पवन टरबाइन के भाग

पवन टरबाइन के मुख्य घटक

एक पवन टरबाइन में पाँच प्रमुख घटक और कई छोटे हिस्से होते हैं। प्रमुख घटक हैं नींव, टावर, रोटर और हब (तीन ब्लेड सहित), नैसेल और जनरेटर। इन सभी घटकों की स्थापना के लिए विशिष्ट पवन टरबाइन-विशिष्ट स्थापना उपकरणों के उपयोग की आवश्यकता होती है।

1.पवन टरबाइन नींव

तटवर्ती पवन टरबाइन की नींव ज़मीन पर स्थित होती है; यह अदृश्य होती है क्योंकि यह मिट्टी से ढकी होती है। यह एक बड़ा, भारी कंक्रीट का टुकड़ा होता है जो पूरे पवन टरबाइन और उस पर लगने वाले बलों को सहारा दे सके। अपतटीय पवन टरबाइनों के मामले में, नींव पानी के नीचे भी अदृश्य होती है। ज़मीन से दूर स्थित अपतटीय पवन टरबाइनों की नींव तैरती हुई होती है, लेकिन इसमें पवन टरबाइन के भार और उस पर लगने वाले बलों को सहारा देने और बनाए रखने के लिए पर्याप्त द्रव्यमान होता है।

2. पवन टरबाइन टॉवर

अधिकांश आधुनिक पवन टरबाइन टावर गोल स्टील ट्यूबों से बने होते हैं। पवन टरबाइन टावरों के लिए एक सामान्य नियम यह है कि उनकी ऊँचाई, उनके द्वारा ले जाए जाने वाले टरबाइन के ब्लेडों के घूर्णन से बने वृत्त के व्यास के बराबर होनी चाहिए। सामान्यतः, टरबाइन जितनी ऊँची होगी, तेज़ हवाओं को पकड़ना उतना ही आसान होगा। ऐसा इसलिए है क्योंकि हम ज़मीन से जितने दूर होंगे, हवा उतनी ही तेज़ होगी (अलग-अलग ऊँचाइयों पर हवा की गति अलग-अलग होती है)।

3.पवन टर्बाइनों का रोटर और हब

रोटर टरबाइन का घूमने वाला हिस्सा होता है; इसमें तीन ब्लेड और एक केंद्रीय भाग, हब, होता है जिससे ब्लेड जुड़े होते हैं। पवन टरबाइन के ब्लेड पवन टरबाइन के सबसे महत्वपूर्ण भागों में से एक हैं और पवन ऊर्जा को घूर्णी गतिज ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए ज़िम्मेदार होते हैं। आमतौर पर, पवन टरबाइन के ब्लेड तेज़ हवाओं और तूफ़ानों का सामना करने के लिए उच्च-शक्ति वाले फाइबरग्लास और कार्बन फाइबर से बने होते हैं। हालाँकि तीन ब्लेड सबसे आम हैं, पवन टरबाइन में हमेशा तीन ब्लेड होना ज़रूरी नहीं है। हालाँकि, तीन-ब्लेड वाले रोटर इष्टतम दक्षता जैसे लाभ प्रदान करते हैं।

 ब्लेड मज़बूत नहीं होते; वे खोखले होते हैं और मिश्रित सामग्रियों से बने होते हैं जो हल्के और मज़बूत दोनों होते हैं। इन्हें बड़ा (ज़्यादा शक्ति के लिए), हल्का और मज़बूत बनाने का चलन है। वायुगतिकी के लिए, ब्लेड पंखों के आकार के होते हैं (हवाई जहाज के पंखों की तरह)। इसके अलावा, वे चपटे नहीं होते और उनकी जड़ और नोक के बीच एक मोड़ के साथ डिज़ाइन किए जाते हैं। ब्लेड अपनी धुरी पर 90° तक घूम सकते हैं। इस गति को पिच कहते हैं। हब का काम ब्लेड को थामे रखना और उन्हें पवन टरबाइन के बाकी हिस्से के सापेक्ष घूमने देना है।

4.पवन टरबाइन नैसेले

नैसेल में पवन टरबाइन के सभी घटक होते हैं जिन्हें ऊपर लगाना होता है। पवन टरबाइन का नैसेल एक जटिल विद्युत-यांत्रिक प्रणाली है जिसमें कई घटक होते हैं जो सटीक और उचित रूप से कार्य करते हैं। पवन टरबाइन के महत्वपूर्ण घटक जनरेटर और मुख्य शाफ्ट हैं, जो एकत्रित पवन से ऊर्जा को गियरबॉक्स के माध्यम से जनरेटर तक पहुँचाते हैं। गियरबॉक्स पवन टरबाइन का एक अन्य महत्वपूर्ण घटक है। चूँकि पवन टरबाइन को हवा की दिशा के अनुकूल काम करना होता है और उसे हवा की दिशा के अनुसार अपनी दिशा समायोजित करनी होती है, इसलिए इसके रोटर को टावर के सापेक्ष घूमने में सक्षम होना चाहिए, इस घूर्णन गति को यॉइंग कहा जाता है।

