ડેનમાર્કથી કેનેરી આઇલેન્ડ્સ સુધીના પવન ઊર્જા કેન્દ્રોમાં ટર્બાઇનનાં પાંખિયાં એક અણધાર્યા દુશ્મનનો સામનો કરે છે: વરસાદ. તેમનાં છેડા 360 km/hની ઝડપે ફરી શકે છે અને આ ઝડપે વરસાદનાં ટીપાં ધીમે ધીમે પાંખિયાની આગળની ધારને ઘસી નાખે છે. ઘસાઈ ગયેલાં પાંખિયાં ઓછી વીજળી ઉત્પન્ન કરે છે, જ્યારે યુરોપ સ્વચ્છ ઊર્જા માટે પવન પર વધુ આધાર રાખી રહ્યું છે.

વરસાદ જ એકમાત્ર કારણ નથી. રેતી અને કરા પણ પાંખિયાંની સપાટીને નુકસાન પહોંચાડી શકે છે. તેથી ક્યાં ધોવાણ થવાની શક્યતા સૌથી વધુ છે અને તેને કેવી રીતે મર્યાદિત કરી શકાય તે સમજવું મહત્ત્વનું છે.

સ્પેનના નવારા પ્રાંતના સારિગુરેનમાં આવેલા નેશનલ રિન્યુએબલ એનર્જી સેન્ટર (CENER)નાં પવન ઊર્જા સંશોધક ડૉ. બેઆત્રિસ મેન્ડેઝ લોપેઝ આ પડકારનો સામનો કરવા ઉદ્યોગ અને શિક્ષણ-સંશોધન જગત, બંનેનો અનુભવ સાથે લાવે છે.

એન્જિનિયરિંગ અને કમ્પ્યુટરની મદદથી પ્રવાહીઓની ગતિનો અભ્યાસ કરતા વિજ્ઞાનમાં તાલીમ મેળવ્યા બાદ તેમણે 2011માં CENERમાં જોડાતાં પહેલાં સ્પેનના પવન ઊર્જા અને વિમાન ઉદ્યોગોમાં કામ કર્યું હતું. હવે તેઓ હવામાન ટર્બાઇનની કામગીરી અને ટકાઉપણાને કેવી અસર કરે છે તેની તપાસ કરતી EUના ભંડોળવાળી પહેલ AIREનું સંકલન કરે છે.

આ બાબતનું મહત્ત્વ ઘણું મોટું છે. 2025માં EUની નવીનીકરણીય વીજળીમાં પવન ઊર્જાનો હિસ્સો એક તૃતીયાંશથી વધુ હતો. ભવિષ્ય તરફ જોતાં, યુરોપિયન કમિશનને અપેક્ષા છે કે 2050 સુધીમાં પવન ઊર્જા EUની વીજળીની માગના 40%થી વધુ ભાગને પૂરો કરશે. ત્યાં સુધી પહોંચવા માટે વાતાવરણમાં વધુ ઊંચાઈ સુધી પહોંચતી મોટી ટર્બાઇનોનો ઉપયોગ કરવો પડશે અને જમીન તથા સમુદ્રમાં વધુ પડકારજનક સ્થળો શોધવાં પડશે.

મેન્ડેઝે કહ્યું, “ભવિષ્યમાં EUના નવીનીકરણીય ઊર્જાના લક્ષ્યો પૂરા કરવા માટે આપણને ઘણી વધુ પવન ઊર્જાની જરૂર પડશે. આપણે પવનચક્કીઓને શક્ય તેટલી કાર્યક્ષમ બનાવવી પડશે અને એ જુદાં જુદાં સ્થળોએ અસરકારક રીતે કામ કરી શકે તેવી હોવી જોઈએ.”

“ભવિષ્યમાં EUના નવીનીકરણીય ઊર્જાના લક્ષ્યો પૂરા કરવા માટે આપણને ઘણી વધુ પવન ઊર્જાની જરૂર પડશે.” ડૉ. બેઆત્રિસ મેન્ડેઝ, AIRE

દરેક દેશમાં ઊર્જાનાં સ્ત્રોતોનું મિશ્રણ અલગ હોય છે, તેથી કેટલાક દેશોમાં પવનનું મહત્ત્વ બીજા દેશો કરતાં વધુ છે. AIRE ટીમનાં સભ્ય આસ્તા હાનેસદોતિર રોસ્કિલ્ડેમાં આવેલી ટેક્નિકલ યુનિવર્સિટી ઓફ ડેનમાર્કની રિસો શાખામાં પવન અને ઊર્જા પ્રણાલીઓ પર સંશોધન કરે છે. તેઓ આ તફાવતને પોતાના અનુભવથી જાણે છે: તેમના વતન આઇસલેન્ડમાં જળવિદ્યુત અને ભૂઉષ્મીય ઊર્જા પુષ્કળ છે.

