पवन ऊर्जा को बदलना सस्ती बिजली पाने का एक तरीका है। पवन टरबाइन के कई डिजाइन हैं। उनमें से कुछ को अधिकतम दक्षता के लिए डिज़ाइन किया गया है, अन्य उपयोग में सरल हैं। दूसरे समूह में सैवोनियस रोटर शामिल है, जिसे लगभग 100 साल पहले बनाया गया था, यह अभी भी विभिन्न तकनीकी समस्याओं को हल करने के लिए सफलतापूर्वक उपयोग किया जाता है।
निर्माण का इतिहास
सिगर्ड जोहान्स सेवोनियस (1884 - 1931) - फिनलैंड के आविष्कारक, पवन ऊर्जा के अध्ययन से संबंधित भौतिकी में अपने काम के लिए प्रसिद्धि प्राप्त की। अपने जीवन के दौरान, उन्होंने कई पेटेंट प्राप्त किए जिनका उपयोग न केवल पवन टरबाइन बनाने के लिए किया जाता है, बल्कि जहाज निर्माण में भी किया जाता है, साथ ही आधुनिक रेलवे कारों और बसों के वेंटिलेशन सिस्टम में भी किया जाता है।
जर्मनी के एक अन्य आविष्कारक - एंटोन फ्लेटनर (1888 - 1861) ने पिछली शताब्दी की शुरुआत में क्लासिक सेल के विकल्प के साथ तथाकथित फ्लेटनर रोटर का निर्माण किया। आविष्कार का सारनिम्नलिखित में घटाया गया था: हवा से उड़ाए गए घूर्णन सिलेंडर को क्षैतिज दिशा में निर्देशित बल प्राप्त हुआ, जो वायु प्रवाह के बल से 50 गुना अधिक था। इस खोज के लिए धन्यवाद, कई जहाजों का निर्माण किया गया जो चलने के लिए हवा की शक्ति का उपयोग करते हैं। पारंपरिक सेलबोटों के विपरीत, ये जहाज पूरी तरह से ऊर्जा से स्वतंत्र नहीं थे। रोटर को घुमाने के लिए मोटर्स की जरूरत थी।
फ्लेटनर की पाल पर विचार करते हुए, सैवोनियस इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि पवन ऊर्जा का उपयोग इसे घुमाने के लिए भी किया जा सकता है। 1926 में, उन्होंने एक खुले सिलेंडर के डिजाइन को विकसित और पेटेंट कराया, जिसके अंदर विपरीत दिशा में ब्लेड लगे थे।
थोड़ा सा भौतिकी
पहला, थोड़ा सिद्धांत। सभी ने देखा कि साइकिल चलाते समय हवा गति के लिए एक महत्वपूर्ण प्रतिरोध पैदा करती है। और गति जितनी अधिक होगी, यह मान उतना ही अधिक होगा। प्रतिरोध को प्रभावित करने वाला दूसरा कारक वायु प्रवाह से प्रभावित शरीर का क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र है। लेकिन एक तीसरी राशि होती है, जो शरीर की ज्यामिति से संबंधित होती है। एयरोडायनामिक्स की बात करें तो कार बॉडी डिज़ाइनर इसे कम करने की कोशिश कर रहे हैं।
उदाहरण के लिए, हम कह सकते हैं कि एक ही क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र वाली तीन प्लेटें, लेकिन अलग-अलग आकार वाली: अवतल, सीधी और उत्तल, एक बहुत अलग ड्रैग गुणांक होगी। उत्तल आकार के लिए, यह 0.34 होगा, सीधे एक के लिए - 1.1, अवतल के लिए - 1.33। यह अवतल आकार था जो Savonius रोटर के ब्लेड के लिए लिया गया था। यह सबसे प्रभावी मेजबान के रूप में पहचाना जाता हैपवन ऊर्जा।
