বায়ু টারবাইন দক্ষতা: সম্পূর্ণ অন্তর্দৃষ্টি এবং প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী

বায়ু ঘূর্ণযন্ত্র শক্তি উৎপাদন বিদ্যুৎ উৎপাদনের একটি ক্রমবর্ধমান ক্ষেত্র; 2020 সালে, বিশ্বের মোট বায়ু শক্তি ক্ষমতা 743GW। বায়ু উদ্ভিদ যেমন কম দূষণ তৈরি করছে, তেমনি বায়ু বিদ্যুৎ উৎপাদনের চাহিদাও বাড়ছে।

একটি বায়ু টারবাইনের দক্ষতা অনেক কারণের উপর নির্ভর করে, যেমন টারবাইনের ধরন, ব্লেড জ্যামিতি, উপলব্ধ বায়ু বেগ ইত্যাদি 59% সর্বাধিক দক্ষতা যা একটি বায়ু টারবাইন দ্বারা অর্জন করা যায়। একটি বাতাসের টারবাইনের ব্যবহারিক দক্ষতা 30-45% এর মধ্যে পরিবর্তিত হয় এবং সর্বোচ্চ বাতাসের সময় এটি 50% পর্যন্ত বৃদ্ধি পেতে পারে।

যদি টারবাইন 100% দক্ষতায় কাজ করে, তাহলে টারবাইন আঘাত করার পর বাতাসের গতি শূন্য হয়ে যায়, যা অসম্ভব।  

বায়ু টারবাইন দক্ষতা
উইন্ডট টারবাইন ক্রেডিট: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Windmills_D1-D4_(Thornton_Bank ).jpg
বায়ু টারবাইন দক্ষতা: সম্পূর্ণ অন্তর্দৃষ্টি এবং প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী
উইন্ড টারবাইন ক্রেডিট: https: //commons.wikimedia.org/wiki/File: Wind_turbine.gif

বায়ু টারবাইন দক্ষতা সূত্র

দক্ষতার হিসাব অপরিহার্য; দক্ষতা বিভিন্ন বায়ু টারবাইনের কর্মক্ষমতা এবং সর্বাধিক দক্ষতার জন্য সর্বোত্তম বাতাসের গতির তুলনা করতে সাহায্য করে।

শক্তির সহ-দক্ষতা বায়ু টারবাইনের দক্ষতার জন্য সবচেয়ে সাধারণ শব্দ। সিপি হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়েছে,

(1)   \ শুরু {align*} \ end {} \ mathbf {C_p = \ frac {(টিউবিন দ্বারা উৎপাদিত বিদ্যুৎ)} {{(ইনপুট বাতাসের গতিশক্তি)}}} \ শেষ {সারিবদ্ধ*}

একটি বায়ু টারবাইন দ্বারা উত্পাদিত বিদ্যুতের পরিমাণ জেনারেটর আউটপুট থেকে গণনা করা যেতে পারে। নীচের সমীকরণ ইনপুট গতিশক্তি গণনা করে,

কোথায়,

(2)   \ শুরু {align*} \ mathbf {KE_ {input} = \ frac {1} {2} \ rho AV^3} \ end {align*}

A হল বাতাসের টারবাইনের আচ্ছাদিত এলাকা, V হল বাতাসের গতি, ρ বায়ুর ঘনত্ব।

বাতাসের গতির ক্ষেত্রে সিপি মান পরিবর্তিত হয়; তাই কাজ করার সময় বায়ু টারবাইনের দক্ষতা পরিবর্তিত হয়।

আরও, সিপি টারবাইন অংশ, অর্থাৎ টারবাইন ব্লেড, শ্যাফট এবং জেনারেটরের উপর নির্ভর করে। অতএব, ব্লেডের অ্যারোডাইনামিক দক্ষতার গুণ, শ্যাফটের যান্ত্রিক দক্ষতা এবং জেনারেটরের বৈদ্যুতিক দক্ষতা Cp এর মান প্রদান করে।

বায়ু টারবাইন সর্বোচ্চ দক্ষতা

বায়ু টারবাইনের সর্বাধিক সম্ভাব্য দক্ষতা 1919 সালে জার্মান পদার্থবিদ আলবার্ট বেটস প্রস্তাব করেছিলেন। এটি সর্বাধিক সম্ভাব্য টারবাইন দক্ষতার অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করে।