5.पवन टरबाइन जनरेटर

जनरेटर एक ऐसा घटक है जो रोटर की यांत्रिक ऊर्जा (हवा से प्राप्त) को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। जनरेटर की संरचना विद्युत मोटरों जैसी ही होती है। यह आमतौर पर स्थायी चुम्बकों या विद्युत चुम्बकों से बना होता है। जनरेटर की गति में परिवर्तन आउटपुट वोल्टेज के परिमाण और स्थिरता को प्रभावित करता है।

यद्यपि पवन टर्बाइन कई प्रकार के होते हैं, फिर भी उन्हें दो श्रेणियों में संक्षेपित किया जा सकता है

क्षैतिज-अक्ष पवन टर्बाइन, जहां पवन टर्बाइन का घूर्णन अक्ष हवा की दिशा के समानांतर होता है।

ऊर्ध्वाधर अक्ष वाली पवन टर्बाइनें, जहां पवन टर्बाइन का घूर्णन अक्ष जमीन या वायुप्रवाह की दिशा के लंबवत होता है।

क्षैतिज अक्ष पवन टरबाइन

क्षैतिज अक्ष पवन टर्बाइनों को दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है: लिफ्ट प्रकार और ड्रैग प्रकार।

लिफ्ट प्रकार के पवन टरबाइन तेज़ी से घूमते हैं और ड्रैग प्रकार के पवन टरबाइन धीरे-धीरे घूमते हैं। पवन ऊर्जा उत्पादन के लिए, अधिकतर लिफ्ट प्रकार के क्षैतिज अक्ष वाले पवन टरबाइनों का उपयोग किया जाता है। अधिकांश क्षैतिज अक्ष वाले पवन टरबाइनों में एक पवन प्रतिउपाय होता है, जो हवा की दिशा बदलने पर घूम सकता है। छोटे पवन टरबाइनों के लिए, इस पवन प्रतिउपाय में एक पतवार का उपयोग किया जाता है, जबकि बड़े पवन टरबाइनों के लिए, पवन संवेदन तत्वों के साथ-साथ एक सर्वोमोटर युक्त ड्राइव तंत्र का भी उपयोग किया जाता है।

टावर के सामने पवन चक्र वाले पवन टर्बाइनों को अपविंड पवन टर्बाइन कहा जाता है, जबकि टावर के पीछे पवन चक्र वाले पवन टर्बाइनों को डाउनविंड पवन टर्बाइन कहा जाता है। क्षैतिज अक्ष वाले पवन टर्बाइनों की कई शैलियाँ होती हैं, कुछ में उल्टे ब्लेड वाले पवन टर्बाइन होते हैं, कुछ एक निश्चित उत्पादन शक्ति की स्थिति में टावर की लागत कम करने के लिए एक टावर पर कई पवन टर्बाइन स्थापित करते हैं, और अन्य में क्षैतिज अक्ष वाले पवन टर्बाइन होते हैं जो पवन टर्बाइन के चारों ओर भंवर उत्पन्न करते हैं जिससे वायु प्रवाह केंद्रित होता है और वायु प्रवाह की गति बढ़ जाती है।

ऊर्ध्वाधर अक्ष पवन टरबाइन

ऊर्ध्वाधर अक्ष पवन टर्बाइनों को हवा की दिशा बदलने पर हवा की आवश्यकता नहीं होती है, इस बिंदु पर क्षैतिज अक्ष पवन टर्बाइनों के सापेक्ष एक बड़ा लाभ यह है कि यह न केवल संरचनात्मक डिजाइन को सरल बनाता है, बल्कि पवन टर्बाइन के जाइरोस्कोपिक बल को भी कम करता है।

कई प्रकार के ऊर्ध्वाधर-अक्ष पवन टर्बाइन हैं जो ड्रैग रोटेशन का उपयोग करते हैं, जिनमें सपाट प्लेटों और रजाई से बने पवन पहिये शामिल हैं, जो शुद्ध ड्रैग उपकरण हैं; S-आकार की पवन चक्कियाँ, जिनमें आंशिक लिफ्ट होती है, लेकिन फिर भी मुख्य रूप से ड्रैग उपकरण ही होते हैं। इन उपकरणों में एक बड़ा प्रारंभिक टॉर्क होता है, लेकिन इनका टिप-स्पीड अनुपात कम होता है और ये पवन टर्बाइन के दिए गए आकार, वजन और लागत के लिए कम बिजली उत्पादन प्रदान करते हैं।

