पवन टरबाइन बिजली कैसे उत्पन्न करता है?

जब भी मैं उपनगरों में किसी पवन फार्म के पास से गुज़रता हूँ, मुझे हमेशा "बड़ी पवन चक्कियों" की कतारें धीरे-धीरे घूमती हुई दिखाई देती हैं - हालाँकि वे न तो तेज़ और न ही धीमी लगती हैं, लेकिन वे हज़ारों घरों तक बिजली पहुँचा सकती हैं। कई दोस्त उत्सुक हैं: हवा के साथ घूमने वाली ये पंखुड़ियाँ अदृश्य हवा को बिजली में कैसे बदल देती हैं जिसका हम उपयोग कर सकते हैं? आज, आम भाषा में, हम आपको पवन ऊर्जा उत्पादन की "ऊर्जा परिवर्तन तकनीक" से परिचित कराएँगे।

दरअसल, पवन ऊर्जा उत्पादन का मूल तर्क एक "ऊर्जा रिले रेस" जैसा है: पहले हवा की "गतिज ऊर्जा" को समझें, फिर उसे यांत्रिक "घूर्णी बल" में बदलें, और अंत में उसे "विद्युत ऊर्जा" में बदलें जिससे एक प्रकाश बल्ब जल सके। पूरी प्रक्रिया को तीन चरणों में विभाजित किया गया है, जिनमें से प्रत्येक में समर्पित "खिलाड़ी" अपना योगदान देते हैं।

पहला कदम "हवा को पकड़ने" के लिए ब्लेड पर निर्भर रहना है: पवन ऊर्जा को घूर्णन बल में बदलना। हवा स्वयं अदृश्य "गतिज ऊर्जा" के साथ हवा का प्रवाह है - जिस तरह तेज़ हवाएँ गिरे हुए पत्तों को उड़ा सकती हैं और नावों को गति दे सकती हैं, उसी तरह यह बल पवन टरबाइन के ब्लेड को भी गति दे सकता है। हालाँकि, ब्लेड को यूँ ही नहीं डिज़ाइन किया गया है। इसका आकार हवाई जहाज के पंख जैसा ही है, जिसका एक भाग उत्तल और दूसरा सपाट है: जब हवा चलती है, तो उत्तल सतह पर वायु प्रवाह वेग तेज़ होता है और दबाव कम होता है, जबकि अवतल सतह पर वायु प्रवाह वेग धीमा होता है और दबाव अधिक होता है। यह दाब अंतर एक "लिफ्ट" बनाता है, मानो कोई अदृश्य हाथ ब्लेड को केंद्रीय अक्ष पर घूमने के लिए धकेल रहा हो। इस क्षण में, हवा की गतिज ऊर्जा ब्लेड के घूर्णन के लिए यांत्रिक ऊर्जा बन गई, और "ऊर्जा रिले दौड़" का पहला चरण सुरक्षित हो गया।

दूसरा चरण है "गति बढ़ाने" के लिए एक्सीलरेटर का उपयोग करना: घूर्णन बल को "शक्तिशाली" बनाना। आपने शायद ध्यान न दिया हो, लेकिन ब्लेड वास्तव में बहुत धीमी गति से घूमते हैं - आमतौर पर केवल 10 से 20 चक्कर प्रति मिनट, और इतनी धीमी गति से जनरेटर नहीं चल सकता। इस बिंदु पर, क्षेत्र को बचाने के लिए एक "बूस्टर" (जिसे गियरबॉक्स भी कहा जाता है) की आवश्यकता होती है: यह सटीक "पावर एम्पलीफायरों" के एक सेट की तरह होता है, जो ब्लेड द्वारा प्रेषित कम गति वाले घूर्णन को लगभग 1500 चक्कर प्रति मिनट तक "बढ़ाने" के लिए विभिन्न आकारों के गियर का उपयोग करते हैं। साइकिल चलाते समय गियर बदलने की तरह, पैडल पर हल्का सा पैर रखने से भी पहिए तेज़ी से घूम सकते हैं। एक्सीलरेटर पवन ऊर्जा प्रणाली को "उच्च गियर" पर स्थानांतरित करता है ताकि बिजली उत्पादन के अगले चरण के लिए पर्याप्त शक्ति जमा हो सके।

तीसरा चरण एक जनरेटर का उपयोग करके घूर्णन बल को विद्युत ऊर्जा में "रूपांतरित" करना है। इस चरण के लिए "विद्युत चुम्बकीय प्रेरण" के सिद्धांत का उपयोग आवश्यक है, जिसे हमने मिडिल स्कूल में सीखा है - सरल शब्दों में, "गतिशील चुंबकत्व विद्युत उत्पन्न करता है"। गति कम करने वाला उपकरण जनरेटर में "रोटर" (चुंबक युक्त) को तेज़ गति से घुमाता है, जबकि तांबे के तार से लिपटा "स्टेटर" भी जनरेटर के अंदर लगा होता है। जब रोटर का चुंबक स्टेटर के चारों ओर घूमता है, तो यह स्टेटर कुंडली में चुंबकीय क्षेत्र को काट देता है, जो इलेक्ट्रॉनों के लिए "रनवे बनाने" के बराबर है, जिससे वे तांबे के तार में दिशात्मक रूप से प्रवाहित हो सकते हैं - इस प्रकार, धारा उत्पन्न होती है!

हालाँकि, उत्पन्न धारा का सीधे उपयोग नहीं किया जा सकता। इसे ग्रिड मानकों के अनुरूप एसी पावर में बदलने के लिए "रेक्टिफिकेशन" और "वोल्टेज स्थिरीकरण" जैसी कई प्रक्रियाओं से गुजरना पड़ता है। फिर इसे ट्रांसमिशन लाइनों के माध्यम से सबस्टेशनों तक पहुँचाया जाता है और अंततः हमारे घरों और कार्यालयों में प्रवेश करके, लाइटें जलाई जाती हैं और बिजली के उपकरणों को चलाया जाता है।

देखिए, हवा के ब्लेडों को छूने से लेकर बिजली के करंट से बल्ब जलने तक, पूरी प्रक्रिया एक अंतर्संबंधित "ऊर्जा जादू" जैसी है - कोयले के जलने से कोई काला धुआँ नहीं निकलता, गैर-नवीकरणीय संसाधनों की खपत नहीं होती, और केवल प्रकृति की हवा ही "बड़ी पवनचक्की" से अनंत स्वच्छ बिजली उत्पन्न कर सकती है। अगली बार जब आप किसी पवन ऊर्जा केंद्र के ब्लेडों को घूमते हुए देखें, तो आपको याद आ सकता है कि प्रत्येक चक्कर पवन ऊर्जा से विद्युत ऊर्जा में एक अद्भुत परिवर्तन है।