हवा उत्पन्न तब होती है जब पृथ्वी की सतह को समान रूप से गर्म किया जाता है। इस हवा से तकनीकी रूप से बिजली उत्पन्न की जाती है जिसे पवन ऊर्जा कहते है। हवा से ऊर्जा सालों भर उत्पन्न की जा सकती है।
पवन टरबाइन
पवन चक्कियों की तरह पवन टर्बाइन, सबसे अधिक ऊर्जा प्राप्त करने के लिए एक टावर पर लगाए जाते हैं। १०० फ़ीट (३० मीटर) या अधिक जमीन के ऊपर, वे तेज़ और कम अशांत हवा का लाभ उठा सकते हैं। टर्बाइन अपने प्रोपेलर जैसे ब्लेड से हवा की ऊर्जा को पकड़ते हैं। आमतौर पर, रोटर बनाने के लिए शाफ्ट पर दो या तीन ब्लेड लगाए जाते हैं ।
एक ब्लेड एक हवाई जहाज के पंख की तरह काम करता है। जब हवा चलती है, तो ब्लेड के नीचे की तरफ कम दबाव वाली हवा का एक पॉकेट बनता है। कम दबाव वाली हवा की जेब तब ब्लेड को अपनी ओर खींचती है, जिससे रोटर मुड़ जाता है। इसे लिफ्ट कहा जाता है । लिफ्ट का बल वास्तव में ब्लेड के सामने की ओर हवा के बल की तुलना में बहुत अधिक मजबूत होता है, जिसे ड्रैग कहा जाता है । लिफ्ट और ड्रैग का संयोजन रोटर को प्रोपेलर की तरह घूमने का कारण बनता है, और टर्निंग शाफ्ट बिजली बनाने के लिए जनरेटर को घुमाता है।
भूमि आधारित पवन ऊर्जा
पवन टर्बाइनों का उपयोग स्टैंड-अलोन अनुप्रयोगों के रूप में किया जा सकता है, या उन्हें एक उपयोगिता पावर ग्रिड से जोड़ा जा सकता है या यहां तक कि एक फोटोवोल्टिक (सौर सेल) प्रणाली के साथ जोड़ा जा सकता है। पवन ऊर्जा के उपयोगिता-पैमाने (मेगावाट-आकार) के स्रोतों के लिए, बड़ी संख्या में पवन टरबाइन आमतौर पर एक पवन संयंत्र बनाने के लिए एक साथ बनाए जाते हैं , जिसे पवन खेत भी कहा जाता है । कई बिजली प्रदाता आज अपने ग्राहकों को बिजली की आपूर्ति के लिए पवन संयंत्रों का उपयोग करते हैं।
स्टैंड-अलोन विंड टर्बाइन का उपयोग आमतौर पर पानी पंप करने या संचार के लिए किया जाता है। हालांकि, हवा वाले क्षेत्रों में घर के मालिक, किसान और पशुपालक भी अपने बिजली के बिलों में कटौती करने के लिए पवन टरबाइन का उपयोग कर सकते हैं।
वितरित पवन ऊर्जा
वितरित ऊर्जा संसाधनों के रूप में छोटी पवन प्रणालियों में भी क्षमता होती है। वितरित ऊर्जा संसाधन विभिन्न प्रकार की छोटी, मॉड्यूलर बिजली पैदा करने वाली तकनीकों को संदर्भित करते हैं जिन्हें बिजली वितरण प्रणाली के संचालन में सुधार के लिए जोड़ा जा सकता है।
पवन की शक्ति
पवन टर्बाइन बिजली उत्पन्न करने के लिए हवा का उपयोग करते हैं - एक स्वच्छ, मुक्त और व्यापक रूप से उपलब्ध अक्षय ऊर्जा स्रोत।
एक पवन टरबाइन रोटर ब्लेड से वायुगतिकीय बल का उपयोग करके पवन ऊर्जा को बिजली में बदल देता है, जो एक हवाई जहाज के पंख या हेलीकॉप्टर रोटर ब्लेड की तरह काम करता है। जब हवा ब्लेड पर बहती है, तो ब्लेड के एक तरफ हवा का दबाव कम हो जाता है। ब्लेड के दोनों किनारों पर हवा के दबाव में अंतर लिफ्ट और ड्रैग दोनों बनाता है। लिफ्ट का बल ड्रैग से अधिक मजबूत होता है और इससे रोटर घूमने लगता है। रोटर जनरेटर से जुड़ता है, या तो सीधे (यदि यह एक सीधी ड्राइव टरबाइन है) या एक शाफ्ट और गियर की एक श्रृंखला (एक गियरबॉक्स) के माध्यम से जो रोटेशन को गति देता है और शारीरिक रूप से छोटे जनरेटर की अनुमति देता है। जनरेटर के घूर्णन के लिए वायुगतिकीय बल का यह अनुवाद बिजली बनाता है।
