पवन ऊर्जा उत्पादन में टर्बाइन अक्सर वायुमंडलीय अशांति और टर्बाइन वेक द्वारा निर्मित जटिल वातावरण में काम करते हैं, और अशांति हमेशा पवन संसाधन विश्लेषण प्रक्रिया में एक महत्वपूर्ण मीट्रिक रही है।
पवन ऊर्जा उद्योग में, विक्षोभ एक जादुई अवधारणा है, जो अक्सर विश्लेषण रिपोर्टों में दिखाई देती है जैसे कि पवन टरबाइन गियरबॉक्स क्षतिग्रस्त होना, ब्लेड में दरार पड़ना, नींव में दरार पड़ना, और बिजली उत्पादन मानकों के अनुरूप नहीं होना। लेकिन विक्षोभ वास्तव में क्या है?
पवन टरबाइन को प्रभावित करने वाला विक्षोभ क्या है?
अशांति द्रव प्रवाह की एक अवस्था है। जब प्रवाह दर बहुत कम होती है, द्रव स्तरित प्रवाह में एक दूसरे के साथ मिश्रित नहीं होते, इसे लेमिनार प्रवाह कहते हैं, इसे स्थिर प्रवाह या शीट प्रवाह भी कहते हैं; प्रवाह दर में धीरे-धीरे वृद्धि होने पर, द्रव प्रवाह रेखा में लहरदार स्विंग दिखाई देने लगती है, स्विंग आवृत्ति और आयाम प्रवाह दर में वृद्धि के साथ बढ़ता है, इस प्रवाह की स्थिति को संक्रमण प्रवाह कहते हैं; जब प्रवाह दर इतनी बढ़ जाती है कि प्रवाह रेखा स्पष्ट रूप से अलग नहीं रह जाती, प्रवाह क्षेत्र में कई छोटे भंवर उत्पन्न हो जाते हैं, लेमिनार प्रवाह नष्ट हो जाता है, न केवल प्रवाह की पड़ोसी परतों के बीच फिसलन होती है, बल्कि मिश्रण भी होता है। इस समय द्रव अनियमित गति के लिए, प्रवाह पाइप के अक्ष के लंबवत वेग की दिशा में उत्पन्न होता है, इस गति को अशांति कहते हैं
पंखे के डिज़ाइन में अशांति को कैसे परिभाषित किया जाता है? विशेषज्ञ इसे एक व्यापक सांख्यिकीय विधि मानते हैं। IEC61400 (IEC द्वारा विकसित पवन टर्बाइनों के लिए मानकों की एक श्रृंखला) के अनुसार, अशांति तीव्रता (turbulenceintensity, जिसे TI के रूप में संक्षिप्त किया जाता है) 10 मिनट की अवधि में हवा की गति में यादृच्छिक परिवर्तन के परिमाण के आकार को संदर्भित करती है, और यह 10 मिनट की औसत हवा की गति के मानक विचलन और उसी समयावधि में औसत हवा की गति का अनुपात है, और यह सामान्य थकान भार है जिस पर पवन टर्बाइन काम कर रहे हैं। यह संचालन में पवन टर्बाइन द्वारा सहन किया जाने वाला सामान्य थकान भार है, और यह IEC61400-1 पवन टर्बाइन सुरक्षा ग्रेडिंग के महत्वपूर्ण मापदंडों में से एक है।
विक्षोभ के दो मुख्य कारण हैं, एक यह कि जब वायु प्रवाह प्रवाहित होता है, तो वायु प्रवाह ज़मीन की खुरदरापन के घर्षण या अवरोधन प्रभाव के अधीन होता है, और दूसरा कारण वायु घनत्व में अंतर और वायुमंडलीय तापमान में अंतर के कारण वायु प्रवाह की ऊर्ध्वाधर गति है। आमतौर पर, ये दोनों कारण एक साथ होते हैं जिसके परिणामस्वरूप विक्षोभ होता है। एक तटस्थ वातावरण में, हवा ऊपर उठते ही रुद्धोष्म रूप से ठंडी हो जाती है और परिवेश के तापमान के साथ तापीय संतुलन में पहुँच जाती है, जिससे एक तटस्थ वातावरण में विक्षोभ की तीव्रता पूरी तरह से सतह की खुरदरापन पर निर्भर करती है।
