बूंद-आधारित 'पवन फ़ार्म' कम गति वाली पवन ऊर्जा का उत्पादन करते हैं - भौतिकी विश्व

बूंद-आधारित 'पवन फ़ार्म' कम गति वाली पवन ऊर्जा का उत्पादन करते हैं - भौतिकी विश्व

समय टिकट: 25 सितंबर, 2023 4:58 पूर्वाह्न

पानी के बुलबुले की तस्वीर
(सौजन्य: एलेन स्टूडियो/शटरस्टॉक)

चीन और यूके के शोधकर्ताओं द्वारा स्थिर आयनिक बूंदों का उपयोग करके कम गति वाली पवन ऊर्जा संचयन की एक तकनीक विकसित की गई है। यह दृष्टिकोण - जो टरबाइन को चलाने के लिए बहुत कमजोर हवाओं में टैप करता है - का उपयोग छोटे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को बिजली देने के लिए किया जा सकता है।

हाल के दशकों में पवन ऊर्जा में विस्फोटक वृद्धि देखी गई है क्योंकि दुनिया जीवाश्म ईंधन से बिजली के नवीकरणीय स्रोतों की ओर मुड़ रही है। 2001 और 2021 के बीच, अनुमानित वैश्विक पवन ऊर्जा क्षमता 24 से बढ़कर 840 गीगावाट हो गई।

हालाँकि, तकनीकी सीमाओं के कारण, इन सभी स्थापनाओं के लिए हवा को एक निश्चित न्यूनतम गति से अधिक की आवश्यकता होती है। इसका कारण यह है कि टरबाइन का बिजली उत्पादन हवा के वेग के घन के समानुपाती होता है। इस प्रकार, हवा की गति में कमी से ऊर्जा उत्पादन में नाटकीय गिरावट आती है क्योंकि ब्लेड प्रभावी ढंग से नहीं घूम पाते हैं और टरबाइन अविश्वसनीय हो जाता है।

व्यवहार में, इन प्रतिबंधों का मतलब है कि पवन फार्म केवल विशिष्ट भौगोलिक क्षेत्रों में ही संचालित हो सकते हैं - या तो विस्तृत खुली भूमि, या अपतटीय - और अच्छा प्रदर्शन करने के लिए कम से कम 5 मीटर प्रति सेकंड की नियमित पूरे वर्ष हवा की गति की आवश्यकता होती है। दुर्भाग्य से, जो भूगोल इन मानदंडों को पूरा नहीं करते हैं (जंगलों और शहरों सहित, जहां पेड़ और इमारतें हवा के प्रवाह को बाधित करती हैं) अपने इष्टतम समकक्षों की तुलना में कहीं अधिक प्रचुर और व्यापक रूप से वितरित हैं।

हवा का संचयन

इस सीमा को संबोधित करने के लिए, चीन के हेबेई विश्वविद्यालय के अकार्बनिक रसायनज्ञ शान पेंग के नेतृत्व में एक टीम ने एक उपन्यास प्रणाली विकसित की, जो निम्न श्रेणी की हवा को बिजली में बदलने में सक्षम है, तब भी जब हवा की गति 0.2 मीटर प्रति सेकंड तक कम हो जाती है। टीम का दृष्टिकोण पिछले अध्ययनों पर आधारित है जिसमें दिखाया गया है कि बूंदों और सतह के बीच इंटरफेस के चारों ओर चार्ज को पुनर्वितरित करके सतह पर बारिश की बूंदों की गति से ऊर्जा प्राप्त की जा सकती है। हालाँकि, नए समाधान में आयनिक तरल, 3-मिथाइल-1-ऑक्टाइलिमिडाज़ोलियम क्लोराइड की बूंदें शामिल होती हैं, जो सिलिकॉन-आधारित पॉलिमर, पॉलीडिमिथाइलसिलोक्सेन से बने नैनोवायरों की एक श्रृंखला के साथ एक विशेष सब्सट्रेट द्वारा आंशिक रूप से तय की जाती हैं।

जैसे ही कम गति वाली हवा प्रत्येक स्थिर बूंद पर बहती है, यह भीतर एक परिसंचारी प्रवाह का कारण बनती है जो तरल में सतह के आवेश को पुनर्वितरित करती है। इस सतह आवेश को बूंद के केंद्र और किनारे के नीचे रखे गए इलेक्ट्रोड की एक जोड़ी का उपयोग करके टैप किया जा सकता है। जब हवा अलग-अलग दिशाओं में चलती है, तो टीम ने प्रदर्शित किया कि आयनिक तरल बूंदों के भीतर प्रवाह परिसंचरण के विभिन्न पैटर्न उत्पन्न होते हैं।

में लेखन PNASटीम की रिपोर्ट है कि एक बूंद के भीतर इस तरह का स्तरीकृत परिसंचारी प्रवाह ~ 0.84 वी तक का वोल्टेज आउटपुट उत्पन्न कर सकता है। कई बूंदों वाले "पवन फार्म" का उपयोग करके, टीम आउटपुट को लगभग 60 वी तक बढ़ाने में कामयाब रही। उन्होंने यह भी प्रदर्शित किया यह छोटे पैमाने पर बूंद-आधारित पवन फार्म का व्यावहारिक अनुप्रयोग हो सकता है, जिसका उपयोग पॉकेट कैलकुलेटर की स्क्रीन को बिजली देने के लिए पर्याप्त बिजली का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है।

वे लिखते हैं, "निम्न श्रेणी की हवा के व्यापक वितरण और आसान पहुंच को देखते हुए, ये निष्कर्ष एलसीडी स्क्रीन जैसे इलेक्ट्रॉनिक्स को बिजली देने के लिए एक आकर्षक ऊर्जा संसाधन के रूप में वर्तमान में अप्रयुक्त कम गति वाली हवा की महान क्षमता का विस्तार करते हैं।"

अप्रत्याशित क्षमता

अपने प्रारंभिक अध्ययन के पूरा होने के साथ, शोधकर्ता अब आयनिक तरल और सहायक आधार के बीच अंतर-आणविक इंटरैक्शन को ठीक करने के लिए अपने एंकर्ड ड्रॉपलेट डिज़ाइन को अपग्रेड करना चाह रहे हैं। उन्हें उम्मीद है कि इससे आयनों और धनायनों के प्रवाह-निर्देशित पुनर्वितरण में वृद्धि होगी और इस तरह बिजली उत्पादन के लिए डिजाइन की क्षमता में सुधार होगा।

के अनुसार पैट्रिक जेम्सयूके के साउथेम्प्टन विश्वविद्यालय के एक भौतिक विज्ञानी और ऊर्जा विशेषज्ञ, जो वर्तमान अध्ययन में शामिल नहीं थे, नए डिजाइन के लाभ विशिष्ट अनुप्रयोगों तक सीमित होने की संभावना है। वह बताते हैं, ''जाहिर तौर पर ये हवा की गति बहुत कम है और हवा की गति को कम करना यहां प्रमुख मुद्दा है।'' भौतिकी विश्व। "पेपर बहुत कम बिजली अनुप्रयोगों के भविष्य के अनुप्रयोग के बारे में बात करता है इसलिए मुझे लगता है कि इस पहलू के बारे में एक समीक्षा स्पष्ट होनी चाहिए।"

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