यह एक परिवर्तन पवन फार्मों से अधिक शक्ति प्राप्त करता है

यह एक परिवर्तन पवन फार्मों से अधिक शक्ति प्राप्त करता है

(क्रेडिट: डॉन स्नीगोव्स्की / फ़्लिकर)

आने वाली हवाओं से थोड़ा दूर टरबाइनों की ओर इशारा करते हुए- वेक-स्टीयरिंग- उस हस्तक्षेप को कम कर सकता है और पवन खेतों से बिजली की मात्रा और गुणवत्ता दोनों में सुधार कर सकता है, अनुसंधान पाता है।

परिवर्तन शायद परिचालन लागत को भी कम करेगा।

एकांत पवन टरबाइन सीधे हवा में इंगित करते हुए सबसे अधिक बिजली का उत्पादन करते हैं। लेकिन जब टर्बाइनों की कसकर पैक की गई पंक्तियां हवा के खेतों पर हवा का सामना करती हैं, तो अपस्ट्रीम जनरेटर के वेक्स उन डाउनस्ट्रीम के साथ हस्तक्षेप कर सकते हैं। जैसे स्पीडबोट सामने की नाव से तड़का हुआ पानी से धीमी हो जाती है, पवन टरबाइन से उठने से इसके पीछे के लोगों का उत्पादन कम हो जाता है।

स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय में सिविल और पर्यावरण इंजीनियरिंग के प्रोफेसर और मैकेनिकल इंजीनियरिंग के वरिष्ठ लेखक जॉन डाबरी कहते हैं, "अक्षय ऊर्जा उत्पादन के लिए वैश्विक लक्ष्यों को पूरा करने के लिए, हमें मौजूदा पवन खेतों से बहुत अधिक ऊर्जा उत्पन्न करने के तरीके खोजने की आवश्यकता है।" "पारंपरिक ध्यान एक पवन खेत में व्यक्तिगत टर्बाइनों के प्रदर्शन पर रहा है, लेकिन हमें इसके बजाय पूरे खेत के बारे में सोचना शुरू करना चाहिए, न कि इसके हिस्सों के योग के रूप में।"

टर्बाइन वेक्स 40 प्रतिशत से अधिक की गिरावट वाले जनरेटरों की दक्षता को कम कर सकते हैं। पहले, शोधकर्ताओं ने कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग यह दिखाने के लिए किया था कि प्रचलित हवाओं से टरबाइनिंग टर्बाइन डाउनस्ट्रीम टर्बाइन का उत्पादन बढ़ा सकते हैं। हालांकि, एक प्रयोग के लिए सामान्य संचालन को रोकने के लिए तैयार और टरबाइन के लिए सर्वश्रेष्ठ कोणों की गणना करने के लिए तैयार एक विंड फार्म को खोजने में चुनौतियों ने इसे वास्तविक पवन खेत पर अब तक दिखाने में बाधा डाल दी है।

सबसे पहले, शोधकर्ताओं ने टर्बाइनों के लिए इष्टतम मिसलिग्न्मेंट कोणों की गणना करने के लिए एक तेज़ तरीका विकसित किया, जिसका वे वर्णन करते हैं नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज की कार्यवाही.

फिर, उन्होंने ऑपरेटर ट्रांसल्टा रिन्यूएबल्स के साथ मिलकर अल्बर्टा, कनाडा में एक विंड फार्म पर अपनी गणना का परीक्षण किया। कम हवा की गति में 47 प्रतिशत तक खेत की कुल बिजली उत्पादन में वृद्धि हुई - टर्बाइन के कोण पर निर्भर करता है - और औसत हवा की गति में 7 से 13 प्रतिशत तक। वेक स्टीयरिंग ने शक्ति के प्रवाह और प्रवाह को भी कम कर दिया है जो आमतौर पर पवन ऊर्जा के साथ एक चुनौती है।

मैकेनिकल इंजीनियरिंग पीएचडी के छात्र माइकल हॉवेल कहते हैं, "वेक स्टीयरिंग के माध्यम से, सामने वाले टरबाइन ने हमारी अपेक्षा के अनुसार कम शक्ति का उत्पादन किया।" "लेकिन हमने पाया कि जगा प्रभाव कम होने के कारण, डाउनस्ट्रीम टर्बाइनों ने काफी अधिक बिजली उत्पन्न की।"

पवन खेतों में सुधार

पवन फार्मों द्वारा परिवर्तनीय उत्पादन ग्रिड को दो महत्वपूर्ण तरीकों से अधिक कठिन बना देता है।

एक तो प्राकृतिक गैस से चलने वाले बिजली संयंत्रों और बड़ी, महंगी बैटरियों की तरह बैकअप बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता है। अध्ययन में, कम हवा की गति पर बिजली सुधार विशेष रूप से उच्च था क्योंकि टर्बाइन आमतौर पर न्यूनतम गति से नीचे घूमना बंद कर देते हैं, पूरी तरह से उत्पादन में कटौती करते हैं और ग्रिड प्रबंधकों को बैकअप शक्ति पर भरोसा करने के लिए मजबूर करते हैं। धीमी हवाओं में, वेक-स्टीयरिंग ने उस समय की मात्रा को कम कर दिया जो गति इस न्यूनतम से नीचे चली गई, शोधकर्ताओं ने पाया। विशेष रूप से, रात में सबसे बड़ा लाभ तब हुआ, जब सौर ऊर्जा के पूरक के रूप में पवन ऊर्जा आमतौर पर सबसे अधिक मूल्यवान होती है।

दूसरे को ग्रिड को विश्वसनीय बनाए रखने के लिए हर पल एक क्षेत्र में आपूर्ति और उपयोग की जाने वाली बिजली की मात्रा का मिलान करने की आवश्यकता है। हवाओं से हवा की उथल-पुथल गैस के उत्पादन को मिनट-मिनट में एक मिनट की अवधि में गैस जनरेटर को आग लगा सकती है। यह मिलान आपूर्ति करता है और बहुत ही कम समय में सिस्टम ऑपरेटरों के लिए अधिक चुनौतीपूर्ण है। उनके पास ऐसा करने के लिए उपकरण हैं, लेकिन उपकरण महंगे हो सकते हैं। अध्ययन में, वेक स्टीयरिंग ने 72 प्रतिशत तक बिजली उत्पादन की बहुत ही अल्पकालिक परिवर्तनशीलता को कम कर दिया।

इसके अतिरिक्त, परिवर्तनशीलता को कम करने से पवन खेत मालिकों को अपनी परिचालन लागत कम करने में मदद मिल सकती है। जागने में अशांति टरबाइन ब्लेड को तनाव दे सकती है और मरम्मत की लागत बढ़ा सकती है। हालांकि यह प्रयोग लंबे समय तक साबित नहीं हुआ कि वेक स्टीयरिंग टरबाइन थकान को कम करता है, शोधकर्ताओं का सुझाव है कि ऐसा होगा।

"पहला सवाल है कि बहुत सारे ऑपरेटर हमसे पूछते हैं कि यह उनके टर्बाइनों के दीर्घकालिक संरचनात्मक स्वास्थ्य को कैसे प्रभावित करेगा," डाबीरी कहते हैं। "हम सटीक प्रभावों को इंगित करने पर काम कर रहे हैं, लेकिन अभी तक हमने देखा है कि आप वास्तव में वेक स्टीयरिंग के माध्यम से यांत्रिक थकान को कम कर सकते हैं।"

कोणों का सही होना

इस अध्ययन के लिए मिसलिग्न्मेंट के सर्वश्रेष्ठ कोणों की गणना करने के लिए, शोधकर्ताओं ने पवन फार्म के ऐतिहासिक आंकड़ों के आधार पर एक नया मॉडल विकसित किया।

एयरोनॉटिक्स और एस्ट्रोनॉटिक्स के प्रोफेसर और मैकेनिकल इंजीनियरिंग के प्रोफेसर संजीव लेले कहते हैं, '' पवन खेतों को डिजाइन करना आमतौर पर एक बहुत बड़ा डेटा और कम्प्यूटेशनल रूप से गहन कार्य है। "इसके बजाय, हमने सरलीकृत गणितीय अभ्यावेदन स्थापित किए जो न केवल काम करते हैं बल्कि परिमाण के कम से कम दो आदेशों द्वारा कम्प्यूटेशनल भार को कम करते हैं।"

यह तेजी से गणना पवन फार्म ऑपरेटरों को वेक स्टीयरिंग का व्यापक रूप से उपयोग करने में मदद कर सकती है।

"हमारा मॉडल अनिवार्य रूप से प्लग-एंड-प्ले है क्योंकि यह विंड फार्म के प्रदर्शन पर साइट-विशिष्ट डेटा का उपयोग कर सकता है," हॉवेल कहते हैं। "विभिन्न खेत स्थान मॉडल का उपयोग करने और हवा की स्थिति के आधार पर अपने टरबाइन कोणों को लगातार समायोजित करने में सक्षम होंगे।"

हालांकि, इस क्षेत्र परीक्षण की सीमित एक्सएनयूएमएक्स-दिन की अवधि के कारण शोधकर्ता वार्षिक बिजली उत्पादन में बदलाव को मापने में असमर्थ थे, अगले कदम, डाबीरी कहते हैं, पूरे वर्ष के लिए क्षेत्र परीक्षण चलाना है।

"हम उस बिंदु पर पहुंच सकते हैं जहां हम इस रणनीति को बड़े पैमाने पर लंबे समय तक तैनात कर सकते हैं, हम संभावित रूप से हर जगह वायु खेतों के लिए वायुगतिकी, बिजली उत्पादन और यहां तक ​​कि भूमि उपयोग का अनुकूलन कर सकते हैं," डाबरी कहते हैं।

अनुसंधान के लिए समर्थन नेशनल साइंस फाउंडेशन, एक स्टैनफोर्ड ग्रेजुएट फैलोशिप और स्टैनफोर्ड के टॉमकैट सेंटर फॉर सस्टेनेबल एनर्जी से आया था। शोधकर्ताओं ने ट्रांसअलाटा कॉर्प के साथ मिलकर फील्ड परीक्षण किया।

स्रोत: स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय

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