हाल ही में आयोजित चीन अपतटीय पवन ऊर्जा इंजीनियरिंग प्रौद्योगिकी सम्मेलन में, अपतटीय उत्पाद लाइन के महाप्रबंधक ने मुख्य भाषण दिया। उन्होंने इस बात पर जोर दिया कि चीन में अपतटीय पवन टर्बाइनों की वर्तमान मुख्य बाधाएं ब्लेड और मुख्य बियरिंग में निहित हैं। अपतटीय पवन टर्बाइनों की उच्च मांग को देखते हुए, निर्माताओं के लिए यह महत्वपूर्ण है कि वे उपलब्ध आपूर्ति श्रृंखलाओं के आधार पर निवेश पर लाभ सुनिश्चित करने वाले समाधानों पर ध्यान केंद्रित करें, जिससे चीन में अपतटीय पवन ऊर्जा के सतत विकास को समर्थन मिल सके।

पवन टरबाइन ब्लेडों की विकास यात्रा

यूरोप और चीन में पवन टरबाइन ब्लेडों के विकास की समीक्षा की गई। 1991 से 2015 के बीच, टरबाइन की शक्ति और ब्लेड के आकार के मामले में चीन यूरोप से पीछे था। हालांकि, 2017 तक, चीन ने 171 मीटर व्यास वाली पवन टरबाइन विकसित कर ली थी, जो यूरोप की 164 मीटर व्यास वाली टरबाइन से कहीं अधिक थी। 2019 तक, यूरोप और अमेरिका दोनों ने 220 मीटर व्यास वाली और भी बड़ी टरबाइनें विकसित करना शुरू कर दिया था। टरबाइन के आकार में यह समानता दर्शाती है कि चीन और यूरोप अब अपतटीय पवन टरबाइन विकास में लगभग समान स्तर पर हैं।

पवन ऊर्जा में चुनौतियाँ और नवाचार

एक प्रतिष्ठित वैश्विक विज्ञान पत्रिका के अनुसार, अपतटीय पवन टर्बाइनों के आकार में वृद्धि के साथ, पवन ऊर्जा क्षेत्र को वायुगतिकी, संरचनात्मक गतिकी और जलगतिकी के क्षेत्र में महत्वपूर्ण चुनौतियों का सामना करना पड़ रहा है। इन मूलभूत वैज्ञानिक क्षेत्रों में अनुसंधान टर्बाइनों के बढ़ते व्यास के अनुरूप नहीं हो पाया है। विमानन उद्योग के विपरीत, जिसने एक सदी बीत जाने के बाद भी विमानों के पंखों का फैलाव 80 मीटर से अधिक नहीं देखा है, पवन ऊर्जा उद्योग ने चार दशकों से भी कम समय में 200 मीटर व्यास के टर्बाइनों का आकार प्राप्त कर लिया है।

इंजीनियरिंग और तकनीकी विकास में क्रमिक प्रगति के महत्व पर जोर दिया गया। ब्लेड की लंबाई बढ़ाने के लिए सामग्री और विनिर्माण प्रौद्योगिकियों में अभूतपूर्व विकास की आवश्यकता है। ब्लेड का आकार बढ़ाने के लिए केवल मौजूदा प्रौद्योगिकियों पर निर्भर रहना अपतटीय पवन ऊर्जा के आगे विकास के लिए अपर्याप्त है।

कार्बन फाइबर वेल सामग्री की आवश्यकता

समुद्र में लगने वाले लंबे ब्लेडों को सहारा देने के लिए, उद्योग को कार्बन फाइबर वेल सामग्री के बिल्कुल नए क्षेत्र में कदम रखना होगा। यह बदलाव एक दशक पहले की स्थिति को दर्शाता है, जब चीन को यूरोपीय कंपनियों से ब्लेड डिज़ाइन का लाइसेंस लेना पड़ता था, जबकि मुख्य सामग्री और उपकरण जर्मन या जापानी कंपनियों से मंगवाए जाते थे। मोल्ड में भारी निवेश, लंबी समयसीमा और अपरिपक्व प्रक्रिया प्रौद्योगिकियां विकास को और भी जटिल बना देती हैं, जिससे बड़े आकार के ब्लेडों की प्रसंस्करण दक्षता सामान्य ब्लेडों की तुलना में 3-4 गुना कम हो जाती है। यह चीन में वर्तमान बड़े पैमाने पर समुद्र में पवन ऊर्जा संयंत्रों की स्थापना के परिदृश्यों में परियोजना की व्यवहार्यता सुनिश्चित करने में एक बड़ी बाधा है। कार्बन फाइबर वेल अगली पीढ़ी के पवन टर्बाइनों के लिए आवश्यक है, जो मजबूती और हल्केपन दोनों की आवश्यकता को पूरा करता है।

