ऊर्ध्वाधर अक्ष पवन टर्बाइन के प्रकार: कार्यप्रणाली, लाभ और हानि

ग्लोबल वार्मिंग के खिलाफ़ लड़ाई और हमारे ग्रह के प्राकृतिक संसाधनों के संरक्षण के लिए अक्षय ऊर्जा स्रोतों का विकास महत्वपूर्ण है। पवन और सौर ऊर्जा संचयन तकनीकें बढ़ रही हैं। इससे ऊर्ध्वाधर अक्ष वाली पवन टर्बाइनों की मांग बढ़ रही है। आइए उनके बारे में ज़्यादा जानें।

ऊर्ध्वाधर अक्ष पवन टरबाइन के प्रकार

बाजार में 2 प्रकार के VAWT उपलब्ध हैं: डेरियस पवन टरबाइन और सवोनियस पवन टरबाइन.

पवन टरबाइन का एक प्रकार जो अधिकतर आवासीय प्रयोजनों के लिए उपयोग किया जाता है, वह है ऊर्ध्वाधर अक्ष पवन टरबाइनइसमें 2 या 3 ब्लेड और एक लंबवत घूमने वाला रोटर शाफ्ट होता है। VAWT में, जनरेटर को नीचे रखा जाता है और ब्लेड को टॉवर के शाफ्ट के चारों ओर कवर किया जाता है।

ये टर्बाइन हैं अक्सर राजमार्ग डिवाइडर पर स्थापित और चलती गाड़ियाँ टर्बाइन के घुमावदार ब्लेड को घुमाती हैं और बिजली पैदा करती हैं। टर्बाइन ज़रूरतों के हिसाब से अलग-अलग तरह से अलग-अलग हवा की गति का इस्तेमाल करती है।

1. डेरियस पवन टरबाइन (लिफ्ट-प्रकार)

इस पवन टरबाइन का नाम इस कारण पड़ा है जॉर्जेस डैरियस, वह व्यक्ति जिसने इसका आविष्कार किया। डैरियस पवन टर्बाइनों ने रोटर शाफ्ट के ऊपर और नीचे से जुड़े लंबे और घुमावदार ब्लेडइसे अंडा बीटर के नाम से भी जाना जाता है, इस टरबाइन का प्रत्येक सिरा रोटर शाफ्ट से जुड़ा होता है।

डैरियस टर्बाइन वायुगतिकीय बल द्वारा प्रदान की गई लिफ्ट से घूमते हैं। हवा के प्रवाह से टर्बाइन के सामने की तरफ एक सक्शन उत्पन्न होता है, जिससे ब्लेड विपरीत दिशा में घूमने लगते हैं।

2. सवोनियस पवन टरबाइन (ड्रैग-टाइप)

यह टरबाइन इसमें ठोस वायु-ग्रहण सतह होती है तथा ब्लेड अपनी हेलिक्स-जैसी व्यवस्था के कारण ऊर्ध्वाधर शाफ्ट के चारों ओर लिपटे होते हैंसवोनियस टर्बाइन मोटरों को सक्रिय करने के लिए मुख्य रूप से प्रवाह प्रतिरोध प्रक्रिया पर निर्भर हैं।

रोटर्स को घुमाने के लिए सक्रिय बल के रूप में कार्य करने वाले गतिशील वायु बल के अलावा यह आवश्यक है। ब्लेड के पीछे की ओर एक साथ वायुगतिकीय प्रतिरोध बल का सामना करना पड़ता है। इस वजह से, ये टर्बाइन हवा की गति के अनुपात में घूमते हैं।

दोनों पवन टर्बाइनों के पंखों के विशिष्ट आकार हैं इससे उनके द्वारा झेले जाने वाले प्रतिरोध की मात्रा कम हो जाती है। एक बार जब चक्कर शुरू हो जाता है, तो बेहतर प्रदर्शन के लिए टरबाइन की गति भी हवा की गति से अधिक हो जाती है।

ऊर्ध्वाधर अक्ष पवन टरबाइन कार्य सिद्धांत

आइये ऊर्ध्वाधर अक्ष पवन टरबाइन घटकों पर एक नजर डालें।

1. गियर बॉक्स – यह कम गति वाले शाफ्ट की घूर्णन गति को बढ़ाता है ताकि वह उच्च गति वाले शाफ्ट से जुड़ सके, जो जनरेटर से जुड़ा होता है।
2. जनक - यह पवन टरबाइन में यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है।
3. बैटरी – यह जनरेटर द्वारा उत्पन्न बिजली उत्पादन को संग्रहीत करता है।
4. एलडीआर सर्किट - यह सिस्टम में लाइट को चालू/बंद करने का काम करता है। यह लाइट डिपेंडेंट रेसिस्टर (LDR), बैटरी, LED, ट्रांजिस्टर और रेसिस्टर से बना होता है।