“પરંતુ ડેનમાર્ક જેવાં કેટલાંક સ્થળોએ, જ્યાં જળવિદ્યુત લગભગ નથી, પવન ઊર્જા અત્યંત જરૂરી છે.”

પવનની ઝડપથી આગળ

વિકાસકર્તાઓને સ્થળ પસંદ કરવામાં અને વધુ અસરકારક પવન ઊર્જા કેન્દ્રોની રચના કરવામાં મદદ કરવા AIREની ટીમ માત્ર પવનની ઝડપથી આગળની બાબતો પર ધ્યાન આપી રહી છે. સંશોધકો વાસ્તવિક પરિસ્થિતિમાં ટર્બાઇનો કેવી રીતે કામ કરે છે તે દર્શાવતાં મોડેલ સુધારવા માટે પવન ઊર્જા કેન્દ્રોનાં માપનોનો ઉપયોગ કરી રહ્યા છે. તેમાં આધુનિક ટર્બાઇનો જેટલી ઊંચાઈએ પહોંચે છે ત્યાં જોવા મળતા વરસાદ, રેતી અને પવનની પરિસ્થિતિઓને ધ્યાનમાં લેવાય છે.

તેઓ પાંખિયાંનું ધોવાણ કેવી રીતે વધે છે તેનું મોડેલ બનાવી રહ્યા છે અને તેના કારણે સંચાલકોને કેટલી વીજળી ગુમાવવી પડી શકે તેની ગણતરી કરી રહ્યા છે. તેમણે એ પણ તપાસ્યું છે કે ભારે વરસાદ દરમિયાન ટર્બાઇનની ગતિ ઘટાડવાથી નુકસાન કેવી રીતે ઘટાડી શકાય. સાથે સાથે તેઓ કઠોર હવામાનનો સામનો કરી શકે તેવા પાંખિયાંના આકાર પણ વિકસાવી રહ્યા છે.

મેન્ડેઝે કહ્યું, “પ્રોજેક્ટનો હેતુ વાસ્તવિક હવામાનની પરિસ્થિતિમાં પવનચક્કીઓ કેવી રીતે કામ કરે છે તે વધુ સારી રીતે સમજવાનો છે.”

આ ટીમમાં 6 દેશોની 11 યુનિવર્સિટીઓ, કંપનીઓ તથા સંશોધન અને નવીનતા કેન્દ્રો સામેલ છે. સરહદો પાર સાથે કામ કરવાથી સંશોધકોને સરખામણી માટે વિવિધ પરિસ્થિતિઓ મળે છે. તેમાં ડેનમાર્ક અને UKથી કેનેરી આઇલેન્ડ્સ સુધીનાં જમીન તથા સમુદ્રમાં આવેલાં સ્થળો સામેલ છે.

વરસાદની મુશ્કેલી

વરસાદ અને અન્ય રીતે પડતા પાણી કે બરફને સમજવું ખાસ કરીને પડકારજનક છે. ટીમે જમીનથી લગભગ 3 km સુધીની ઊંચાઈએ તેનું માપન કર્યું છે. શું પડે છે, ટીપાં કે કણો કેટલાં મોટાં છે અને કેટલી ઝડપે પડે છે તેની નોંધ કરવામાં આવી છે.

મેન્ડેઝે કહ્યું, “અમે જાણ્યું છે કે વરસાદ અને અન્ય રીતે પડતા પાણી કે બરફની અસરો જટિલ છે અને હજુ ઘણું સમજવાનું બાકી છે. પવન સાથેનો તેનો સંબંધ હંમેશાં સીધો હોતો નથી: વરસાદનો અર્થ જોરદાર પવન હોય જ એવું નથી અને તેનાથી ઊલટું પણ એવું જ છે. જમીન સપાટ છે કે વધુ જટિલ, તેના પર પણ અસરોનો આધાર રહે છે.”

