ফ্যান ওয়াল
আমরা কম্পিউটারের ফ্যান দিয়ে একটি ভবন ঢেকে ফেলতে শুরু করেছি যা বাতাসের শক্তি থেকে বিদ্যুৎ উৎপাদন করে। পদার্থবিদরা এই প্রস্তাবটিকে প্রত্যাখ্যান করেছে। তারা আরও ভাল একটার দিকে ইঙ্গিত করেছে। এখানে সব গণিত, কি প্রমাণিত হয়েছে, কী নয় এবং জানার জন্য কি প্রয়োজন হবে।
掬茶, via Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0)
আপনি যে কোন বায়ু টারবাইন দেখেছেন, সেগুলো একই যুক্তি অনুসরণ করে: একটি রোটার যতটা সম্ভব বড়, যতটা সম্ভব উঁচু। এটা খুবই সুন্দরভাবে কাজ করে, আর এর জন্য ক্রেন, উন্মুক্ত জমি এবং বছরের পর বছর অনুমতি দরকার। আমাদের প্রশ্নটা এর বিপরীত। যেখানে শহর আছে সেখানে কি অনেক ছোট রোটার বসানো যায়, যাতে তা থেকে বিদ্যুৎ উৎপাদন করা যায়? ফ্যান ওয়াল ধারণাটি প্রথম প্রস্তাবিত হয় Local Solar System 2020 সালে প্রতিষ্ঠিত; এই পাতাটি এর উন্মুক্ত, আপডেটকৃত মডেল।
এই পাতাটি এমন লোকদের জন্য লেখা যারা এই ধারণাকে অর্থায়ন, নির্মাণ বা পরীক্ষা করতে পারে। এটা ইচ্ছাকৃতভাবে বিক্রয় বই নয়। আমরা আমাদের প্রথম ডিজাইনের জন্য সংখ্যাগুলো চালিয়েছি, যেখানে এটা ব্যর্থ হয়েছে তা খুঁজে পেয়েছি, আবার ডিজাইন করেছি, আর আবার সংখ্যাগুলো চালিয়েছি। সংক্ষিপ্তভাবে বলতে গেলে: একটি প্রাচীরের সামনে কম্পিউটারের ফ্যান লাগানোর কারণে কাজ হবে না, বাতাসে ভেজা ছাদের প্রান্তে বড় আকারের রোটারেরা বিদ্যুৎ উৎপাদন করতে পারবে এবং তা সৌর প্যানেলকে হারাতে পারবে না যদি না আমরা কিছু বিষয় পরীক্ষা করে দেখি যে সেগুলো ভালোভাবে কাজ করছে। নিচের প্রতিটি ছবি আমাদের উন্মুক্ত মডেল থেকে এসেছে (কোড, ডাটা)।
সংস্করণ 1, এবং কেন এটা কাজ করে না
প্রথম চিন্তা ছিল একটি 40 মিটার লম্বা এবং 15 তলা উঁচু ভবনের মুখোশ, যা 120 মিলিমিটার দৈর্ঘ্যের 110,000টি ফ্যান দ্বারা আবৃত, প্রতিটিই পিছনে চলবে যাতে এর মোটর একটি জেনারেটরে পরিণত হয়। এটা একটা সুন্দর ছবি। গুরুত্বের ক্রমানুসারে তিনটি কারণে এটি ব্যর্থ হয়েছে।
**1. বায়ু বন্ধ দেয়াল দিয়ে প্রবেশ করতে পারে না। ** একটি টারবাইন এর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত বাতাসের শক্তি গ্রহণ করে। একটি মজবুত প্রাচীরের উপরে বাতাসের গতি বন্ধ হয়ে যায় (প্রকৌশলীরা একে বলে স্থিরতা) এবং তা উপর, নিচে এবং পাশে ঘুরতে থাকে। এমনকি যদি প্রত্যেকটি ফ্যানের পেছনে একটি 30 সেন্টিমিটার ফাঁক থাকে, পাশে এবং উপরে খোলা থাকে, তবে অবিচ্ছিন্নতা একটি কঠিন সীমা নির্ধারণ করে: সমস্ত বায়ু যা 1,800 বর্গ মিটার ফ্যানে প্রবেশ করবে তা প্রায় 39 বর্গ মিটার ফাঁকের মধ্য দিয়ে বেরিয়ে আসবে, তাই এটি বাতাসের গতি থেকে 2.2% এর বেশি নয়। শক্তির সাথে গতিও বাড়ে, তাই দেয়াল 0.01% এর নিচেই থাকবে… …যদি একই ধরনের ফ্যানগুলো স্বাধীনভাবে দাঁড়াতো। প্রকৃত বায়ুচলাচল কভারেজের পেছনের পরিমাপগুলি একমত: 0.2 থেকে 0.6 m/s পর্যন্ত গহ্বরের বায়ুপ্রবাহ, বাতাসের গতিতে 5 m/s (Salonvaara et al., 2007)। উপরের 3D মডেলটিকে 1 সংস্করণে পরিবর্তন করে দেখুন: বাতাসের ঢেউগুলো দেয়ালের কাছে থামে এবং দূরে সরে যায়।
**2. ছোট ছোট ব্লেডগুলো খারাপ কাজ করে। ** 120 মিলিমিটার ফ্যানের ব্লেডের কোর্ডের দৈর্ঘ্য প্রায় 2 সেন্টিমিটার। এর চারপাশে বাতাসের গতি 10,000 এর কাছাকাছি রেনোল্ডস সংখ্যায় চলে যায়, যেখানে ডানাগুলো তাদের বেশিরভাগ উড়ন্ত-প্রবাহিত অনুপাত হারিয়ে ফেলে: সুষম এয়ারফোল 70,000 এর মত গুরুত্বপূর্ণ রেনোল্ডস সংখ্যার উপরে উন্নত হয়।লিসাম্যান, 1983). সেন্টিমিটার-মাপের টারবাইনগুলোর শক্তির গুণক 9% এর কাছাকাছি।হাওয়ে, বান্সাল এবং হোমস, 2011); 10 সেন্টিমিটার কম্পিউটার-ফ্যান রোটার যা টারবাইন হিসেবে ব্যবহার করা হয়, তা 5 মিটার/সেকেন্ডে 28 মিলিওয়াট শক্তি উৎপাদন করে। আমাদের হিসাব অনুযায়ী এটি বাতাসের শক্তির 4%।ফেডার্সপিল এবং চেন, 2003). কম্পিউটারের ফ্যান বাতাসের দিকে ধাক্কা দেবার জন্য আকৃতিতে তৈরি, কিন্তু বাতাসে ধাক্কা দেওয়ার জন্য নয়।

**3. হাজার হাজার ক্ষুদ্র জেনারেটরের দ্বারা তারা যে অল্প শক্তি উৎপাদন করে তা ব্যয় করা হয়। ** এক ফ্যান মোটর যা কয়েকটি ভোল্ট দিয়ে এক ওয়াটের একটি অংশ সরবরাহ করে, শুধুমাত্র ডায়োড রিকটাইজারে 10 থেকে 40% পর্যন্ত শক্তি হারাতে পারে। ফ্যান থেকে গ্রিড পর্যন্ত সমগ্র শৃঙ্খলার জন্য আমাদের কেন্দ্রীয় হিসাব 54 শতাংশ।
Even ignoring the first reason entirely (a free-standing wall of fans), version 1 would cost about $4.20 per kWh on a windy coast and $18 in a city, twenty to a hundred times the price of rooftop solar.