বেটজ এর সীমা দেখায় যে 59.3% একটি বায়ু টারবাইনের সর্বাধিক সম্ভাব্য দক্ষতা। অতএব, টারবাইন দক্ষতা কখনও 59% অতিক্রম করে না, অন্যান্য সমস্ত ক্ষতি সহ এটি ব্যবহারিক ক্ষেত্রে 35-45% মূল্যে আসে।  

ধরা যাক যে একটি বায়ু টারবাইনের দক্ষতা 100% এর মানে হল যে টারবাইন সমস্ত বায়ু শক্তি খরচ করে। যদি এটি ঘটে, টারবাইন পাশ করার পর বাতাসের বেগ শূন্য হয়ে যায়। তার মানে বায়ু প্রবাহিত হয় না, যা বাতাসের আরও প্রবাহকে বাধা দেয়। সুতরাং, এটি একটি অসম্ভব পরিস্থিতি।

এখন, যদি ইনলেট এবং প্রস্থান বায়ু বেগ একই হয়, তার মানে কোন শক্তি নিষ্কাশন করা হয় না, যা টারবাইনকে 0% দক্ষতা দেয়। অতএব সর্বাধিক সম্ভাব্য টারবাইন দক্ষতা 0 এবং 100%এর মধ্যে, এই সীমাগুলি বাদ দিয়ে।

বেটজ প্রমাণ করেছেন যে গণিত এবং কঠিন পদার্থবিজ্ঞানের সাথে একটি বায়ু টারবাইনের জন্য সর্বাধিক সম্ভাব্য দক্ষতা 59.3%।

বায়ু টারবাইনগুলির প্রকার এবং তাদের দক্ষতা

ঘূর্ণন এবং ব্লেডের নকশা অক্ষ অনুযায়ী বিভিন্ন ধরনের বায়ু টারবাইন পাওয়া যায়। সর্বাধিক ব্যবহৃত বায়ু টারবাইন হল অনুভূমিক অক্ষ বায়ু টারবাইন। যাইহোক, অন্যান্য ধরণের টারবাইনগুলিও উপযুক্ত অবস্থার জন্য ব্যবহার করা হয়। বিভিন্ন ধরনের টারবাইন হল,

আসুন এই টারবাইনগুলির দক্ষতা আলাদাভাবে আলোচনা করি,

অনুভূমিক অক্ষ বায়ু টারবাইন (HAWT) দক্ষতা

অনুভূমিক অক্ষ বায়ু টারবাইনগুলি সাধারণত বড় গাছের জন্য ব্যবহৃত হয়, যেখানে পর্যাপ্ত জায়গা এবং বাতাস পাওয়া যায়। টারবাইন ব্লেডের ঘূর্ণনের অক্ষ পৃথিবীর পৃষ্ঠের সমান্তরাল।

HAWT এর দক্ষতা 35-50%এর মধ্যে পরিবর্তিত হয়। বর্তমানে, HAWT এর সর্বোচ্চ দক্ষতা রয়েছে।

বায়ু টারবাইন দ্বারা ধরা বায়ু শক্তি নির্ভর করে টারবাইন ব্লেড দ্বারা আবৃত এলাকার উপর। একটি HAWT এর জন্য, এলাকাটি নিম্নরূপ গণনা করা হয়,

(3)   \ শুরু {align*} A = \ pi L^2 \ end {align*}

যেখানে, L হল ব্লেডের দৈর্ঘ্য। দৈর্ঘ্য 20 থেকে 80 মিটারের মধ্যে পরিবর্তিত হয়।

সাধারণত এই বায়ু টারবাইনগুলি বড় উৎপাদন কেন্দ্রগুলির জন্য ব্যবহৃত হয়। সর্বাধিক সাধারণ অনুভূমিক বায়ু টারবাইন bla টি ব্লেডযুক্ত এবং টারবাইনের রঙ সাধারণত বিমানের দৃশ্যমানতার জন্য সাদা।

বায়ু টারবাইন দক্ষতা: সম্পূর্ণ অন্তর্দৃষ্টি এবং প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী
HAWT ক্রেডিট: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Micon-Turbine.JPG

