વિન્ડ ટર્બાઇન: સિદ્ધાંતો, કામગીરી અને પ્રકારો

પવન ઊર્જા એ વિશ્વની સૌથી મહત્વપૂર્ણ નવીનીકરણીય ઉર્જાઓમાંની એક છે. ગ્રીનહાઉસ વાયુઓનું ઉત્પાદન કર્યા વિના સ્વચ્છ ઉર્જા ઉત્પન્ન કરવાની ક્ષમતાને કારણે તેનો વધુને વધુ ઉપયોગ થાય છે. તેથી, તેની કામગીરી અને ખાસ કરીને વિન્ડ ટર્બાઇનની કામગીરી જાણવી જરૂરી છે. અહીં, અમે તેઓ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે અને તેમની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓને ઊંડાણમાં આવરી લઈશું.

વિન્ડ ટર્બાઇન, જેને વિન્ડ ટર્બાઇન તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે આ પ્રકારની ઊર્જાના મૂળભૂત તત્વોમાંનું એક છે. જો કે સામાન્ય રીતે તમામ ટર્બાઇન સમાન પાસાઓ વહેંચે છે, વિન્ડ ફાર્મ અથવા ઇન્સ્ટોલેશનના આધારે વિવિધ પ્રકારો છે. વધુમાં, ટર્બાઇન તેમના પ્રથમ મોડલથી વિકસિત થયા છે, જે આપણને વધુને વધુ કાર્યક્ષમ રીતે ઊર્જા મેળવવાની મંજૂરી આપે છે.

આ લેખમાં, અમે તમને વિન્ડ ટર્બાઇન, તેમની લાક્ષણિકતાઓ અને તેઓ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે, તેમજ વિન્ડ ફાર્મની રચના વિશે વધારાની વિગતો વિશે તમારે જે જાણવાની જરૂર છે તે બધું જણાવીશું.

વિન્ડ ટર્બાઇન શું છે

વિન્ડ ટર્બાઇન એક યાંત્રિક ઉપકરણ છે જે પવન ઊર્જાને વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે. તે રોટર બ્લેડની હિલચાલ દ્વારા પવનની ગતિ ઊર્જાને યાંત્રિક ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરવા માટે રચાયેલ છે, જે પછીથી જનરેટરને કારણે વીજળીમાં રૂપાંતરિત થાય છે.

વિન્ડ ટર્બાઇનના સંચાલનનો મૂળભૂત સિદ્ધાંત ભૌતિકશાસ્ત્રના ત્રણ મૂળભૂત નિયમો પર આધારિત છે:

• ટર્બાઇન દ્વારા ઉત્પાદિત ઊર્જા પવનની ગતિના વર્ગના પ્રમાણમાં હોય છે. એટલે કે જો પવનની ગતિ બમણી થાય તો ઉત્પન્ન થતી શક્તિ ચાર ગણી વધી જાય છે.
• ઉપલબ્ધ ઉર્જા બ્લેડ દ્વારા વહી ગયેલા વિસ્તારના પ્રમાણસર છે, જેનો અર્થ છે કે બ્લેડ જેટલા મોટા હશે તેટલી વધુ ઉર્જા કેપ્ચર કરવામાં આવશે.
• વિન્ડ ટર્બાઇનની મહત્તમ સૈદ્ધાંતિક કાર્યક્ષમતા 59% છે, જે બેટ્ઝ મર્યાદા તરીકે ઓળખાય છે.

જૂની પવનચક્કીઓથી વિપરીત, જે પ્રત્યક્ષ વિન્ડ થ્રસ્ટ દ્વારા સંચાલિત હતી, આધુનિક ટર્બાઇન શક્ય તેટલી ઊર્જા મેળવવા માટે વેન્ચુરી અસર જેવા વધુ જટિલ એરોડાયનેમિક સિદ્ધાંતોનો ઉપયોગ કરે છે.

પવન જનરેટરનું આંતરિક

વિન્ડ ટર્બાઇનની અંદર, અમને ઘણા મુખ્ય તત્વો મળે છે જે પવનની ગતિ ઊર્જાને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરવાની મંજૂરી આપે છે. બ્લેડથી બનેલું રોટર પવનની ઉર્જા મેળવવા અને તેને તેની ધરીની આસપાસ ફેરવવા માટે જવાબદાર છે.

આ રોટેશનલ મોશન પાવર ટ્રેન સિસ્ટમ દ્વારા ઇલેક્ટ્રિક જનરેટર પર પ્રસારિત થાય છે, જેમાં ગિયરબોક્સનો સમાવેશ થાય છે જે જનરેટર માટે યોગ્ય સ્તરો સુધી પરિભ્રમણ ગતિને વધારે છે. જનરેટર ફેરાડેના કાયદા પર આધારિત છે, જે જણાવે છે કે કેવી રીતે રોટેશનલ યાંત્રિક ઊર્જાને વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે.

આ કરવા માટે, સિસ્ટમમાં અલ્ટરનેટર સાથે જોડાયેલ રોટરનો સમાવેશ થાય છે, જે યાંત્રિક ચળવળને વિદ્યુત ઊર્જામાં પરિવર્તિત કરે છે. ઉત્પાદિત વીજળીનો સીધો ઉપયોગ કરી શકાય છે અથવા પછીના ઉપયોગ માટે બેટરીમાં સંગ્રહ કરી શકાય છે.

વિન્ડ ટર્બાઇનના તત્વો

વિન્ડ ટર્બાઇન વિવિધ તત્વોથી બનેલું હોય છે જે ટર્બાઇનના શ્રેષ્ઠ સંચાલન અને પવન ઊર્જાનું વીજળીમાં અસરકારક રૂપાંતર સુનિશ્ચિત કરવા માટે એકસાથે કામ કરે છે. આ મુખ્ય ઘટકો છે:

• રોટર: રોટર એ તત્વ છે જે પવનમાંથી ઊર્જા એકત્રિત કરે છે. તે બ્લેડથી બનેલું છે, જે પવનની ઓછી ઝડપે પણ ફરે છે, તેમની એરોડાયનેમિક ડિઝાઇનને કારણે.
• કપલિંગ સિસ્ટમ: તે મિકેનિઝમ્સનો સમૂહ છે જે રોટેશન ચળવળને સ્થાનાંતરિત કરવા માટે બ્લેડને જનરેટરના રોટર સાથે જોડે છે.
• ગુણક અથવા ગિયરબોક્સ: આ સિસ્ટમ રોટરના આશરે 10-40 RPM થી જનરેટરમાં વીજળી ઉત્પન્ન કરવા માટે જરૂરી 1.500 RPM સુધી પરિભ્રમણ ગતિને વધારી દે છે.
• જનરેટર: જનરેટર યાંત્રિક ઊર્જાને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરે છે. ટર્બાઇન પર આધાર રાખીને, તેની શક્તિ નવીનતમ મોડેલોમાં 5kW થી 10 MW સુધી બદલાઈ શકે છે.
• ઓરિએન્ટેશન મોટર: તે નેસેલ અને રોટરને હંમેશા પ્રવર્તમાન પવનની દિશાનો સામનો કરવા માટે ફેરવવા દે છે.
• સપોર્ટ માસ્ટ: તે માળખું છે જે જનરેટર અને રોટરને સપોર્ટ કરે છે. ટર્બાઇન જેટલું મોટું છે, તેટલી ઊંચાઈ કે જેના પર નેસેલ સ્થિત છે.
• બ્લેડ અને એનિમોમીટર: એનિમોમીટર પવનની ગતિને માપે છે, જ્યારે જ્યારે પવન ચોક્કસ થ્રેશોલ્ડ કરતાં વધી જાય ત્યારે સેન્સર બ્લેડને બ્રેક કરે છે, જે ટર્બાઇનને થતા નુકસાનને અટકાવે છે.

વિન્ડ ટર્બાઇનના પ્રકાર

રોટર અક્ષની દિશા દ્વારા ભિન્ન બે મુખ્ય પ્રકારના વિન્ડ ટર્બાઇન છે:

• આડી અક્ષ ટર્બાઇન: તે જમીનની સમાંતર પરિભ્રમણની ધરી સાથે વિન્ડ ફાર્મમાં ઉપયોગમાં લેવાતા પરંપરાગત છે. આ પ્રકાર અધીરા સપાટી દ્વારા મેળવેલી ઊર્જાના સંદર્ભમાં સૌથી વધુ કાર્યક્ષમ છે.
• વર્ટિકલ એક્સિસ ટર્બાઇન: આ ટર્બાઇનને પોતાની જાતને ફરીથી ગોઠવ્યા વિના કોઈપણ દિશામાં પવનને પકડવાનો ફાયદો છે, જો કે તેમની કાર્યક્ષમતા સામાન્ય રીતે આડી અક્ષની તુલનામાં ઓછી હોય છે.

આ ઉપરાંત, નવી ઉભરતી ડિઝાઇનો છે, જેમ કે બ્લેડ વિનાની વિન્ડ ટર્બાઇન, જે વીજળી ઉત્પન્ન કરવા માટે પવનના ઓસિલેશનનો લાભ લે છે, જો કે તે હજુ વિકાસના તબક્કામાં છે.

વિન્ડ ફાર્મનું સંચાલન

વિન્ડ ફાર્મ એ વિસ્તારના પ્રવર્તમાન પવનોનો મહત્તમ ઉપયોગ કરવા વ્યૂહાત્મક રીતે સ્થિત અનેક વિન્ડ ટર્બાઇનથી બનેલો છે. ટર્બાઇનનો સમૂહ ઉત્પન્ન થયેલ વીજળીને આંતરિક નેટવર્ક દ્વારા જોડે છે જે તેને સબસ્ટેશનમાં પરિવહન કરે છે, જ્યાં વીજળી વિતરણ માટે યોગ્ય વોલ્ટેજમાં રૂપાંતરિત થાય છે.

ઉદ્યાનની સતત કામગીરી અને કાર્યક્ષમતાને સુનિશ્ચિત કરવા માટે, કંટ્રોલ સિસ્ટમ્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે જે પવનની ગતિ, નેસેલ્સનું ઓરિએન્ટેશન અને ટર્બાઇન્સની સ્થિતિનું નિરીક્ષણ કરે છે. આનાથી વીજળીનું ઉત્પાદન મહત્તમ થઈ શકે છે અને ભારે પવનની સ્થિતિમાં નુકસાન ટાળી શકાય છે.

વધુમાં, કેટલીક સુવિધાઓ ઑફશોર વિન્ડ ટર્બાઇનનો ઉપયોગ કરે છે (અપતટીય) જે, સ્થાપિત કરવા માટે વધુ ખર્ચાળ હોવા છતાં, દરિયામાં વધુ સતત અને મજબૂત પવનનો લાભ લેવાની શક્યતા પ્રદાન કરે છે.

પવન ઊર્જાના ફાયદા અને ગેરફાયદા

અન્ય ઉર્જા સ્ત્રોતોની જેમ, પવન ઉર્જાના ફાયદા અને ગેરફાયદા છે:

ફાયદા:

• તે ઉર્જાનો સ્ત્રોત છે નવીનીકરણીય, અખૂટ અને ગ્રીનહાઉસ વાયુઓ ઉત્સર્જિત કરતું નથી.
• પરવાનગી આપે છે નિર્ભરતા ઘટાડવી અશ્મિભૂત ઇંધણ.
• વિન્ડ ફાર્મ્સ સહિત વિવિધ સ્થળોએ સ્થાપિત કરી શકાય છે દરિયાઈ વિસ્તારો અને ખેતીની જમીનો તેમના ઉપયોગને અસર કર્યા વિના.
• Su કાર્બન ફૂટપ્રિન્ટ ન્યૂનતમ છે અન્ય ઉર્જા તકનીકોની તુલનામાં.

ગેરફાયદા:

• કાર્યક્ષમતા પવનની ઉપલબ્ધતા પર આધાર રાખે છે, જે તેને બનાવે છે તૂટક તૂટક સ્ત્રોત .ર્જા.
• વિન્ડ ફાર્મની દ્રશ્ય અને ધ્વનિ અસર કેટલાક વિસ્તારોમાં ગેરલાભ બની શકે છે.
• મોટી ટર્બાઇન વન્યજીવન, ખાસ કરીને પક્ષીઓને અસર કરી શકે છે, તેથી સ્થાનો પસંદ કરતી વખતે આ પરિબળોને ધ્યાનમાં લેવાની જરૂર છે.
• પ્રારંભિક ઇન્સ્ટોલેશન ખર્ચ ઊંચો છે, જો કે તે લાંબા ગાળે પોતાને માટે ચૂકવણી કરે છે.

વધુ ટકાઉ અને પર્યાવરણને અનુકૂળ ઉર્જા ઉત્પાદન માટે પવન ઉર્જા શ્રેષ્ઠ વિકલ્પોમાંથી એક છે. સતત તકનીકી પ્રગતિ સાથે, વિન્ડ ટર્બાઇન્સ માત્ર કાર્યક્ષમતાના સંદર્ભમાં સુધરી રહી છે, પરંતુ દ્રશ્ય અને ધ્વનિની દ્રષ્ટિએ વધુ સુલભ અને ઓછી કર્કશ બની રહી છે, જે તેમને વૈશ્વિક ઊર્જાના ભાવિ માટે એક સક્ષમ વિકલ્પ બનાવે છે.