उनका वजन दस टन से अधिक होता है। तीन उच्च गुणवत्ता वाले ब्लेडों को घुमाना स्वाभाविक रूप से कठिन होता है।

कुछ लोग ऐसा सोच सकते हैं। चूँकि इतना बड़ा पंखा घुमाना मुश्किल है, तो इसे छोटा क्यों न कर दिया जाए? यह जनरेटर के पवन-आमुख क्षेत्र से संबंधित है। जब ब्लेड बहुत छोटे होते हैं, तो हवा की दिशा वाला क्षेत्र स्वाभाविक रूप से बहुत छोटा हो जाता है, और ब्लेड पर हवा कम होती जाती है, एकल जनरेटर द्वारा उत्पन्न बिजली कम होती जाती है। अगर जनरेटरों की संख्या बढ़ जाए, तो क्या उसकी भरपाई हो सकती है? दरअसल, संख्या बढ़ने से निर्माण लागत भी बढ़ जाती है। सामान्यतः, यदि एक ही विद्युत स्रोत का उपयोग किया जाए तो छोटे ब्लेड जनरेटर की लागत अधिक होगी। हालाँकि, पंखा बहुत बड़ा नहीं हो सकता। एक ओर, यह सामग्री द्वारा सीमित है, और दूसरी ओर, स्थापना अधिक कठिन होगी। व्यापक विचार-विमर्श के बाद, हमने अब विभिन्न आकारों के पंखों का उपयोग किया है।

उच्च घूर्णन गति का अर्थ आवश्यक रूप से अधिक विद्युत उत्पादन नहीं है।

जब पवन टरबाइन के ब्लेड घूमते हैं, तो यह एक विशाल आंतरिक गियर को एक साथ घुमाने के लिए प्रेरित करता है, और जब बड़ा गियर छोटे गियर को चलाता है, तो घूर्णन गति में भी महत्वपूर्ण परिवर्तन होता है। यह संरचना सबसे परिचित तरीके से व्यक्त की जाती है, जो गियरबॉक्स के समतुल्य है। हम देखते हैं कि ब्लेड धीरे-धीरे घूमते हैं, लेकिन वास्तव में पंखा गियरबॉक्स के माध्यम से जनरेटर को उच्च गति से घुमाता है।

बेशक, पवन टर्बाइनों का विद्युत उत्पादन न केवल गति से संबंधित है, बल्कि टॉर्क से भी संबंधित है। शक्ति = टॉर्क गति K, जो एक स्थिरांक है। जब गति कम होती है, तो टॉर्क बढ़ाने से आउटपुट पावर भी बढ़ सकती है। इसलिए, पवन टर्बाइनों के स्थायित्व को लम्बा करने के लिए, ब्लेडों को आमतौर पर बहुत तेजी से नहीं घुमाया जाता है, क्योंकि पवन टर्बाइनों के ब्लेड विशाल होते हैं और उच्च गति वाले घूर्णन का केन्द्रापसारक बल भी बड़ा होता है। दीर्घकालिक उच्च-तीव्रता वाली केन्द्रापसारक गति भी ब्लेड के जीवन को नुकसान पहुंचा सकती है, और गंभीर क्षति सीधे हो सकती है। इसलिए, जब पवन टरबाइन तेज हवाओं का सामना करती है, तो यह सुरक्षा मोड चालू कर देती है और पंखे की सुरक्षा के लिए बिजली पैदा करना बंद कर देती है।

अत्यधिक गति से विद्युत उत्पादन दक्षता भी प्रभावित हो सकती है।

दरअसल, जब पंखे के ब्लेड घूमते हैं तो वे हवा की गति में भी बाधा डालते हैं। गति जितनी अधिक तीव्र होगी, बाधाएं उतनी ही अधिक मजबूत होंगी। जब एक निश्चित मूल्य तक पहुँच जाएगा, तो पवन ऊर्जा की उपयोग दर भी कम होने लगेगी। सभी की समझ की सुविधा के लिए, हम दो चरम उदाहरणों की कल्पना कर सकते हैं। यदि पंखे की गति अनंत के करीब पहुंच जाती है, तो ब्लेडों का घूमना सीधे सीलिंग प्लेट बनाने के बराबर होता है, जो वायु प्रवाह को अवरुद्ध कर देता है। इस बिंदु पर, हवा को अपना मार्ग बदलना पड़ता है, इसलिए स्वाभाविक रूप से इस पवन ऊर्जा का अच्छा उपयोग करना संभव नहीं है। इस बिंदु पर, पवन ऊर्जा की उपयोग दर शून्य के बराबर है। दूसरा परिदृश्य तब होता है जब पंखे की गति शून्य हो जाती है। इस समय पवन ऊर्जा का बिल्कुल भी उपयोग नहीं किया गया है। उच्चतम पवन ऊर्जा उपयोग दर वाली गति शून्य गति और अनंत गति की सीमा के भीतर मौजूद है। यह गति कई कारकों से संबंधित है। हमने यहां बहुत सारी बातें कीं। इसलिए, हम जो पंखे की गति देखते हैं वह सैद्धांतिक इष्टतम गति से महत्वपूर्ण रूप से भिन्न नहीं है। इष्टतम गति को समायोजित करने से, इस समय पवन ऊर्जा उपयोग दर भी उच्चतम है।

संक्षेप में

इसलिए, पवन टर्बाइन धीमी गति से काम करते हुए प्रतीत होते हैं, जबकि वास्तविक शरीर कुशलतापूर्वक बिजली उत्पन्न कर रहा होता है। देखने में साधारण पंखा जनरेटर प्रतीत होते हैं, वास्तव में, पंखा विद्युत उत्पादन की दक्षता को प्रभावित करने वाले विभिन्न कारकों को डिजाइन के आरंभ में ध्यान में रखा गया था। इस सरल घटना के पीछे जटिल एवं कठोर वैज्ञानिक सत्य छिपे हैं।