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स्वेप्ट एरिया (घूर्णन क्षेत्र)

टरबाइन के घूमते ब्लेड से बनने वाले वृत्त का क्षेत्रफल; पवन टरबाइन का उत्पादन सीधे इसके अनुपात में होता है, और यह रोटर व्यास के वर्ग के साथ बढ़ता है।

स्वेप्ट एरिया पवन टरबाइन के साइज़ का सबसे अहम पैमाना है, क्योंकि हवा में उपलब्ध शक्ति सीधे इसके अनुपात में होती है:

A = π D² / 4    P = ½ ρ A v³ Cp

रोटर का व्यास दोगुना करने पर स्वेप्ट एरिया चार गुना हो जाता है, और इसलिए किसी दी गई हवा की रफ़्तार पर ऊर्जा भी चार गुना पकड़ी जाती है। यही वर्ग का नियम रोटर के तेज़ी से बड़े होने की वजह है:

  • 1990 के दशक का टरबाइन, 40 m रोटर: करीब 1,260 m²
  • 2020 के दशक के मध्य का आम तटवर्ती टरबाइन, 150–170 m रोटर: 17,700–22,700 m²
  • बड़ा अपतटीय टरबाइन, 220–260 m रोटर: 38,000–53,000 m², यानी सात से ज़्यादा फ़ुटबॉल मैदान

नेमप्लेट पावर और स्वेप्ट एरिया के अनुपात को स्पेसिफ़िक पावर (W/m²) कहते हैं। कम हवा वाले तटवर्ती डिज़ाइन 200–300 W/m² पर होते हैं; तेज़ हवा वाली और अपतटीय मशीनें 300–450 W/m² पर। कम स्पेसिफ़िक पावर का मतलब है कम रेटेड विंड स्पीड और ज़्यादा कैपेसिटी फ़ैक्टर।

ब्लेड का वज़न स्वेप्ट एरिया से तेज़ बढ़ता है (आधुनिक डिज़ाइनों में मोटे तौर पर D की घात 2.3–2.6 के साथ, जबकि सैद्धांतिक नियम घन का है)। इसी वजह से 120 m से लंबे ब्लेड में कार्बन-फ़ाइबर स्पार कैप, टुकड़ों में बने ब्लेड और परिवहन की दिक्कतें सीमा बन जाती हैं। यही अवधारणा टाइडल स्ट्रीम टरबाइन पर भी लागू होती है, जहाँ पानी का घनत्व करीब 1,025 kg/m³ होने से काफ़ी छोटे रोटर भी काम के बन जाते हैं।

संबंधित शब्द

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  • बेट्ज़ सीमा (Betz limit)

    हवा की गतिज ऊर्जा का वह अधिकतम सैद्धांतिक हिस्सा जो कोई खुला रोटर निकाल सकता है: 16/27, यानी लगभग 59.3%।

  • पावर कर्व (टरबाइन पावर वक्र)

    हब ऊँचाई पर हवा की गति और टरबाइन के विद्युत उत्पादन का संबंध, जिसे हवा की गति के वितरण के साथ मिलाकर सालाना ऊर्जा उत्पादन का अनुमान लगाया जाता है।

  • रेटेड हवा की गति (Rated wind speed)

    हवा की वह न्यूनतम गति जिस पर टरबाइन अपनी नेमप्लेट (रेटेड) पावर तक पहुँचती है; आधुनिक यूटिलिटी-स्केल टरबाइनों में आम तौर पर 10 से 13 m/s।

  • हब ऊंचाई (Hub height)

    पवन टरबाइन के रोटर के केंद्र की जमीन या समुद्र तल से ऊंचाई। ऊंचे हब तेज और स्थिर हवा तक पहुंचते हैं, और कैपेसिटी फैक्टर बढ़ने की यह एक बड़ी वजह है।

  • विंड पावर डेंसिटी (पवन शक्ति घनत्व)

    बहाव के लंबवत हर वर्ग मीटर क्षेत्र पर हवा में उपलब्ध औसत शक्ति, W/m² में; पवन संसाधन की गुणवत्ता का मानक पैमाना।