পদার্থবিজ্ঞান যে সীমানা নির্ধারণ করে
বাতাসের দ্বারা বহনকৃত শক্তি একটি এলাকা A এর মধ্যে P = ½ ρ A v³, বায়ু ঘনত্ব ρ = 1.225 kg/m³। কিউব সবকিছুই: 6 মিটার/সেকেন্ডে এক বর্গমিটার 132 ওয়াট, 12 মিটার/সেকেন্ডে 1058 ওয়াট বহন করে। এক বছরে গড়ে, একটি শহরের ছাদ যার বায়ু প্রবাহ 4 মিটার/সেকেন্ড, তা প্রায় 75 W per m²; 6.5 m/s-এ 321 W per m² সম্পর্কে একটি উন্মুক্ত উপকূল।
Betz limit. কোন খোলা রোটার তার এলাকার মধ্যে প্রবাহিত শক্তির 16/27 ≈ 59.3% এর চেয়ে বেশি বের করতে পারে না, কারণ বাতাসের পথ থেকে সরে যাওয়া উচিত।
দ্বিতীয় রোটার দিয়ে কী করা যায়। সিরিজে দুটি রোটার (যেমন একটি জেট ইঞ্জিনের স্টেজ) সর্বোচ্চ যে দূরত্ব পর্যন্ত পৌঁছতে পারে 16/25 = 64% এক রোটারের এলাকার মাধ্যমে শক্তি, এবং অসংখ্য শুধু 2/3 (নিউম্যান, 1986). একটি জেট ইঞ্জিন স্তরের স্ট্যাকিং কারণ এটি বায়ু চাপ দিয়ে একটি সীমাবদ্ধ কেন্দ্র থেকে জ্বালানী পুড়ে একটি বিশাল চাপের পার্থক্য. মুক্ত বাতাসে এমন কোন চাপের সৃষ্টি হয় না: প্রতিটি অতিরিক্ত ধাপ বায়ুকে আরও ধীরে চালায়, এবং ধীরে বায়ু যন্ত্রের চারপাশে ছড়িয়ে পড়ে। 0 থেকে 60% এর মধ্যে বায়ু রোটারের বিপরীত ঘূর্ণন গতি বৃদ্ধি পায়, কিন্তু ভালভাবে নিয়ন্ত্রিত সাম্প্রতিক পরীক্ষাগুলিতে 2 থেকে 10% (আদেমা এবং অন্যান্য, 2026 পর্যালোচনা).
স্টেটরের ভেনগুলো কি যোগ করতে পারে. একটি রোটার বাতাসের ঘূর্ণন ছেড়ে দেয়, এবং ঘূর্ণন শক্তি হারিয়ে যায়। ছোট রোটারের নিম্ন-স্পিড অনুপাতে ক্ষতি বড় হয়: আদর্শ গ্লোর্ট রোটারটি 1 টিপ-স্পিড অনুপাতে 0.42, 2 এ 0.51 এবং 5 এ 0.57 এ পৌঁছে যায়। রোটারের পিছনে স্থির করা ভেনগুলো এর কিছু অংশ পুনরুদ্ধার করতে পারে। কেউই এটাকে বায়ু টারবাইন এর উপরে পরিমাপ করেনি; বিমানের প্রপেলার এর উপরে এই ধরনের বীজগুলো 2 থেকে 5% (লি এবং অন্যান্য, 2017।).
