पवन ऊर्जा, जिसे पवन ऊर्जा के रूप में भी जाना जाता है, हवा का दोहन करने और उसे बिजली में बदलने का साधन है। टर्बाइनों की औसत पवन दक्षता 35-45% के बीच है।
पवन ऊर्जा का उत्पादन
स्थानीय या क्षेत्रीय और वैश्विक स्तर पर पृथ्वी के तापमान में अंतर के कारण पृथ्वी के वायुमंडल में पवन उत्पन्न होती है। जब गर्म हो जाता है तो वह कम वायुदाब वाला स्थान छोड़कर ऊपर उठ जाता है; हवा के उच्च दबाव वाले ठंडे क्षेत्रों से हवा हवा के दबाव को बराबर करने के लिए अंदर आती है।
पवन चक्कियां और टर्बाइन गतिज ऊर्जा या "गति ऊर्जा" का लाभ उठाते हैं जो हवा या पवन को एक स्थान से दूसरे स्थान तक ले जाती है और इसे बिजली में परिवर्तित करती है।पवन टरबाइनों को हवा वाले स्थानों पर खड़ा किया जाता है, ताकि हवा टरबाइनों के ब्लेड को हिला सके। ये ब्लेड मोटर को घुमाते हैं, और गियर बिजली पैदा करने के लिए घुमाव को पर्याप्त रूप से बढ़ाते हैं। टर्बाइनों के विभिन्न डिज़ाइन अलग-अलग परिस्थितियों के लिए उपयुक्त होते हैं।
पवन दक्षता और पवन क्षमता कारक
पवन दक्षता पवन क्षमता कारक के समान नहीं है, जब लोग ऊर्जा दक्षता के बारे में सोचते हैं तो इसी पर चर्चा की जाती है। विंड वॉच दो घटनाओं के बीच अंतर बताती है।
पवन दक्षता और इसकी सीमा
पवन दक्षता हवा में गतिज ऊर्जा की मात्रा है जो यांत्रिक ऊर्जा और बिजली में परिवर्तित होती है। बेट्ज़ लिमिट द्वारा वर्णित भौतिकी के नियम कहते हैं कि अधिकतम सैद्धांतिक सीमा 59.6% है। हवा को ब्लेडों के पार बहने के लिए शेष ऊर्जा की आवश्यकता होती है। यह वास्तव में अच्छा है. यदि एक टरबाइन में 100% ऊर्जा फंस जाती है तो हवा बहना बंद हो जाएगी और टरबाइन के ब्लेड बिजली पैदा करने के लिए नहीं घूम सकेंगे।
हालाँकि, वर्तमान में किसी भी मशीन के लिए हवा से फंसी हुई 59.6% गतिज ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करना संभव नहीं है। जिस तरह से जनरेटर बनाए और इंजीनियर किए जाते हैं, उसके कारण कुछ सीमाएं होती हैं, जो अंततः ऊर्जा में परिवर्तित होने वाली ऊर्जा की मात्रा को और कम कर देती हैं। जैसा कि ऊपर बताया गया है, वर्तमान में औसत 35-45% है। विंड वॉच के अनुसार चरम प्रदर्शन पर अधिकतम 50% तक पहुंच सकता है। एक ऑस्ट्रेलियाई सरकारी दस्तावेज़ (NSW) भी इस बात से सहमत है कि 50% अधिकतम पवन दक्षता है जिसे प्राप्त किया जा सकता है (पृष्ठ 3)।
ऊर्जा दक्षता उतनी भिन्न नहीं होती जितनी पवन क्षमता कारक बदलती है जो काफी हद तक स्थान और मौसम की स्थिति पर निर्भर करती है।
पवन क्षमता कारक
ग्रीन टेक मीडिया के अनुसार, पवन क्षमता कारक एक जनरेटर द्वारा उत्पादित ऊर्जा की मात्रा है, जबकि अगर यह हर समय चरम क्षमता पर काम करता है तो यह कितना उत्पादन कर सकता है। पवन क्षमता कारक अलग-अलग स्थानों पर और वर्ष के अलग-अलग समय पर भिन्न होता है, यहां तक कि एक ही टर्बाइन के साथ भी, क्योंकि यह हवा की गति, उसके घनत्व और प्रवाह क्षेत्र पर निर्भर करता है जो जनरेटर के आकार पर निर्भर करता है, ओपन ईआई इंगित करता है.पवन क्षमता कारक को उन स्थानों को चुनकर अनुकूलित किया जा सकता है जहां वर्ष के पूरे या अधिकांश भाग में आदर्श हवा की स्थिति बनी रहती है। इसलिए बिजली उत्पादन को अधिकतम करने के लिए पवन क्षमता कारक और इसे प्रभावित करने वाली स्थितियों पर विचार करना महत्वपूर्ण है।