मुख्य बियरिंग आपूर्ति श्रृंखला में चुनौतियाँ

डिजाइन संबंधी चुनौतियों, आपूर्ति श्रृंखला संबंधी समस्याओं और स्थापना की जटिलताओं के कारण मुख्य बियरिंग एक और अड़चन है। विशेष रूप से, बड़े अपतटीय टरबाइन मुख्य बियरिंग की आपूर्ति श्रृंखला को तीन प्रमुख चुनौतियों का सामना करना पड़ता है:

1. मुख्य बेयरिंग रिंग का व्यास अक्सर 2 मीटर से अधिक होता है, जो अधिकांश उपलब्ध मशीन टूल्स की क्षमता से परे है।

2. यहां केवल दो ही प्रमुख आपूर्तिकर्ता हैं, जिनके लिए कम से कम एक साल पहले क्षमता आरक्षण की आवश्यकता होती है।

3. घरेलू आपूर्तिकर्ताओं के पास फिलहाल इतने बड़े बियरिंग के डिजाइन और प्रसंस्करण की क्षमता नहीं है।

   
   

बेयरिंग प्रौद्योगिकी में समाधान और नवाचार

मुख्य बेयरिंग कॉन्फ़िगरेशन के लिए डुअल एसआरबी तकनीक को अपनाने से 1.5 मीटर व्यास वाले 5-6 मेगावाट टर्बाइनों को सपोर्ट मिलता है। मजबूत वैश्विक आपूर्ति श्रृंखला द्वारा समर्थित यह समाधान, डिज़ाइन और उत्पादन में स्थानीय आपूर्तिकर्ताओं की भागीदारी को संभव बनाता है। इसके विपरीत, डुअल टीआरबी और डीआरटीआरबी जैसी अधिक व्यास वाली तकनीकों को क्षमता और दक्षता संबंधी महत्वपूर्ण चुनौतियों का सामना करना पड़ता है।

अपतटीय पवन टरबाइन के प्रदर्शन को अनुकूलित करना

चुनौतियों के बावजूद, कंपनी सकारात्मक निवेश प्रतिफल देने वाले अपतटीय पवन ऊर्जा समाधान प्रदान करने में आश्वस्त है। चीन के अपतटीय पवन ऊर्जा संयंत्रों के लिए ऊर्जा की समतुल्य लागत (एलसीओई) का एक व्यापक मानचित्र तैयार किया गया है, जो टरबाइन के निर्धारण में मार्गदर्शन करता है और विकासकर्ताओं को लाभदायक परियोजनाओं की पहचान करने में मदद करता है। मुख्य ध्यान टरबाइन क्षमता पर नहीं बल्कि एलसीओई पर है, जिसमें बिजली उत्पादन सबसे महत्वपूर्ण कारक है।

क्षेत्रीय अनुकूलन और एलसीओई संवेदनशीलता विश्लेषण

विभिन्न क्षेत्रों में एलटीओसीई (लाइफ कॉस्ट ऑफ एनवायरनमेंट) को अनुकूलित करने के लिए टरबाइन शक्ति और रोटर व्यास के अलग-अलग संयोजन की आवश्यकता होती है। कंपनी ने फुजियान जैसे उच्च पवन वाले क्षेत्रों, गुआंग्शी जैसे कम पवन वाले क्षेत्रों और झेजियांग जैसे मध्यम से कम पवन वाले क्षेत्रों के लिए एलटीओसीई संवेदनशीलता विश्लेषण किया। निष्कर्षों से पता चलता है कि उच्च पवन वाले परिदृश्यों के लिए 6-8 मेगावाट के टरबाइन इष्टतम हैं, जबकि कम से मध्यम से कम पवन वाले परिदृश्यों के लिए 4-6 मेगावाट के टरबाइन सबसे अच्छे हैं। कम पवन गति के लिए बड़े रोटर व्यास की आवश्यकता होती है और इसके विपरीत भी। इन टरबाइनों में कार्बन फाइबर वील का उपयोग वांछित प्रदर्शन और दक्षता प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण है।

अपतटीय पवन ऊर्जा संयंत्रों में तरंग हानियों का समाधान

चीन के अपतटीय पवन ऊर्जा संयंत्रों को यूरोपीय संयंत्रों की तुलना में अधिक तरंग हानि का सामना करना पड़ता है, जिसका कारण सघन लेआउट, कम पवन गति और अधिक स्थिर वातावरण है। लगभग 1.5 गीगावाट की अपतटीय टरबाइन क्षमता के मूल्यांकन से पता चला कि तरंग हानि के प्रारंभिक अनुमान लगभग 2% कम थे। समूह तरंग नियंत्रण तकनीक के माध्यम से तरंग हानि को कम करने के प्रयासों के परिणामस्वरूप बिजली उत्पादन में 3-4% की वृद्धि हुई है। जैसे-जैसे अपतटीय पवन ऊर्जा संयंत्रों का लेआउट सघन होता जाता है, समूह तरंग नियंत्रण तकनीक का महत्व और भी बढ़ जाता है। ब्लेड डिज़ाइन में कार्बन फाइबर वील का उपयोग न केवल प्रदर्शन को बढ़ाता है बल्कि तरंग हानि के प्रभाव को भी कम करता है।