पवन टर्बाइन कैसे काम करते हैं?

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शायद आपने उन्हें ग्रामीण इलाकों से गुजरते हुए देखा होगा। या हो सकता है कि आपने उन्हें अपने कताई ब्लेड के साथ क्षितिज पर बड़े-बड़े छोरों के किनारे पर देखा हो। फिर, आपने उन्हें किसी की छत पर, या छोटे स्तर के शहरी ऑपरेशन के हिस्से के रूप में देखा होगा। स्थान के बावजूद, पवन टर्बाइन और पवन ऊर्जा आधुनिक दुनिया में एक तेजी से सामान्य विशेषता बन रही है।

इसमें से अधिकांश का जलवायु परिवर्तन, वायु प्रदूषण, और जीवाश्म ईंधन पर अपनी निर्भरता से मानवता को खत्म करने की इच्छा के साथ करना है। और जब यह वैकल्पिक और नवीकरणीय ऊर्जा की बात आती है, तो पवन ऊर्जा को भविष्य में (सौर के बाद) बाजार के दूसरे सबसे बड़े हिस्से पर कब्जा करने की उम्मीद है। लेकिन बस पवन टरबाइन कैसे काम करते हैं?

विवरण:

वायु टर्बाइन वे उपकरण हैं जो हवा की गतिज ऊर्जा को चालू करते हैं और हवा के प्रवाह को विद्युत ऊर्जा में बदलते हैं। सामान्य तौर पर, उनमें निम्नलिखित घटक होते हैं: एक रोटर, एक जनरेटर, और एक संरचनात्मक समर्थन घटक (जो या तो एक टॉवर, एक रोटर याव तंत्र, या दोनों का रूप ले सकता है)।

रोटर में ब्लेड होते हैं जो हवा की ऊर्जा और शाफ्ट को पकड़ते हैं, जो पवन ऊर्जा को कम गति वाली घूर्णी ऊर्जा में परिवर्तित करता है। जनरेटर - जो शाफ्ट से जुड़ा हुआ है - मैग्नेट की एक श्रृंखला और एक कंडक्टर (जिसमें आमतौर पर कुंडलित तांबे के तार होते हैं) का उपयोग करके धीमी गति से रोटेशन को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है।

जब मैग्नेट तांबे के तार के साथ घूमते हैं, तो यह विद्युत क्षमता में अंतर पैदा करता है, जिससे वोल्टेज और एक विद्युत प्रवाह होता है। अंत में, संरचनात्मक समर्थन घटक है, जो यह सुनिश्चित करता है कि टरबाइन या तो पर्याप्त उच्च ऊंचाई पर खड़ा है जो हवा के दबाव की दिशा में परिवर्तनों को पकड़ने और / या हवा के प्रवाह की दिशा में सामना करने के लिए है।

पवन टर्बाइन के प्रकार:

वर्तमान में, पवन टरबाइन के दो मुख्य प्रकार हैं - क्षैतिज एक्सिस विंड टर्बाइन (HAWT) और वर्टिकल एक्सिस विंड टर्बाइन (VAWT)। जैसा कि नाम से पता चलता है, क्षैतिज पवन टर्बाइनों में टॉवर के शीर्ष पर एक मुख्य रोटर शाफ्ट और विद्युत जनरेटर होता है, जिसमें हवाओं को इंगित किया जाता है। टरबाइन आमतौर पर अपने सहायक टॉवर के ऊपर की ओर स्थित होता है, क्योंकि टॉवर के पीछे अशांति उत्पन्न होने की संभावना होती है।

ऊर्ध्वाधर अक्ष टर्बाइन (एक बार फिर, जैसा कि नाम से पता चलता है) में मुख्य रोटर शाफ्ट लंबवत व्यवस्थित है। आमतौर पर, ये प्रकृति में छोटे होते हैं, और घूमने के लिए हवा की दिशा में इंगित करने की आवश्यकता नहीं होती है। वे इस प्रकार हवा का लाभ उठाने में सक्षम हैं जो दिशा के संदर्भ में परिवर्तनशील है।

सामान्य तौर पर, क्षैतिज अक्ष पवन टरबाइन अधिक कुशल माने जाते हैं और अधिक शक्ति का उत्पादन कर सकते हैं। जबकि ऊर्ध्वाधर मॉडल कम बिजली उत्पन्न करता है, इसे कम ऊंचाई पर रखा जा सकता है और घटकों (विशेषकर एक यव तंत्र) के रास्ते में कम की आवश्यकता होती है। पवन टर्बाइनों को उनके डिजाइन के आधार पर तीन सामान्य समूहों में भी विभाजित किया जा सकता है, जिसमें टॉवरेड, सवोनियस और डैरियस मॉडल शामिल हैं।