- हवा की गतिविंड वॉच के अनुसार 30 मील प्रति घंटे से कम ऊर्जा कम ऊर्जा पैदा करती है। ओपन ईआई के अनुसार गति में छोटी वृद्धि भी उत्पन्न बिजली में पर्याप्त वृद्धि में तब्दील हो सकती है। उत्पन्न बिजली हवा की गति का घन है जो विंड ईआईएस बताती है।
- वायु घनत्व पहाड़ों की तुलना में ठंडे क्षेत्रों और समुद्र तल पर अधिक है। इसलिए ओपन ईआई के अनुसार उच्च वायु घनत्व वाले आदर्श स्थान ठंडे तापमान वाले समुद्र हैं। अपतटीय पवन उत्पादन में बड़े पैमाने पर विस्तार का यह एक कारण है।
- बड़े और लम्बे टर्बाइन जमीन से ऊपर अधिक हवा और अपने ब्लेड की बढ़ी हुई अवधि का लाभ उठा सकते हैं। इसलिए आर्थिक विचार यहां महत्वपूर्ण हो जाते हैं।
बेहतर तकनीक के साथ क्षमता कारक लगातार बढ़ाया जा रहा है। ग्रीन टेक मीडिया के अनुसार, 2014 में निर्मित पवन टर्बाइनों की क्षमता कारक 41.2% तक पहुंच गई, जबकि 2004-2011 के बीच निर्मित टर्बाइनों की क्षमता 31.2% थी। हालाँकि, पवन का क्षमता कारक न केवल प्रौद्योगिकी से प्रभावित होता है, बल्कि पवन की उपलब्धता से भी प्रभावित होता है। इस प्रकार, 2015 में "पवन सूखे" के कारण टर्बाइनों का क्षमता कारक पिछले वर्षों के औसत से कम था, ग्रीन टेक मीडिया बताता है।
अन्य ऊर्जा स्रोतों के साथ तुलना
पवन की ऊर्जा दक्षता कोयले की ऊर्जा दक्षता से बेहतर है। कोयले में केवल 29-37% ऊर्जा बिजली में परिवर्तित होती है और गैस की दक्षता हवा के समान ही होती है क्योंकि गैस में 32-50% ऊर्जा बिजली में परिवर्तित की जा सकती है।
हालांकि, क्षमता कारकों के संदर्भ में, अमेरिकी ऊर्जा सूचना प्रशासन (ईआईए) के अनुसार, 2016 में अमेरिका में जीवाश्म ईंधन ने हवा की तुलना में बेहतर प्रदर्शन किया।
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नवीकरणीय बनाम कारखाने अमेरिका में कोयला संयंत्र अपनी क्षमता के 52.7% पर चलते थे।
- अमेरिका में गैस संयंत्रों के लिए क्षमता कारक 56% था।
- गैर-जीवाश्म ईंधन के लिए ईआईए आंकड़ों के अनुसार, परमाणु ऊर्जा का क्षमता कारक 92.5% था।
- हाइड्रो पावर का क्षमता कारक 38% था।
- पवन ऊर्जा का क्षमता कारक 34.7% था।
ऊर्जा के विभिन्न स्रोतों से बिजली उत्पादन की तुलना करते समय, न केवल क्षमता कारक, बल्कि उनकी ऊर्जा दक्षता पर भी विचार करना बेहतर होता है। यही वह बात है जो पवन ऊर्जा से बिजली उत्पादन को बढ़ाना जीवाश्म ईंधन की तुलना में प्रतिस्पर्धी और व्यवहार्य बनाती है, जो उनके कारण होने वाले प्रदूषण की समस्याओं से भी परेशान है।
रुक-रुक कर पवन ऊर्जा उत्पादन को प्रभावित करता है
पवन ऊर्जा रुक-रुक कर चलती है क्योंकि हवा हमेशा उपलब्ध नहीं होती है, और अलग-अलग गति से चल सकती है, जिसका अर्थ है कि बिजली असंगत स्तरों पर उत्पन्न होती है।ऊर्जा आंतरायिकता वह घटना है जहां कई कारकों के कारण ऊर्जा निरंतर उपलब्ध नहीं होती है जिसे लोग नियंत्रित नहीं कर सकते हैं। इसलिए सप्लाई में भिन्नता है.
आंतरायिकता का समाधान
चूंकि पवन टरबाइनों से बिजली का उत्पादन घंटे-दर-घंटे या यहां तक कि दूसरे-दूसरे घंटे में उतार-चढ़ाव होता है, अमेरिकी वैज्ञानिक बताते हैं कि बिजली आपूर्तिकर्ताओं को बिजली आपूर्ति के निरंतर स्तर को पूरा करने और बनाए रखने के लिए बड़े ऊर्जा भंडार की आवश्यकता होती है। रुक-रुक कर होने का अर्थ केवल कमी ही नहीं बल्कि अधिकता की अवधि भी है; इसके बाद यह एक संभावित समाधान भी प्रदान करता है। अमेरिकी वैज्ञानिक बताते हैं कि जैसे-जैसे पवन ऊर्जा के स्रोतों की संख्या बढ़ती है, मौसम और हवा की स्थिति में स्थानीय अंतर कमी और अधिकता को संतुलित कर सकता है।
बेहतर मौसम पूर्वानुमान और मॉडलिंग से पवन ऊर्जा में अल्पकालिक परिवर्तनों को भी ध्यान में रखना आसान हो जाता है। पवन ऊर्जा उत्पादन में दैनिक या मौसमी अंतर के लिए भी स्रोतों का मिश्रण आवश्यक है।
आंतरायिकता के बावजूद, अमेरिका भर में व्यापक नए पवन फार्मों ने वास्तव में बिजली आपूर्ति को स्थिर करने में मदद की है, खासकर क्लीन टेक्निका के अनुसार टेक्सास में चरम मौसम के दौरान।
लागत
2017 में, द इंडिपेंडेंट ने घोषणा की कि पवन से ऊर्जा का उत्पादन जीवाश्म ईंधन की तुलना में सस्ता है। 2017 में एक मेगावाट-घंटे (MWh) का उत्पादन करने में $50 की लागत आई। प्रौद्योगिकी में सुधार के साथ, लागत में गिरावट जारी है, जिससे यह पारंपरिक प्रदूषणकारी ऊर्जा स्रोतों की तुलना में अधिक आकर्षक हो गया है। अमेरिका को उम्मीद है कि वह पवन ऊर्जा की हिस्सेदारी बढ़ाने के लिए सरकारी प्रोत्साहन प्रदान करके इस आंदोलन को बढ़ावा देगा, जिसने ईआईए के अनुसार 2016 में अपनी बिजली का 6% प्रदान किया था।
विंड ईआईएस नोट करता है कि 80% लागत टर्बाइन स्थापित करने में शामिल पूंजीगत लागत है, और 20% परिचालन है। हालाँकि, चूंकि इसमें कोई ईंधन लागत शामिल नहीं है, और इसके पूरे जीवन चक्र में उत्पन्न बिजली को ध्यान में रखते हुए, पवन ऊर्जा प्रतिस्पर्धी है।
कार्बन-मुक्त ऊर्जा
पवन ऊर्जा जीवाश्म ईंधन ऊर्जा के अधिक कुशल विकल्पों में से एक है। यह अनुमान लगाया गया है कि 2050 तक, 139 देश जो वर्तमान में दुनिया की 99% ऊर्जा का उपयोग करते हैं, 100% नवीकरणीय ऊर्जा का उपयोग कर सकते हैं। 2017 वर्ल्ड फोरम रिपोर्ट के अनुसार, पवन और सौर मिलकर इस ऊर्जा का 97% तक प्रदान कर सकते हैं। इससे ग्लोबल वार्मिंग को 1.5C से नीचे बढ़ने से रोकने में मदद मिल सकती है। चाहे वह पहाड़ी पर पवन फार्म हो या समुद्र तट के किनारे, पवन टरबाइन तकनीक गैर-नवीकरणीय पारंपरिक स्रोतों की तुलना में उपयोग योग्य बिजली उत्पन्न करने का एक अधिक कुशल तरीका प्रदान करती है।