सेवोनियस रोटर के संचालन का सिद्धांत
फ्लेटनर की पाल के विपरीत, सैवोनियस ने सिलेंडर को दो हिस्सों में विभाजित करने और ब्लेड और उनके बीच की जगह पाने के लिए उन्हें एक दूसरे के सापेक्ष स्थानांतरित करने का प्रस्ताव रखा। सवोनियस के विचार का सार यह था कि एक ब्लेड से टकराने वाला वायु प्रवाह उसके बाद न केवल किनारे पर जाता था, बल्कि अक्षीय अंतराल से गुजरते हुए दूसरे ब्लेड पर पुनर्निर्देशित किया जाता था, जिससे हवा का प्रभाव काफी बढ़ जाता था।
ऑपरेशन का यह सिद्धांत सेवोनियस रोटर को हल्की हवा में भी काम करने की अनुमति देता है।
कई प्रोफ़ाइल विकल्प हैं:
- ब्लेड को अक्ष पर इस तरह से लगाया जाता है कि उनके बीच हवा का कोई गैप न रहे। यह Savonius रोटर के कई विवरणों का सबसे सरल संस्करण है।
- एक ब्लेड का आधार दूसरे के आधार में डाला जाता है। अक्ष रेखा के साथ एक महत्वपूर्ण अंतर बना रहता है। यह विकल्प हवा को रोटर के एक आधे हिस्से से दूसरे में जाने की अनुमति देता है। अधिक कुशल प्रोफ़ाइल।
- दूसरे विकल्प की तरह ही, अंदर की तरफ एक सीधी प्लेट लगाने से केवल ब्लेड का क्षेत्रफल बढ़ जाता है।
आवेदन का दायरा
पिछली सदी के 60 के दशक में, रेलवे वेंटिलेशन सिस्टम में Savonius रोटर्स का उपयोग किया जाता था। वे वैगनों की छतों पर स्थापित किए गए थे। आंदोलन के दौरान, रोटर घूमने लगा और गली से कमरे में हवा पंप करने लगा। बसों में भी इसी तरह के सिस्टम लगाए गए थे।
आज, रोटर का मुख्य अनुप्रयोग हैऊर्ध्वाधर अक्ष पवन टर्बाइन। कई समान डिज़ाइन हैं जो दो कारकों को मिलाते हैं:
- घूर्णन का उर्ध्वाधर अक्ष;
- हवा के प्रवाह की दिशा के प्रति असावधानी।
ऊर्ध्वाधर पवन टर्बाइनों के अलावा, क्षैतिज अक्ष वाले उपकरण भी होते हैं। वे एक ही पवन बल के साथ एक बड़ी वापसी से प्रतिष्ठित हैं। संरचनात्मक रूप से, वे एक क्षैतिज अक्ष पर स्थित विमान प्रोपेलर के ब्लेड के समान होते हैं और हवा के साथ संरेखण के लिए एक गाइड पूंछ रखते हैं।
सावोनियस विंड टर्बाइन के लाभ
इस तथ्य के बावजूद कि पवन टरबाइन के ऊर्ध्वाधर अक्षीय रोटार क्षैतिज अक्षीय रोटार की दक्षता में खो देते हैं, उनके पास अभी भी कई निर्विवाद फायदे हैं:
- किसी भी जलवायु क्षेत्र में काम करें। अपने छोटे अनुप्रस्थ क्षेत्र के कारण, वे तूफानी हवाओं से डरते नहीं हैं।
- उनके लॉन्च के लिए अतिरिक्त उपकरणों की आवश्यकता नहीं है। ब्लेड के अवतल आकार के कारण, प्रक्षेपण न्यूनतम हवा मूल्यों पर होता है - 0.3 मीटर / सेकंड। जनरेटर 5 मीटर/सेकेंड की वायु प्रवाह गति से इष्टतम मूल्यों तक पहुंचता है।
- 20 डीबी तक के कम शोर स्तर के कारण, पवनचक्की को आवास के करीब स्थापित किया जा सकता है, जो कम बिजली उत्पादन और तारों में करंट के नुकसान के लिए महत्वपूर्ण है।
