पवन टरबाइन आकार बनाम। शक्ति

मनुष्य हजारों वर्षों से पवन ऊर्जा का उपयोग कर रहा है, लेकिन गैर-जीवाश्म-ईंधन-आधारित ऊर्जा उत्पादन में नए सिरे से रुचि ने पवन टर्बाइनों के प्रसार में तेजी से वृद्धि की है। हवा से ऊर्जा निकालना वैचारिक रूप से सरल है: हवा पंखे के ब्लेड पर चलती है जो एक शाफ्ट को घुमाती है जो एक विद्युत जनरेटर को घुमाता है। पवन टरबाइन की शक्ति क्षमता की गणना आसानी से की जाती है, और हाँ, यह टरबाइन के आकार पर निर्भर करती है।

हवा में गति में हवा होती है और यह गैसीय अणुओं से बनी होती है। किसी एक वायु अणु की गतिज ऊर्जा उसके द्रव्यमान के उसके वर्ग वेग के आधे के बराबर होती है। जब हवा चल रही होती है, तो किसी विशेष क्षेत्र से गुजरने वाली हवा का द्रव्यमान हवा के घनत्व के हवा के वेग के क्षेत्रफल के गुणा के बराबर होता है। उन दो टुकड़ों को एक साथ रखने पर, किसी दिए गए क्षेत्र से बहने वाली हवा में निहित ऊर्जा हवा के घनत्व के आधे के बराबर होती है, जो कि वेग के घन के क्षेत्रफल के आधे गुना है। हवा में शक्ति की गणना करने का एक त्वरित तरीका, वाट प्रति वर्ग मीटर में, हवा की गति के घन को मीटर प्रति सेकंड में 0.625 से गुणा करना है। यदि हवा की गति मील प्रति घंटे में है, तो आप घन को 0.056 से गुणा करें। इसका मतलब है कि १२-मीटर-प्रति-सेकंड (केवल ५ मील प्रति घंटे से अधिक) हवा लगभग १,१०० वाट प्रति वर्ग वहन करती है मीटर, जबकि 4-मीटर-प्रति-सेकंड (2 मील प्रति घंटे से कम) हवा में केवल 40 वाट प्रति वर्ग होता है मीटर। तीन गुना अधिक हवा की गति 27 गुना अधिक ऊर्जा वहन करती है।

पवन टर्बाइन का स्वेप्ट क्षेत्र ब्लेड के घूर्णन द्वारा कवर किया गया कुल क्षेत्रफल है। दो या दो से अधिक ब्लेड वाले परिचित क्षैतिज-अक्ष पवन टर्बाइनों के लिए जो एक सर्कल में घूमते हैं, घुमावदार क्षेत्र एक ब्लेड की लंबाई के पीआई गुणा के बराबर होता है। ४०-मीटर (१३१-फुट) ब्लेड की लंबाई वाली मशीन पर, स्वेप्ट क्षेत्र ५,००० वर्ग मीटर (लगभग ५४,००० वर्ग फुट) से अधिक है - लगभग सवा एकड़। उस क्षेत्र से गुजरने वाली शक्ति की गणना 5,000 वर्ग मीटर को हवा की गति से 0.625 गुना गुणा करके की जा सकती है १२-मीटर-प्रति-सेकंड की हवा के लिए घन, यह दर्शाता है कि उस क्षेत्र से बहने वाली हवा ५ मेगावाट से अधिक का वहन करती है शक्ति। 28-मीटर (92-फ़ुट) ब्लेड वाली एक टर्बाइन के पीछे से बहने वाली वही हवा लगभग 2,500 वर्ग मीटर (27,000 वर्ग फ़ुट) का बह क्षेत्र है, और लगभग 2.5 मेगावाट बिजली वहन करती है।

सिर्फ इसलिए कि हवा एक पवन टरबाइन के बह क्षेत्र के माध्यम से एक निश्चित मात्रा में बिजली वहन करती है, इसका मतलब यह नहीं है कि पवन टरबाइन इतनी शक्ति पैदा करती है। वास्तव में, सर्वोत्तम संभव टरबाइन भी उस सारी ऊर्जा का संचयन नहीं कर सकता है। यदि ऐसा होता, तो ब्लेड के ठीक पीछे की हवा स्थिर होती, जिसका अर्थ है कि सामने की हवा कहीं नहीं जाती। एक पवन टरबाइन ऊर्जा की अधिकतम संभव मात्रा का उत्पादन कर सकती है जो कुल का 60 प्रतिशत से कम है। वास्तविक दुनिया में, अन्य अक्षमताएं रेंगती हैं - ऊर्जा जैसी चीजें घर्षण, शोर और. के कारण खो जाती हैं तारों में प्रतिरोध - कुल बिजली निष्कर्षण को कुल के लगभग 30 से 40 प्रतिशत तक कम करने के लिए पवन ऊर्जा।

प्रत्येक पवन टरबाइन में एक शक्ति रेटिंग होती है। यह अधिकतम शक्ति है जो हर पल टरबाइन अपनी रेटेड हवा की गति से संचालित करेगी। दुर्भाग्य से, हर टर्बाइन की हवा की गति अलग-अलग होती है, जिससे उनकी तुलना करना थोड़ा मुश्किल हो जाता है। इसके अलावा, प्रत्येक टरबाइन में कट-इन और कट-आउट गति होती है। वे क्रमशः निम्न और उच्च हवा की गति हैं जिसके आगे टरबाइन बिजली पैदा नहीं करता है। उन दो चरम सीमाओं के बीच टरबाइन की दक्षता को एक शक्ति वक्र में मापा जाता है। किसी दिए गए वर्ष में एक पवन टरबाइन से जितनी ऊर्जा का उत्पादन होने की उम्मीद की जा सकती है, वह बिजली वक्र और हवा की गति प्रोफ़ाइल पर निर्भर करती है। उत्पादित वास्तविक ऊर्जा को उस ऊर्जा से विभाजित किया जाता है जो टरबाइन उत्पादन कर सकती है यदि वह हमेशा पूरे समय चलती है तो उसे क्षमता कारक कहा जाता है। हालांकि एक बड़ा पवन टरबाइन आम तौर पर अधिक पवन ऊर्जा को पकड़ने में सक्षम होगा, हो सकता है कि किसी दिए गए स्थान में उच्चतम क्षमता कारक न हो।