पवन टरबाइन के बड़े ब्लेड कैसे बनाए जाते हैं?

बड़े पवन टरबाइन ब्लेडों का निर्माण एक अत्यंत सटीक और तकनीकी रूप से गहन प्रक्रिया है, जिसमें मुख्य रूप से ग्लास फाइबर प्रबलित प्लास्टिक (GFRP) या कार्बन फाइबर प्रबलित प्लास्टिक (CFRP) जैसे मिश्रित पदार्थों का उपयोग किया जाता है और मोल्ड बनाने की तकनीक के माध्यम से इनका उत्पादन किया जाता है। उत्पादन के मुख्य चरण और प्रमुख तकनीकी बिंदु निम्नलिखित हैं:

1. डिजाइन और सांचे की तैयारी

न्यूमेटिक और संरचनात्मक डिजाइन: पवन ऊर्जा रूपांतरण दक्षता, भार वहन क्षमता, शोर नियंत्रण आदि की आवश्यकताओं के आधार पर, ब्लेड की 3डी मॉडलिंग और यांत्रिक सिमुलेशन के लिए CAD/CAE सॉफ्टवेयर का उपयोग किया जाता है।

मोल्ड निर्माण: ब्लेड को आमतौर पर ऊपरी और निचले आधे हिस्सों में विभाजित किया जाता है, जिन्हें अलग-अलग बनाया जाता है। मोल्ड आमतौर पर स्टील या मिश्रित सामग्रियों से बने होते हैं, और इनकी सतहों को चिकनी ब्लेड सतहों (हवा के प्रतिरोध को कम करने के लिए) को सुनिश्चित करने के लिए उच्च परिशुद्धता पॉलिशिंग और रिलीज एजेंटों के साथ कोटिंग की आवश्यकता होती है।

2. सामग्री की तैयारी

मुख्य सामग्रियां:

सुदृढ़ीकरण सामग्री: ग्लास फाइबर कपड़ा (आमतौर पर इस्तेमाल किया जाता है), कार्बन फाइबर कपड़ा (वजन कम करने के लिए अति लंबी ब्लेडों में इस्तेमाल किया जाता है)।

आधार सामग्री: एपॉक्सी राल या पॉलिएस्टर राल (एपॉक्सी राल का प्रदर्शन बेहतर होता है और इसका उपयोग बड़े ब्लेड के लिए किया जाता है)।

मुख्य सामग्री: बलसा या पीवीसी फोम, जिसका उपयोग ब्लेड के अंदरूनी हिस्से को भरने के लिए किया जाता है ताकि कठोरता बढ़ाने और वजन कम करने के लिए "सैंडविच संरचना" बनाई जा सके।

संरचनात्मक घटक: ब्लेड रूट एम्बेडेड बोल्ट स्लीव (कनेक्टिंग हब), आगे और पीछे के किनारे के कतरनी बीम, आदि।

3. परत चढ़ाना और वैक्यूम इन्फ्यूजन

यह ब्लेड बनाने की मूल प्रक्रिया है, जिसमें आमतौर पर वैक्यूम असिस्टेड रेजिन इन्फ्यूजन (VARI) तकनीक का उपयोग किया जाता है:

बिछाने की प्रक्रिया: सांचे में फाइबर का कपड़ा, कोर सामग्री और संरचनात्मक घटकों को परत दर परत बिछाएं। परत डिजाइन में ब्लेड के विभिन्न भागों की तनाव स्थिति के अनुसार फाइबर की दिशा और मोटाई को समायोजित करना आवश्यक है।

सील करना और वैक्यूम करना: परत को वैक्यूम फिल्म से ढक दें और उसे सील कर दें, हवा निकालने के लिए वैक्यूम करें, और नकारात्मक दबाव के तहत राल को रेशों में समान रूप से रिसने दें।

रेजिन इन्फ्यूजन: मिश्रित रेजिन को पाइपलाइन के माध्यम से मोल्ड में इंजेक्ट करें और वैक्यूम के तहत सभी फाइबर परतों में प्रवेश कराएं।

