कॉम्पैक्ट फुलर पवन टरबाइन से बिजली। कनवर्टर जो धीमी धाराओं से ऊर्जा एकत्र करता है

10, 20, 100 वर्षों में नवीकरणीय ऊर्जा कैसी होगी?

गोलाकार सौर सेल

कल्पना कीजिए कि सौर ऊर्जा संयंत्रों में सपाट फोटोवोल्टिक पैनल नहीं, बल्कि चमकदार कांच की गेंदें होंगी। बहुत भविष्यवादी लग रहा है, है ना? हालाँकि, रॉलेमन कंपनी के संस्थापक, वास्तुकार आंद्रे ब्रॉसेल ने अपना "गोलाकार सौर जनरेटर" बनाते समय विशुद्ध रूप से बाहरी प्रभाव के लिए प्रयास नहीं किया। पानी से भरी एक कांच की गेंद फोटोवोल्टिक कोशिकाओं पर सूर्य के प्रकाश को केंद्रित करती है और पारंपरिक सौर पैनल की तुलना में सिस्टम के प्रदर्शन को 35% तक बढ़ा सकती है। यदि "गोलाकार" एक स्वचालित ट्रैकर से सुसज्जित है जो पूरे दिन सूर्य के प्रक्षेप पथ को "ट्रैक" करता है, तो यह और भी अधिक प्रभावी हो जाएगा। साथ ही, डिवाइस दोनों दिशाओं में स्केलेबल है - गैजेट्स को चार्ज करने के लिए लघु डेस्कटॉप नमूनों से लेकर औद्योगिक पैमाने के सौर ऊर्जा संयंत्रों तक। ग्लास एनर्जी बॉल्स को घरों की छतों पर स्थापित किया जा सकता है और यहां तक ​​कि इमारतों की दीवारों में भी एकीकृत किया जा सकता है। लगभग एक साल पहले, ब्रॉसेल ने इंडीगोगो पर अपने आविष्कार के लिए धन जुटाने का अभियान शुरू किया था और पहले ही 230,000 डॉलर जुटा चुका है - जो उत्पादन शुरू करने के लिए आवश्यक राशि से लगभग दोगुना है। हालाँकि, अब उनकी कंपनी रॉलेमन को विकास को अंजाम तक पहुंचाने के लिए माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स विशेषज्ञों की सख्त जरूरत है।

कक्षा में सौर पैनल

1966 में, अंग्रेजी विज्ञान कथा लेखक आर्थर सी. क्लार्क ने अपनी पुस्तक "फीचर्स ऑफ द फ्यूचर" में कक्षा में स्थापित और पृथ्वी पर ऊर्जा संचारित करने वाली सौर किरणों के लिए "जाल" का वर्णन किया था। तब यह कुछ अविश्वसनीय सा लगा। और अब, आधी सदी बाद, प्रौद्योगिकी यथार्थवादी आकार ले रही है। पांचवें तत्व ने पहले ही मित्सुबिशी हेवी इंडस्ट्रीज के माइक्रोवेव का उपयोग करके 500 मीटर से अधिक 10 किलोवाट बिजली संचारित करने के सफल प्रयोग और रूसी राज्य निगम रोस्टेक के इसी तरह के अनुभव के बारे में बात की है। अब तक, तय की गई दूरियाँ ब्रह्मांडीय अनुपात से बहुत दूर हैं। हालाँकि, वही जापानी दावा करते हैं कि अगले साल वे पृथ्वी पर सौर ऊर्जा संचारित करने वाले पहले उपग्रह को कक्षा में लॉन्च करेंगे, और 2025 तक वे एक पूर्ण कक्षीय ऊर्जा तारामंडल बनाएंगे।

