कौन सी पवन टर्बाइन अधिक कुशल है, ऊर्ध्वाधर अक्ष या क्षैतिज अक्ष?

वर्तमान में, मुख्यधारा के तीन ब्लेड क्षैतिज अक्ष पवन टर्बाइनों की दक्षता ऊर्ध्वाधर अक्ष पवन टर्बाइनों की तुलना में बहुत अधिक है।

यह दक्षता अंतर मौलिक है। दक्षता मापने का मुख्य संकेतक "पवन ऊर्जा उपयोग गुणांक" है, जो दर्शाता है कि एक पवन टरबाइन हवा से कितनी ऊर्जा ग्रहण कर सकता है। आधुनिक बड़े पैमाने के क्षैतिज अक्ष वाले पंखे 45% -50% की दक्षता प्राप्त कर सकते हैं, जो सैद्धांतिक सीमा (59.3%, जिसे बेज सीमा कहा जाता है) के करीब है। इसके विपरीत, ऊर्ध्वाधर अक्ष वाले पंखों की दक्षता बहुत कम होती है, आमतौर पर केवल 15% -40%, जो उनके डिज़ाइन के प्रकार पर निर्भर करता है।

क्षैतिज अक्ष वाले पंखों की दक्षता इतनी अधिक क्यों होती है?

यह मुख्यतः इसके कार्य सिद्धांत के कारण है:

सभी ब्लेड एक साथ हवा में इष्टतम कोण पर गति करते हैं: क्षैतिज अक्ष वाले पंखे के ब्लेड एक विमान के पंखों (एयरोडायनामिक एयरफ़ॉइल) के समान डिज़ाइन किए गए हैं। जब हवा चलती है, तो यह एक विशाल 'लिफ्ट' उत्पन्न करती है, जो ब्लेड के घूमने के लिए मुख्य प्रेरक शक्ति है। चूँकि ब्लेड हमेशा एक ही दिशा में घूमते हैं, इसलिए पूरे ब्लेड का अधिकांश भाग लगातार और कुशलतापूर्वक पवन ऊर्जा को ग्रहण कर सकता है।

उच्च गति: क्षैतिज अक्ष वाले पंखे बहुत उच्च गति प्राप्त कर सकते हैं, जिससे बिजली उत्पन्न करने के लिए जनरेटर को चलाने में यह बहुत कुशल हो जाता है।

ऊर्ध्वाधर अक्ष पंखों की दक्षता कम क्यों होती है?

ऊर्ध्वाधर अक्ष वाले पंखों (मुख्य रूप से "डारियो प्रकार" का संदर्भ जो अंडे बीटर की तरह दिखता है) का कार्य करने का तरीका अलग है:

ब्लेड हवा में आगे-पीछे घूमते हैं: जैसे-जैसे वे अलग-अलग स्थितियों में घूमते हैं, हवा की दिशा के साथ उनका कोण लगातार बदलता रहता है। केवल कुछ विशिष्ट कोणों पर ही ब्लेड पवन ऊर्जा को कुशलतापूर्वक ग्रहण कर सकते हैं; हालाँकि, अन्य स्थितियों में (जैसे हवा की दिशा में पीछे मुड़ते समय), ब्लेड प्रतिरोध उत्पन्न करते हैं। 'स्वयं से प्रतिस्पर्धा' की यह विशेषता मूल रूप से इसकी दक्षता को सीमित करती है।

खराब स्टार्टअप प्रदर्शन: कई ऊर्ध्वाधर अक्ष वाले पंखे स्वयं चालू नहीं हो सकते और उन्हें कुछ बाहरी सहायता की आवश्यकता होती है।

हालाँकि दक्षता में बहुत बड़ा अंतर है, फिर भी वर्टिकल एक्सिस पंखों के अपने फायदे हैं। इनमें कई अनूठी विशेषताएँ होती हैं जो इन्हें कुछ विशिष्ट परिस्थितियों में अपूरणीय बनाती हैं।

क्षैतिज अक्ष वाले पंखों के फायदे और नुकसान:

लाभ:

मुख्य लाभ: अत्यंत उच्च दक्षता और बड़े पैमाने पर बिजली उत्पादन के लिए सर्वोत्तम आर्थिक व्यवहार्यता।

नुकसान:

हवा की दिशा के साथ संरेखित करने की आवश्यकता: एक जटिल "यॉ सिस्टम" को सुसज्जित किया जाना चाहिए, जो हवा की दिशा के साथ संरेखित करने के लिए केबिन को लगातार समायोजित कर सके, ठीक हवा की दिशा के मार्कर की तरह।

जटिल संरचना और उच्च रखरखाव लागत: भारी जनरेटर और गियरबॉक्स दसियों या सैकड़ों मीटर ऊंचे टावरों के शीर्ष पर स्थापित किए जाते हैं, जिससे रखरखाव और मरम्मत बहुत कठिन और महंगी हो जाती है।

तेज़ शोर: तेज़ गति से घूमने वाले ब्लेड की नोक से बहुत शोर उत्पन्न होगा।

स्थापना पर्यावरण के लिए उच्च आवश्यकताएं: स्थिर और सुचारू हवा की स्थिति की आवश्यकता होती है, जो अशांत और अशांत हवाओं वाले शहरों में अच्छा प्रदर्शन नहीं कर सकती है।

ऊर्ध्वाधर अक्ष पंखों के लाभ और हानियाँ:

लाभ:

हवा की कोई आवश्यकता नहीं: किसी भी दिशा से आने वाली हवा इसे घुमा सकती है, जिससे यॉ प्रणाली की आवश्यकता समाप्त हो जाती है।

सरल संरचना और आसान रखरखाव: जनरेटर और गियरबॉक्स जैसे मुख्य उपकरण नीचे की जमीन पर स्थापित होते हैं, और रखरखाव कर्मियों को ऊंची चढ़ाई करने की आवश्यकता नहीं होती है, जिसके परिणामस्वरूप रखरखाव लागत कम होती है।

कम शोर: गति आमतौर पर धीमी होती है और संचालन शांत होता है।

जटिल पवन स्थितियों के अनुकूल: यह परिवर्तनशील पवन दिशाओं और अशांति वाले शहरी वातावरण के लिए बहुत उपयुक्त है, और इसे छतों पर स्थापित किया जा सकता है।

कम प्रारंभिक हवा की गति: कुछ प्रकार (जैसे एस-प्रकार) हल्की हवा में भी शुरू हो सकते हैं।

नुकसान:

मुख्य नुकसान: कम दक्षता.

इसमें संरचनात्मक जोखिम है: कुछ डिजाइनों में उच्च गति घूर्णन के दौरान ब्लेड की जड़ पर उच्च तनाव का अनुभव होता है, जिससे आसानी से समस्याएं उत्पन्न हो सकती हैं।

तो, अंतिम निष्कर्ष यह है:

अगर आप एक बड़ा पवन फार्म बनाना चाहते हैं और बिजली उत्पादन और आर्थिक लाभ को अधिकतम करना चाहते हैं, तो "उच्च दक्षता" वाले क्षैतिज अक्ष वाले पवन टर्बाइन ही एकमात्र मुख्य विकल्प हैं। यही कारण है कि दुनिया भर में दिखाई देने वाली लगभग सभी पवन चक्कियों में क्षैतिज अक्ष होते हैं।

लेकिन यदि आपको वितरित परिदृश्यों के लिए "न किफ़ायती, सेवा में आसान" जनरेटर की आवश्यकता है, जैसे कि स्ट्रीट लाइट्स, इमारतों, दूरस्थ बेस स्टेशनों, विशेष रूप से अस्थिर हवा की दिशा वाले शहरों में बिजली की आपूर्ति करना, तो "कम दक्षता वाला लेकिन मजबूत और टिकाऊ" ऊर्ध्वाधर अक्ष वाला पंखा वास्तव में अधिक उपयुक्त विकल्प हो सकता है।

संक्षेप में, क्षैतिज अक्ष उन "उत्कृष्ट छात्रों" का प्रतिनिधित्व करता है जो प्रदर्शन और पैमाने का पीछा करते हैं, जबकि ऊर्ध्वाधर अक्ष उन "प्रतिभाशाली छात्रों" का प्रतिनिधित्व करता है जो विशिष्ट वातावरण के अनुकूल ढल जाते हैं। शुद्ध दक्षता के संदर्भ में, क्षैतिज अक्ष वाले पंखे बेहतर प्रदर्शन करते हैं।