একটা জলনালী কি যোগ করতে পারে. একটি সমতল দরজা (কিউশু বিশ্ববিদ্যালয়ের “বাতাস লেন্স”) রোটারের পিছনের চাপের মাত্রা কমিয়ে দেয় এবং এর মাধ্যমে আরো বায়ু প্রবেশ করে। উইন্ড-ট্যানেল পরীক্ষায় একটি কমপ্যাক্ট ব্রিমেড ডিফ্যুজারের শক্তির গুণনীয়ক 0.37 থেকে নগ্ন রোটারের জন্য 0.7 এবং 0.88 এর মধ্যে, রোটার এলাকার তুলনায়, কিন্তু শুধুমাত্র 0.48 থেকে 0.54 সমগ্র ব্রিমের (Ohya and Karasudani, 2010) তুলনায়। এটাই মূল সমস্যা: প্রতি বর্গ মিটার প্রোফাইল এলাকায়, কখনো কোন ডাকটি বেটজ সীমা অতিক্রম করেনি, “প্রাতিষ্ঠানিকভাবে 3 এর উপরে শক্তি বৃদ্ধির ফ্যাক্টর কখনোই অর্জিত হয়নি”, আর ডক টার্বিনগুলোর “50 বছরের বেশি সময় ধরে ব্যবহার করা হয়েছে। এখন পর্যন্ত কোন বাণিজ্যিক সাফল্য নেই।দ্য ওয়ান বসেল্, 2007). সাম্প্রতিক সময়ে সবচেয়ে ব্যয়বহুল প্রচেষ্টা, ফ্লোডিজাইন/অগিন, ছয় মাসের মধ্যে তার টারবাইন সরিয়ে ফেলে এবং 2017 সালে তা বন্ধ করে দেয় (জিপে, 2017)।

আকার গুরুত্বপূর্ণ কারণ রেনোল্ডস সংখ্যা। আমরা প্রতিটি আকার থেকে সবচেয়ে ভাল সম্ভব রোটার একটি ব্লেড উপাদান মোমেন্টাম মডেল সঙ্গে গণনা (Glauert’s optimum with wake rotation, tip and hub losses, এবং একটি lift-to-drag ratio যে Reynolds সংখ্যা সঙ্গে পড়ে, থেকে মাপা নিম্ন-Reynolds এয়ারফোলস যেমন সেলিগ এর এসজি6043):
| রোটার ব্যাস | ব্লেড, টিপ-স্পিড অনুপাত | রেনোল্ডস সংখ্যা (75% ব্যাসার্ধ) | সেরা নকশা |
|---|---|---|---|
| 4 সেন্টিমিটার | 8, 1.25 | 4,500 | 0.23 |
| 12 সেন্টিমিটার (কম্পিউটার ফ্যান) | 8, 1.5 | 12,000 | 0.29 |
| 25 সেন্টিমিটার | 8, 2.0 | 20,000 | 0.36 |
| 50 সেমি (উন্নত মডিউল) | 6 থেকে 7, 2.5 | 43,000 | 0.39 থেকে 0.40 |
| 1 মিটার | 6, 3.0 | 74,000 | 0.42 |
| 7 মিটার (ছোট টারবাইন) | 8, 4.5 | 265,000 | 0.49 |
এটা আসল ক্ষতির আগে, উদ্দেশ্য নির্মিত ব্লেডের জন্য সিঁড়ি। পরীক্ষার জন্য, একটি বিশেষভাবে নকশাকৃত 39 সেমি পোর্টেবল টারবাইন 0.32 পরিমাপ করে, যেখানে আমাদের মডেল এই আকার (Kishore, Coudron and Priya, 2013) এর জন্য প্রায় 0.39 দেয়: তাই আমরা প্রথম হার্ডওয়্যার ডিজাইনের মান 65 থেকে 90% এ পৌঁছাতে অনুমান করি, এবং সেন্টিমিটার রোটারের জন্য অনেক কম, যেখানে ল্যামিনারি বিচ্ছিন্নতা প্রভাবিত হয়।

বাতাসের দিক। একটি স্থির মডিউল শুধুমাত্র বাতাসের অংশ ব্যবহার করে যা এর মধ্যে প্রবাহিত হয়। খোলা রোটারের জন্য শক্তির ঘনকটি মিসলাইনমেন্ট কোণের সাথে প্রায়ই কমে যায় এবং ডাকগুলির জন্য আরও নরমভাবে (তামারো এট এল., 2024; রিচমন্ড-নাভারো এট এল., 2022)। একটি মাঝারি বাতাসের সাথে, এটির মুখোমুখি একটি মডিউল শক্তির প্রায় 47% ধরে রাখে যা একটি সবসময়-সারিবদ্ধ রোটার পাবে। সংস্করণ 1-এ 100% ধারণা করা হয়েছে।
উন্নত নকশা: বাতাসের দিকের ছাদের প্রান্তে একটি মুকুট
উপরের সবকিছুই নিন এবং ডিজাইনটি প্রায় নিজেই লিখে ফেলুন: বড় রোটার যেখানে রেনোল্ডস সংখ্যাটা ভাল, ধাতব যা তাদের রক্ষা করে এবং দ্রুততর করে, বাতাসের চলাচলের জন্য মুক্ত অবস্থানে দাঁড়িয়ে আছে, একটি ভবন যেখানে বায়ু প্রবাহ সবচেয়ে শক্তিশালী সেখানে বাতাসের দিকে মুখ করে। ওখানে ছাদের প্রান্তে। বাতাসের আঘাতে প্রাচীরটি উপরে উঠে যায় এবং প্রান্তের দিকে ঘুরে যায়। একটি উঁচু বাতাসের ছাদের প্রান্তের উপরে বাতাস 1.06 থেকে 1.25 বার ছাদের উচ্চতার গতি, কিন্তু শুধুমাত্র 0.38 বার যখন যে প্রান্তটি নিচে বাতাসে (Mertens, 2006)।
প্রত্যেকটি মডিউলের আকার 725 বর্গমিটার: একটি সংকুচিত বায়ু-লেন্স ডাকটিতে একটি 0.5 মি সাত-ব্লেড রোটার, পাঁচটি স্টেটর ভেন যা কিছু সুইর্ল পুনরুদ্ধার করে এবং একটি 50 থেকে 300 ডব্লিউ জেনারেটর বহন করে, একটি স্টেনলেস গার্ড মেশ এবং একটি সিল্ড পাওয়ার বোর্ড সর্বোচ্চ শক্তি-বিন্দু অনুসরণের সাথে। দুটি সারি এক 1.45 m উচ্চতার মুকুট তৈরি করে, যা পারাপেটের উপরের ইস্পাত রেলের ওপর স্থাপন করা হয়। একজন মানুষ একটি মডিউল বের করে এবং এটি পরিবর্তিত করতে পারেন.
ব্লেডগুলো অনুমান করা যায় না। মডেলটি তাদেরকে রিয়েনল্ডস সংখ্যার জন্য ডিজাইন করে যা তারা আসলে দেখবে, 45,000 থেকে 6 m/s: কোর্ড 62 মিমি মূলের কাছাকাছি টিপে 36 মিমি পর্যন্ত টেপারিং, 38 ° থেকে 10 ° পর্যন্ত টুইস্ট, একটি ডিজাইন টিপ-স্পিড অনুপাত 2.5। 6 m/s-এ রোটারের গতি প্রায় 700 rpm; its tips move at about 30 m/s in a 10 m/s wind, less than half the 79 m/s of a large turbine’s tips.