अंतरिक्ष "पाल" सौर पवन ऊर्जा एकत्रित कर रहा है

सूरज की रोशनी या पृथ्वी की हवा की ऊर्जा से बिजली का उत्पादन एक सफल उपलब्धि है। हालाँकि, हमारा तारा एक अन्य शक्तिशाली, लेकिन अब तक परित्यक्त प्रकार की ऊर्जा - सौर हवा के स्रोत के रूप में कार्य करता है। हम 300-1200 किमी/सेकेंड की गति से सौर कोरोना से बाहरी अंतरिक्ष में उड़ने वाले मेगाआयनाइज्ड कणों की एक धारा के बारे में बात कर रहे हैं। यह चीज़ "गोएथ्स फ़ॉस्ट से अधिक शक्तिशाली" है, और निश्चित रूप से सूरज की रोशनी नामक फोटॉन की धारा से भी अधिक शक्तिशाली है। कई साल पहले, वाशिंगटन स्टेट यूनिवर्सिटी के वैज्ञानिकों के एक समूह ने इंटरनेशनल जर्नल ऑफ़ एस्ट्रोबायोलॉजी में एक व्यापक पेपर प्रकाशित किया था जिसमें इस "सौर हवा" को इकट्ठा करने की तकनीक का वर्णन किया गया था। अमेरिकियों ने विशेष "पाल" से सुसज्जित उपग्रहों की एक प्रणाली को बाहरी अंतरिक्ष में लॉन्च करने का प्रस्ताव रखा जो विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के साथ आयनित कणों को आकर्षित करता है। बदले में, क्षेत्र आधे मील तक लंबे तांबे के तार के चारों ओर बनता है। वैज्ञानिकों के अनुसार, ऐसे उपग्रहों की लागत स्वयं पारंपरिक सौर पैनलों से सुसज्जित होने की तुलना में कई गुना कम होगी, क्योंकि तांबा सिलिकॉन की तुलना में सस्ता है। साथ ही, इन विमानों की उत्पादकता बहुत ही भयानक होगी - आज हमारे पूरे ग्रह की खपत से 100 अरब गुना अधिक। हालाँकि, परियोजना का कार्यान्वयन वर्तमान में कई अनसुलझे तकनीकी समस्याओं के कारण बाधित है। सबसे पहले, इस आकार के "सौर पाल" को अंतरिक्ष में बनाना और लॉन्च करना बेहद मुश्किल है। दूसरे, आधुनिक लेज़र इतनी विशाल दूरी पर ऊर्जा संचारित करने की अनुमति नहीं देते हैं।

बिना ब्लेड वाला पवन जनरेटर

अभिव्यक्ति "नया अच्छी तरह से भूला हुआ और थोड़ा संशोधित पुराना है" को पूरी तरह से नवीकरणीय ऊर्जा पर लागू किया जा सकता है। इसका एक उदाहरण अमेरिकी कंपनी सोलर एयरो रिसर्च द्वारा विकसित ब्लेडलेस पवन टरबाइन है। इसके निर्माता और कंपनी के प्रमुख हॉवर्ड फुलर के सम्मान में इसे फुलर विंड टर्बाइन कहा जाता है। पवन टरबाइन थोड़ा संशोधित निकोला टेस्ला टरबाइन पर आधारित है, जिसे 1913 में पेश किया गया था। एक समय में, टेस्ला छोटे अंतराल से अलग पतली धातु डिस्क का उपयोग करके आने वाले तरल या गैस की ऊर्जा को "कैप्चर" करने का विचार लेकर आए। फुलर ने डिस्क को पंख के आकार के स्पेसर से सुसज्जित किया, जिससे सिस्टम की दक्षता में काफी वृद्धि हुई। उन्होंने टरबाइन को एक बॉक्स में रखा जो हवा को पकड़ता था और उसके प्रवाह को डिस्क की ओर निर्देशित करता था।

फुलर टर्बाइन में पारंपरिक पवन टर्बाइनों को बदलने और पवन ऊर्जा का भविष्य बनने की क्षमता क्यों है? इसके अनेक कारण हैं। सबसे पहले, यह पूरी तरह से शांत है, दूसरे, यह पक्षियों के लिए सुरक्षित है, और अंत में, तीसरा, समान दक्षता के साथ, यह लगभग एक तिहाई सस्ता है।

कनवर्टर जो धीमी धाराओं से ऊर्जा एकत्र करता है

अब तक, जलविद्युत सबसे प्रभावी नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत बना हुआ है। हालाँकि, इसके मौजूदा स्वरूप में इसमें कई महत्वपूर्ण कमियाँ भी हैं। एक ओर, नदियों को अवरुद्ध करने से पर्यावरण पर अनिवार्य रूप से प्रभाव पड़ता है। दूसरी ओर, आधुनिक जल टरबाइन 5-6 समुद्री मील की जल गति पर प्रभावी होते हैं, जबकि अधिकांश समुद्री और नदी धाराओं की गति दो समुद्री मील से अधिक नहीं होती है। मिशिगन विश्वविद्यालय के प्रोफेसर माइकल बर्निटास ने VIVACE नामक एक उपकरण विकसित किया है जो धीमी धाराओं से ऊर्जा "निकाल" सकता है। नाम दिलचस्प है: VIVACE एक संगीत शब्द है जो संगीत प्रदर्शन की जीवंत प्रकृति को निर्धारित करता है, और जलीय स्वच्छ ऊर्जा के लिए भंवर प्रेरित कंपन का संक्षिप्त नाम है (जल आधारित पर्यावरण अनुकूल ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए भंवर गठन के कारण होने वाले कंपन का उपयोग)। लेकिन इससे भी अधिक दिलचस्प डिवाइस का संचालन सिद्धांत है। प्रोटोटाइप एक चिकना सिलेंडर है जो एक झरने से जुड़ा हुआ है और पानी की धारा में लटका हुआ है। यह आकृति अशांति पैदा करती है जो सिलेंडर को ऊपर और नीचे धकेलती है। पानी की यांत्रिक ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित किया जाता है। इनमें से कुछ सिलेंडर एक लंगर डाले हुए जहाज को बिजली देने के लिए पर्याप्त होंगे, और कई सौ सिलेंडर, मान लीजिए, एक नदी के तल पर लगाए गए, पूरे शहर को बिजली प्रदान कर सकते हैं। साथ ही, इससे जलीय वनस्पतियों और जीवों को कोई नुकसान नहीं होगा। बर्निटास की गणना के अनुसार, यदि विश्व महासागर की कम से कम 0.1% ऊर्जा का उपयोग ऐसी तकनीक का उपयोग करके किया जाता है, तो मानवता को बिजली आपूर्ति का मुद्दा हमेशा के लिए हल हो जाएगा।

इस बीच, वैज्ञानिक, अमेरिकी ऊर्जा विभाग और कई वैज्ञानिक आधारों के सहयोग से, डेट्रॉइट नदी पर एक पायलट परियोजना का परीक्षण कर रहे हैं।

और जबकि छतों पर सौर पैनल देखना आम होता जा रहा है, आवासीय पवन टरबाइन अभी भी काफी दुर्लभ दृश्य हैं। यदि रॉटरडैम-आधारित प्रौद्योगिकी कंपनी आर्किमिडीज़ अपनी व्यवहार्यता साबित कर सकती है...

और जबकि छतों पर सौर पैनल देखना आम होता जा रहा है, आवासीय पवन टरबाइन अभी भी काफी दुर्लभ दृश्य हैं। यदि रॉटरडैम स्थित टेक कंपनी द आर्किमिडीज़ अपने विकास की व्यवहार्यता साबित कर सकती है, तो घरेलू परिदृश्य जल्द ही बदलने वाला है। 27 मई को, कंपनी ने आधिकारिक तौर पर अपने लियाम एफ1 अर्बन विंड टर्बाइन का अनावरण किया, जिसके बारे में उसका दावा है कि इसका बिजली उत्पादन सैद्धांतिक अधिकतम 80 प्रतिशत है। यह काफी साहसिक बयान है, यह देखते हुए कि अधिकांश वाणिज्यिक पवन टर्बाइनों को अधिकतम प्रौद्योगिकी के 25 से 50 प्रतिशत पर रेट किया गया है।

टरबाइन का वजन 75 किलोग्राम (165 पाउंड) है, इसका व्यास 1.5 मीटर (5 फीट) है, और यह निश्चित रूप से एक सामान्य पवन टरबाइन की तरह नहीं दिखता है। इसका आकार नॉटिलस और स्क्रू पंप जैसा दिखता है, जिसका आविष्कार सिरैक्यूज़ के प्राचीन यूनानी गणितज्ञ आर्किमिडीज़ ने किया था।

कथित तौर पर इस फॉर्म फैक्टर के परिणामस्वरूप न्यूनतम यांत्रिक प्रतिरोध होता है, जिससे टरबाइन को स्वतंत्र रूप से और चुपचाप घूमने की इजाजत मिलती है - ब्लेड से शोर छतों पर टरबाइन स्थापित करने में मुख्य बाधा है। इसके अलावा, टरबाइन को अधिकतम परिणामों के लिए हमेशा हवा की दिशा में चलने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

अपने वादे के साथ कि टरबाइन बेट्ज़ की कानून सीमा का 80 प्रतिशत प्राप्त करने में सक्षम है, आर्किमिडीज़ का दावा है कि लियाम एफ1 5 मीटर/सेकेंड की हवा की गति से प्रति वर्ष औसतन 1,500 किलोवाट-घंटे ऊर्जा उत्पन्न करता है, जो आधे का प्रतिनिधित्व करता है। औसत घरेलू स्तर पर बिजली की आवश्यकता होती है। कहने की जरूरत नहीं है, यह देखना दिलचस्प होगा कि स्वतंत्र परीक्षण इस बारे में क्या कहता है। कंपनी का कहना है कि उसने लियाम एफ1 की प्रभावशीलता की पुष्टि के लिए 50 से अधिक बार इसका परीक्षण किया है और पहले ही 14 देशों में 7,000 टर्बाइन बेच चुकी है।

रचनाकारों के अनुसार पवन टरबाइन, अधिकांश मौजूदा पवन टरबाइनों की तुलना में काफी अधिक कुशल हो जाएगी

हालाँकि, लियाम एफ1 अर्बन विंड टर्बाइन आधिकारिक तौर पर 1 जुलाई से बिक्री के लिए उपलब्ध होगा। हालाँकि, कीमतें आज पहले से ही ज्ञात हैं - कंपनी की आधिकारिक वेबसाइट पर एक घोषणा है कि उनकी कीमत €3999 (लगभग $5450) होगी।

लियाम एफ1 शहरी पवन टरबाइन क्रियान्वित

"विंड लेंस" जापानी वैज्ञानिकों का एक अभिनव विकास है। एक पवन लेंस एक आवर्धक कांच के समान कार्य करता है, प्रकाश को केंद्रित करने के बजाय, एक पवन लेंस, जो घूमते समय टरबाइन ब्लेड की परिधि के चारों ओर एक अंदर की ओर घुमावदार अंगूठी होती है, हवा के प्रवाह को केंद्रित करती है, हवा को निर्देशित और तेज करती है क्योंकि यह हवा में प्रवेश करती है। ब्लेड क्षेत्र. लेंस का व्यास 112 मीटर है.

विंड लेंस में एक इनलेट गाइड नोजल, एक डिफ्यूज़र और एक बाहरी किनारा होता है। डिफ्यूज़र और पवन लेंस के बाहरी किनारे द्वारा बनाई गई मजबूत एड़ी धाराएं टरबाइन के बाहर एक कम दबाव क्षेत्र बनाती हैं। इससे दबाव का अंतर बढ़ जाता है, जिससे अधिक हवा को विंड लेंस में निर्देशित किया जा सकता है। अधिक वायु अधिक ऊर्जा देती है। शोधकर्ताओं का दावा है कि यह विधि शोर को कम करते हुए पवन टरबाइन द्वारा उत्पादित बिजली को बढ़ा सकती है।

अपतटीय पवन लेंस के विचार को बढ़ावा देने के प्रयास में, टीम ने उनका समर्थन करने के लिए षट्भुज के आकार के फ्लोटिंग प्लेटफॉर्म बनाए। प्लेटफार्मों को मधुमक्खी के छत्ते के आकार की संरचना में जोड़ा जा सकता है।

चित्र.6.3. पवन लेंस

जापान के तट पर तैरते प्लेटफार्मों पर विंड लेंस लगाने से निकट भविष्य में बिजली उत्पादन में उल्लेखनीय वृद्धि होगी। मार्च 2011 में, जापानी क्यूशू विश्वविद्यालय के परिसर में, "पवन लेंस" पर परीक्षण शुरू हुआ - पवन टरबाइनों की एक अभिनव प्रणाली जो पारंपरिक पवन टरबाइनों की तुलना में 2-3 गुना अधिक बिजली पैदा करने में सक्षम है और "पवन बिजली" की कीमत को काफी कम कर देती है। . यह तकनीक अतिरिक्त सब्सिडी के बिना पवन ऊर्जा की कीमत को परमाणु ईंधन और कोयले की लागत से कम कर देती है।

बिना ब्लेड वाला पवन जनरेटर

ब्लेड के बिना एक पवन जनरेटर, इसके रचनाकारों के अनुसार, नए उत्पाद के मुख्य लाभों में से एक है, हवा की गति की एक बहुत विस्तृत श्रृंखला में काम करने की क्षमता है। एक अन्य लाभ कॉम्पैक्टनेस है। (चित्र 6.4.)

