பாரதத்தில் முன்னேறி வரும் பூதக் காற்றாடி யந்திர மின்சக்தித் துறைகள் [Giant Wind Power Development in India]

This entry is part of 48 in the series 20040610_Issue

சி. ஜெயபாரதன் B.E.(Hons) P.Eng (Nuclear), கனடா


கட்டுப் படாத மத யானை போன்று

காட்டில் விளையாடும் காற்று! அதன்

கொட்டம் அடங்கச் செக்கினில் பூட்டிக்

குதிரை ஆக்கினோம் நேற்று!

சக்தியின் பல வடிவங்களிலே காற்றும் ஒன்று

இரண்டாம் உலகப் போருக்குப் பிறகு அண்டவெளி யுகமும், அணுசக்தி யுகமும் ஒரே காலத்தில் பிறந்து, கடந்த 50 ஆண்டுகளாக தொழிற்புரட்சி புத்துயிர் பெற்று முற்போக்கு மேலை நாடுகளிலும், முன்னேறும் கீழை நாடுகளிலும் தொழிற்துறைகள் பூத வடிவில் விரிந்து, மின்சக்தியின் தேவை பன்மடங்கு பெருகி விட்டது! அடுத்துக் கம்பியூட்டர் யுகம் பிறந்து, ‘வீட்டுக்கோர் மின்கணனி ‘ என்ற சுலோகம் வழக்கில் வந்து, மின்சக்திப் பற்றாக்குறை நாளுக்கு நாள் விரிந்து கொண்டே போகிறது! அதிலும் புதிதாக உண்டான தொழிற்துறை நிறுவகங்கள் நீரிலும், நிலத்திலும், வாயு மண்டலத்திலும் வெளியிட்ட சூழ்நிலை நச்சு மாசுகளைத் தவிர்க்க ‘மாசற்ற எரிசக்தி மூலவளம் ‘ [Non-polluting Energy Source] தேவைப்பட்டது! அந்தத் தேடல் ஆய்வுகளின் விளைவே ‘காற்றுச் சக்தி யுகத்தைத் ‘ தூண்டி விட்டுள்ளது! இருபதாம் நூற்றாண்டின் அந்திமக் காலங்களில் தோன்றிய இயற்கையின் மாசற்ற மீள்பிறப்புச் சக்தி [Renwable Energy] என்று பெயர் பெறும் காற்றாடி மின்சக்தி [Wind Power] உலகப் பற்றாக்குறைத் தேவையை ஓரளவு பூர்த்தி செய்து வருகிறது!

காற்றோட்டத்தில் தேங்கியுள்ள இயக்க சக்தியை ஈர்த்து யந்திர சக்தியாக மாற்றுவது புதிய நுணுக்கத் துறையன்று! அது பூர்வீகப் பொறித் துறைகளுள் ஒன்று. 5000 ஆண்டுகளுக்கு முன்பு, நீள நைல் நதி தீரத்தில் பூர்வீக எகித்தியர் காற்றுப் போக்குத் தள்ளும் படகுகளைப் பயன்படுத்தியதாக வரலாறுகளில் அறியப்படுகிறது. பின்னால் மாந்தர் தானியங்களை அரைக்கக் காற்று யந்திரங்களைத் [Windmills] தயாரித்துப் பயன்படுத்தி வந்தனர். ஏழாம் நூற்றாண்டில் காற்று யந்திரம் பெர்ஸியாவில் [Persia (Iran)] முதன் முதல் உபயோகமாகி வந்ததாகத் தெரிகிறது. 13 ஆம் நூற்றாண்டில் அந்தப் பொறி நுணுக்கம் ஈரோப்பில் நுழைந்து இருவித முறைகளில் பயனாகி வந்தது. படகுகளில் சுற்றும் செங்குத்துக் கம்பப் பாய்மரமாக, மட்டக் கம்பப் பாய்மரமாகக் காற்றடிப்பு தள்ளவும், திசை மாற்றவும் உபயோகப் பட்டன. பதினேழாம் நூற்றாண்டில் காற்றாடி யந்திரங்கள் ஆயிரக் கணக்கில் நிறுவகமாகி, ஹாலண்டு தேசம் உலகத் தொழில்வள நாடாகத் திகழ்ந்ததை அகில நாடுகள் என்றும் மறக்க முடியாது! 19 ஆம் நூற்றாண்டில் அமெரிக்காவில் பரவி 6.5 மில்லியன் காற்று யந்திரங்கள் கட்டப்பட்டு, மாவரைக்கவும், நீரிறைக்கவும் பயன்படுத்தப் பட்டன!

‘காற்றென்று சக்தியைக் கூறுகின்றோம். எற்றுகின்ற சக்தி, புடைக்கிற சக்தி, மோதுகிற சக்தி, சுழற்றுவது, ஊதுவது. சக்தியின் பல வடிவங்களிலே காற்றும் ஒன்று ‘, என்று வசன கவிதை ஒன்றில் பாரதியார் காற்றின் மகத்துவத்தைப் பற்றிக் கூறுகிறார். இருபதாம் நூற்றாண்டின் பிற்பகுதியை, ‘காற்றுச் சக்தியின் பொற்காலம் ‘ என்று கூறலாம்! கடந்த இருபது ஆண்டுகளாக ஈசல்கள் போல் பெருகிவரும் பொறி நுணுக்கத் துறையாகக் காற்றாடி மின்சக்தித் துறை யகங்கள், அகில மெங்கும் மிகுந்து வருகின்றன. உலக அரங்கிலே காற்றாடி மின்சக்தி உற்பத்தி செய்யும் நாடுகளில் இந்தியா ஐந்தாவது இடத்தில் உள்ளது. முதல் நான்கு இடத்தில் உள்ள நாடுகள்: ஜெர்மெனி, அமெரிக்கா, ஸ்பெயின், டென்மார்க் ஆகியவை. எளிதாகக் ‘கொத்தமைப்பில் ‘ [Module Type] தயாரிக்கப்பட்டு விரைவில் நிறுவகமாகிச் சூழ்மண்டலத்தைப் பாழ்படுத்தும் நச்சுக் கழிவின்றி, சிரமமின்றி இயங்கிவரும், காற்றாடி மின்சக்திக் கூடங்களுக்கு ஈடு, இணையான வேறோர் மூலவளத்தை உலகில் சுட்டிக் காட்ட முடியாது!

இந்தியாவில் வளர்ச்சி பெறும் காற்றாடி ஆற்றல் துறைகள்

உலக அரங்கிலே காற்றாடி மின்சக்தி உற்பத்தி செய்யும் நாடுகளில் ஜெர்மெனி, அமெரிக்கா, ஸ்பெயின், டென்மார்க் ஆகிய நாடுகளுக்குப் பின்னதாக, இந்தியா ஐந்தாவது இடத்தைப் பெறுகிறது. 2004 மார்ச் 31 ஆம் தேதி வரை பாரதத்தில் நிறுவகமான காற்றாடி மின்சக்தி யந்திரங்களின் மொத்த ஆற்றல் தகுதி: 2483 MW. அந்தத் தொகுப்பில் 65 MW பயிற்சி திட்டங்களாகவும் [Demonstration Projects], எஞ்சிய 2418 MW கூடங்கள், தனியார் துறை நிறுவகங்களாக இயங்கி வருகின்றன. நீரழுத்த மின்சக்தி நிலையங்கள், வெப்ப மின்சார நிலையங்கள், அணு மின்சக்தி நிலையங்கள் முதலிலே நிறுவகமாகி மின்சக்தி பரிமாறி வந்தாலும், 1990 இல் காற்றாடி மின்சக்தி மோகம் தோன்றி கடந்த பதினான்கு ஆண்டுகளாக அதி விரைவில் முன்னேற்றம் அடைந்து 20 மாநிலங்களில் 483 நிலையங்கள் நிறுவகமாகி யுள்ளன. 167 அடி [50 மீடர்] உயரப் பீடத் தளங்களில் இந்தியாவின் காற்றாடி மின்சக்தி ஆற்றல் 45,000 MW எதிர்பார்ப்பு ஆக்க மதிப்பாக [Potential Estimation] கருதப் பட்டுள்ளது. 2003-2004 ஆண்டில் மட்டும் காற்றாடி ஆற்றல் 371 MW உச்ச அளவில் நிறுவகமான மாநிலம், தமிழ்நாடு என்று அறியப்படுகிறது. மேலும் உச்ச அளவில் 1.65 MW உற்பத்தி செய்யும் ஒற்றைப் பெரிய நிலையம் பெற்றதும் தமிழ் நாடே! தற்போது தமிழ் நாடே உச்ச அளவில் 1362 MW உற்பத்தி செய்து முதலிடம் பெற்றுள்ளது என்னும் தகவலும் மகிழ்ச்சி அளிக்கிறது!

California Windfarm

பாரதத்தின் பத்து மாநிலங்களில் 160 அடி உயர மட்டத்தில் தேங்கிய காற்று மின்சக்தி ஆற்றல் [Potential Wind Power] 46,092 MW ஆக மதிப்பிடப் படுகிறது! அந்த மொத்த இருப்பில் வடிவம் பெற்று உற்பத்தி செய்யும் கூடங்களின் பங்கு: 5.4%! இன்னும் 95% மின்சக்தி ஆற்றலை இந்தியா காற்றிலிருந்து ஈர்த்துக் கொள்ள வாய்ப்புக்கள் உள்ளன! இந்தியாவில் இதுவரை நிறுவகமான மிகப் பெரிய பூதக் காற்றாடி மின்சக்தி யந்திரம்: 1.65 MW ஆற்றல் உடையது! அதன் டர்பைன் சுழலியின் [Turbine Rotor] விட்டம்: 270 அடி! கம்பத்தின் உயரம்: 260 அடி! [WEG Model, NEG-Micon]. 2004 மார்ச் வரை நிறுவிய அனைத்து இந்தியக் காற்றாடி மின்சக்தியின் மொத்த யூனிட் அளவு: 14.17 பில்லியன் Kwh! இந்த தூய உற்பத்தியால் பாரதம் 5.7 மில்லியன் டன் நிலக்கரி எரிப்பைத் தவிர்த்துள்ளது! அத்துடன் 92,000 டன் ஸல்ஃபர் டையாக்ஸைடு, 64,000 டன் நைட்டிரஜன் ஆக்ஸைடு, 14 மில்லியன் டன் கார்பன் டையாக்ஸைடு, 8,000 டன் மாசுத் துணுக்குகள் [Particulates] சூழ்மண்டலத்தில் கலக்காமலும், நீர்வளம், நிலவளச் செழிப்புகளைச் சிதைக்காமலும் தவிர்க்க முடிந்தது! 2003-2004 ஆண்டில் மட்டும் மேற்கொண்டு இணைப்பான WEG தயாரிப்பாளர்கள் [Wind Electric Generators (WEG)]: 1. Suzlon 219.18 MW 2. Enercon 155.88 MW 3. NEG-Micon 136.35 4. Vestas-RRB 51.40 MW 5. NEPC 37.75 MW 6. Pioneer Wincon 2.25 MW 7. TTG 0.25 MW. இந்த முயற்சியில் தமிழ் நாடு, குஜராத், ஆந்திரப் பிரதேசம், மத்தியப் பிரதேசம், கர்நாடகா, மகாராஷ்டிரா, கேரளா ஆகிய மாநிலங்கள் முன்னடி வைத்து முன்னேறி வந்துள்ளன.

இப்போது பாரதத்தில் 283 காற்றாடி மின்சக்திக் கூடங்கள் 225 Kw-1250 Kw ஆற்றலில் இயங்கி வருகின்றன. அடுத்து 87 இடங்களில் முன்னோடித் தளஆய்வு [Micro Survey], காற்றடிப்புகள் [Wind Monitoring] பதிவு செய்யப்பட்டு, மின்சக்தி அபிவிருத்தி புரியும் தனியார் நிறுவனங்கள் அங்கே அடுத்துக் காற்று யந்திரங்கள் அமைக்கத் தயாராகி வருகின்றன. 17 மாநிலங்கள், 3 ஐக்கிய பிரதேசங்களில் இதுவரை [2004] பாரதம் 483 காற்றாய்வுக் கூடங்களை [Wind Monitorin Stations] நிறுவிக் காற்றடிப்பு உச்ச நீச்சங்களைப் பதிவு செய்து வருகிறது. அவற்றுள் 208 தளங்கள் 160 அடி உயரத்தில், ஒரு சதுர மீடரில் 200 watts ‘காற்று ஆற்றல் திணிவுத் ‘ [Wind Power Density] திறம் காட்டிக், காற்றாடி யந்திர அமைப்புக்குத் தகுதி பெற்றவை என்று குறிப்பிடப் பட்டுள்ளன. சில இடங்களில் ‘காற்று-பரிதி ‘ அல்லது ‘காற்று-டாசல் ‘ என்னும் ‘இரட்டைத்தலை ஏற்பாடுகள் ‘ [Wind-Solar, Wind-Diesel Hybrid Systems] அமைக்கப் பட்டுள்ளன. ஒன்பது மாநிலங்களில் தனியார் நிறுவகங்கள் ‘காற்றுப் பூங்காக்களை ‘ [Windfarms] ஏற்படுத்தி மின்சக்தி அறுவடை செய்து வருகின்றன!

அகில நாடுகளில் காற்று யந்திர மின்சக்தி உற்பத்தி

இயற்கை ஏராளமான பொதியளவில் மீள்பிறக்கும் தூய காற்றுச் சக்தியை நமக்குக் கொடையாக அளித்துள்ளது! யந்திரச் சாதனங்கள் மூலமாக மாற்ற முடியும் அந்த முழுக் காற்றுச் சக்தியை மின்சக்தியாக ஆக்கினால், ஆண்டுக்கு 53,000 TWh [Tera Watt hours (Tera 1 followed by 12 zeros)] உற்பத்தி யாக்கி உலகின் தேவை போல் மூன்று மடங்கு தேவையைப் பூர்த்தி செய்ய முடியும்! 2010 ஆண்டுக்குள் ஈரோப் நாடுகளின் குறிக்கோள், 60,000 MW காற்று யந்திர உற்பத்தி! பொதுவாக 1 MW காற்று யந்திர மின்சக்தி சுமார் 1000 நபர்களுடைய 350 இல்லங்களுக்குப் போதிய ஆற்றல் பரிமாற வல்லது! தற்போது உலகில் நிறுவகமான 23,300 MW ஆற்றல், 23 மில்லியன் மக்களுக்கு [டென்மார்க், நார்வே, ஸ்வீடன், ஃபின்லாண்டு ஆகிய நாடுகளின் மொத்த ஜனத்தொகை அது] மின்சக்தி அளிக்க முடியும்!

2003 டிசம்பர் வரை உலக அரங்குகளின் காற்றாடி மின்சக்தி நிறுவகத் திறம்பாடு 39434 MW ஆகப் பெருத்துள்ளது! ஈரோப் நாடுகளில் 2000 ஆண்டில் நிறுவிய ஆற்றல் 3500 MW ஆக இருந்தது! இப்போது ஈரோப்பில் உற்பத்தியாகும் காற்றுச் சக்தியின் மொத்த அமைப்பாடு 17,000 MW ஆற்றல்! அந்த மின்சக்தி ஆற்றலில் ஆண்டுக்கு 40,000 GWh [Giga Watt hour (1 பின்பற்றி 9 பூஜியங்கள்)] யூனிட் மின்சாரம் உற்பத்தி செய்து, 10 மில்லியன் இல்லங்களுக்குப் பரிமாற முடியும்! அத்துணை யூனிட் அளவு மின்சாரத்தை வெப்ப மின்சக்தி நிலையங்களில் உற்பத்தி செய்ய, சுமார் 16 மில்லியன் டன் நிலக்கரி தேவைப்படும்! ஈரோப்பிய நாடுகள் அவ்விதம் காற்றுச் சக்தியைப் பயன்படுத்தி, 24 மில்லியன் டன் கார்பன் டையாக்ஸைடு வெளியேற்றத்தைத் தவிர்த்துள்ளன! ஜெர்மனி நிலத்தில் பல காற்று யந்திரங்களை நிறுவியுள்ளது போன்று, வடதிசைக் கடலிலும், பால்டிக் கடலிலும் காற்றாடி மின்சக்தி [Offshore Wind Power] யந்திரங்களை அமைத்துள்ளது!

ஈரோப்பில் மட்டும் 21 நாடுகளில் காற்றாடி யந்திரங்கள் சிறப்பாக இயங்கி வருகின்றன. அகில நாடுகளில் ஜெர்மனியே 14609 MW மின்சாரம் உற்பத்தி செய்து முன்னிலையில் நிற்கிறது! இரண்டாவது அமெரிக்காவின் உற்பத்தி: 6352 MW; மூன்றாவது ஸ்பெயின் நாடு: 6202 MW; நான்காவது நாடு டென்மார்க்: 3115 MW. ஐந்தாவது இடத்தில் நிற்பது, இந்தியா: 2120 MW (ஏப்ரல் 2004). இந்தியாவில் நிறுவகமான மிகப் பெரிய பூதக் காற்றாடி மின்சக்தி யந்திரம்: 1.65 MW ஆற்றல் உடையது! அதன் டர்பைன் சுழலியின் [Turbine Rotor] விட்டம்: 270 அடி! கம்பத்தின் உயரம்: 260 அடி! [WEG Model, NEG-Micon]. 2001 மார்ச் வரை ஜப்பான் நிறுவகம் செய்த காற்றாடி மின்சக்தி யந்திரங்கள் 260. அவற்றின் மின்சார உற்பத்தி: 144 MW.

காற்றாடி யந்திரங்கள் அமைக்கத் தகுதியான தளங்கள்

காற்றாடி மின்சக்தி யந்திரங்களை நிறுவத் தகுதி பெற்ற இடங்கள் எவை ? கடலும், கடலைச் சார்ந்த பரப்புகளும், ஏரியும் ஏரியைச் சார்ந்த இடங்களும், மலையும் மலையச் சார்ந்த கணவாய்ப் பகுதிகளும் தகுதி பெறுபவை. மலைக் கணவாய்களில் ‘காற்றுப் புகுப்பு ‘ [Wind Funneling] நிகழ்வதால், அவை மிகச் சிறந்த பீடங்களாகக் கருதப் படுகின்றன. தேர்ந்தெடுக்கப் பட்டுள்ள காலிஃபோர்னியாவின் முப்பெரும் காற்றாடித் தளங்கள் யாவும் மலைக் கணவாய்ப் பிரதேசங்கள்! சராசரி மணிக்கு 12 மைல் வேகத்தில் அடிக்கும் காற்று ஆண்டு முழுவதும் தேவைப் படுகிறது. மணிக்கு 14 மைல் அடிக்கும் சராசரிக் காற்று வேகம், நிதிச் சிக்கன முறையில் மின்சக்தி உற்பத்திக்கு ஏதுவானது. அமெரிக்காவில் தொடர்ந்து காற்றடிக்கும் கடற்தளங்களில் தனியார் துறையினர் காற்றாடி யந்திரங்களை அமைக்கத் திட்டமிட்டுள்ளார்கள். கடல் மட்டத்திற்கு மேல் உயரத்தில் செல்லச் செல்ல காற்றின் வேகம் மிகையாகிறது. வெட்டவெளிப் பெருந் திடல்களில் நிற்காமல் காற்றடிக்கும் பிரதேசங்களும் உள்ளன. காற்றாடி உற்பத்தி செய்யும் மின்சக்தி, காற்று வேகத்தின் மூவடுக்கு நேர் விகிதச் சார்பானது [Wind Power increases as the cube of wind velocity]. அதாவது காற்றின் வேகம் இரட்டித்தால், மின்சார உற்பத்தி எட்டு மடங்கு ஏறுகிறது!

அமெரிக்காவை எடுத்துக் கொண்டால் காற்றோட்ட வேகம் இடத்திற்கு இடம் மாறுகிறது. நான்கு காலநிலைகளில் காற்றின் வேகம் ஒரே மாதிரி அடிப்பதில்லை. காலிஃபோர்னியாவின் டெஹாசெபிக் கணவாயில், காற்று ஏப்ரல் முதல் அக்டோபர் மாதங்களில் மிக வேகத்தில் அடித்துக் குளிர்காலத்தில் குறைகிறது. காரணம், வேனிற் காலத்தில் அண்டையில் உள்ள மெஜாவிப் பாலைவனத்தில் அதி உக்கிர உஷ்ணம் எழுகிறது. பாலை வனத்தில் வெப்பக் காற்றின் திணிவு [Density] குன்றி மேல் எழும்போது, பசிபிக் கடலிலிருந்து திணிவு மிக்க குளிர்ந்த காற்று, கணவாய்ப் பகுதியில் பாய்ந்து நுழைகிறது. மான்டேனா மாநிலத்தில் அதற்கு நேர் மாறாக, குளிர்காலத்தில் காற்று வேனிற் காலத்தை விட அதிகமாக அடிக்கிறது. காலிஃபோர்னியா மாநிலத்தில் குளிர்சாதனங்கள் [Air Conditioners] அதிகமாக வேனிற் காலத்தில் இயங்குவதால், காற்றாடி மின்சக்தி யந்திரங்கள் இயங்கித் தேவையை ஈடு செய்ய முடிகிறது. நேர் மாறாக குளிர் காலத்தில் மான்டேனா மாநிலத்தில் வெப்பச் சாதனங்கள் இல்லங்களைச் சூடாக வைத்திருக்கத் தேவைப்படும், மிகையான மின்சக்தியை காற்றாடி யந்திரங்கள் ஈடு செய்யும்.

மின்சக்தி உற்பத்தியில் எரிக்கரு, மூலதனம் ஆகியவற்றின் பண்புகளாலும், சக்தி மாற்றத்தில் யந்திர இணைப்புகளில் நேரும் ஆற்றல் இழப்புகளாலும், யந்திரத்தின் ‘திறம்பாடு ‘ [Efficiency] குன்றுகிறது. அதைக் காற்று யந்திரத்தின் ‘உட்புற இழப்பு ‘ என்று குறிப்பிடலாம். அதுபோல் வெளிப்புறச் சாதனங்கள் பாதித்து, காற்று யந்திரத்தின் பணித் தகுதியைக் குறைக்கலாம். அதை ‘தகுதி இலக்கம் ‘ [Capacity Factor (CF)] என்று குறிப்பிடலாம். தகுதி இலக்கம் சக்தி உற்பத்தியில் ஏற்படும் ‘வெளிப்புற இழப்பைக் ‘ காட்டுகிறது. காற்றடிப்பு வேகம் காலநிலைக் கோளாறுகளால் ஏறி இறங்குவதால் காற்றாடி டர்பைன்கள் ஆண்டு முழுவதும் 24 மணிநேரமும் இயங்கா! அடுத்து யந்திரப் பராமரிப்பு, பழுது பார்த்தல், பழுது

நீக்கல், திடார் முறிவு போன்றவை உற்பத்தித் தகுதியைக் குறைப்பவை! மேலும் தரமற்ற மின்சாரம் பரிமாறும் வலை இணைப்புகளாலும் [Power Transmission Grid] உற்பத்தித் தகுதி இலக்கம் குன்றுகிறது. அனுபவத்தைக் கொண்டு காற்று யந்திர உற்பத்தி தகுதி இலக்கம் [Capacity Factor (65-80)%] என்று அனுமானித்துக் கொள்ளலாம்.

மேலும் காற்றின் போக்கு சக்தி [Kinetic Energy] முழுவதையும் மின்சக்தியாக மாற்ற முடியாது! காற்றின் இயக்க சக்தி முழுவதையும், சுழலிகள் கைப்பற்றிச் சுற்ற முடியாது! சுழலியின் கரங்கள் இரண்டு முதல் மூன்று அல்லது ஆறு வரை அமைக்கப் படுவதாலும், சுழலியின் நெளிவுகள் உன்னத வேகத்துக்கு வளைக்கப் படுவதாலும், ஓரளவு காற்றுச் சக்தி விழுங்கப் படாமல் நழுவிச் சென்று விடும்! சுழலிகளின் சுழற்சியால் ஓரளவு சக்தி ஆழிக்கலனில் [Gear Box] பல்சக்கரங்கள் உராய்வில் வெப்பமாய் இழக்கப்படும்! அடுத்து மின்சார ஜனனியிலும் [Electric Generator] வெப்பசக்தி விரயமாகி, ஓரளவு சக்தி தப்பிச் செல்கிறது! இந்நிகழ்ச்சிகளால் காற்றின் சக்தி இருமுறை மாற்றத்தில் [நேர் போக்கு சக்தி ->யந்திரச் சுழற்சி சக்தி ->காந்த மின்சக்தி] ஓரளவு குன்றி மாற்றுத் திறம்பாடு [Conversion Efficiency (30-40)%] ஆகத்தான் இருக்கும் என்று கணிக்கப் பட்டுள்ளது.

காற்றாடிப் பூங்காக்கள்! கடற்தளப் பூங்காக்கள்!

காற்றுச் சக்தியைப் பார்க்கப் போனால், அதுவும் ஒரு மாதிரிப் பரிதிச் சக்தியேதான் [Solar Energy]! பூதளத்தில் பரிதியின் வெப்ப வேறுபாடுகளால் வாயு அழுத்தம் மாறுவதாலும், பூமியின் சுழற்சியினாலும் பலவித வேகத்தில், பல்வேறு திக்குகளில் காற்றோட்டங்கள் நிகழ்கின்றன. ஆனால் பரிதிச் சக்தி போன்று, காற்றடிப்பும் ஒரு தனிச்சக்தியே! ஆண்டுக்குச் சராசரி மணிக்கு 12 மைல் வேகத்தில் காற்றடிக்கும் பிரதேசங்கள் காற்றாடி டர்பைன்கள் அமைக்கத் தகுதி பெற்றவை. இரண்டு விதமான காற்றாடி மின்சக்தி யந்திரங்கள் இப்போது டிசைன் செய்யப்பட்டு இயங்கி வருகின்றன. ஒன்று 1931 இல் பிரென்ச் எஞ்சினியர் டாரியஸ் [G.J.M. Darrieus] டிசைன் செய்த செங்குத்து அச்சு டர்பைன் யந்திரம் [Vertical Axis Wind Turbine (VAWT)]. அடுத்தது மட்ட அச்சு டர்பைன் யந்திரம் [Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT)]. ஒரு மெகாவாட் [MW] மின்சார ஆற்றல் அனுப்பும் சாதாரணக் காற்றாடி வெட்டவெளிக் கானகத்துக்கு [Windfarm] சுமார் 17 ஏக்கர் நிலப்பரப்பு தேவைப்படும். அதனால் வன விலங்குகளின் வாழ்க்கைப் பாதகம் அடையலாம்! எண்ணற்ற பறவை இனங்கள் காற்றாடிகளில் மோதி இறக்க நேரிடலாம்!

மட்ட அச்சு யந்திரங்களே பொதுவாக அதிக அளவில் [95%] நிறுவக மாகின்றன. உதாரணமாக பெரிய மட்ட அச்சுக் காற்றாடி ஒன்றின் விட்டம்: 200 அடி! டர்பைன் கம்பத்தின் உயரம்: 160 அடி! உலகின் மிகப் பெரிய காற்றாடியின் விட்டம் கால்பந்துத் திடல் நீளத்தை விட அகண்டது! காற்று யந்திரங்கள் ஓங்கி உயரமாக நின்று, அதிகப் பரப்பளவு காற்றோட்டத்தை எதிர்த்து ஏற்றுக் கொள்கிறது. எண்ணிக்கையில் 5% அளவே செங்குத்து அச்சு யந்திரங்களாக நிறுவக மாகின்றன. உதாரணமாக செங்குத்து அச்சுக் காற்றாடியின் விட்டம் 50 அடியே; கம்பத்தின் உயரம்: 100 அடி. ஒவ்வொரு மாடலும் மேன்மைச் சிறப்புகள், தாழ்மைப் பண்புகள் இரண்டையும் கொண்டது. காற்றின் திக்கு மாறுவதால், அதற்கு எப்போதும் நேராக முகம் காட்ட, மட்ட அச்சுச் சுழலிகளைச் சுயமாகத் திரும்ப வைக்கும் சாதனம் ஒன்று இணைக்கப்பட வேண்டும். சிறிய யந்திரங்களில் அதைச் செய்ய வால்புறம் திருப்பு சாதனம் உள்ளது. பெரிய யந்திரங்களில் மின்சக்தி மோட்டார் ஒன்று அப்பணியைச் செய்கிறது. ஆனால் செங்குத்து அச்சு யந்திரங்கள், அடிக்கும் எத்திசைக் காற்றையும் எதிர்கொள்ள முடியும். மேலும் செங்குத்துக் காற்றாடி யந்திரங்களின் மின்சார ஜனனிகள் தரை மட்டத்தில் உள்ளதால், அவற்றைப் பராமரித்து வருவது மிகவும் எளிதான பணி.

அமெரிக்காவில் பெருகிவரும் காற்றாடி ஆற்றல் துறைக்கூடங்கள்

தற்போது அமெரிக்காவில் 18,000 மேற்பட்ட காற்றாடி டர்பைன்கள் ஓடிக் கொண்டிருப்பதாகத் தெரிகிறது! எல்லாவற்றுக்கும் முன்னதாகக் கடற்கரை மாநிலமான காலிஃபோர்னியா காற்றுச் சக்தியை மின்சக்தியாக மாற்றும் பொறித்துறையில் முன்னணியில் நிற்கிறது! காலிஃபோர்னியா மாநிலம் மட்டும் உலகக் காற்றாடி மின்சக்தி உற்பத்தியில் 75% பங்கைப் பரிமாறி, அகில நாடுகளுக்கு வழிகாட்டி மாடலாக நிற்கிறது! அந்த முறையில் காலிஃபோர்னியா 2.8 பில்லியன் பவுண்டு கார்பன் டையாக்ஸைடு [CO2], 16 மில்லியன் பவுண்டு மற்ற நச்சுக்கழிவுகள் [Pollutants] உண்டாக்கும் நிலக்கரி, எரிவாயு எருக்களை எரிக்காமல் தவிர்க்கிறது! காலிஃபோர்னியாவில் நிறுவப்பட்டுள்ள ‘காற்றாடிப் பூங்காக்களில் ‘ [Wind Farms] குன்றிய நிதிச் செலவில் உற்பத்தியாகும் மின்சாரம் இப்போது, ஸான் பிரான்சிஸ்கோ போன்று இரண்டு பெரிய நகரங்களுக்குப் பரிமாறும் தகுதி பெற்றது! அதனால் அகில நாட்டு மின்சார வாரியங்களின் [Electric Utility Companies] கண்கள் யாவும் ஆர்வமோடு குவிந்து காலிஃபோர்னியா காற்று யந்திரத்துறை முன்னேற்றத்தை நோக்குகி வருகின்றன!

அமெரிக்காவின் 95% காற்றாடி டர்பைன்கள் அல்டாமன்ட் கணவாய், டெஹாசெபி கணவாய், ஸான் கார்கொனியோ [Altamont Pass, Tehachapi Pass, San Gorgonio] என்னும் மூன்று அரங்குகளில் நிறுவகமாகி யுள்ளன. ஸான் பிரான்சிஸ்கோவுக்குக் கிழக்கே 30 மைல் தூரத்தில் உள்ள சூடான மத்திய பாலைவனப் பள்ளத்தாக்கில் உலகின் உச்ச எண்ணிக்ஙை¢ காற்றாடி டர்பைன்கள் நிறுவகமாகி யுள்ளன. 1991 இல் அல்டாமன்ட் கணவாயில் நிறுவப்பட்ட 80 அடிக் காற்றாடிக் கம்பங்கள் 800 மில்லியன் Kwh யூனிட் அனுப்பி 130,000 இல்லங்களுக்கு மின்சாரம் பரிமாறின. மஜாவி பாலைவனத்தில் [Majavi Desert] புகும் காற்று வெள்ளத்தைப் பயன்படுத்தி, டெஹாசெபிக் கணவாய்ப் பகுதியில் சுமார் 5000 காற்றாடி டர்பைன்கள் இயங்கி வருகின்றன! 2000 ஆண்டில் குறிப்பாக 14,000 மேற்பட்ட காற்றாடி டர்பைன்கள் இயக்கப்பட்டுக் காலிஃபோர்னியா மாநிலம் 3600 மில்லியன் Kwh காற்றாடி மின்சக்தியைப் [மொத்த உற்பத்தியில் 1.27%] பரிமாறி யுள்ளது. இந்த மின்சார ஆற்றல் அளவு ஸான் பிரான்சிஸ்கோ போன்ற ஒரு பெரிய நகருக்கு ஒளியூட்ட வல்லமை யுடையது!

அல்டாமன்ட் அரங்குக் காற்றாடிப் பூங்காவில் இப்போது 7000 மேற்பட்ட டர்பைன்கள், (40-750)Kw மின்சாரம் அளிக்கும் ஜனனிகளுடன் இயங்கி வருகின்றன. அவற்றுள் பெரும்பான்மை மட்ட அச்சுக் காற்றாடி யந்திரங்கள் [Horizontal Axis Wind Turbine]. டர்பைன் தட்டுகளின் உச்ச அளவு விட்டம்: 149 அடி!

மின்சக்தி ஆற்றல் ஆய்வுக் கூடத்தின் கூற்றுப்படி [Electric Power Research Institute (EPRI)] 1980 இல் இருந்த காற்றாடி மின்சக்தி உற்பத்தி விலை வீதம், இப்போது நான்கு மடங்கு குறைந்து விட்டது! 1993 இல் விலை வீதம் Kwh யூனிட் ஒன்றுக்கு 7.5 சென்டாக இருந்தது. முற்போக்கான தற்போதைய பொறி நுணுக்க வளர்ச்சிகளால், விலை வீதம் இப்போது யூனிட் ஒன்றுக்கு 3.5 சென்டாக இன்னும் குன்றி வந்துள்ளது! மிச்சிகன், டிராவெர்ஸ் சிட்டியில் [Traverse City, Michigan], 144 அடி விட்டமுள்ள சுழலிகளைத் தாங்கும் 160 அடி உயரக் கம்பம், அமெரிக்காவின் மிகப் பெரிய காற்றாடி மின்சக்தி யந்திரமாகக் கருதப்படுகிறது. மணிக்கு 15 மைல் வேகக் காற்றில் இயங்கும் அந்தப் பூதக் காற்றாடி யந்திரம் சுமார் 200 இல்லங்களுக்கு, ஓராண்டுக்குப் போதிய 1.2 மில்லியன் Kwh யூனிட் மின்சக்தியைப் பரிமாறி வருகிறது!

காற்றாடி மின்சக்தி உற்பத்தித் துறைகள் மேலும் மாந்தர் பலருக்கு ஊதியப் பிழைப்புகளை அளிக்கின்றன. 1900 ஆண்டுகளில் மட்டும் காலிஃபோர்னியா காற்றாடிப் பொறித்துறைக் கம்பெனிகளில் 1200 பேருக்கு நேரடிப் பிழைப்புகளும், 4000 மறைமுகப் பிழைப்புகளும் ஆக்கப் பட்டுள்ளன என்று அமெரிக்க காற்றுத் துறைக்குழு [America Wind Energy Association] அறிவிக்கிறது! 1991 ஆண்டில் காலிஃபோர்னியா காற்றாடி மின்சக்தித் துறை விருத்திக்கு ‘நிதிவிதைப்பு ‘ மட்டும் [Investment] 3.2 பில்லியன் டாலராகக் குறிப்பிடப் படுகிறது! அமெரிக்காவில் காற்றாடித் துறை விருத்தியாகி தற்போது வாஷிங்டன், ஆரகான், நெவேடா, மான்டேனா, வயாமிங், டெக்ஸஸ், அயோவா, கான்ஸஸ் ஆகிய மாநிலங்கள் காற்றுச் சக்தியை, மின்சக்தியாய் மாற்றும் பணியில் இறங்கி புதிய நிலையங்களை இயக்கியோ அல்லது நிறுவியோ வருகின்றன.

காற்றோட்டம் உலவும் கடற்கரை, ஏரிகரை ஓரப் பகுதிகளில் உள்ள இல்லங்கள், வணிகக் கம்பெனிகள், வேளாண்மை வயல்கள் ஆகியவற்றுக்கு மின்சாரம் பரிமாற சிறிய காற்று டர்பைன்கள் அமைக்கப்பட்டுப் பயன்படுத்தப் படலாம். நெடுந்தூர இடங்களுக்குக் கம்பிகள் மூலம் பரிமாறுவது மிஞ்சிய செலவானால், சூரியக் கலன்கள் [Solar Cells] போன்று மின்சாரம் அளிக்கச் சிறிய காற்று டர்பைன்கள் உபயோக மாகலாம். ஒரு காற்றாடி மின்சக்தி யந்திரம் அமைக்கத் தேவையானது ஒரு ஏக்கர் நிலம்! ஆயிரக் கணக்கான காற்றாடிகள் இயங்கும் காற்றாடிக் கானகம் அல்லது காற்றாடிப் பூங்கா அமைக்க நூற்றுக் கணக்கான ஏக்கர் நிலப்பரப்பு தேவைப்படும்! ஒரு நல்ல செய்தி. அவை வேளாண்மை நிலங்களாயின், காற்றாடி யந்திரங்கள் நிறுவகமான பிறகு, வயல் வேலைகளைத் தொடர முடியும்.

காற்றாடி மின்சக்தி உற்பத்தியின் மேற்பயன்களும், எதிர்ப்பயன்களும்

மேற்பயன்கள்:

1. மாசுச் சூழல்நிலை வாய்ப்புள்ள சம்பிரதாய மின்சக்தி நிலையங்களை நீக்குவதற்கு ஏற்றவை, காற்றாடி மின்சக்தி நிலையங்கள்.

2. காற்றாடி ஆற்றல் நிலையங்கள் நீர்வளம், நிலவளம், சூழ்க்காற்று மண்டலம் எதனையும் மாசு படுத்தா!

3. மீள் பிறப்புள்ள என்றும் அழியாத இயற்கை வளமான மூலதனத்தைப் பயன்படுத்துபவை, காற்றாடி ஆற்றல் துறையகங்கள்.

4. கொத்துச் சாதனமாய் [Modular Equipment] தயாரிக்கப் படுவதால், காற்றாடி மின்சக்தி நிலையங்களை நிறுவகம் செய்யவும், மேற்கொண்டு சேர்ப்பதும் எளிதாகச் செய்ய முடிகிறது. காற்று டர்பைன் ஜனனிகளை இணைப்பதும், நீக்குவதும், பராமரிப்பதும் எளிதானவை.

5. நிலக்கரி, எரிஆயில், எரிவாயு போல் மூலதனத்தின் விலை ஏற்றம், இறக்கம் காற்று நிலையங்களுக்கு ஏற்படுவதில்லை. காற்றாடி டர்பைன்களின் கட்டமைப்புச் செலவு இயற்கை மூலவள எரிக்கரு [Fossil Fuel] பயன்படுத்தும் நிலையங்களுக்குச் சமமாக அல்லது கீழாக வர வாய்ப்புகள் உள்ளன!

6. பல நாடுகளில் மத்திய அரசின் வரி நீக்க நிவாரணக் கொடைகள் [Tax Credit Benefits] காற்றாடி மின்சக்தி உற்பத்திக்காக அளிக்கப் படுகின்றன.

எதிர்ப்பயன்கள்:

1. காற்றடிப்பு ஆண்டு முழுவதுமோ, நாள் முழுவதுமோ சீராக வீசுமென்று எதிர்பார்க்க முடியாது. காற்றாடியின் வேகம் அடிக்கடி மாறுவதாலும், இடையே காற்றோட்டம் நின்று போவதாலும் மின்சக்திப் பரிமாற்றம் தடைப்படுகிறது. பெரிதளவு மின்சக்தியைச் சேமிக்கும் மின்கலன் [Large Capacity Battery] இன்னும் தயாரிக்கப் படாததால், அதுவரை மின்சக்தித் தேவைக்கு சூரிய மின்கலனோ [Solar Cells] அன்றி டாசல் எஞ்சினோ, மின்சக்தி இழப்புக்கு அருகில் அமைக்கப் படவேண்டும்.

2. ஒரு மெகாவாட் [MW] மின்சார ஆற்றல் அனுப்பும் சாதாரணக் காற்றாடி வெட்டவெளிக் கானகத்துக்கு [Windfarm] சுமார் 17 ஏக்கர் நிலப்பரப்பு தேவைப்படும். அதனால் வன விலங்குகளின் வாழ்க்கைப் பாதகம் அடையலாம்! பறந்து திரியும் பறவை இனங்கள் சுற்றும் பல்லாயிரம் காற்றாடிகளில் தெரியாமல் மோதி இறக்க நேரிடலாம்! இயற்கை நிலப்பரப்பின் எழில் தோற்றம் சிதைந்து போகலாம்!

3. சுற்றும் பல்லாயிரக் கணக்கான டர்பைன் சுழலிகள் கிளப்பும் தணிந்த அதிர்வு இரைச்சல் [Low Frequency Noise] மனிதர் காதைத் துளைத்து எரிச்சலை உண்டாக்கலாம்.

4. காற்றாடிக் தூண்களின் ஊடே செல்லும் மின்சாரக் கம்பிகளில் ‘மின்புணர்ச்சி ‘ [Electric Shorting] ஏற்பட்டுத் தீப்பற்றி, டர்பைன் ஜனனிகள் எரிந்து போகவும், நீண்ட சுழலிகள் நெளிந்து முறியவும் வாய்ப்புகள் நேரிடலாம்!

மாசற்ற மீள்பிறப்பு ஆற்றல் துறைகளின் எதிர்காலம்

கடந்த இருபது ஆண்டுகளாக விருத்தியாகும் காற்றாடி யந்திர ஜனனிகளின் மின்சக்தி உற்பத்திச் செலவு இப்போது பன்மடங்கு தணிந்துள்ளது! 1975 இல் யூனிட் விலை மதிப்பு 30 சென்ட் [30 cents/Kwh] ஆக இருந்தது, தற்போது யூனிட் விலை மதிப்பு 5 சென்ட் [5 cents/Kwh] ஆக விழுந்துள்ளது! எதிர்காலப் பெரும் தேவைகளுக்கு நிலக்கரி, எரிவாயு, எரிஆயில், அணுக்கரு மின்சக்தி நிலையங்கள் நிறுவக மானாலும் நீர், காற்று, பரிதி வெப்பம், கடல் அலை ஆகிய மூலவளம் உண்டாக்கும் தூய மீள்பிறப்பு மின்சக்தியைப் பெருக்கும் மனித வேட்கை சிறிதேனும் குன்றப் போவதில்லை! ஆண்டுச் சராசரி மணிக்கு 12 மைல் வேகத்தில் காற்று வீசும் கடற்கரை, ஏரிக்கரை, மலைச் சிகரங்கள் எங்கும் காற்றாடிப் பூங்காக்கள், மலர்ப்பூங்கா போன்று காட்சி அளிக்கும் காலம் வெகு தூரத்தில் இல்லை! கடற்தளங்களில், வளைகுடாக்களில் காற்றாடித் தூண்கள் நடப்பட்டுத் தொடர்ந்து காற்றுச் சக்தியைக் கறந்து, மின்சக்தி திரட்டும் பொறி நுணுக்கம் பெருகிடப் போகிறது! அடுத்துக் கடலில் ஆண்டு முழுவதும் அயராது அடிக்கும் அலைகளில் சக்தியைக் கடைந்து, மின்சக்தி எடுக்கும் பொறித்துறை விருத்தி செய்யப்பட்டு தலைதூக்க வேண்டும்!

2010 ஆண்டுக்குள் ஈரோப்பில் இரண்டு ஜெர்மன் மாநிலங்கள் காற்றாடி மின்சக்தி உற்பத்தியை 2000 MW ஆக மிகைப்படுத்த முயற்சிகள் எடுத்து வருகின்றன. காலிஃபோர்னியாவின் காற்றுச் சக்தித் திறமைப்பாடு [Windpower Capacity] தற்போது 1600 MW ஆக நிலவரமாகி யுள்ளது. வேகம் மாற்றும் ஆழிக்கலன், வேகக் கட்டுப்பாடுக் கருவி [Gear Box & Controller Design] ஆகியவை மேம்படுத்தப் பட்டு 10% மிகையான ஆற்றல் பெற முடிவதாலும், காற்றாடி மின்சார உற்பத்திச் செலவு ஏனைய மின்சக்தி நிலையங்களுக்கு ஈடு இணையாக வருவதாலும் 2020 ஆண்டுக்குள், அமெரிக்காவின் 25% மின்சார உற்பத்தியைக் காற்றுச் சக்தியே அளிக்கும் என்பது உறுதியாகிறது! 1970, 2004 ஆண்டுகளில் நேர்ந்த எரிஆயில் தட்டுப்பாடும், 1979 இல் திரிமைல் தீவு, 1986 இல் செர்நோபிள் அணுமின் உலைகளில் நிகழ்ந்த வெடி விபத்துகளும் காற்று, கடலலை, நீர் [Triple Ws (Wind, Wave, Water)] ஆகியவை அளிக்கும் மாசற்ற, மீள்பிறப்பு மின்சக்தி ஆக்கத்திற்கு உலக மாந்தரைக் கடத்திப் போய்விட்டன! 2012 ஆண்டுக்குள் பாரத நாடு ஒவ்வோர் ஆண்டும் 10,000-15,000 MW மேற்கொண்டு சேர்த்து, 240,000 MW காற்றாடி மின்சக்தி ஆற்றலை உற்பத்தி செய்யத் திட்டமிட்டுள்ளது என்பது தெளிவாகத் தெரிகிறது!

Offshore Wind Turbines

தகவல்கள்:

1. Marvels of Engineering By National Geographic [1992]

2. Wind Energy in California [Jan 15, 2003]

3. Milestones in the History of Wind Power, U.S. Dept of Energy [www.eia.doe.gov/]

4. Wind Power Installed Capacity in India [Mar 31, 2004]

5. State of the Art of Wind Technology [May 27, 2004]

6. Energy Types [www.energy.ca.gov/education]

7. India Ranks fifth amongst the Wind Energy-producing Countries of the World [2004 Report]

8. Directory Indian Wind Power Planned for Publication [2004]

9. The Energy & Resources Institute, Wind Power Sector Paper Presented [July 23, 1999]

10 Another Record Year for European Wind Power [2001-2002]

11 Centre of Wind Energy Technology Chennai [Wind Source Assessment Unit] (www.cwet.tn.nic.in/WRA.htm)

****

jayabar@bmts.com [S. Jayabarthan]

Series Navigation