সত্যিকারের সংখ্যা
প্রতি বর্গ মিটার সামনের এলাকার তুলনা করা হলে ন্যায্য হবে: একটি মুখোমুখি, একটি ছাদ এবং একটি মহাসড়কের বাধা সবই একই বিষয়ের জন্য প্রতিযোগিতা করে, বাতাসের দিকে মুখ করে থাকা একটি পৃষ্ঠ। কেন্দ্রীয় মান, মডেল তথ্য-এ পূর্ণ অনিশ্চয়তা থেকে আশাবাদী পরিসীমা সহ। শক্তির মধ্যে আছে বাতাসের দিক, ঝড় (5 থেকে 15% ক্ষতি) এবং উপলব্ধতা (92 থেকে 97%)। শক্তির খরচ: 20 বছরে 7 শতাংশ প্রকৃত ছাড়, প্রতিবছর বিনিয়োগ থেকে 2 থেকে 5 শতাংশ রক্ষণাবেক্ষণের জন্য।
| ডিজাইন | সামনের অংশে Cp | প্রতি বর্গ মিটার প্রতি বছর কিলোওয়াট-ঘন্টা, বায়ুপ্রবাহপূর্ণ স্থান/ শহর | ক্ষমতার ফ্যাক্টর, বাতাসে / শহর | প্রতি বর্গমিটার ইনস্টল করা খরচ | প্রতি কিলোওয়াট-ঘন্টায় খরচ, বায়ুপ্রবাহ/ শহর | $0.19/কিলোওয়াট ঘণ্টায় সহজে অর্থ ফেরত পাওয়া যায়। |
|---|---|---|---|---|---|---|
| A. সংস্করণ 1, স্টক 120 মিমি ফ্যান (স্বাধীনভাবে দাঁড়ানো) | 0.045 | 23 / 5 | 5.2% / 1.2% | $765 | $4.21 / $18.0 | কখনো না |
| A2. স্বনির্ধারিত 120 মিমি রোটার্স | 0.089 | 45 / 11 | 5.2% / 1.2% | $805 | $2.23 / $9.45 | কখনো না |
| B0. 0.5 m খোলা রোটার্স, ক্রাউন | 0.148 | 125 / 34 | 9.3% / 2.5% | $1,192 | $1.19 / $4.37 | কখনো না |
| বি. উন্নত: 0.5 মিটার নলাকার, স্টেটর, ক্রোণ | 0.164 | 159 / 43 | 10.7% / 2.9% | $1,074 | $0.84 / $3.10 | কখনো (সেরা ক্ষেত্রে: 4.5 বছর বাতাসের সাথে) |
| B2. As B এবং একটি বিপরীতমুখী ঘূর্ণনকারী রোটার | 0.174 | 168 / 46 | 10.7% / 2.9% | $1,245 | $0.92 / $3.40 | কখনো না |
| B3. B একটি স্বাধীনভাবে দাঁড়ানো বাধা হিসেবে | 0.164 | 128 / 32 | 8.6% / 2.2% | $944 | $0.92 / $3.66 | কখনো না |
| ছাদের উপর সৌর, একই ভবন | 225 | 12% | $410 | $0.19 | 10.6 বছর | |
| দক্ষিণ প্রান্তে সৌরশক্তি | 139 | 7.6% | $630 | $0.47 | 31 বছর | |
| 10 কিলোওয়াট টার্বিন, 18 থেকে 30 মিটার মাস্টের উপর 7 মিটার রোটার | 0.35 রোটারে | প্রতিটি টারবাইন 31,600 / 10,300 কিলোওয়াট ঘণ্টা | 36% / 12% | প্রতি কিলোওয়াট $8,910 | $0.35 / $1.08 | 27 বছর বাতাসের |
টেবিলে যা লেখা আছে:
- জলনালী তার জায়গা পেয়েছে, ঠিক আছে। প্রতি ফ্রন্টাল মিটার, ডাউটেড মডিউল (বি) খোলা স্থানে একই রটরকে (বি0) 10 থেকে 30% পর্যন্ত হারায়, প্রধানত কারণ তারা বাতাসের দিককে ভালভাবে সহ্য করে। এছাড়াও তারা একটি গার্ড, একটি নিরাপদ টিপ এবং স্টেটরের জন্য একটি স্থান দেয়।
- দ্বিতীয় রোটারের জন্য কোন খরচ হয় না। এটি 16% বেশি খরচে 6% শক্তি যোগ করে। জেট ইঞ্জিন-শৈলী বহু-স্তর বায়ু মডিউল পদার্থবিজ্ঞানের সীমাবদ্ধ, উচ্চাশা সীমাবদ্ধ নয়.
- শুধু উইন্ডওয়ার্ড মডিউলগুলোই টাকা দেয়। ছাদের চারপাশে একটি মুকুট প্রতিটি মডিউলের জন্যে বাতাসের দিকের তুলনায় কেবল 55% আয় করে, কারণ অন্যদিকের অংশগুলো বেশিরভাগ সময়ই বাতাসের দিকে তাকিয়ে থাকে। আমাদের রেফারেন্স বিল্ডিং (40 মিটার × 20 মিটার, 45 মিটার উচ্চতা)-এর ক্ষেত্রে শুধুমাত্র বাতাসের দিকের দিকটা বুঝতে পারা যায়: 60 বর্গমিটার, প্রায় $64,000, বাতাসে ভরা জায়গায় বছরে প্রায় 9,500 কিলোওয়াট ঘণ্টা বিদ্যুৎ খরচ হয়, শহরে 2,600। একই টাকায় ছাদের উপর সৌর প্যানেলের 155 বর্গমিটার কেনা যায় যা বছরে 35,000 কিলোওয়াট ঘণ্টা বিদ্যুৎ উৎপাদন করে।
- In cities it cannot compete. বিল্ডিং মাউন্টেড মাইক্রো বায়ু শক্তির একটি খারাপ রেকর্ড আছে: 26 টারবাইনগুলো ওয়ারিক উইন্ড ট্রায়ালে গড়ে ছিল 0.85% ক্ষমতার ফ্যাক্টর (Encraft, 2009), এবং লন্ডনের Strata tower এর তিনটি টারবাইন ধ্বনি ও কম্পন নিয়ে অভিযোগের পর বন্ধ করে দেয়া হয়।
আকার অনুযায়ী, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের ছোট বায়ু শক্তির নৌবাহিনীর গড় ক্ষমতা 14 থেকে 16 শতাংশ এবং $6,680 to $2024 এবং 2025 সালে প্রতি কিলোওয়াট 9,630 (PNNL বিতরিত বায়ু প্রতিবেদন). আমাদের রাজকীয় ভূমির প্রতি কিলোওয়াট মূল্যায়ন প্রায় $6,300, একই পরিসীমা, যা একটি চিহ্ন যে খরচ অনুমান কল্পনা নয়.