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काम कर रहे

एक VAWT गियरबॉक्स से जुड़ा होता है जिसमें गियर शामिल होते हैं और यह गियरबॉक्स सीधे इलेक्ट्रिक जनरेटर शाफ्ट से जुड़ा होता है। हवा टर्बाइन को घुमाना शुरू कर देती है जिससे यांत्रिक ऊर्जा उत्पन्न होती है।

गियरबॉक्स आंतरिक रूप से टर्बाइन के चक्करों को बेहतर बनाता है और इन घुमावों को यांत्रिक इनपुट के रूप में जनरेटर में स्थानांतरित करता है। जनरेटर इस ऊर्जा का उपयोग करता है और इसे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है, जिसे फिर बैटरियों में संग्रहीत किया जाता है। इस संग्रहीत ऊर्जा का उपयोग एक स्वचालित प्रकाश व्यवस्था के माध्यम से किया जाता है।

सर्किट की कार्यप्रणाली

ट्रांजिस्टर का एमिटर GND से जुड़ा होता है और कलेक्टर LED के नेगेटिव टर्मिनल से जुड़ा होता है। प्रतिरोधक के टर्मिनल सीधे वोल्टेज स्रोत से जुड़े होते हैं और LDR नेगेटिव टर्मिनल से जुड़ा होता है। एक बार जब LDR सर्किट सीधे बैटरी से जुड़ जाता है तो यह प्रकाश की उपस्थिति को महसूस कर सकता है। इसके बाद, प्राप्त होने वाले प्रकाश (सूर्य के प्रकाश) की मात्रा कम होने पर LED अपने आप चालू हो जाती है।

ऊर्ध्वाधर अक्ष पवन टरबाइन अनुप्रयोग

निम्नलिखित ऊर्ध्वाधर अक्ष पवन टर्बाइनों के प्रकार के आदर्श अनुप्रयोगों की सूची है।

• छोटी पवन ऊर्जा परियोजनाओं और कम व्यापक पवन ऊर्जा प्रतिष्ठानों में
• आवासीय भवनों के निर्माण या उपयोग में।
• अस्थिर मौसम या वायु की स्थिति वाले क्षेत्रों में बिजली उत्पन्न करने के लिए।

ऊर्ध्वाधर अक्ष पवन टरबाइन के लाभ

ऊर्ध्वाधर अक्ष पवन टरबाइन के लाभ इस प्रकार हैं:

1. सर्वदिशात्मक रोटर

VAWT में रोटर ब्लेड सक्षम हैं किसी भी दिशा से आती हवा को उठानाइस प्रकार, ये टर्बाइन तेज हवाओं और अशांत हवाओं जैसी अस्थिर मौसम स्थितियों में भी बिजली पैदा कर सकते हैं। इसके अलावा, वे तटीय और पहाड़ी क्षेत्रों के लिए भी आदर्श हैं।

2. निकट अंतराल

प्रत्येक टर्बाइन को हवा के पार 5 व्यास की दूरी पर और नीचे की ओर लगभग 10 व्यास की दूरी पर रखा जाता है। यह अंतर पैटर्न वायु प्रवाह में व्यवधान से बचने में मदद करता है। यह टर्बाइनों के एक-दूसरे के पास होने के कारण हवा की गति में कमी की संभावना को भी कम करता है। कम दूरी के साथ, ऊर्ध्वाधर अक्ष वाली पवन टर्बाइन प्रति वर्ग मीटर भूमि पर अधिक ऊर्जा प्रभावी रूप से ग्रहण की जा सकती है।

एक के अनुसार 2017 शोध स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय के मैकेनिकल इंजीनियरिंग डॉक्टरेट उम्मीदवार, अन्ना क्रेग द्वारा, VAWT एक समूह की तुलना में भूमि की प्रति यूनिट 10 गुना अधिक बिजली पैदा कर सकता है क्षैतिज अक्ष पवन टरबाइन (चौड़ा स्थानित)।

3. कम प्रारंभिक हवा की गति

ऊर्ध्वाधर अक्ष टर्बाइन' प्रारंभिक वायु गति 2 से 3 मीटर/सेकेंड है, जिससे वे कमज़ोर हवा आने पर भी बिजली पैदा कर सकते हैं। हालाँकि धीमी हवा की गति पर कुल उत्पादन कम होता है, लेकिन ये टर्बाइन अपने समकक्षों के विपरीत कमज़ोर हवा की स्थिति में बेकार नहीं हैं।

4. पर्यावरण पर कम प्रभाव

ऊर्ध्वाधर अक्ष पवन टर्बाइन हैं पारंपरिक टर्बाइनों से छोटाचूंकि वे शाफ्ट के चारों ओर बने होते हैं, इसलिए रोटर ब्लेड ड्रॉप शैडो नहीं बनाते हैं। पक्षी भी ब्लेड को आसानी से देख सकते हैं, जो हताहतों की संभावना कम हो जाती हैइसके अलावा, VAWT सबसे कम शोर के साथ काम करता है, इस प्रकार, वे ध्वनि प्रदूषण का कारण नहीं बनते हैं।

