पवन टर्बाइनों के सामान्य प्रकार क्या हैं?

पवन चक्कियों को मुख्य रूप से घूर्णन अक्ष की दिशा के आधार पर दो श्रेणियों में विभाजित किया जाता है: क्षैतिज अक्षीय पवन चक्कियाँ और ऊर्ध्वाधर अक्षीय पवन चक्कियाँ। इनमें से क्षैतिज अक्षीय पवन चक्कियाँ वर्तमान में सबसे अधिक उपयोग में हैं। मुख्य वर्गीकरण और विशेषताएँ निम्नलिखित हैं:

1. क्षैतिज अक्ष पवन टरबाइन (HAWT)
पवन टरबाइन का घूर्णन अक्ष जमीन के समानांतर होता है, और इसके ब्लेड हवाई जहाज के प्रोपेलर के समान होते हैं। वैश्विक स्तर पर स्थापित पवन ऊर्जा क्षमता का 95% से अधिक हिस्सा पवन ऊर्जा द्वारा ही प्राप्त होता है।

मुख्य प्रकार:

1. अपविंड प्रकार

पवन टरबाइन टावर के सामने हवा की दिशा में घूमती है, जिसके लिए हवा का प्रतिकार करने के लिए एक यॉ सिस्टम की आवश्यकता होती है।

लाभ: टावर की छाया का प्रभाव कम होता है (वायु प्रवाह में टावर का अवरोध), उच्च दक्षता।

कमियां: इसमें यॉ डिवाइस की आवश्यकता होती है और इसकी संरचना जटिल होती है।

आधुनिक बड़े पैमाने पर निर्मित पवन टर्बाइनों (1.5 मेगावाट से अधिक) का विशाल बहुमत इसी डिजाइन को अपनाता है।

2. डाउनविंड प्रकार

पवन टरबाइन टावर के पीछे स्थित है और हवा के अनुसार स्वचालित रूप से समायोजित हो सकती है (सक्रिय यॉ सिस्टम की आवश्यकता के बिना)।

नुकसान: टावर की छाया के प्रभाव से ब्लेडों में तनाव में उतार-चढ़ाव होता है, जिससे वे थकान के प्रति अधिक संवेदनशील हो जाते हैं।

शुरुआती या छोटे पवन टर्बाइनों में इसका उपयोग कम ही होता है।

2. ऊर्ध्वाधर अक्ष पवन टरबाइन (VAWT)
पवन टरबाइन का घूर्णन अक्ष जमीन के लंबवत होता है और यह किसी भी दिशा से आने वाली हवा को बिना किसी घूर्णन प्रणाली की आवश्यकता के ग्रहण कर सकता है। वर्तमान में, इसका उपयोग मुख्य रूप से वितरित लघु-स्तरीय बिजली उत्पादन या विशेष परिस्थितियों में किया जाता है।

मुख्य प्रकार:

डैरियस प्रकार

ब्लेड घुमावदार होते हैं (जैसे "Φ" आकार के) और वायुगतिकीय उत्प्लावन बल द्वारा घूमते हैं।

लाभ: उच्च गति और उच्च दक्षता।

हानि: यह स्वतः प्रारंभ नहीं हो सकता, इसके लिए सहायक उपकरणों की आवश्यकता होती है; संरचनात्मक तनाव अधिक होता है, जिससे इसका विस्तार करना मुश्किल हो जाता है।

सैवोनियस प्रकार

इसके ब्लेड एस-आकार और बैरल के आकार के होते हैं, जो हवा के प्रतिरोध से चलते हैं।

फायदे: उच्च स्टार्टिंग टॉर्क, कम हवा की गति में आसानी से स्टार्ट होने की क्षमता, सरल संरचना।

कमियां: कम दक्षता (15% से कम), आमतौर पर एनीमोमीटर या छोटे चार्जिंग उपकरणों में उपयोग किया जाता है।

एच-आकार का (सीधी ब्लेड वाला डेरियस)

सरल निर्माण के लिए सीधी ब्लेड और सपोर्ट रॉड के संयोजन को अपनाया गया है।

हाल के वर्षों में, भवन एकीकरण या अपतटीय फ्लोटिंग पवन ऊर्जा परीक्षण पर नए सिरे से ध्यान केंद्रित किया गया है।

3. अनुप्रयोग परिदृश्य और पैमाने के आधार पर वर्गीकृत
ग्रिड से जुड़ा बड़ा पवन टरबाइन

पवन ऊर्जा संयंत्रों के लिए उपयोग किए जाने वाले पवन टरबाइन का व्यास 80-200 मीटर होता है और इसकी विद्युत क्षमता आमतौर पर ≥ 1 मेगावाट होती है।

मुख्य प्रकार का ब्लेड वाला क्षैतिज अक्षीय अपविंड प्रकार का ब्लेड है, जिसमें परिपक्व तकनीक का उपयोग किया गया है।

वितरित लघु एवं मध्यम आकार के पवन टर्बाइन

100 किलोवाट या उससे कम की शक्ति वाले उपकरण, जिनका उपयोग ग्रामीण क्षेत्रों, संचार बेस स्टेशनों, खेतों आदि में किया जाता है।

इसमें क्षैतिज या ऊर्ध्वाधर अक्ष शामिल हैं (जैसे कि एच-प्रकार, सैवोनियस प्रकार)।

अपतटीय पवन टरबाइन

इनमें से अधिकांश बड़े क्षैतिज अक्षीय पवन टर्बाइन (5-15 मेगावाट या उससे अधिक) हैं जिनमें विशेष नींव संरचनाएं (एकल ढेर, तैरता हुआ, आदि) होती हैं।

जंग और तूफान प्रतिरोधी डिजाइन की आवश्यकता होती है, जिसके परिणामस्वरूप रखरखाव की लागत अधिक होती है।

विशेष प्रशंसक

डिफ्यूज़र युक्त उन्नत प्रकार: हुड के आकार की संरचना वायु प्रवाह को तेज करती है, दक्षता में सुधार करती है, लेकिन इसकी कीमत अधिक होती है।

उच्च ऊंचाई वाली पवन ऊर्जा: प्रायोगिक चरण में जनरेटर ले जाने के लिए हवाई पतंगों या हीलियम गुब्बारों का उपयोग करना।

4. तकनीकी रुझान और उभरते डिजाइन
विशाल पैमाने पर: अपतटीय पवन टर्बाइनों की एकल इकाई क्षमता 15-18 मेगावाट तक पहुंच गई है, जिसमें ब्लेड की लंबाई 120 मीटर से अधिक है।

तैरता हुआ आधार: गहरे समुद्र में पवन ऊर्जा उत्पादन के लिए उपयुक्त, जिसमें पवन टरबाइन तैरते हुए प्लेटफार्मों पर स्थापित होते हैं।

हाइब्रिड वर्टिकल एक्सिस डिजाइन: लिफ्ट और ड्रैग के फायदों को मिलाकर, यह शुरुआती प्रदर्शन और दक्षता में सुधार करता है।

बुद्धिमत्ता: जटिल पवन परिस्थितियों के अनुकूल ढलने के लिए, यॉ और ब्लेड कोणों को अनुकूलित करने के लिए सेंसर और एआई एल्गोरिदम का उपयोग करना।

5. सारांश और तुलना
1. तीन ब्लेड वाली क्षैतिज अक्षीय पवन टरबाइन

लाभ: पवन ऊर्जा रूपांतरण दक्षता उच्चतम (50% या उससे अधिक तक) है, प्रौद्योगिकी अत्यंत परिपक्व है, पैमाना और मितव्ययिता सर्वोत्तम हैं, और यह वर्तमान में बड़े पैमाने पर पवन ऊर्जा परियोजनाओं का पूर्णतः मुख्यधारा है।

कमियां: इसमें हवा की दिशा के साथ संरेखित होने के लिए एक सटीक यॉ सिस्टम की आवश्यकता होती है, साथ ही अपेक्षाकृत अधिक शोर, उच्च रखरखाव लागत (विशेषकर बड़ी इकाइयों के लिए) और उच्च तकनीकी आवश्यकताएं भी होती हैं।

मुख्य अनुप्रयोग: केंद्रीकृत तटवर्ती पवन ऊर्जा संयंत्र, अपतटीय पवन ऊर्जा संयंत्र (वर्तमान और भविष्य के मुख्य मॉडल)।

2. ऊर्ध्वाधर अक्ष पवन टरबाइन - डारियो प्रकार

लाभ: यह यॉ सिस्टम की आवश्यकता के बिना किसी भी दिशा से हवा को पकड़ सकता है। जनरेटर और अन्य उपकरण आसान रखरखाव के लिए जमीन पर रखे जा सकते हैं, और संचालन के दौरान शोर अपेक्षाकृत कम होता है।

कमियां: इसकी समग्र दक्षता क्षैतिज अक्ष वाले पंखे की तुलना में कम होती है, और यह आमतौर पर स्वचालित रूप से चालू नहीं हो सकता। आकार बढ़ने पर संरचनात्मक तनाव की समस्या बढ़ जाती है, और इसका व्यावसायीकरण सीमित हो जाता है।

मुख्य अनुप्रयोग: लघु पैमाने पर वितरित बिजली उत्पादन, भवन-एकीकृत पवन ऊर्जा, प्रायोगिक परियोजनाएं और विशेष वातावरण।

3. ऊर्ध्वाधर अक्ष पवन टरबाइन - सैवोनियस प्रकार

फायदे: उच्च स्टार्टिंग टॉर्क, कम हवा की गति और अशांत प्रवाह में भी स्टार्ट होने की क्षमता, बहुत ही सरल और मजबूत संरचना, कम निर्माण और रखरखाव लागत।

कमियां: पवन ऊर्जा रूपांतरण दक्षता बहुत कम होती है (आमतौर पर 20% से कम), और गति धीमी होती है।

मुख्य अनुप्रयोग: छोटे चार्जिंग उपकरण, वेंटिलेशन सहायक उपकरण, हवा की गति मापने के उपकरण और अन्य कम बिजली खपत वाले अनुप्रयोग।

संक्षेप में, तीन ब्लेड वाली क्षैतिज अक्षीय पवन टरबाइन अपनी उच्च दक्षता और विकसित औद्योगिक श्रृंखला के कारण वैश्विक पवन ऊर्जा बाजार में अग्रणी है। ऊर्ध्वाधर अक्षीय पवन टरबाइन, विशेष रूप से डारियो प्रकार की, अपने अद्वितीय लाभों के कारण विकेंद्रीकृत, लघु और विशेष अनुप्रयोग परिदृश्यों में निरंतर शोध और अन्वेषण का विषय रही हैं, और पवन ऊर्जा प्रौद्योगिकी के विविध विकास में एक महत्वपूर्ण योगदान देती हैं।