उपचार प्रक्रिया: राल को सुखाने के लिए सांचे को गर्म करें (आमतौर पर 50°C-80°C), जिससे एक उच्च-शक्ति वाला मिश्रित आवरण बनता है।

4. मोल्ड को बंद करना और जोड़ना

मोल्ड से निकालना: जमने के बाद मोल्ड से ऊपरी और निचले आधे हिस्से को निकालें।

चिपकने वाला पदार्थ: ऊपरी और निचले आवरणों को संरेखित करें और उन्हें आपस में जोड़ने के लिए संरचनात्मक चिपकने वाले पदार्थ (आमतौर पर एपॉक्सी चिपकने वाला पदार्थ) का उपयोग करें। साथ ही, संरचना को मजबूत करने के लिए वेब प्लेट को आंतरिक रूप से चिपका दें।

जड़ उपचार: हब को जोड़ने वाले ब्लेड के जड़ क्षेत्र को मजबूत करें (जैसे कि परत को मोटा करना या धातु की परत चढ़ाना)।

5. पोस्ट प्रोसेसिंग और परीक्षण

छंटाई: किनारों पर अतिरिक्त सामग्री को काटें और सतह को पॉलिश करें।

कोटिंग: स्प्रे प्रोटेक्टिव कोटिंग (एंटी यूवी, एंटी आइस, एंटी कोरोजन) और लोगो का रंग।

संतुलन परीक्षण: गतिशील संतुलन सुनिश्चित करने के लिए ब्लेड के गुरुत्वाकर्षण केंद्र और वजन वितरण की जांच करें।

गैर-विनाशकारी परीक्षण: आंतरिक दोषों (जैसे बुलबुले, परतदारपन) का निरीक्षण करने के लिए अल्ट्रासोनिक या एक्स-रे का उपयोग करना।

स्थैतिक भार और थकान परीक्षण (नमूनाकरण): डिजाइन जीवन (आमतौर पर 20-30 वर्ष) सुनिश्चित करने के लिए यांत्रिक परीक्षण हेतु अत्यधिक पवन भार का अनुकरण करना।

6. तकनीकी विकास के रुझान

बुद्धिमान विनिर्माण: स्वचालित परत बिछाने वाला रोबोट, वास्तविक समय में सामग्री डालने की निगरानी प्रणाली।

सामग्री नवाचार: कार्बन फाइबर हाइब्रिड अनुप्रयोग, पुनर्चक्रण योग्य राल (जैसे थर्मोप्लास्टिक मिश्रित सामग्री)।

मॉड्यूलर डिज़ाइन: खंडित ब्लेड परिवहन और स्थापना को आसान बनाते हैं।

सेवानिवृत्त ब्लेडों का पुनर्चक्रण: पुन: उपयोग के लिए पायरोलिसिस और यांत्रिक क्रशिंग जैसी हरित पुनर्चक्रण प्रौद्योगिकियों का विकास करना।

प्रमुख चुनौतियाँ

बड़े पैमाने पर सीमाएं: ब्लेड की लंबाई 100 मीटर से अधिक हो गई है (समुद्री पवन टर्बाइनों के लिए), जिससे परिवहन, मोल्ड के आकार और संरचनात्मक कठोरता में चुनौतियां आ रही हैं।

गुणवत्ता नियंत्रण: मामूली खामियों के कारण थकान संबंधी विफलता हो सकती है, और प्रक्रिया की निरंतरता की कड़ी निगरानी आवश्यक है।

लागत नियंत्रण: पंखे की कुल लागत में सामग्री और प्रक्रिया लागत का अनुपात अपेक्षाकृत अधिक होता है, और उत्पादन दक्षता को अनुकूलित करने की आवश्यकता होती है।

उपर्युक्त सटीक प्रक्रियाओं के माध्यम से, आधुनिक पवन टरबाइन ब्लेड उच्च शक्ति, हल्के वजन और लंबे जीवनकाल के बीच संतुलन प्राप्त करते हैं, जिससे वे पवन ऊर्जा प्रौद्योगिकी के मुख्य घटकों में से एक बन जाते हैं।