હાનેસદોતિરે ઉમેર્યું કે વરસાદની અસરો માપવી અને તેનું કમ્પ્યુટર અનુકરણ કરવું પણ મુશ્કેલ છે. “અમે 2 સાધનો બાજુબાજુમાં મૂકી શકીએ છીએ અને છતાં બંનેનાં માપ અલગ આવી શકે છે. પવનના કિસ્સામાં સામાન્ય રીતે આવું જોવા મળતું નથી.”

સંશોધકો નુકસાન મર્યાદિત કરવાની વ્યવહારુ રીતો શોધી રહ્યા છે. 1 રીત ભારે વરસાદ દરમિયાન, જ્યારે ધોવાણનું જોખમ વધુ હોય ત્યારે, પાંખિયાંની ઝડપ ઘટાડવાની છે. તેનો અર્થ ટૂંકા ગાળામાં ઓછી વીજળીનું ઉત્પાદન થાય છે, પરંતુ ઘસારો ઘટાડવાથી પાંખિયાં કદાચ લાંબો સમય ટકી શકે અને સમય જતાં પોતાની કામગીરી જાળવી શકે.

ટીમે હવામાનથી થતા નુકસાન સામે વધુ સારી પ્રતિકારક્ષમતા માટે પાંખિયાંના નવા આકાર પણ તૈયાર કર્યા છે.

પવન ઊર્જા ઉદ્યોગ સાથે મળીને તૈયાર કરેલાં સાધનો

AIREની ટીમે પોતાનાં મોડેલ અને ડેટાને એક ઑનલાઇન સાધનસંગ્રહમાં એકત્ર કર્યાં છે. તે અન્ય સંશોધકો અને પવન ઊર્જા ઉદ્યોગને જોખમોનું મૂલ્યાંકન કરવા તથા ટર્બાઇનની રચના અને સંચાલન સુધારવામાં મદદ કરે છે.

આ સંસાધનોમાં સમગ્ર યુરોપમાં વરસાદથી થનારા ધોવાણનું મોડેલ આધારિત જોખમ દર્શાવતો પાંખિયાંના ધોવાણના જોખમનો નકશો, વરસાદ અને રેતી જેવી પરિસ્થિતિઓમાં પવન ઊર્જા કેન્દ્રો માટેનું આયોજન સાધન અને પાંખિયાં ઘસાતાં ટર્બાઇન કેટલી વીજળી ગુમાવી શકે તેનો અંદાજ આપતાં મોડેલ સામેલ છે.

આ સાધનસંગ્રહ ઓપન સોર્સ છે, એટલે કોઈ પણ તેનો ઉપયોગ કરી શકે છે અને તેમાં ફેરફાર કરી શકે છે.

હાનેસદોતિરે કહ્યું, “અમને આશા છે કે AIREનો સાધનસંગ્રહ લાંબા સમય સુધી ઉપયોગી રહેતું એવું સંસાધન બનશે, જેનો સંશોધકો અને ઉદ્યોગ ઉપયોગ કરી શકે, તેને ચકાસી શકે અને તેના આધારે આગળનું કામ કરીને પવન ઊર્જાની વિશ્વસનીયતા સુધારી શકે.”

“ડેનમાર્ક જેવાં કેટલાંક સ્થળોએ, જ્યાં જળવિદ્યુત લગભગ નથી, પવન ઊર્જા અત્યંત જરૂરી છે.” આસ્તા હાનેસદોતિર, AIRE

આ સંસાધનો ઔદ્યોગિક ભાગીદારો સાથે નજીકના સહયોગમાં વિકસાવવામાં આવ્યાં હતાં. તેમાં સીમેન્સ ગેમેસા રિન્યુએબલ એનર્જીનો ડેનિશ વિભાગ, સ્પેનની કેપિટલ એનર્જી અને ફ્રાન્સની એન્જી સામેલ હતાં.

મેન્ડેઝે કહ્યું, “તેમણે સાધનોની રચના દરમિયાન તેનું પરીક્ષણ કર્યું અને વિકાસકર્તાઓને પોતાના પ્રતિભાવો મોકલ્યા. આ મોડેલોના ઉપયોગથી અનિશ્ચિતતા અને ખર્ચ ઘટવા જોઈએ અને વીજ ઉત્પાદન વધવું જોઈએ. તેનાથી પાંખિયાંના ઉત્પાદકો અને પવન ઊર્જા કેન્દ્રોના સંચાલકોને પોતાની રચનાઓ અને કામગીરી સુધારવામાં મદદ મળશે.”