5. स्थापित करने और बनाए रखने में आसान

अपने छोटे आकार के कारण, इन टर्बाइनों को परिवहन, स्थापना और रखरखाव में आसानएक बड़ा ट्रक आसानी से एक चक्कर में पूरी टर्बाइन को ले जा सकता है। इसे ठीक करने या मरम्मत करने के लिए अत्यधिक ऊँचाई पर चढ़ने की आवश्यकता नहीं है। इस प्रकार, ऊर्ध्वाधर अक्ष टर्बाइनों का रखरखाव आसान है।

6. स्थापना पर कम प्रतिबंध

अपने आकार के कारण, ऊर्ध्वाधर अक्ष वाले पवन टर्बाइनों के प्रकार निम्न हैं: अन्य टर्बाइनों की तुलना में आसानी से स्वीकार्य. अलग-अलग क्षेत्रों में अधिकतम निर्माण ऊंचाई के लिए अलग-अलग नियम और कानून हैं। चूंकि ऊर्ध्वाधर टर्बाइन बहुत ऊंचे नहीं होते, इसलिए अधिकांश राज्यों में उनके निर्माण को मंजूरी दी जाती है।

7. सौन्दर्यात्मक आकर्षण

ऊर्ध्वाधर पवन टर्बाइनों में आधुनिक ज्यामितीय डिजाइन होते हैं जो उन्हें बेहतर प्रदर्शन और सौंदर्य अपील देते हैं। उपस्थिति अच्छी तरह से चला जाता है स्कूल/कॉलेज परिसर, पार्क और अन्य इमारतों जैसे पड़ोसी बुनियादी ढांचे के साथ।

इस रोचक जानकारी को यहां पढ़ें पवन टरबाइन और सौर पैनल संयोजन और परिणाम.

ऊर्ध्वाधर अक्ष पवन टरबाइन के नुकसान

कई जगहों पर फायदेमंद होने के बावजूद, ऊर्ध्वाधर अक्ष वाली पवन टर्बाइनों के नुकसान उनके प्रदर्शन को बाधित करते हैं। आइए जानें।

1. कम रोटेशन दक्षता

उनके रोटर डिजाइन के कारण, सभी ब्लेडों को एक साथ आने वाली हवा प्राप्त नहीं होतीहवा का सामना करने वाले ब्लेड घूमेंगे जबकि अन्य बस उनका अनुसरण करेंगे जिससे रोटेशन दक्षता कम हो जाएगी। इसके अलावा, सवोनियस पवन टर्बाइनों को उनकी चौड़ी ब्लेड सतहों के कारण अधिक प्रतिरोध का अनुभव होता है।

2. कम हवा की गति तक पहुंच

VAWTs को जमीनी स्तर पर स्थापित किया जाता है, इस प्रकार वे उच्च ऊंचाई पर बहने वाली उच्च गति की हवा का उपयोग नहीं किया जा सकताइससे टर्बाइनों का काम हवा की गति के निचले स्तर तक ही सीमित हो जाता है।

3. घटकों का शीघ्र खराब होना

चूंकि ऊर्ध्वाधर पवन टर्बाइनों को आबादी वाले क्षेत्रों में जमीनी स्तर पर स्थापित किया जाता है, इसलिए उन्हें अधिक जोखिम का सामना करना पड़ता है। कंपन और अशांति जैसे मुद्देब्लेड को ज़्यादा बल सहना पड़ता है, मस्तूल और रोटर के बीच बियरिंग भी ज़्यादा दबाव सहती है। इससे कभी-कभी ब्लेड में दरारें या मोड़ आ जाते हैं।

4. कम समग्र दक्षता

ऊर्ध्वाधर अक्ष वाली पवन टर्बाइनों में कम दक्षता उनकी डिजाइन और परिचालन विशेषताओं के कारण क्षैतिज अक्ष पवन टर्बाइन (HAWT) की तुलना में।

5. मैनुअल-स्टार्टिंग मैकेनिज्म

डैरियस पवन टर्बाइनों में मैन्युअल स्टार्टिंग मैकेनिज्म होता है क्योंकि उनके विंग डिज़ाइन में ऑटोरोटेशन के लिए पर्याप्त टॉर्क नहीं बनता है। वे सवोनियस और क्षैतिज टर्बाइनों की तरह स्वचालित रूप से शुरू नहीं होते हैं।

इसलिए, 2 प्रकार के ऊर्ध्वाधर अक्ष पवन टर्बाइन सड़कों और राजमार्गों पर बिजली पैदा करने के लिए एक टिकाऊ और आसान समाधान हैं। हालाँकि, उनका डिज़ाइन और निर्माण उनके पक्ष में और उनके खिलाफ दोनों काम करता है। फिर भी, वे अभी भी जीवाश्म ईंधन आधारित समाधानों की तुलना में बेहतर विकल्प हैं।

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