যা প্রমাণিত, যুক্তিসঙ্গত এবং অনুমানমূলক
প্রমাণিত (শিক্ষাবই বা পরিমাপ): বাতাসে বিদ্যুৎ এবং বেটজ সীমা; দুইটি রোটারের জন্য 16/25 এর ছাদ; যে প্রতিটি রোটার এলাকায় জলপথে বিদ্যুৎ প্রবাহ বাড়বে কিন্তু প্রতিটি সম্মুখভাগের এলাকায় বেটজের চেয়ে বেশি নয়; যে 70,000 এর নিচে রেইনল্ডস সংখ্যার ছোট ব্লেডগুলো কার্যকারিতা হারিয়ে ফেলে; যে বন্ধ দেয়ালের কোন প্রবাহ নেই; যে ছাদের প্রান্তগুলো উঁচু দিকের বাতাসকে দ্রুততর করে তোলে; যে শহরের ভবনে বসানো মাইক্রো টার্বিনগুলো খারাপ কাজ করেছে।
যুক্তিসঙ্গত (সমর্থিত, কিন্তু এই নকশার জন্য পরিমাপ করা হয়নি): রেনোল্ডস 45,000 এর জন্য 0.5 মিটার রটর ডিজাইন করা হয়েছে যা একটি কমপ্যাক্ট ব্রিমড ডাকটিতে 0.3 এর মত শক্তির গুণন এবং 0.55 এর মত রোটার এলাকায় পৌঁছে যায়; 50 থেকে 300 ওয়াট জেনারেটরের সাথে রোটার থেকে গ্রিডে 75% চেইন দক্ষতা এবং মডিউল-স্তরের এমপিপিটি; প্রথম প্রকল্পের জন্য প্রতি বর্গমিটার প্রতিস্থাপন খরচ প্রায় 1,000 ডলার।
অনুমান (মাপা আবশ্যক): পাশে পাশে কতগুলো টারবাইন একসাথে রাখলে তারা একে অপরের থেকে কতটা শক্তি হারায় (আমরা 10 থেকে 30% ধারণা করছি); কোন নির্দিষ্ট ভবনের উপরে একটি ক্রাউনে প্রকৃত গতিশীলতা এবং অস্থিতিশীলতা; 20 বছরের বেশি সময় ধরে ঘূর্ণিঝড়, বরফ ও ধোঁয়া দ্বারা হাজার হাজার বেয়ারিংয়ের স্থায়িত্ব; ভবনে প্রবাহিত শব্দ এবং কম্পন; মেশ করা টারবাইনগুলোর সাথে বন্যপ্রাণীদের পারস্পরিক যোগাযোগ (বিশাল টার্বোজেন প্রতি বছর আমেরিকায় 140,000 থেকে 328,000 পাখিকে হত্যা করে)।লস, উইল এন্ড মারা, 2013); কাচের ভবন 365 থেকে 988 মিলিয়ন মানুষকে হত্যা করে (লস এন্ড এল., 2014); কারো কাছে মেশেড ছাদ-প্রান্ত মডিউলের তথ্য নেই)।

যা সত্য হতে হবে
বাতাসের গতিবেগ 6.5 m/s এর ক্ষেত্রে, বিদ্যুতের খরচ নির্ভর করে দুটি বিষয়ের উপর: প্রতি বর্গ মিটার সম্মুখভাগে কতটুকু বিদ্যুৎ উৎপাদন করা যায় এবং এটি স্থাপন করার জন্য কত টাকা লাগবে।
| সামনের অংশে Cp | $300 প্রতি বর্গমিটার | প্রতি বর্গ মিটার 500 ডলার | প্রতি বর্গ মিটার 800 ডলার | $1,100 প্রতি বর্গমিটার |
|---|---|---|---|---|
| 0.15 | $0.24 | $0.40 | $0.63 | $0.87 |
| 0.20 | $0.18 | $0.30 | $0.47 | $0.65 |
| 0.25 | $0.14 | $0.24 | $0.38 | $0.52 |
| 0.30 | $0.12 | $0.20 | $0.32 | $0.43 |
যেখানে এটা জিততে পারে, এবং যেখানে এটি করতে পারে না
এটি জয়ী হতে পারে:
- বাতাসে উঁচু ভবন এবং উপকূলীয় এলাকাসৌরবিদ্যুতের পরিপূরক হিসেবে: রাতে, শীতকালে এবং ঝড়ের সময় ছাদের প্রান্তে বাতাসের গতি সর্বোচ্চ হয়, যখন সৌর প্যানেলগুলো খুব কম শক্তি উৎপাদন করে।
- ছাদগুলো পুরোটাই ভরাট হয়ে গেছে। একটি মুকুট ছাদের এলাকা নয়, প্রান্ত ব্যবহার করে এবং প্যানেল, গাছপালা বা টেরাসের সাথে প্রতিযোগিতা করে না।
- যেখানে কেবলের দাম অনেক বেশি, সেখানে অফ-গ্রিড বিদ্যুৎ: সেনসর, আলোকসজ্জা, টেলিযোগাযোগ যন্ত্রপাতি, সেতু, মাস্ট এবং উপকূলীয় কাঠামোর ওপর আবহাওয়া কেন্দ্র।
- যেসব বাধা ইতিমধ্যেই বিদ্যমান: মহাসড়ক এবং রেলপথের শব্দ বাধা, সমুদ্র প্রাচীর এবং সেতুর পারাপেট, যেখানে কাঠামোর জন্য অর্থ প্রদান করা হয়।
- দৃষ্টিভঙ্গি এবং শিক্ষা। একটি ঘোরা মুকুট হল একটি জনগণের প্রতিবাদ, যা সৌর প্যানেল নয়; স্কুল, জাদুঘর এবং ঐতিহাসিক ভবনগুলো এই বিষয়টিকে মূল্যায়ন করে।

এটা জিততে পারে না:
- সস্তা বিদ্যুৎ উৎস হিসেবে। বড় ধরনের বায়ু ও সৌর বিদ্যুৎ কেন্দ্রের খরচ $0.04 to $প্রতি কিলোওয়াট ঘণ্টায় 0.10; কোন ভবনের ক্ষেত্রে এর কাছাকাছি কিছুই হয় না।
- শহরের নিরাপদ রাস্তা এবং নিচু উচ্চতার উপশহরেযেখানে ছাদের উচ্চতায় বাতাসের গড় গতির মাত্রা 4 থেকে 5 মিটার/সেকেন্ডের নিচে।
- মসজিদের সামনের ফ্ল্যাট। যেভাবেই রোটারগুলো ডিজাইন করা হোক, বন্ধ দেয়ালে কোন প্রবাহ নেই।
উন্নয়নমূলক কর্মসূচি এবং এর খরচ কত হবে
| পর্যায় | কাজ | সিদ্ধান্ত গ্রহণের ক্ষমতা | আনুমানিক খরচ | সময় |
|---|---|---|---|---|
| 0. নকশা অধ্যয়ন | ব্লেড এবং ডাক ডিজাইন, একটি মডিউল এবং3×3এরে, বৈদ্যুতিক টপোলজির CFD, নির্মাতার সাথে খরচ মডেল | 0.2 এর উপরে frontal area এ Cp কি একটি অ্যারেতে plausible? | $30k to $60k | 3 থেকে 4 মাস |
| 1. বায়ু টানেল | তিনটি রোটার, তিনটি ডাক, স্টেটর চালু ও বন্ধ, তারপর 3 × 3 এর একটি অ্যারে; 3 থেকে 15 মিটার/সেকেন্ড, 0 থেকে 45 ডিগ্রি পর্যন্ত ঘূর্ণন | পরিমাপকৃত Cp, অ্যারে ক্ষতি, শুরুর গতি, ঝামেলা | $60k to $120k | 4 থেকে 6 মাস |
| 2। প্রোটোটাইপ মডিউল | জেনারেটর, পাওয়ার বোর্ড, সিল্ড মডিউল; স্থায়িত্ব, বরফ, বৃষ্টি এবং শব্দ পরীক্ষা (IEC 61400-11 পদ্ধতি) | মডিউল দক্ষতা এবং স্থায়িত্ব | $50k to $100k | 6 মাস |
| 3. ছাদের উপরে পাইলট | বাতাসের দিকের প্রান্তে 10 থেকে 20টি মডিউল, আল্ট্রাসাউন্ড এনেমোমিটার অথবা লাইডার, এক বছরের তথ্য, বন্যপ্রাণী ক্যামেরা | প্রতি বর্গমিটার প্রকৃত কিলোওয়াট-ঘন্টা, বিদ্যুৎ সরবরাহ, ভবনটির শব্দ | $80k to $150 কে. বি | 12 মাস |
| 4. পণ্যের পাথ | কাঠামোগত এবং প্রাচীর প্রকৌশল, আইইসি 61400-2 ডিজাইন ভিত্তি, যুক্তরাজ্য এমসিএস 006 বা মার্কিন এসিপি 101-1 সার্টিফিকেট, বৈদ্যুতিক ও অগ্নি নিরাপত্তা, বিমা | একটি পণ্য যেটি ভবনের মালিক কিনতে পারেন | $100k to $250 কে. বি. | 12 থেকে 18 মাস |
0 থেকে 3 পর্যায়ের জন্য প্রায় $220,000 to $430,000 আর দুই বছর. প্রতিটি পর্যায়ের একটি স্পষ্ট থামানো বিন্দু রয়েছে: যদি বায়ু টানেলের কাছে একটি অ্যারেতে 0.2 এর কাছাকাছি একটি সম্মুখ Cp দেখায় না, আমরা সেখানে থামব এবং কেন প্রকাশ করব।
আমাদের কে দরকার
- Low-Reynolds এবং ডাকটিড রোটার অভিজ্ঞতাসম্পন্ন বায়ুগতির বিজ্ঞানী, ব্লেড, ডাকটিড এবং স্টেটরের নকশা ও পর্যালোচনা করার জন্য।
- একটি বিশ্ববিদ্যালয় বা বাণিজ্যিক উইন্ড টানেল, একটি সিএফডি প্রকৌশলীর সাথে পরীক্ষা এবং মডেল অ্যারে মিথস্ক্রিয়ার পরিকল্পনা করতে।
- শক্তি-ইলেকট্রনিক্স প্রকৌশলী ছোট স্থায়ী-চৌম্বক জেনারেটরের জন্য, সক্রিয় পুনঃনির্দেশন, এমপিপিটি এবং অনেক মডিউল থেকে ডিসি সংগ্রহের জন্য।
- কাঠামোগত এবং মুখোশ প্রকৌশলী ক্রোনার (EN 1991- 1-4 / ASCE7), ফিক্সিং, বরফ এবং ক্লান্তির উপর বায়ুচাপের জন্য ।
- শব্দবিজ্ঞানী ভবনে প্রবাহিত টোনাল শব্দ এবং কম্পনের জন্য।
- শহরের বায়ু বিশেষজ্ঞ কোন কিছু নির্মাণের আগে ছাদের প্রান্তে বাতাসের গতি মাপতে এবং মডেল করতে।
- সার্টিফিকেট এবং অনুমোদন: ছোট বায়ু মান (আইইসি 61400-2, -11, -12-1), বৈদ্যুতিক এবং অগ্নি কোড, এবং একটি বিমাকারী একজন পাইলটকে কভার করতে ইচ্ছুক।
- পরিবেশবিদ পাখি এবং ব্যাট পর্যবেক্ষণ ডিজাইন করতে.