જ્ઞાનની વહેંચણી

AIREનું સંશોધન પવન ઊર્જાની આગાહી અને ટર્બાઇનની રચના સુધારવાના વ્યાપક યુરોપિયન પ્રયાસનો ભાગ છે. તેની સાથે EUના ભંડોળવાળી 2 અન્ય પહેલ FLOW અને MERIDIONAL પણ કામ કરે છે. તેના સંશોધકો પણ પવન ઊર્જા કેન્દ્રો કેટલી વીજળી ઉત્પન્ન કરશે અને તેમના પર કેટલું દબાણ આવશે તેની આગાહી માટે મોડેલ અને પદ્ધતિઓ વિકસાવી રહ્યા છે.

આ 3 ટીમોએ સાથે મળીને WindLabમાં યોગદાન આપ્યું છે. તે સૌ માટે ખુલ્લું એવું ઑનલાઇન જ્ઞાન અને ડેટા કેન્દ્ર છે, જેમાં કોઈ પણ શોધ કરી શકે છે અને તેનો ઉપયોગ કરી શકે છે. હાલમાં તેમાં યોગદાન આપતી 27 સંસ્થાઓના 1 100થી વધુ ડેટાસેટ છે—એટલે કે માપનો અને કમ્પ્યુટર અનુકરણોના સંગ્રહ.

આ ડેટામાં પવન, વરસાદ અને પાંખિયાંની સ્થિતિનાં માપનોથી લઈને વાતાવરણનાં કમ્પ્યુટર અનુકરણો સુધીની તમામ બાબતો સામેલ છે. તેમાં જમીન અને સમુદ્રમાં આવેલી ટર્બાઇનો તેમજ પતંગ જેવી હવામાં ઊડતી પ્રણાલીઓ વિશેની માહિતી પણ છે.

મેન્ડેઝ માટે લાંબા ગાળાનો હેતુ પવન ઊર્જાનું ઉત્પાદન વધુ અનુમાન કરી શકાય એવું અને ઓછું જોખમી બનાવવાનો છે.

તેમણે કહ્યું, “અમને આશા છે કે AIREના કાર્યનો વારસો કોઈ સ્થળે પવન ઊર્જાની સંભાવના અને ત્યાં હવામાનને લગતા પડકારોની વધુ સારી સમજના રૂપમાં રહેશે, જેનાથી ભવિષ્યના પ્રોજેક્ટ્સનાં નાણાકીય જોખમો ઘટાડવામાં મદદ મળશે. વધુ વિશ્વસનીય પવન ઊર્જા ઊર્જાના ભાવને સ્થિર કરવામાં અને નવીનીકરણીય ઊર્જાને વ્યવસ્થામાં જોડવાનું વધુ સરળ બનાવવામાં મદદ કરશે.”

હાનેસદોતિર માટે હેતુ સ્પષ્ટ છે. “અમે બતાવવા માગીએ છીએ કે વ્યવહારુ ઓપન-સોર્સ સાધનોનો ઉપયોગ કરીને ધોવાણની આગાહી કરી શકાય છે અને તેને સક્રિય રીતે સંભાળી શકાય છે.”

ટર્બાઇનો મોટી થતી જાય છે અને વધુ પડકારજનક સ્થળોએ સ્થાપવામાં આવે છે તેમ તેમને વાતાવરણની વધુ વિવિધ પરિસ્થિતિઓનો સામનો કરવો પડે છે. પવન અને હવામાન વિશેની સમજ સુધારીને સંશોધકો ટર્બાઇનોને તેમની સામે આવનારી પરિસ્થિતિઓ સહન કરવામાં મદદ કરવાની આશા રાખે છે, જેથી યુરોપ જે સ્વચ્છ વીજળી પર આધાર રાખે છે તેનું ઉત્પાદન ચાલુ રહી શકે.

આ લેખમાં દર્શાવેલું સંશોધન EUના Horizon Programmeના ભંડોળથી થયું હતું. મુલાકાત આપનારાઓના અભિપ્રાયો યુરોપિયન કમિશનના અભિપ્રાયોને આવશ્યકપણે દર્શાવતા નથી. જો તમને આ લેખ ગમ્યો હોય તો કૃપા કરીને તેને સોશિયલ મીડિયા પર શેર કરવાનું વિચારો.