टॉवर मॉडल HAWT का सबसे पारंपरिक रूप है, जिसमें एक टॉवर शामिल है (जैसा कि नाम से पता चलता है) और लंबे ब्लेड की एक श्रृंखला जो टॉवर के आगे (और समानांतर) बैठती है। सावोनिस एक VAWT मॉडल है जो हवा और स्पिन को पकड़ने के लिए समोच्च ब्लेड (स्कूप) पर निर्भर करता है। वे आम तौर पर कम दक्षता वाले होते हैं, लेकिन स्वयं शुरू होने का लाभ होता है। इस प्रकार के टर्बाइन अक्सर छत के वायु संचालन का हिस्सा होते हैं या समुद्री जहाजों पर चढ़े होते हैं।

डारियस मॉडल, जिसे "एगबीटर" टर्बाइन के रूप में भी जाना जाता है, का नाम फ्रांसीसी आविष्कारक के नाम पर रखा गया है जिन्होंने डिजाइन का नेतृत्व किया था - जॉर्जेस डारियस। यह VAWT मॉडल ऊर्ध्वाधर ब्लेड की एक श्रृंखला को रोजगार देता है जो ऊर्ध्वाधर समर्थन के समानांतर बैठता है। वे आम तौर पर कम दक्षता वाले होते हैं, मोड़ शुरू करने के लिए एक अतिरिक्त रोटर की आवश्यकता होती है, उच्च-टोक़ का उत्पादन करते हैं, और टॉवर पर उच्च तनाव डालते हैं। इसलिए, उन्हें अविश्वसनीय माना जाता है क्योंकि डिजाइन चलते हैं।

विकास का इतिहास:

पवन ऊर्जा का उपयोग हजारों वर्षों से पाल, बिजली की पवन चक्कियों या पानी के पंपों के लिए दबाव उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। सबसे पहले ज्ञात उदाहरण मध्य एशिया से आते हैं, जहां प्राचीन फारस (ईरान) में इस्तेमाल होने वाली पवनचक्कियों को 500 - 900 CE के बीच में रखा गया है। मध्य युग के दौरान यूरोप में तकनीक दिखाई देने लगी और 16 वीं शताब्दी तक यह एक सामान्य विशेषता बन गई।

19 वीं शताब्दी तक, विद्युत शक्ति के विकास के साथ, बिजली पैदा करने में सक्षम पहली पवन टरबाइन का निर्माण किया गया था। सबसे पहले 1887 में स्कॉटलैंड के मैरीकॉम में अपने अवकाश गृह को रोशन करने के लिए स्कॉटिश अकादमिक जेम्स बेलीथ द्वारा स्थापित किया गया था। 1888 में, अमेरिकी आविष्कारक चार्ल्स एफ ब्रश ने ओहियो के क्लीवलैंड में अपने घर को बिजली देने के लिए पहली स्वचालित पवन टरबाइन का निर्माण किया।

20 वीं शताब्दी के प्रारंभ तक, पवन टरबाइन सुदूर क्षेत्रों (जैसे कि फार्मस्टेड्स) में घरों को बिजली देने का एक सामान्य साधन बनने लगे। 1941 में, पहली मेगावॉट-क्लास पवन टरबाइन वर्मोंट में स्थापित की गई थी और स्थानीय उपयोगिता ग्रिड से जुड़ी हुई थी। 1951 में, यूके ने ओर्कनेय द्वीपों में अपना पहला यूटिलिटी-ग्रिड कनेक्टेड विंड टर्बाइन स्थापित किया।

1970 के दशक तक, पवन टरबाइन प्रौद्योगिकी में अनुसंधान और विकास ने ओपेक संकट और परमाणु शक्ति के खिलाफ विरोध के लिए काफी धन्यवाद दिया। आगामी दशकों में, वैकल्पिक ऊर्जा के लिए समर्पित संघों और लॉबिस्ट पश्चिमी यूरोपीय देशों और संयुक्त राज्य में उभरने लगे। 20 वीं शताब्दी के अंतिम दशक तक बढ़ते वायु प्रदूषण और स्वच्छ ऊर्जा की बढ़ती माँग के कारण भारत और चीन में समान प्रयास उभर कर सामने आए।

पवन ऊर्जा:

अक्षय ऊर्जा के अन्य रूपों की तुलना में, पवन ऊर्जा को बहुत विश्वसनीय और स्थिर माना जाता है, क्योंकि हवा साल-दर-साल लगातार होती है और मांग के चरम घंटों के दौरान कम नहीं होती है। प्रारंभ में, पवन खेतों का निर्माण एक महंगा उद्यम था। लेकिन हाल के सुधारों के लिए धन्यवाद, पवन ऊर्जा ने दुनिया भर में थोक ऊर्जा बाजारों में शिखर कीमतों को स्थापित करना शुरू कर दिया है और जीवाश्म ईंधन उद्योग के राजस्व और मुनाफे में कटौती की है।