यदि आपके पास अपने क्षेत्र में पर्याप्त पवन संसाधन हैं और स्थिति सही है, तो छोटे पवन विद्युत प्रणालियां सबसे अधिक लागत प्रभावी घरेलू नवीकरणीय ऊर्जा प्रणालियों में से एक हैं - शून्य उत्सर्जन और प्रदूषण के साथ।
छोटी पवन विद्युत प्रणालियाँ कर सकती हैं:
- अपने बिजली बिलों को 50% -90% तक कम करें
- उपयोगिता बिजली लाइनों को दूरस्थ स्थान तक विस्तारित करने की उच्च लागत से बचने में आपकी सहायता करें
- विस्तारित उपयोगिता आउटेज के माध्यम से निर्बाध बिजली आपूर्ति की सवारी में मदद करें।
छोटे पवन विद्युत प्रणालियों का उपयोग कई अन्य अनुप्रयोगों के लिए भी किया जा सकता है, जिसमें खेतों और खेतों पर पानी पंप करना शामिल है।
लघु पवन विद्युत प्रणाली कैसे कार्य करती है
हवा का निर्माण सूर्य द्वारा पृथ्वी की सतह के असमान ताप से होता है। पवन टरबाइन पवन में गतिज ऊर्जा को स्वच्छ विद्युत में परिवर्तित करते हैं। जब हवा पवन टरबाइन के ब्लेड को घुमाती है, तो रोटर हवा की गतिज ऊर्जा को पकड़ लेता है और जनरेटर को चलाने के लिए इसे रोटरी गति में बदल देता है। रोटर को बहुत तेज़ हवाओं में नियंत्रण से बाहर घूमने से रोकने के लिए अधिकांश टर्बाइनों में स्वचालित ओवरस्पीड-गवर्निंग सिस्टम होते हैं।
आपके बिजली प्रदाता के माध्यम से एक छोटी पवन प्रणाली को विद्युत ग्रिड से जोड़ा जा सकता है या यह अकेले (ऑफ-ग्रिड) खड़ी हो सकती है। यह छोटे पवन विद्युत प्रणालियों को ग्रामीण क्षेत्रों के लिए एक अच्छा विकल्प बनाता है जो पहले से ही विद्युत ग्रिड से नहीं जुड़े हैं।
लघु पवन विद्युत प्रणाली घटक
पवन विद्युत प्रणाली तेज हवाओं तक बेहतर पहुंच प्रदान करने के लिए एक टॉवर पर लगे पवन टरबाइन से बनी होती है। टर्बाइन और टावर के अलावा, छोटे पवन विद्युत प्रणालियों को भी संतुलन-प्रणाली घटकों की आवश्यकता होती है।
टर्बाइन
आज निर्मित अधिकांश छोटी पवन टर्बाइन क्षैतिज-अक्ष, अपविंड मशीनें हैं जिनमें दो या तीन ब्लेड होते हैं। ये ब्लेड आमतौर पर फाइबरग्लास जैसी मिश्रित सामग्री से बने होते हैं।
टर्बाइन का फ्रेम वह संरचना है जिस पर रोटर, जनरेटर और टेल जुड़े होते हैं। टरबाइन द्वारा उत्पादित ऊर्जा की मात्रा मुख्य रूप से उसके रोटर के व्यास से निर्धारित होती है। रोटर का व्यास इसके "बहने वाले क्षेत्र" या टरबाइन द्वारा अवरोधित हवा की मात्रा को परिभाषित करता है। पूंछ टर्बाइन को हवा की ओर मुंह करके रखती है।
टावर्स
चूंकि हवा की गति ऊंचाई के साथ बढ़ती है, इसलिए एक टावर पर एक छोटा पवन टरबाइन लगाया जाता है। सामान्य तौर पर, टावर जितना ऊंचा होगा, पवन प्रणाली उतनी ही अधिक शक्ति का उत्पादन कर सकती है।
टावर की बढ़ी हुई ऊंचाई में अपेक्षाकृत छोटे निवेश से बिजली उत्पादन में बहुत अधिक रिटर्न मिल सकता है। उदाहरण के लिए, 10-किलोवाट जनरेटर को 60फुट टॉवर की ऊँचाई से 100-फुट टॉवर तक बढ़ाने के लिए समग्र सिस्टम लागत में 10% की वृद्धि शामिल है, लेकिन यह 25%अधिक बिजली का उत्पादन कर सकता है।
अधिकांश टरबाइन निर्माता पवन ऊर्जा प्रणाली पैकेज प्रदान करते हैं जिसमें टावर शामिल हैं। दो बुनियादी प्रकार के टावर हैं: स्वावलंबी (मुक्त खड़े) और लड़के। लड़के वाले टावरों के झुकाव वाले संस्करण भी हैं। अधिकांश घरेलू पवन ऊर्जा प्रणालियाँ एक लड़के वाले टॉवर का उपयोग करती हैं, जो कम से कम खर्चीले होते हैं और स्व-सहायक टावरों की तुलना में स्थापित करना आसान होता है। हालांकि, क्योंकि पुरुष त्रिज्या टावर की ऊंचाई का आधा से तीन-चौथाई होना चाहिए, लड़के वाले टावरों को उन्हें समायोजित करने के लिए पर्याप्त जगह की आवश्यकता होती है।
जबकि टिल्ट-डाउन टॉवर अधिक महंगे हैं, वे उपभोक्ता को छोटे हल्के वजन वाले टर्बाइनों पर रखरखाव करने का एक आसान तरीका प्रदान करते हैं, आमतौर पर 10 किलोवाट या उससे कम। खतरनाक मौसम जैसे तूफान के दौरान टिल्ट-डाउन टावरों को भी जमीन पर उतारा जा सकता है। एल्युमीनियम टावरों में दरार पड़ने का खतरा होता है और इससे बचना चाहिए।
पवन ऊर्जा कई फायदे प्रदान करती है, जो बताती है कि यह दुनिया में सबसे तेजी से बढ़ते ऊर्जा स्रोतों में से एक क्यों है। अनुसंधान प्रयासों का उद्देश्य पवन ऊर्जा के अधिक उपयोग की चुनौतियों का समाधान करना है।
पवन ऊर्जा को प्रभावित करने वाले कारक
हवा की गति
पवन ऊर्जा हवा की गति के आनुपातिक रूप से आनुपातिक है। यदि हवा की गति दोगुनी हो जाती है, तो बिजली उत्पादन आठ गुना अधिक हो जाता है। इसलिए, निवेश पर अच्छा रिटर्न सुनिश्चित करने के लिए किसी भी प्रस्तावित साइट का हवा की गति का अध्ययन बड़े पैमाने पर किया जाता है। आमतौर पर हवा की गति को किसी भी निर्णय लेने से पहले साइट पर एक वर्ष के लिए मापा जाता है।
टावर की ऊंचाई
हवा की गति जमीन से टरबाइन की ऊंचाई पर निर्भर करती है। जमीनी स्तर पर भवनों, घरों, पेड़ों आदि के रूप में कई अवरोध हैं। वे हवा के सुचारू प्रवाह में बाधा डालते हैं और इसलिए इसकी गति को कम कर देते हैं। टावर की ऊंचाई को दोगुना करने से पवन ऊर्जा का उत्पादन लगभग दोगुना हो जाता है।
वायु घनत्व
पवन ऊर्जा वायु घनत्व के सीधे आनुपातिक है। समुद्र तल पर वायु का घनत्व अधिकतम होता है। यही कारण है कि हमारे पास समुद्र या महासागरों के पास या समुद्र में इतने सारे पवन फार्म हैं । अधिक ऊंचाई पर, वायु घनत्व काफी कम हो जाता है, इसलिए पहाड़ों में पवन फार्म नहीं बनाए जा सकते। साथ ही टर्बाइन को लंबा और लंबा बनाने से ज्यादा पावर नहीं मिलेगी।
पवन ऊर्जा का उपयोग क्या है?
हवा का उपयोग गति में हवा द्वारा बनाई गई गतिज ऊर्जा का उपयोग करके बिजली उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। यह पवन टरबाइन या पवन ऊर्जा रूपांतरण प्रणाली का उपयोग करके विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है। पवन पहले टर्बाइन के ब्लेड से टकराती है, जिससे वे घुमाते हैं और उनसे जुड़े टर्बाइन को घुमाते हैं। यह गतिज ऊर्जा को घूर्णी ऊर्जा में बदल देता है, एक शाफ्ट को स्थानांतरित करके जो एक जनरेटर से जुड़ा होता है, और इस तरह विद्युत चुंबकत्व के माध्यम से विद्युत ऊर्जा का उत्पादन करता है।
हवा से प्राप्त की जा सकने वाली बिजली की मात्रा टरबाइन के आकार और उसके ब्लेड की लंबाई पर निर्भर करती है। आउटपुट रोटर के आयामों और हवा की गति के घन के समानुपाती होता है। सैद्धांतिक रूप से, जब हवा की गति दोगुनी हो जाती है, तो पवन ऊर्जा क्षमता आठ गुना बढ़ जाती है। इस पवन ऊर्जा का उपयोग कृषि औद्योगिक और घरेलू रूप में किया जाता है।
पवन ऊर्जा के लाभ क्या है?
पवन ऊर्जा लागत प्रभावी है। भूमि-आधारित उपयोगिता-पैमाने पर हवा आज उपलब्ध सबसे कम कीमत वाले ऊर्जा स्रोतों में से एक है, जिसकी लागत उत्पादन कर क्रेडिट के बाद 1-2 सेंट प्रति किलोवाट-घंटे है। चूंकि पवन खेतों से बिजली एक लंबी अवधि (जैसे 20+ वर्ष) में एक निश्चित कीमत पर बेची जाती है और इसका ईंधन मुक्त होता है, पवन ऊर्जा मूल्य अनिश्चितता को कम करती है जो ईंधन की लागत ऊर्जा के पारंपरिक स्रोतों में जोड़ती है।
यह एक स्वच्छ ईंधन स्रोत है। पवन ऊर्जा बिजली संयंत्रों की तरह हवा को प्रदूषित नहीं करती है जो कोयले या प्राकृतिक गैस जैसे जीवाश्म ईंधन के दहन पर निर्भर करते हैं, जो कि कण पदार्थ, नाइट्रोजन ऑक्साइड और सल्फर डाइऑक्साइड का उत्सर्जन करते हैं - जिससे मानव स्वास्थ्य समस्याएं और आर्थिक नुकसान होता है। पवन टर्बाइन वायुमंडलीय उत्सर्जन का उत्पादन नहीं करते हैं जो अम्लीय वर्षा, स्मॉग या ग्रीन हाउस गैस कारण बनते हैं ।
पवन ऊर्जा का घरेलू स्रोत है। देश की पवन आपूर्ति प्रचुर और अटूट है। पिछले 10 वर्षों में अक्षय ऊर्जा का सबसे बड़ा स्रोत है।
यह टिकाऊ है। पवन वास्तव में सौर ऊर्जा का एक रूप है। हवाएँ सूर्य द्वारा वायुमंडल के गर्म होने, पृथ्वी के घूमने और पृथ्वी की सतह की अनियमितताओं के कारण होती हैं। जब तक हवा चलती है तब तक उर्जा ग्रिड को भेजने का काम करती है।