पवन टरबाइन सुरक्षा पर अशांति का प्रभाव
टरबाइन का डिजाइन मानकीकृत है, लेकिन प्राकृतिक हवाएं इतनी अनुशासित नहीं हैं, और हमें किसी दिए गए पवन क्षेत्र में अशांति की स्थिति के आधार पर टरबाइन का चयन करना पड़ता है।
पवन क्षेत्र में अशांति का स्तर पंखे के डिजाइन स्तर से अधिक है, डिजाइन मानक विनिर्माण के अनुसार पंखे से अपेक्षित जीवन को प्राप्त करना बहुत मुश्किल है, पंखे का मूल डिजाइन जीवन 20 साल है, 10 साल या यहां तक कि 8 साल में जब ब्लेड रूट, स्पिंडल, नैसेले फर्श और अन्य संरचनात्मक घटक डिजाइन मानक से परे दीर्घकालिक थकान के कारण क्षति का कारण बन सकते हैं, ताकि पवन फार्म राजस्व प्राप्त करना मुश्किल हो जाएगा।
फिर अशांति मानक से अधिक है, पवन टरबाइन जरूरी नहीं कि लागू हो? यह देखते हुए कि पवन टरबाइन डिजाइन पैरामीटर आम तौर पर साइट हवा की स्थिति संकेतक से अधिक होते हैं, आमतौर पर सुरक्षा की मांग की पुष्टि करने के लिए लोड सिमुलेशन करने के लिए अनुभवजन्य सीमा में आगे रखना संभव होता है। उदाहरण के लिए, कक्षा ए प्रशंसक के लिए 8 मीटर/एस की वार्षिक औसत हवा की गति, अशांति का डिजाइन। जब एक प्रशंसक स्थान अशांति 0.162 है, लेकिन वार्षिक औसत हवा की गति केवल 7 मीटर/एस है, तो हम यह निर्धारित करने के लिए कि प्रशंसक इस पवन क्षेत्र की स्थितियों की सुरक्षा आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है या नहीं, सिमुलेशन के माध्यम से प्रशंसक डिजाइन मॉडल के स्थान पर पैरामीटर जोड़ने का प्रयास कर सकते हैं। यदि यह संतुष्ट हो सकता है, तो यह टरबाइन इस पवन फार्म के लिए उपयुक्त हो सकता है।
पवन टरबाइन विद्युत उत्पादन पर अशांति का प्रभाव
अंतिम विश्लेषण में, हम जिस चीज़ की सबसे ज़्यादा परवाह करते हैं, वह यह है कि हमारे पवन फार्म कितना "वास्तविक धन" उत्पन्न कर सकते हैं। लेकिन जब पवन फार्मों के वास्तविक विद्युत उत्पादन पर विक्षोभ के प्रभाव की बात आती है, तो हमें सबसे पहले स्थैतिक विद्युत वक्र और गतिशील विद्युत वक्र का उल्लेख करना होगा। वर्तमान में, उद्योग में कई बार, विद्युत उत्पादन के मूल्यांकन में, विद्युत वक्र के लिए अभी भी "स्थैतिक विद्युत वक्र" का उपयोग किया जाता है, जो बहुत ही अवैज्ञानिक है, क्योंकि स्थैतिक विद्युत वक्र यह धारणा है कि तैयार किए गए विद्युत वक्र की आदर्श परिस्थितियों की स्थिति के लिए पर्यावरणीय विक्षोभ, वास्तविक वातावरण में मौजूद होना असंभव है, जिसके परिणामस्वरूप विद्युत उत्पादन का गंभीर रूप से अति-आकलन होगा। इससे विद्युत उत्पादन मूल्यांकन का अत्यधिक अति-आकलन हो सकता है। वैज्ञानिक दृष्टिकोण यह होना चाहिए कि मूल्यांकन स्थल की वास्तविक पर्यावरणीय विक्षोभ के आधार पर संबंधित "गतिशील विद्युत वक्र" का उपयोग किया जाए ताकि विद्युत के मूल्यांकन के लिए एक स्पष्ट और अधिक यथार्थवादी संदर्भ प्रदान किया जा सके।
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