डबल-फेड इंडक्शन जनरेटर

विद्युत इलेक्ट्रॉनिक्स प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, पवन ऊर्जा उत्पादन में डबल-फेड इंडक्शन जनरेटर (डबल-फेड इंडक्शन जनरेटर) का उपयोग तेज़ी से बढ़ रहा है। यह तकनीक बैटरी की क्षमता पर अत्यधिक निर्भर नहीं है, बल्कि उत्तेजन प्रणाली पर निर्भर है। उत्तेजन धारा को उचित रूप से नियंत्रित किया जाता है, ताकि एक स्थिर आवृत्ति वाली विद्युत ऊर्जा का उत्पादन किया जा सके। डबल-फेड इंडक्शन जनरेटर संरचना में एसिंक्रोनस जनरेटर के समान होते हैं, लेकिन उत्तेजन में डबल-फेड जनरेटर एसी उत्तेजन का उपयोग करते हैं।

हम जानते हैं कि एक स्पंदित चुंबकीय विभव को विपरीत दिशाओं में घूर्णन करने वाले दो चुंबकीय विभवों में विघटित किया जा सकता है, और त्रि-कला कुंडलियों की उचित व्यवस्था चुंबकीय विभवों में से एक के प्रभाव को क्षीण कर सकती है, जिससे अंतरिक्ष में एक घूर्णन चुंबकीय विभव प्राप्त होता है, जो एक तुल्यकालिक जनित्र में दिष्ट धारा उत्तेजन वाले रोटर के समतुल्य होता है। द्वि-संभरित जनित्र का लाभ यह है कि प्रत्यावर्ती उत्तेजन की आवृत्ति समायोज्य होती है, अर्थात घूर्णन उत्तेजन चुंबकीय विभव की आवृत्ति समायोज्य होती है। इसका अर्थ है कि घूर्णन उत्तेजन चुंबकीय विभव की आवृत्ति समायोज्य होती है।

इस प्रकार, जब प्राइम मूवर की घूर्णन गति स्थिर नहीं होती है, तो स्थिर-आवृत्ति विद्युत शक्ति के उत्पादन के उद्देश्य को पूरा करने के लिए उत्तेजन धारा की आवृत्ति को उचित रूप से समायोजित किया जा सकता है। चूँकि विद्युत इलेक्ट्रॉनिक घटकों की क्षमता लगातार बढ़ रही है, इसलिए द्वि-संभरित जनरेटर सेटों की उत्तेजन प्रणाली की विनियमन क्षमता भी लगातार मजबूत होती जा रही है, जिससे द्वि-संभरित मशीनों की एकल क्षमता में वृद्धि संभव हो रही है। हालाँकि, कुछ सिद्धांतों को अभी भी पूर्ण किया जा रहा है, द्वि-संभरित प्रतिक्रियाशील जनरेटरों के व्यापक अनुप्रयोग की प्रवृत्ति अधिक से अधिक स्पष्ट होती जाएगी।

पवन टरबाइन एक जटिल प्रणाली है जिसमें कई घटक होते हैं जो पवन ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए मिलकर काम करते हैं। ऊपर बताए गए घटकों के अलावा, पवन टरबाइन में निम्नलिखित कुछ महत्वपूर्ण घटक शामिल होते हैं।

    नियंत्रण प्रणाली: इस नियंत्रण प्रणाली में इलेक्ट्रॉनिक उपकरण, सेंसर, नियंत्रक और सॉफ्टवेयर आदि शामिल हैं, जिनका उपयोग पवन टरबाइन के संचालन की निगरानी और नियंत्रण के लिए किया जाता है। यह नियंत्रण प्रणाली पवन टरबाइन के ब्लेड के कोण और जनरेटर की घूर्णन गति को वास्तविक समय में समायोजित करने में सक्षम है ताकि पवन टरबाइन का स्थिर संचालन सुनिश्चित हो सके।

    टावर: टावर पवन टरबाइन का आधार होता है, जो आमतौर पर स्टील पाइप या कंक्रीट से बना होता है। टावर की ऊँचाई का पवन टरबाइन के विद्युत उत्पादन पर सीधा प्रभाव पड़ता है, क्योंकि ऊँचाई के साथ हवा की गति भी बढ़ती है।

पिच प्रणाली: पिच प्रणाली एक उपकरण है जो पवन टरबाइन ब्लेड के कोण को नियंत्रित करता है, और पवन ऊर्जा के उपयोग को अधिकतम करने के लिए हवा की गति में परिवर्तन के अनुसार वास्तविक समय में ब्लेड के कोण को समायोजित कर सकता है।