चावल। 6.4. 10 किलोवाट का नमूना

निर्माता के अनुसार, एक असामान्य पवन टरबाइन की लागत समान शक्ति के क्लासिक पवन टरबाइनों की तुलना में एक तिहाई कम होगी, और एक नई टरबाइन से ऊर्जा की कीमत एक आउटलेट से बिजली की लागत के बराबर होगी।

ब्लेड रहित पवनचक्की के आविष्कारक और पेटेंट धारक सोलर एयरो के अध्यक्ष हॉवर्ड फुलर हैं। कंपनी नए इंस्टॉलेशन को फुलर विंड टर्बाइन कहती है।

यह उपकरण थोड़ा संशोधित टेस्ला टरबाइन पर आधारित है, जिसका आविष्कार 1913 में किया गया था।

टेस्ला टरबाइन छोटे अंतराल से अलग की गई कई पतली धातु डिस्क का एक संग्रह है। कार्यशील तरल पदार्थ या गैस का प्रवाह डिस्क के बाहरी किनारे से आता है और अंतराल के माध्यम से केंद्र तक गुजरता है, सीमा परत प्रभाव के कारण डिस्क स्वयं मुड़ जाती है और फंस जाती है। केंद्र में, प्रवाह अक्षीय छिद्र से बाहर निकलता है।

फुलर टरबाइन में, डिस्क को पंख के आकार के स्पेसर द्वारा अलग किया जाता है, जो प्रवाह में सुधार करता है और इसके अलावा, शाफ्ट पर अतिरिक्त टॉर्क बनाता है। टरबाइन स्वयं एक बॉक्स में स्थापित होता है जो घूमने वाली डिस्क पर अपने प्रवाह को मजबूर करने के लिए हवा को पकड़ता है।

कंपनी का अनुमान है कि बड़े पैमाने पर उत्पादन में, फुलर विंड टर्बाइन की आउटपुट पावर पर लगभग 1.5 डॉलर प्रति वाट की लागत आएगी, और इस तरह की स्थापना से बिजली की लागत खरीदार को लगभग 0.12 डॉलर प्रति किलोवाट-घंटा होगी।

अमेरिकी कंपनी सोलर एयरो रिसर्च ने बिना फुलर ब्लेड वाली टरबाइन बनाई है। कंपनी के अनुसार, आविष्कार कॉम्पैक्ट और कम लागत वाला है - समान शक्ति के क्लासिक पवन टर्बाइनों की तुलना में 1/3 सस्ता।

पवन टरबाइन एक संशोधित पर आधारित है टेस्ला टरबाइन(टेस्ला टरबाइन), जिसका आविष्कार 1913 में भाप या संपीड़ित हवा से ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए किया गया था। टेस्ला टरबाइन- ये कई पतली धातु की डिस्क होती हैं जो छोटे-छोटे अंतरालों से अलग होती हैं। कार्यशील तरल पदार्थ या गैस का प्रवाह डिस्क के बाहरी किनारे से आता है और अंतराल के माध्यम से केंद्र तक गुजरता है, सीमा परत प्रभाव के कारण डिस्क स्वयं मुड़ जाती है और फंस जाती है। केंद्र में प्रवाह एक अक्षीय छिद्र से बाहर निकलता है।

फुलर पवन टरबाइन में (टेस्ला टर्बाइन) डिस्क को पंख के आकार के स्पेसर द्वारा अलग किया जाता है - इससे प्रवाह में सुधार होता है और शाफ्ट पर अतिरिक्त टॉर्क बनता है। टरबाइन स्वयं एक बॉक्स में स्थापित किया गया है जो घूमने वाली डिस्क पर अपने प्रवाह को मजबूर करने के लिए हवा को पकड़ता है।