উল্লম্ব অক্ষ বায়ু টারবাইন (VAWT) দক্ষতা

উল্লম্ব অক্ষ বায়ু টারবাইনগুলি সাধারণত ছোট শক্তি উৎপাদনের জন্য ব্যবহৃত হয় যেখানে স্থান সীমিত। উল্লম্ব অক্ষ বায়ু টারবাইনগুলির ব্লেডের ঘূর্ণনের অক্ষ পৃথিবীর পৃষ্ঠের লম্ব।

VAWT এর দক্ষতা HAWT এর তুলনায় কম। 

আলোচিত হিসাবে, দক্ষতা বাতাসের সংস্পর্শে আসা টারবাইন ব্লেডের ক্ষেত্রের উপর নির্ভর করে। VAWT এর জন্য, উন্মুক্ত এলাকা হল,

(4)   \ শুরু {align*} A = DH \ শেষ {align*}

যেখানে D এবং H হল ব্লেডের ব্যাস এবং উচ্চতা।

বিভিন্ন ধরণের VAWT পাওয়া যায়। Darrius বায়ু টারবাইন এবং Savonius বায়ু টারবাইন সাধারণ VAWT হয়। এই দুটির কার্যকারিতা নীচে আলোচনা করা হয়েছে।

বায়ু টারবাইন দক্ষতা: সম্পূর্ণ অন্তর্দৃষ্টি এবং প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী
উল্লম্ব অক্ষ বায়ু টারবাইন। ক্রেডিট: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1f/Vertical_Axis_Wind_Turbine_offshore.gif

Darrius বায়ু টারবাইন দক্ষতা

Darrius বায়ু টারবাইন একটি VAWT।

ড্যারিয়াস উইন্ড টারবাইনের দক্ষতা 30-40%এর মধ্যে। এই টারবাইনগুলির ব্যবহার সীমিত যদিও এইগুলির উচ্চ দক্ষতা রয়েছে প্রধানত স্ব-শুরুতে অক্ষমতার কারণে।

ড্যারিয়াস টারবাইন একটি লিফট ভিত্তিক টারবাইন। চিত্রটি একটি ড্যারিয়াস বায়ু টারবাইন দেখায়। নীচে দেখানো হয়েছে, বেশ কয়েকটি অ্যারোফয়েল ব্লেড একটি উল্লম্ব খাদে ঘোরানো হয়। ব্লেডগুলি বক্রতার কারণে এই টারবাইনগুলির জন্য কেবল টেনশনে চাপ দেওয়া হয়। নকশাটি তৈরি করেছেন ফরাসি প্রকৌশলী জর্জেস জিন মারি ড্যারিয়াস। এগুলি সাধারণত মানুষের আবাসস্থলের কাছাকাছি, একটি ভবনের শীর্ষে বা রাস্তার কেন্দ্রে ব্যবহৃত হয়। তবে, চরম অবস্থায় টারবাইন সুরক্ষা কঠিন।

বায়ু টারবাইন দক্ষতা: সম্পূর্ণ অন্তর্দৃষ্টি এবং প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী
Darrius বায়ু টারবাইন ক্রেডিট: https: //commons.wikimedia.org/wiki/ ফাইল: Darrieus-Rotor_Ennabeuren-3256.jpg

Savonius বায়ু টারবাইন দক্ষতা

Savonius বায়ু টারবাইন একটি ভিন্ন ধরনের VAWT। দুর্ভাগ্যক্রমে, এই টারবাইনগুলির দক্ষতা খুব কম।

Savonius বায়ু টারবাইনের দক্ষতা 10-17%এর মধ্যে পরিবর্তিত হয়। দক্ষতা খুব কম হলেও, সহজ কাঠামো এবং টারবাইনের নির্ভরযোগ্যতার কারণে, এগুলি উপযুক্ত স্থানে অল্প পরিমাণে বিদ্যুৎ উৎপাদনে ব্যবহৃত হয়।  

Savonius টারবাইন হল ড্র্যাগ ভিত্তিক টারবাইন। চিত্রটি একটি প্রকৃত Savonius বায়ু টারবাইন দেখায়। ব্লেডের উপরের দৃশ্য নীচের চিত্রেও দেখানো হয়েছে।

বায়ু টারবাইন দক্ষতা: সম্পূর্ণ অন্তর্দৃষ্টি এবং প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী
Savonius বায়ু টারবাইন ক্রেডিট: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Savonius_wind_turbine.jpg
বায়ু টারবাইন দক্ষতা: সম্পূর্ণ অন্তর্দৃষ্টি এবং প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী
Savonius বায়ু টারবাইন শীর্ষ দৃশ্য। ক্রেডিট: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Savonius-rotor_en.svg

ফিনিশ প্রকৌশলী সিগুর্দ জোহানেস সাভোনিয়াস 1922 সালে সাভোনিয়াস বায়ু তৈরি করেছিলেন। সাভোনিয়াস উইন্ড টারবাইন, ব্যারেল ডিজাইন এবং বরফ বাতাসের নকশার জন্য দুই ধরনের ব্লেড নকশা রয়েছে। টপ ভিউ ব্যারেল উইন্ড টারবাইন উপরে দেখানো হয়েছে। ব্লেড অর্ধ নলাকার; ব্যারেল কেন্দ্রে মিলছে না; তারা কেন্দ্র থেকে দূরে, যা ব্লেডে বাতাসের মুক্ত গতি সক্ষম করে।

ব্লেডলেস বায়ু টারবাইন দক্ষতা

ব্লেডলেস বায়ু টারবাইনগুলি একটি বিশেষ ধরনের বায়ু টারবাইন, এই টারবাইনে ঘূর্ণনশীল ব্লেড নেই এবং ঘূর্ণি-প্ররোচিত কম্পনের উপর ভিত্তি করে টারবাইন কাজ করে।

ব্লেডলেস বায়ু টারবাইনের কার্যকারিতা অন্য যেকোনো বায়ু টারবাইনের তুলনায় খুবই কম। যাইহোক, লাইটওয়েট, খরচ-কার্যকারিতা এবং কম রক্ষণাবেক্ষণ ব্লেডলেস বায়ু টারবাইনের সুবিধা। উপরন্তু, টারবাইন কম জায়গা প্রয়োজন; অতএব, সাধারণ বাতাসের টারবাইনের চেয়ে বেশি টারবাইন স্থাপন করা যায়।

আর্কিমিডিস বায়ু টারবাইন দক্ষতা

আর্কিমিডিস বায়ু টারবাইন একটি সম্প্রতি উন্নত প্রযুক্তি। এগুলি ছোট কাঠামো এবং ছাদে, রাস্তায় ইত্যাদি ব্যবহার করা যেতে পারে

প্রচলিত বাতাসের টারবাইনের তুলনায় আর্কিমিডিসের বাতাসের টারবাইনগুলো বেশি দক্ষ। এছাড়াও, টারবাইন প্রচলিত টারবাইন সম্পর্কিত অন্যান্য অনেক সমস্যা কমায়। 

উদাহরণস্বরূপ, আর্কিমিডিস বায়ু টারবাইন দ্বারা উত্পাদিত শব্দ প্রচলিত টারবাইনের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে কম। টারবাইনের আকৃতি নটিলাস শেলের সর্পিলের অনুরূপ। এই আকৃতিটি টারবাইনকে বাতাসের প্রবাহ অনুযায়ী টারবাইনের মুখকে স্ব-সামঞ্জস্য করতে সক্ষম করে। 

বায়ু টারবাইন দক্ষতা প্রভাবিত কারণ

বায়ু টারবাইনের দক্ষতা ইতিমধ্যেই উপরে আলোচনা করা হয়েছে, সেখান থেকে টারবাইন দক্ষতা প্রভাবিত করার কারণগুলি হল,

  • বাতাসের গতি।
  • বাতাসের ঘনত্ব।
  • ব্লেড ব্যাসার্ধ।
  • বাতাসের টারবাইনের ধরন

বায়ু টারবাইন দক্ষতা তুলনা

এখানে বায়ু টারবাইন দক্ষতা শেষ করা যাক। বায়ু টারবাইন দক্ষতা নীচে সারণিযুক্ত।

ঘূর্ণযন্ত্রদক্ষতা
অনুভূমিক অক্ষ বায়ু টারবাইন30-45
উল্লম্ব অক্ষ বায়ু টারবাইন10-40
Darrius বায়ু টারবাইন30-40
Savonius বায়ু টারবাইন10-17
ব্লেডলেস বাতাসের টারবাইনখুব কম

মেকানিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং বিষয়ে আরও পোস্টের জন্য, অনুগ্রহ করে আমাদের অনুসরণ করুন যান্ত্রিক পাতা

কিরণ পিভি সম্পর্কে

en English
X