- एक विशिष्ट हवा की दिशा की आवश्यकता नहीं है। वे किसी भी कोण से हवा के प्रवाह से काम करना शुरू कर देते हैं।
- साधारण डिज़ाइन रखरखाव लागत को कम करता है।
- उन पक्षियों के लिए खतरनाक नहीं है जो संरचना को समग्र रूप से समझते हैं और ब्लेड से उड़ने की कोशिश नहीं करते हैं।
ऊर्ध्वाधर पवन टर्बाइनों के नुकसान में अपेक्षाकृत कम दक्षता, निर्माण सामग्री की उच्च लागत, आवश्यक शक्ति प्राप्त करने के लिए आवश्यक बड़े आकार शामिल हैं।
अपने हाथों से पवन टरबाइन कैसे बनाएं
एक ऐसा उपकरण बनाने के लिए जो पूरी तरह से बिजली के साथ एक देश के घर को उपलब्ध कराएगा, ऐसा असंभव लगता है। हालांकि, मुफ्त बिजली पैदा करने के लिए एक छोटी पवनचक्की बनाना जो कम-शक्ति वाले उपकरणों (सिंचाई पंप, घर के सामने स्ट्रीट लाइटिंग, स्वचालित गेट खोलना) का संचालन सुनिश्चित करता है, किसी भी शिल्पकार की शक्ति के भीतर है। इसके लिए आपको आवश्यकता होगी:
- 3 एल्युमिनियम शीट जिसकी लंबाई 33 सेमी, लगभग 1 मिमी मोटी;
- ड्रेनपाइप 15 सेमी व्यास और 60 सेमी लंबा;
- 4 सेमी पानी का पाइप;
- विद्युत जनरेटर (कार का उपयोग किया जा सकता है);
- फिटिंग (स्टील एंगल, सेल्फ-टैपिंग स्क्रू, नट, बोल्ट)।
खाना पकाने के निर्देश
एक साधारण सावोनियस रोटर बनाने के लिए आपको चाहिए:
- एल्यूमीनियम शीट से 33 सेमी के व्यास के साथ 3 डिस्क काट लें।
- ब्लेड के लिए 2 रिक्त स्थान बनाने के लिए अक्ष के साथ 15 सेमी के व्यास के साथ एक पानी का पाइप काट लें। फिर प्रत्येक टुकड़े को बीच में से काट लें। इस प्रकार, आपको 4 समान ब्लेड मिलेंगे, जिनकी लंबाई 30 सेमी है।
- डिस्क के बीच में एक छेद ड्रिल करें जिसके माध्यम से आप 4 सेमी पानी का पाइप डाल सकते हैं।
- तीनों डिस्क को एक पाइप से और उनके बीच कनेक्ट करेंब्लेड डालें। दो दो डिस्क के बीच। ब्लेड को उन्मुख होना चाहिए ताकि उनकी कुल्हाड़ियों के बीच का कोण 90 डिग्री हो। यह जनरेटर को घुमाने के लिए हल्की हवा भी देगा।
- एल्यूमीनियम रिम्स पर ब्लेड को ठीक करने के लिए कोनों और सेल्फ-टैपिंग स्क्रू का उपयोग करें।
- जनरेटर शाफ्ट को पाइप के निचले हिस्से में दबाएं, जो कि अक्ष है।
पवन जनरेटर तैयार है। यह केवल एक इंस्टॉलेशन साइट चुनने के लिए बनी हुई है जो हवा की धाराओं के लिए पर्याप्त रूप से खुली है। यदि पर्याप्त हवा नहीं है, तो आप एक उच्च मस्तूल बना सकते हैं, जिसके ऊपर जनरेटर जगह है।
प्रीफैब्रिकेटेड वर्टिकल विंड टर्बाइन
वैकल्पिक ऊर्जा के विकास के साथ, स्वायत्त बिजली आपूर्ति उत्पादों की मांग बढ़ रही है। वर्तमान में, बाजार में रूसी निर्मित पवन टरबाइन हैं, जिनकी कीमत 60 हजार रूबल से शुरू होती है।
इन इकाइयों का उपयोग निजी क्षेत्र में किया जा सकता है, बिजली की जरूरतों को 250 डब्ल्यू से 250 किलोवाट तक पूरा किया जा सकता है।