- উৎপাদন অংশীদার ইঞ্জেকশন মোল্ডিং বা রোটোমোল্ডিং-এ ব্লেড এবং ডাইউটগুলির মূল্য নির্ধারণ করা হবে।
ভালো আইডিয়াকে স্বাগতম
ফ্যান ওয়াল একটি বড় প্রশ্নের উত্তর: যেখানে মানুষ ইতিমধ্যেই বাস করে, সেখান থেকে কিভাবে তারা আজকের চেয়ে বেশি পরিষ্কার শক্তি তৈরি করতে পারে, সংরক্ষণ করতে পারে বা সংরক্ষণ করতে পারে? এই পাতার সংখ্যাগুলো যদি আপনাকে বিশ্বাস করিয়ে দেয় যে অন্য কোন পদ্ধতিতে কাজটি ভালোভাবে করা যায়, তাহলে আমরা তা শুনতে চাই। ছাদের উপর সৌরবিদ্যুৎ, যা গরমও করে, তাপ সংরক্ষণ, পানির প্রধান লাইন থেকে উদ্ধার করা শক্তি, আবর্জনা তাপ অথবা চাহিদার সময় নির্ধারণের ক্ষেত্রে আরও বেশি বুদ্ধিমান হওয়া অনেক ভবনের উপরে তারা বাতাসের ঝড় তুলতে পারে। দ্য আইডিয়া রেডার তাদের তুলনা করে, এবং প্রত্যেকেরই নিজস্ব প্রবন্ধ আছে, যেগুলো আমরা এখানে যে সৎতার সাথে লিখেছি।
ফাউন্ডেশনের কিছু সদস্যের সাথে যোগাযোগ আছে যারা একটা পিচ শুনতে পারে। একটি ধারণা তুলে ধরার জন্য, বাস্তব জীবনের কাজের মডেল দরকার যা আসলে বিদ্যুৎ উৎপাদন করে, তার উৎপাদন কোন যন্ত্র দ্বারা পরিমাপ করা হয়, দাবি করা হয় না; এই কারণেই এই পাতাটি এক চিত্রের পরিবর্তে বায়ু টানেল এবং ছাদের উপরের পাইলট দিয়ে শেষ হয়েছে। কাগজের ধারণাগুলোও স্বাগতম: যদি পদার্থবিজ্ঞান এবং সংখ্যার বিষয়টি দৃঢ় হয়, তাহলে আমরা সেগুলো এখানে ওয়েবসাইটে প্রকাশ করতে পারি। কিন্তু কোন কাজের মডেল ছাড়া মূলধন সংগ্রহ করা খুব কঠিন, আর এখানে অর্থায়নের, আয়ের বা পরিচয় করিয়ে দেয়ার কোন প্রতিশ্রুতি নেই। এই পাতা সেই মান পূরণ করার চেষ্টা করছে: সংখ্যা প্রদর্শন করুন, বলুন কিভাবে আপনি ভুল প্রমাণিত হবেন এবং সস্তা পরীক্ষার প্রস্তাব দিন।

আপনি কিভাবে সাহায্য করতে পারেন
- আপনার বিশেষজ্ঞতা নিয়ে আসুন। আপনি যদি উপরের যে কোন ক্ষেত্রে কাজ করেন, একটি কাজ প্রদান করুন. এমনকি এক ঘণ্টা আমাদের মডেল পর্যালোচনা মূল্যবান।
- বাতাসে ভেসে যাওয়া ছাদ উপহার দাও। উপকূল, পাহাড় বা উন্মুক্ত সমতলে একটি উচ্চ ভবন যাতে নিরাপদ ছাদের প্রবেশ পথ থাকে সেখানে পাইলটকে আশ্রয় দেওয়া যেতে পারে। আমাদের বলুন এটা কোথায় এবং বাতাসের গতি কোন দিকে হয়।
- বায়ুর তথ্য শেয়ার করো। ছাদ, সেতু বা উপকূলীয় মাস্ট থেকে এক বছর ধরে বাতাস পরিমাপ করে আমরা পাইলট সাইট বেছে নিতে পারি।
- আমাদের গণিত পরীক্ষা করুন। মডেল খোলা আছে। আপনি যদি কোন ভুল খুঁজে পান, আমাদের বলুন: আমরা চাই যে এটি এখনই সংশোধন করা হোক নাকি একটি পাইলট প্রকল্পের পর।
- আরো ভালো আইডিয়া দাও। এটাকে পাঠাও অবদান ফর্ম সমস্যা সমাধানের জন্য, পদার্থবিজ্ঞানের পরীক্ষার জন্য, প্রতি কিলোওয়াট ঘণ্টায় খরচের জন্য এবং সস্তাতম পরীক্ষার জন্য যা ভুল প্রমাণ করতে পারে।
উৎস
- এছাড়াও, তিনি দ্য মিডিয়াম, দ্য ওয়াল্ড, দ্য টাইমস, দ্য নিউ ইয়র্ক টাইমস এবং দ্য ওয়াশিংটন পোস্টের জন্য লিখেছেন। (2007). ক্ল্যাডিং এর পেছনে বায়ু গহ্বর: আমরা কি শিখেছি? বিল্ডিং এক্স কনফারেন্স।
- লিসামান, পি.বি.এস. (1983). নিম্ন রেইনোল্ডস সংখ্যার এয়ারফোল। Annual Review of Fluid Mechanics 15, 223-239।
- হাউই, ডি.এ., বান্সাল, এ. এবং হোমস, এ.এস. (2011). শক্তি সংগ্রহের জন্য সেন্টিমিটার মাপের আবৃত বায়ু টারবাইন নকশা ও কার্যকারিতা। স্মার্ট মেটালস অ্যান্ড স্ট্রাকচারস 20, 085021.
- ফেডারস্পিল, সিসি এবং চেন, জে। (2003). বায়ুচালিত সেন্সর। আইইইই সেনসর 2003 এর কার্যক্রম, 22-25.
- নিউম্যান, বি.জি. (1986). এদের মধ্যে রয়েছে বায়ু টারবাইন। জার্নাল অব উইন্ড ইঞ্জিনিয়ারিং এন্ড ইন্ডাস্ট্রিয়াল এরোডাইনামিকস 24, 215-225.
- এ. এন. চৌধুরী। (2026). বায়ু শক্তি বিজ্ঞান 11, 2037-2051দ্বৈত রোটারের মাধ্যমে অর্জিত লাভের পরিমাপসহ।
- যেমন, K, Q, R, T, এবং Z। (2017). প্রপেলার প্রচেষ্টার জন্য সুইরল রিকুয়েস্ট ভেনস-এর নকশা ও পরীক্ষামূলক বৈধতা। AIAA 2017-3571।
- ওহিয়া, ইয়া এবং কারসুদানি, টি। (2010). উইন্ড-লেন্স প্রযুক্তির সাহায্যে উচ্চ আউটপুট শক্তি উৎপাদনের জন্য একটি আবৃত বায়ু টারবাইন। Energies 3(4), 634-649।
- ভ্যান বুসেল, জি. জে. ডব্লিউ. (2007). বিজ্ঞানের বিভিন্ন শাখায় এর ব্যবহার দেখা যায়: পদার্থবিজ্ঞান, জ্যোতির্বিজ্ঞান এবং জীববিজ্ঞানে। Journal of Physics: Conference Series 75, 012010।
- জিপিএ, পি। (2017). ওগিন টারবাইন দুর্ঘটনায় কিউই পেনশন ফান্ড 50 মিলিয়ন ডলার হারিয়েছে.
- জিওগ্রাফিক্যাল সার্ভিসেস, এম.এস. (1998). ছোট আনুভূমিক অক্ষের বায়ু টারবাইনগুলির জন্য নতুন এয়ারফোলস। সৌর শক্তি প্রকৌশল জার্নাল 120(2), 108-114.
- কিশোর, আর.এ., কুড্রন, টি. এবং প্রিয়া, এস। (2013). ছোট পরিসরের বায়ু শক্তির পোর্টেবল টার্বিন (এসওইপিটি)। জর্নাল অব উইন্ড ইঞ্জিনিয়ারিং এন্ড ইন্ডাস্ট্রিয়াল এরোডাইনামিকস 116, 21-31.
- তামারো, এস., ক্যাম্পাগানোলো, এফ. এবং বোটাসো, সি.এল. (2024). একটি অসঙ্গতিপূর্ণ রোটারের শক্তি এবং নিয়ন্ত্রণ: কোসাইন আইনের বাইরে। বায়ু শক্তি বিজ্ঞান 9, 1547-1575.
- রিচার্ডসন-নাভারো, জি., উচিদা, টি. এবং ক্যালডেরন-মুনোজ, ডব্লিউআর। (2022). ঝড়ো বাতাস চলাচলের অবস্থায় আবৃত বায়ু টারবাইন কার্যকারিতা। উইন্ড ইঞ্জিনিয়ারিং 46, 518-528.
- মেরিটন, এস। (2006). নির্মিত পরিবেশে বায়ু শক্তি: ভবনের কেন্দ্রীভূত প্রভাব. পিএইচডি থিসিস, টিইউ ডেলফট (মারটেনসের পর, 2003, বায়ু প্রকৌশল 27(6)).
- Encraft (2009)। ওয়ারউইক উইন্ড ট্রায়ালস শেষ রিপোর্ট.
- প্যাসিফিক নর্থওয়েস্ট ন্যাশনাল ল্যাবরেটরি (2025, 2026)। বায়ু শক্তির বাজারের রিপোর্ট এবং প্রযুক্তিগত তথ্য হালনাগাদ করা হয়েছে.
- ইউএস ডিপার্টমেন্ট অব এনার্জি এবং এনআরইএল (2025)। Solar photovoltaic system cost benchmarks, Q1 2025: বাণিজ্যিক ছাদ $1.95 to $1.98 প্রতি ওয়াট।
- Lazard (জুন 2026)। Energy+ এর স্তরবিশিষ্ট খরচ, সংস্করণ 19।
- ইউএস এনার্জি ইনফরমেশন অ্যাডমিনিস্ট্রেশন (2025)। 2024 সালের মধ্যে বিদ্যুতের গড় মূল্য; ইউরোস্ট্যাট, বিদ্যুতের দামের পরিসংখ্যান।
- লস, এসআর, উইল, টি এবং মারা, পিপি। (2013). যুক্তরাষ্ট্রের পাশে অবস্থিত বায়ু বিদ্যুৎকেন্দ্রগুলোতে পাখির সংঘর্ষে মৃত্যুর পরিসংখ্যান। জৈব সংরক্ষণ 168, 201-209.
- লস, এসআর, উইল, টি., লস, এসএস এবং মারা, পিপি (2014). যুক্তরাষ্ট্রে পাখি-বিশ্ববিদ্যালয় সংঘর্ষ। দ্য কনডর 116(1), 8-23।
- গ্র্যান্ট, এ., জনস্টোন, সি. এবং কেলি, এন। (2008). শহরের বায়ু শক্তির রূপান্তর: ডাকড টারবাইনগুলির সম্ভাবনা। রিন্যুএবল এনার্জি 33(6), 1157-1163। আমরা আরেকটি সম্পর্কিত ধারণাও পরীক্ষা করব: প্রাচীর এবং ছাদের মধ্যে চাপ পার্থক্যের মাধ্যমে প্যারাপেটের মধ্য দিয়ে গ্যাসের নলাকার ব্যবস্থা।