पवन टर्बाइन मौजूदा खेतों या खेतों पर बनाए जा सकते हैं। इससे ग्रामीण क्षेत्रों में अर्थव्यवस्था को बहुत लाभ होता है, जहां सबसे अच्छे हवा पाए जाते हैं। किसान और पशुपालक भूमि पर काम करना जारी रख सकते हैं क्योंकि पवन टरबाइन भूमि के केवल एक अंश का उपयोग करते हैं। पवन ऊर्जा संयंत्र के मालिक भूमि के उपयोग के लिए किसान या पशुपालक को किराए का भुगतान करते हैं, जिससे भूस्वामियों को अतिरिक्त आय प्राप्त होती है।
पवन ऊर्जा की चुनौतियां क्या है?
पवन ऊर्जा को अभी भी लागत के आधार पर पारंपरिक उत्पादन स्रोतों के साथ प्रतिस्पर्धा करनी चाहिए। भले ही पिछले कई दशकों में पवन ऊर्जा की लागत में नाटकीय रूप से कमी आई है, पवन परियोजनाओं को बिजली के सबसे कम लागत वाले स्रोत के साथ आर्थिक रूप से प्रतिस्पर्धा करने में सक्षम होना चाहिए, और कुछ स्थान लागत प्रतिस्पर्धी होने के लिए पर्याप्त हवादार नहीं हो सकते हैं।
अच्छे भूमि-आधारित पवन स्थल अक्सर दूरदराज के स्थानों में स्थित होते हैं, उन शहरों से दूर जहां बिजली की आवश्यकता होती है। विंड फार्म से शहर में बिजली लाने के लिए ट्रांसमिशन लाइनें बनाई जानी चाहिए।
पवन संसाधन विकास भूमि का सबसे लाभदायक उपयोग नहीं हो सकता है। पवन-टरबाइन स्थापना के लिए उपयुक्त भूमि को भूमि के वैकल्पिक उपयोगों के साथ प्रतिस्पर्धा करनी चाहिए, जो कि बिजली उत्पादन की तुलना में अधिक मूल्यवान हो सकती है।
टर्बाइन ध्वनि और सौंदर्य प्रदूषण का कारण बन सकते हैं। हालांकि पारंपरिक बिजली संयंत्रों की तुलना में पवन ऊर्जा संयंत्रों का पर्यावरण पर अपेक्षाकृत कम प्रभाव पड़ता है, लेकिन टरबाइन ब्लेड द्वारा उत्पन्न शोरपर चिंता मौजूद है ।
पवन पौधे स्थानीय वन्यजीवों को प्रभावित कर सकते हैं। कताई टरबाइन ब्लेड में उड़कर पक्षी मारे गए हैं। इनमें से अधिकांश समस्याओं का समाधान प्रौद्योगिकी विकास के माध्यम से टरबाइन ब्लेड से चमगादड़ भी मारे गए हैं, और इन प्रजातियों पर पवन टरबाइन के प्रभाव को कम करने के लिए समाधान विकसित करने और सुधारने के लिए अनुसंधान जारी है। सभी ऊर्जा स्रोतों की तरह, पवन परियोजनाएं उस आवास को बदल सकती हैं जिस पर वे बने हैं, जो कुछ प्रजातियों के लिए उस आवास की उपयुक्तता को बदल सकते हैं।
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