2015 के मार्च में ऊर्जा विभाग द्वारा जारी एक रिपोर्ट के अनुसार, संयुक्त राज्य में पवन ऊर्जा के विकास से कई श्रेणियों में और भी अधिक कुशल नौकरियां हो सकती हैं। "विंड विजन: यूनाइटेड स्टेट्स में विंड पावर के लिए एक नया युग" शीर्षक से, यह दस्तावेज बताता है कि 2050 तक, उद्योग अमेरिका के विद्युत उत्पादन का 35% हिस्सा हो सकता है।

इसके अलावा, 2014 में, ग्लोबल विंड एनर्जी काउंसिल और ग्रीनपीस इंटरनेशनल ने मिलकर "ग्लोबल विंड एनर्जी आउटलुक 2014" नामक एक रिपोर्ट प्रकाशित की। इस रिपोर्ट में कहा गया है कि दुनिया भर में, 2050 तक पवन ऊर्जा 25 से 30% वैश्विक बिजली प्रदान कर सकती है। रिपोर्ट के लेखन के समय, 90 से अधिक देशों में वाणिज्यिक प्रतिष्ठानों की कुल क्षमता 318 गीगावाट (GW) थी, वैश्विक आपूर्ति का लगभग 3.1%।

यह वर्ष 2000 के बाद से गोद लेने की दर में लगभग सोलह गुना वृद्धि का प्रतिनिधित्व करता है, जब हवा की शक्ति 0.2% से कम होती है। इसे देखने का एक और तरीका यह होगा कि पवन ऊर्जा का बाजार हिस्सा 15 साल से भी कम समय में चार गुना हो गया है। यह सौर ऊर्जा के बाद दूसरे स्थान पर है, जो समान अवधि में सात गुना अधिक है, लेकिन अभी भी इसके समग्र बाजार हिस्सेदारी (2014 तक लगभग 1%) के संदर्भ में ट्रेल्स पवन है।

इसके नुकसान के संदर्भ में, एक लगातार उठाया गया मुद्दा है स्थानीय वन्यजीवों पर पवन टरबाइनों का प्रभाव पड़ता है, और स्थानीय परिदृश्य पर उनकी उपस्थिति में गड़बड़ी होती है। हालाँकि, इन चिंताओं को अक्सर विशेष हित समूहों और पैरवीकारों द्वारा हवा की शक्ति और अन्य नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों को बदनाम करने की कोशिश के द्वारा फुलाया जाता दिखाया गया है।

उदाहरण के लिए, नेशनल रिन्यूएबल एनर्जी लेबोरेटरी द्वारा जारी 2009 के एक अध्ययन ने यह निर्धारित किया कि 1 एकड़ से कम प्रति मेगावाट बड़े पैमाने पर पवन खेतों के निर्माण से स्थायी रूप से परेशान है, और 3.5 एकड़ से कम प्रति मेगावाट अस्थायी रूप से परेशान हैं। एक ही अध्ययन ने निष्कर्ष निकाला कि पक्षी और चमगादड़ वन्यजीवों पर प्रभाव अपेक्षाकृत कम हैं, और यही निष्कर्ष अपतटीय प्लेटफार्मों के लिए सही है।

दुनिया भर में, सरकारें और स्थानीय समुदाय अपनी ऊर्जा जरूरतों को पूरा करने के लिए पवन ऊर्जा की तलाश कर रहे हैं। बढ़ती ईंधन की कीमतों, जलवायु परिवर्तन पर बढ़ती चिंताओं और प्रौद्योगिकी में सुधार के युग में, यह शायद ही आश्चर्यजनक है। गोद लेने की अपनी वर्तमान दर पर, यह मध्य शताब्दी तक ऊर्जा के सबसे बड़े स्रोतों में से एक होने की संभावना है।

और पवन टर्बाइन के बारे में इस वीडियो का आनंद लेना सुनिश्चित करें, नासा के लुईस रिसर्च सेंटर के सौजन्य से:

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अधिक जानकारी के लिए, हाउ स्टफ वर्क्स के इतिहास और पवन ऊर्जा के इतिहास और यांत्रिकी और नासा के ग्रीनस्पेस पेज के बारे में देखें।

खगोल विज्ञान कास्ट के कुछ एपिसोड भी हैं जो विषय के लिए प्रासंगिक हैं। यहाँ एपिसोड 51: पृथ्वी और एपिसोड 308: जलवायु परिवर्तन है।

सूत्रों का कहना है: