पवनचक्की

पवनचक्की (windmill) वह मशीन है जो हवा के बहाव की उर्जा लेकर विद्युत उर्जा उत्पन्न करती है। यह हवा के रैखिक गति को पंखों की घूर्णीय गति में बदल देती है। इससे पवन टर्बाइन चलाकर विद्युत पैदा की जा सकती है या सीधे पीसने, पल्प बनाने एवं अन्य यांत्रिक कार्य किये जा सकते हैं।

एक पवनचक्की

परिचय

धरती की सतह पर वायु का प्रत्यक्ष प्रभाव भूमिक्षरण, वनस्पति की विशेषता, विभिन्न संरचनाओं में क्षति तथा जल के स्तर पर तरंग उत्पादन के रूप में परिलक्षित होता है। पृथ्वी के उच्च स्तरों पर हवाई यातयात, रैकेट तथा अनेक अन्य कारकों पर वायु का प्रत्यक्ष प्रभाव उत्पन्न होता है। प्रत्यक्ष अथवा अप्रत्यक्ष रूप से वायु की गति से बादल का निर्माण एवं परिवहन, वर्षा और ताप इत्यादि पर स्पष्ट प्रभाव उत्पन्न होता है। वायु के वेग से प्राप्त बल को पवनशक्ति कहा जाता है तथा इस शक्ति का प्रयोग यांत्रिक शक्ति के रूप में किया जाता है। संसार के अनेक भागों में पवनशक्ति का प्रयोग बिजली उत्पादन में, आटे की चक्की चलाने में, पानी खींचने में तथा अनेक अन्य उद्योगों में होता है।

पवनशक्ति की ऊर्जा गतिज ऊर्जा होती है। वायु के वेग से बहुत परिवर्तन होता रहता है अत: कभी तो वायु की गति अत्यंत मंद होती है और कभी वायु के वेग में तीव्रता आ जाती है। अत: जिस हवा चक्की को वायु के अपेक्षाकृत कम वेग की शक्ति से कार्य के लिए बनाया जाता है वह अधिक वायु वेग की व्यवस्था में ठीक ढंग से कार्य नहीं करता है। इसी प्रकार तीव्र वेग के वायु को कार्य में परिणत करनेवाली हवाचक्की को वायु के मंद वेग से काम में नहीं लाया जा सकता है। सामान्यत: यदि वायु की गति 320 किमी प्रति घंटा से कम होती है तो इस वायुशक्ति को सुविधापूर्वक हवाचक्की में कार्य में परिणत करना अव्यावहारिक होता है। इसी प्रकार यदि वायु की गति 48 किमी प्रति घंटा से अधिक होती है तो इस वायु शक्ति के ऊर्जा को हवाचक्की में कार्य रूप में परिणत करना अत्यंत कठिन होता है। परंतु वायु की गति सभी ऋतुओं में तथा सभी समय इस सीमा के भीतर नहीं रहती है इसलिए इसके प्रयोग पर न तो निर्भर रहा जा सकता है और न इसका अधिक प्रचार ही हो सकता है। उपर्युक्त कठिनाईयों के होते हुए भी अनेक देशों में पवनशक्ति के व्यावसायिक विकास पर बहुत ध्यान दिया गया है।

अग्रदूत

[[फ़ाइल:हेरॉन का विंडव्हील.png|thumb|हेरॉन के पवन-चालित ऑर्गन] का 19वीं सदी का पुनर्निर्माण]] पवन-चालित मशीनें शायद पहले से ही जानी जाती थीं, लेकिन 9वीं सदी से पहले पवनचक्कियों का कोई स्पष्ट प्रमाण नहीं है।^[1] हीरो ऑफ़ एलेक्ज़ेंड्रिया (हेरॉन) ने पहली शताब्दी में रोमन मिस्र में वर्णन किया था कि एक मशीन को बिजली देने के लिए हवा से चलने वाला पहिया प्रतीत होता है। 77, अंक 1 (1995), पृ. 1-30 (10एफ.)</ref>^[2] पवन-चालित ऑर्गन का उनका वर्णन एक व्यावहारिक पवनचक्की नहीं है, बल्कि या तो एक प्रारंभिक पवन-चालित खिलौना था या पवन-चालित मशीन के लिए एक डिज़ाइन अवधारणा थी जो एक कार्यशील उपकरण हो भी सकती थी और नहीं भी, क्योंकि पाठ में अस्पष्टता है और डिज़ाइन के साथ समस्याएँ हैं।^[3] पवन-चालित पहिये का एक और प्रारंभिक उदाहरण प्रार्थना चक्र था, जिसके बारे में माना जाता है कि इसका पहली बार तिब्बत और चीन में उपयोग किया गया था, हालांकि इसकी पहली उपस्थिति की तारीख पर अनिश्चितता है, जो कि या तो ल. 400, 7वीं शताब्दी,^[4] या 9वीं शताब्दी के बाद हो सकती है।^[5]

क्षैतिज पवनचक्कियाँ

मुख्य लेख: पैनमोन पवनचक्की

साँचा:आगे अंगूठा|दायाँ|फ़ारसी क्षैतिज पवनचक्की, पहली व्यावहारिक पवनचक्की। अंगूठा|सीधा|हूपर की मिल, मार्गेट, केंट, अठारहवीं सदी की एक यूरोपीय क्षैतिज पवनचक्की पहली व्यावहारिक पवनचक्कियाँ पैनमोन पवनचक्की थीं, जिनमें पाल का उपयोग किया जाता था जो एक ऊर्ध्वाधर अक्ष के चारों ओर क्षैतिज तल में घूमते थे। रीड मैटिंग या कपड़े की सामग्री से ढके छह से 12 पालों से बने, इन पवनचक्कियों का उपयोग अनाज पीसने या पानी खींचने के लिए किया जाता था।^[6] एक मध्ययुगीन विवरण में बताया गया है कि पवनचक्की तकनीक का इस्तेमाल फारस और मध्य पूर्व में रशीदुन खलीफा उमर इब्न अल-खत्ताब (साँचा:शासनकाल) के शासनकाल के दौरान किया गया था, जो कि एक फारसी निर्माण दास के साथ खलीफा की बातचीत पर आधारित है।^[7] खलीफा उमर से जुड़े किस्से के हिस्से की प्रामाणिकता पर सवाल उठाया गया है क्योंकि यह केवल 10 वीं शताब्दी में दर्ज किया गया था।^[8] फ़ारसी भूगोलवेत्ता इस्ताखरी ने बताया कि 9वीं शताब्दी में ही खुरासान (पूर्वी ईरान और पश्चिमी अफ़गानिस्तान) में पवन चक्कियाँ चलाई जा रही थीं।^[9][10] ऐसी पवन चक्कियाँ मध्य पूर्व और मध्य एशिया में व्यापक रूप से उपयोग में थीं और बाद में वहाँ से यूरोप, चीन और भारत में फैल गईं।^[11] 11वीं शताब्दी तक, ऊर्ध्वाधर-धुरा वाली पवनचक्की दक्षिणी यूरोप के कुछ हिस्सों में पहुंच गई थी, जिसमें इबेरियन प्रायद्वीप (अल-अंडालस के माध्यम से) और एजियन सागर (बाल्कन में) शामिल थे।^[12] सिंचाई के लिए उपयोग किए जाने वाले आयताकार ब्लेड के साथ एक समान प्रकार की क्षैतिज पवनचक्की, तेरहवीं शताब्दी के चीन ( उत्तर में जुरचेन जिन राजवंश), 1219 में येलु चुकाई की तुर्केस्तान की यात्राओं द्वारा शुरू किया गया।^[13] 18वीं और उन्नीसवीं शताब्दियों के दौरान यूरोप में, कम संख्या में, ऊर्ध्वाधर-धुरी वाली पवन चक्कियाँ बनाई गईं,^[14] उदाहरण के लिए लंदन में बैटरसी में फाउलर मिल, और केंट में मार्गेट में हूपर मिल। ऐसा प्रतीत होता है कि ये प्रारंभिक आधुनिक उदाहरण मध्यकालीन काल की ऊर्ध्वाधर-धुरी वाली पवन चक्कियों से सीधे प्रभावित नहीं थे, बल्कि 18वीं शताब्दी के इंजीनियरों द्वारा स्वतंत्र आविष्कार थे।^[15] उत्तरी यूरोप में पवनचक्की का सबसे पहला निश्चित संदर्भ (माना जाता है कि यह ऊर्ध्वाधर प्रकार की थी) 1185 से मिलता है, जो यॉर्कशायर के वीडली के पूर्व गांव में था, जो हंबर मुहाना की ओर देखने वाले वोल्ड के दक्षिणी सिरे पर स्थित था।^[16] कई पुराने, लेकिन कम निश्चित रूप से दिनांकित, 12वीं शताब्दी के यूरोपीय स्रोत भी पवन चक्कियों का जिक्र करते हुए पाए गए हैं।^[17] इन शुरुआती मिलों का इस्तेमाल अनाज पीसने के लिए किया जाता था।^[18]

पोस्ट मिल

मुख्य लेख: पोस्ट मिल

वर्तमान में साक्ष्य यह है कि यूरोपियन पवनचक्की का सबसे पहला प्रकार पोस्ट मिल था, जिसका नाम इसलिए रखा गया क्योंकि इसमें एक बड़ा सीधा खंभा होता है जिस पर मिल की मुख्य संरचना ("बॉडी" या "बक") संतुलित होती है। इस तरह से बॉडी को माउंट करके, मिल हवा की दिशा का सामना करने के लिए घूम सकती है; उत्तर-पश्चिमी यूरोप में पवनचक्कियों के किफायती संचालन के लिए यह एक आवश्यक आवश्यकता है, जहाँ हवा की दिशाएँ परिवर्तनशील होती हैं। बॉडी में सभी मिलिंग मशीनरी होती है। पहली पोस्ट मिलें डूबी हुई प्रकार की थीं, जहाँ पोस्ट को सहारा देने के लिए मिट्टी के टीले में गाड़ा जाता था। बाद में, एक लकड़ी का सहारा विकसित किया गया जिसे ट्रेस्टल कहा जाता है। इसे अक्सर मौसम से बचाने और भंडारण स्थान प्रदान करने के लिए एक राउंडहाउस से ढका जाता था या घेर दिया जाता था। 19वीं शताब्दी तक यूरोप में इस प्रकार की पवनचक्की सबसे आम थी, जब अधिक शक्तिशाली टॉवर और स्मॉक मिल ने उनकी जगह ले ली।^[19]

खोखला-पोस्ट मिल

खोखला-पोस्ट मिल में, जिस पोस्ट पर बॉडी लगी होती है, उसे ड्राइव शाफ्ट को समायोजित करने के लिए खोखला कर दिया जाता है।^[20] इससे बॉडी के नीचे या बाहर मशीनरी चलाना संभव हो जाता है, जबकि बॉडी को हवा में घुमाना भी संभव होता है। 15वीं शताब्दी के आरंभ से ही नीदरलैंड में आर्द्रभूमि से पानी निकालने के लिए स्कूप पहियों को चलाने वाली खोखली-पोस्ट मिलों का उपयोग किया जाता रहा है।^[21]

टॉवर मिल

मुख्य लेख: टॉवर मिल

[[फ़ाइल:Açores 2010-07-21 (5123960230) (क्रॉप्ड).jpg|thumb|upright|left|पुर्तगाल के अज़ोरेस द्वीप में पवनचक्की।]] [[फ़ाइल:Molinos de Consuegra.jpg|right|thumb|स्पेन के Consuegra में टॉवर मिल]] 13वीं सदी के अंत तक, चिनाई वाली टॉवर मिल, जिस पर मिल के पूरे शरीर के बजाय केवल टोपी को घुमाया जाता है, शुरू की गई थी। टॉवर मिलों का प्रसार बढ़ती अर्थव्यवस्था के साथ हुआ, जिसके लिए बिजली के बड़े और अधिक स्थिर स्रोतों की आवश्यकता थी, हालांकि उन्हें बनाना अधिक महंगा था। पोस्ट मिल के विपरीत, टावर मिल की केवल टोपी को हवा की दिशा में मोड़ने की आवश्यकता होती है, इसलिए मुख्य संरचना को बहुत अधिक ऊंचा बनाया जा सकता है, जिससे पाल को लंबा बनाया जा सकता है, जो उन्हें कम हवा में भी उपयोगी कार्य प्रदान करने में सक्षम बनाता है। टोपी को या तो टोपी के अंदर विंच या गियरिंग द्वारा या मिल के बाहर टेल पोल पर एक चरखी से हवा की दिशा में घुमाया जा सकता है। टोपी और पाल को स्वचालित रूप से हवा में रखने का एक तरीका फ़ैनटेल का उपयोग करना है, जो पवनचक्की के पीछे पाल के समकोण पर लगा एक छोटा पवनचक्की है। इन्हें पोस्ट मिलों के टेल पोल पर भी लगाया जाता है और ये ग्रेट ब्रिटेन और पूर्व ब्रिटिश साम्राज्य के अंग्रेजी बोलने वाले देशों, डेनमार्क और जर्मनी में आम हैं, लेकिन अन्य स्थानों पर दुर्लभ हैं। भूमध्य सागर के कुछ हिस्सों के आसपास, निश्चित कैप वाली टावर मिलों का निर्माण किया गया था क्योंकि हवा की दिशा अधिकांश समय बहुत कम बदलतीथी।साँचा:उद्धरण की आवश्यकता है

स्मॉक मिल

मुख्य लेख: स्मॉक मिल

[[फ़ाइल:ग्रीट्सिएलर ज़्विलिंग्समुहलेन 2010.jpg|thumb|ग्रीट्सिएल, जर्मनी] में एक स्टेज के साथ दो स्मॉक मिल स्मॉक मिल टावर मिल का बाद का विकास है, जहाँ चिनाई वाले टावर को लकड़ी के ढांचे से बदल दिया जाता है, जिसे "स्मॉक" कहा जाता है, जिसे छप्पर, बोर्ड या अन्य सामग्रियों जैसे स्लेट, शीट मेटल, या टार पेपर से ढका जाता है। स्मॉक आमतौर पर अष्टकोणीय योजना का होता है, हालाँकि अलग-अलग पक्षों की संख्या वाले उदाहरण भी हैं। स्मॉक पवन चक्कियों को 17वीं शताब्दी में डच द्वारा टावर पवन चक्कियों की सीमाओं को दूर करने के लिए पेश किया गया था, जिन्हें बनाना महंगा था और उन्हें गीली सतहों पर खड़ा नहीं किया जा सकता था। स्मॉक विंडमिल का निचला आधा हिस्सा ईंट से बना था, जबकि ऊपरी आधा हिस्सा लकड़ी से बना था, जिसमें ढलानदार टॉवर का आकार था जो डिजाइन में संरचनात्मक मजबूती जोड़ता था। इसने उन्हें हल्का बनाया और अस्थिर जमीन पर खड़ा किया जा सकता था। स्मॉक विंडमिल डिज़ाइन में पीछे की ओर एक छोटा टरबाइन शामिल था जो मुख्य मिल को हवा की दिशा का सामना करने में मदद करता था।^[22] यांत्रिकी ==

पाल

मुख्य लेख: पवनचक्की पाल

[[फ़ाइल:कुरेमा मोइसा तुलेवेस्की.jpg|thumb|कुरेमा, एस्टोनिया] में पवनचक्की [[फ़ाइल:होलगेट पवनचक्की (8578).jpg|thumb|5-पाल [[होलगेट पवनचक्की|यॉर्क, इंग्लैंड में होलगेट पवनचक्की]]] आम पाल में एक जालीदार ढाँचा होता है जिस पर पाल का कपड़ा फैला होता है। मिलर हवा और ज़रूरी शक्ति के हिसाब से कपड़े के फैलाव की मात्रा को समायोजित कर सकता है। मध्ययुगीन मिलों में, पाल के कपड़े को पाल की सीढ़ीनुमा व्यवस्था में लपेटा जाता था। बाद में मिल पाल में एक जालीदार ढांचा होता था, जिस पर पाल का कपड़ा फैला होता था, जबकि ठंडी जलवायु में, कपड़े की जगह लकड़ी की पट्टियों का इस्तेमाल किया जाता था, जिन्हें बर्फीली परिस्थितियों में संभालना आसान होता था।^[23] जिब पाल आमतौर पर भूमध्यसागरीय देशों में पाया जाता है और इसमें एक स्पर के चारों ओर लपेटा हुआ कपड़े का एक सरल त्रिभुज होता है।^[24]

मशीनरी

मुख्य लेख: मिल मशीनरी

पवनचक्की के अंदर गियर पाल की घूर्णी गति से प्राप्त शक्ति को यांत्रिक उपकरण तक पहुंचाते हैं। पाल क्षैतिज विंडशाफ्ट पर रखे जाते हैं। विंडशाफ्ट पूरी तरह से लकड़ी से बने हो सकते हैं, लकड़ी के साथ एक कच्चा लोहा पोल अंत (जहां पाल लगे होते हैं), या पूरी तरह से कच्चा लोहा। ब्रेक व्हील को विंडशाफ्ट पर आगे और पीछे के बीयरिंग के बीच फिट किया जाता है। इसमें रिम के बाहर ब्रेक होता है और रिम के किनारे दांत होते हैं जो ऊर्ध्वाधर सीधे शाफ्ट के शीर्ष छोर पर वालोवर नामक क्षैतिज गियरव्हील को चलाते हैं। ग्रिस्ट मिल में, बड़ा स्पर व्हील, सीधे शाफ्ट के नीचे, प्रत्येक मिलस्टोन को चलाने वाले शाफ्ट पर एक या अधिक स्टोन नट चलाता है। पोस्ट मिलों में कभी-कभी स्पर गियर व्यवस्था के बजाय सीधे स्टोन नट को चलाने वाला एक हेड और/या टेल व्हील होता है। अतिरिक्त गियर व्हील एक सैक होइस्ट या अन्य मशीनरी को चलाते हैं। यदि पवनचक्की का उपयोग अनाज पीसने के अलावा अन्य अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है तो मशीनरी भिन्न होती है। एक ड्रेनेज मिल एक स्कूप व्हील या आर्किमिडीज स्क्रू को चलाने के लिए सीधे शाफ्ट के निचले सिरे पर गियर व्हील के दूसरे सेट का उपयोग करता है। सॉमिल आरी को एक पारस्परिक गति प्रदान करने के लिए एक क्रैंकशाफ्ट का उपयोग करता है। पवनचक्कियों का उपयोग कई अन्य औद्योगिक प्रक्रियाओं को शक्ति प्रदान करने के लिए किया गया है, जिसमें पेपरमिल, थ्रेसिंग मिल, और तिलहन, ऊन, पेंट और पत्थर के उत्पादों को संसाधित करना शामिल है।^[25]

पवन चक्कियों का इतिहास

पवन ऊर्जा के उपयोग की अवधारणा का विकास ई. पू. ४००० तक पुराना है, जब प्राचीन मिस्त्र निवासी नील नदी में अपनी नावों को चलाने के लिए पाल का प्रयोग करते थे। पवन चक्कियों तथा पनचक्कियों ने सबसे पहले शक्ति के स्रोत के रूप में पशु शक्ति का स्थान लिया। ७ वीं शताब्दी के अरब लेखकों ने ई. ६४४ में फारस में मीलों का सन्दर्भ दिया है। ये मिलें साइन्स्ता में स्थित थीं, जो फारस (इरान) व अफगानिस्तान की सीमा

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पवन ऊर्जा