पवन गति संवेदक: पवन गति संवेदक का उपयोग हवा की गति और दिशा को मापने के लिए किया जाता है ताकि नियंत्रण प्रणाली समय पर पवन टरबाइन ब्लेड के कोण और जनरेटर की घूर्णी गति को समायोजित कर सके।

गियरबॉक्स: पवन टर्बाइनों को पवन टर्बाइन के घूर्णन की कम गति को उच्च गति में बदलने की आवश्यकता होती है, जिसके लिए गियरबॉक्स की आवश्यकता होती है। गियरबॉक्स में गियर और बेयरिंग की एक श्रृंखला होती है जो कुशल ऊर्जा रूपांतरण को सक्षम बनाती है।

ब्रेक सिस्टम: ब्रेक सिस्टम एक ऐसा उपकरण है जिसका उपयोग आपात स्थिति में पवन टरबाइन को रोकने के लिए किया जाता है। आपात स्थिति में, ब्रेक सिस्टम पवन टरबाइन के सुरक्षित संचालन को सुनिश्चित करने के लिए पवन टरबाइन के घूर्णन को तुरंत रोक सकता है।

शीतलन प्रणाली: पवन टर्बाइन संचालन के दौरान बहुत अधिक ऊष्मा उत्पन्न करते हैं, जिसे शीतलन प्रणाली के माध्यम से नष्ट किया जाना आवश्यक है। शीतलन प्रणाली में पंखे, रेडिएटर, पंप और अन्य उपकरण शामिल होते हैं जो पवन टर्बाइन के दीर्घकालिक संचालन की स्थिरता सुनिश्चित करते हैं।

पारेषण प्रणाली: पारेषण प्रणाली पवन टरबाइन द्वारा उत्पन्न विद्युत ऊर्जा को ग्रिड उपकरणों तक पहुँचाने का कार्य करती है। पारेषण प्रणाली में ट्रांसफार्मर, स्विचगियर और केबल आदि शामिल होते हैं, जो विद्युत के कुशल संचरण को साकार कर सकते हैं।

पारंपरिक सुविधाएं: ऊपर वर्णित मुख्य घटकों के अलावा, पवन टर्बाइनों को कुछ पारंपरिक सुविधाओं की आवश्यकता होती है, जैसे कि रोशनी, संचार उपकरण और निगरानी प्रणाली, ताकि पवन टर्बाइन का संचालन और रखरखाव सुनिश्चित किया जा सके।

फिलर्स: फिलर्स पवन टर्बाइनों में इस्तेमाल होने वाली सामग्री होती है जो पवन टर्बाइन के घूर्णन शोर को कम करती है। फिलर्स आमतौर पर फोम या फाइबरग्लास जैसी मुलायम सामग्री से बने होते हैं।

स्नेहन प्रणाली: स्नेहन प्रणाली का उपयोग पवन टरबाइन के विभिन्न घटकों के बीच घर्षण और घिसाव को कम करने के लिए स्नेहन के लिए किया जाता है। स्नेहन प्रणाली में तेल पंप, टैंक और स्नेहक जैसे उपकरण शामिल होते हैं।

 संक्षारण-रोधी उपकरण: पवन टर्बाइन आमतौर पर खुले क्षेत्रों में लगाए जाते हैं, जहाँ कठोर प्राकृतिक वातावरण होता है और वातावरण, समुद्री जल और सूर्य के प्रकाश से संक्षारण का खतरा बना रहता है। इसलिए, पवन टर्बाइनों के दीर्घकालिक संचालन को सुनिश्चित करने के लिए पेंट, संक्षारण-रोधी कोटिंग और पर्यावरण संरक्षण सामग्री जैसे संक्षारण-रोधी उपकरण महत्वपूर्ण हैं।

 जहाज प्रणाली: समुद्र या तटरेखा पर चलने वाले पवन टर्बाइनों के लिए, जहाज प्रणाली एक आवश्यक उपकरण है। जहाज प्रणालियों में लंगर श्रृंखलाएँ, मस्तूल, पतवार और नेविगेशन उपकरण आदि शामिल होते हैं, जो समुद्र में पवन टर्बाइनों के स्थिर संचालन को सुनिश्चित कर सकते हैं।

पवन टरबाइन के घटक विविध होते हैं, और विभिन्न भाग मिलकर पवन ऊर्जा को विद्युत में परिवर्तित करने का कार्य करते हैं। पवन ऊर्जा प्रौद्योगिकी के निरंतर विकास और प्रगति के साथ, भविष्य के पवन टरबाइनों में अधिक जटिल घटक और अधिक कुशल कार्य सिद्धांत हो सकते हैं, जो मनुष्यों के लिए अधिक पर्यावरण-अनुकूल और टिकाऊ ऊर्जा प्रदान करेंगे।

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