ফ্লাইং উইন্ডমিল

শক্তির নবতর সম্ভাবনা

মহাবিশ্ব অসীম এক শক্তির আধার, এটা অস্বীকার করার কোনো কারণ নেই। কিন্তু আমাদের গ্রহে শক্তির মজুতকে অসীম বলা যায় কি না তা নিয়ে তর্ক হওয়ার যথেষ্ট অবকাশ রয়েছে। বিশেষ করে জ্বালানি হিসেবে আমরা আমাদের গ্রহের শক্তিকে যেভাবে ব্যবহার করছি, তাতে একসময় তা ফুরিয়ে যাবে বলেই ধারণা বিজ্ঞানী বা বিশেষজ্ঞদের। জ্বালানি হিসেবে জীবাশ্ব ক্রমেই সীমিত হয়ে পড়ছে। এর বিকল্প হিসেবে বিভিন্ন উৎস থেকে জ্বালানি সংগ্রহের প্রচেষ্টা অব্যাহত রয়েছে। সম্ভাব্য প্রাকৃতিক সব উৎসকেই কাজে লাগানোর চেষ্টা করা হচ্ছে। সূর্য, পানি, বায়ু কিছুই বাদ যাচ্ছে না। বায়ুশক্তিকে কাজে লাগিয়ে বিদ্যুৎ উৎপাদন একেবারেই নতুন কিছু নয়। বিশ্বের অনেক দেশ বায়ুকল বা উন্ডমিল ব্যবহার করছে। ইতিহাস ঘাঁটলে দেখা যায়, উনিশ শতকের প্রথম ভাগেই বায়ুশক্তিকে কাজে লাগিয়ে মানুষ সেচকাজসহ বিভিন্ন ধরনের জটিল যন্ত্র চালাতো। তবে এখন এ ধরনের মেশিন ব্যবহার হয় অধিকাংশ ক্ষেত্রেই বিদ্যুৎ উৎপাদনের কাজে। উপকূলীয় অঞ্চলে বা পাহাড়ের ওপরে যেখানে বেশ জোরে বায়ুপ্রবাহিত হয়, সেখানে এ রকম মেশিন ব্যবহার করে বিদ্যুৎ উৎপাদন করা হচ্ছে। বিভিন্ন দেশে এ ধরনের প্রকল্প থেকে উল্লেখযোগ্য পরিমাণে বিদ্যুৎ তাদের জাতীয় গ্রিডে যুক্ত হচ্ছে। 

এটা আমাদের সবার জানা বিষয় যে বায়ুর এক স্থান থেকে আরেক স্থানে স্থানান্তর হওয়াই বায়ুপ্রবাহ। এই প্রবাহের কারণ হচ্ছে সূর্যের তাপে যখন ভূ-পৃষ্ঠ উত্তপ্ত হয়, তখন সব জায়গা একইভাবে উত্তপ্ত হয় না, কোথাও বেশি হয় কোথাও বা কম। এই কম-বেশি হওয়ার কারণেই বায়ু প্রবাহিত হয়। ভৌগোলিক অবস্থানের কারণে অনেক স্থানে বছরের পর বছর ধরে একই নিয়মে বায়ুর প্রবাহ চলতে থকে। সমতলভূমির চেয়ে সাধারণত পার্বত্য ও উপকূলীয় অঞ্চলে বায়ুপ্রবাহের গতি অনেক বেশি। আবার ভূমির চেয়ে পানির ওপর দিয়ে বায়ুর প্রবাহ অনেক জোরে ও স্বাচ্ছন্দ্যে হতে পারে। কারণ, মাটির ওপর বায়ুপ্রবাহের সময় ভূমির সঙ্গে যে ঘর্ষণ তৈরি হয়, পানির ওপর প্রবাহের ফলে তা অনেক কম হয়। বায়ুপ্রবাহের গতি উচ্চতার ওপরও নির্ভর করে। সাধারণত সমতল ভূপৃষ্ঠের উপরিতলে যে গতিতে বায়ু প্রবাহিত হয়, তার চেয়ে মোটামুটি ১০ মিটার উচ্চতায় ২০ থেকে ২৫ গুণ বেশি গতিতে বায়ু প্রবাহিত হয়। আবার যদি প্রায় ৬০ মিটার উচ্চতায় ওঠা যায়, তাহলে শতকরা এই হার ৩০ থেকে ৬০ শতাংশ বেড়ে যায়। কারণ, উচ্চতা যত বাড়তে থাকে, ভূমির ঘর্ষণ বল ততই দুর্বল হতে থাকে। ফলে গতি বৃদ্ধি পায়। এসব সুবিধার কথা মাথায় রেখেই প্রচলিত বায়ুকলগুলো তৈরি করা হয়। যেমন, হরাইজন্টাল এক্সিস মেশিন বা ডাচ টাইপ উইন্ড মিল অথবা ভার্টিক্যাল এক্সিস মেশিন বা ডেরিয়াস রোটর-এর মতন বহুল প্রচলিত মেশিনগুলোর অনেক সুবিধা থাকা সত্ত্বেও অনেক অসুবিধাও আমাদের চোখে পড়ে। যেমন:

বায়ুর গতি-প্রকৃতি আগে থেকেই বোঝা একটু জটিল বিষয়। যদিও দীর্ঘদিনের পর্যবেক্ষণের মাধ্যমে কিছুটা অনুমান করা যায়। তারপরও বলতে হয়, এটা খুব বেশি বাস্তবসম্মত নয়। ফলে যদি কোনো সময় অনেক বেশি বায়ুশক্তির প্রয়োজন হয় তাহলে তা যে প্রয়োজনমতো পাওয়া যাবে, সে নিশ্চয়তা দেওয়া মুশকিল।

আবার যেখানে পর্যাপ্ত পরিমাণে বায়ুশক্তিকে কাজে লাগিয়ে যথেষ্ট পরিমাণে বিদ্যুৎ উৎপাদন করার সম্ভাবনা রয়েছে, সেখান থেকে উৎপাদিত বিদ্যুৎ ব্যবহারের স্থান এতটাই দূরে যে সাবস্টেশন, বিতরণ লাইনসহ অন্যান্য খরচ হিসাব করতে গেলে তা কোনোভাবেই বাস্তবসম্মত হয় না।

এ ধরনের মেশিনগুলোর আরেকটি বড় সমস্যা হচ্ছে পাখি। প্রতিবছর এসব টারবাইনের ব্লেডের আঘাতে কয়েক হাজার পাখি হতাহত হয়।

প্রকৃতির ওপরেও এসব বায়ুকল কিছুটা বিরূপ প্রভাব ফেলে। এর শব্দ ও পাখার নড়াচড়া পাখি ও বন্য প্রাণীদের চলাচল ও সোলার সিস্টেমে বাধা সৃষ্টি করে। বিশেষ করে এসব দানবীয় মেশিন দেখে ভয়ে তারা তাদের আবাসস্থল ত্যাগ করে, ফলে খাদ্যশৃঙ্খল ক্ষতিগ্রস্ত হয়।

উইন্ড টারবাইনগুলো টিভি সম্প্রচারেও বাধা সৃষ্টি করে। 

এ ধরনের বায়ুকলের সবচেয়ে বড় সমস্যা হচ্ছে, এগুলো চালানোর জন্য সব সময় প্রয়োজনীয় বায়ুপ্রবাহ পাওয়া যায় না।

কিন্তু গতানুগতিক বায়ুকল যে উচ্চতায় বসানো হয়, তার চেয়ে বেশি উচ্চতায় বায়ুর প্রবাহ যথেষ্ট বেশি এবং বলতে গেলে সব সময়ই পাওয়া যায়। কিন্তু সেখানে বায়ুকল বসবে কীভাবে? এটা আমাদের অনেকের ভাবার বিষয় হলেও হতে পারে, তবে অসম্ভব বিষয় নয়। যদি কোনোভাবে মেশিনটিকে শূন্যে ভাসিয়ে রাখার ব্যবস্থা করা যায় তাহলেই এর সমাধান মেলে। তখন এটাকে আমরা উড়ন্ত বায়ুকল বা ফ্লাইং উইন্ডমিল বলতে পারি।

কানাডিয়ান ইঞ্জিনিয়ার ফ্রেড ফারগুসন ইতিমধ্যেই এই উড়ন্ত বায়ুকল বা ফ্লাইং উইন্ডমিল তৈরি করে ফেলেছেন। তিনি এর নাম দিয়েছেন ‘ম্যাগেন এয়ার রোটর সিস্টেম’ বা সংক্ষেপে মার্স। উড়ন্ত বাযুকল বা ফ্লাইং উইন্ডমিল কিংবা মার্স যে নামেই ডাকি না কেন, প্রচলিত উইন্ডমিলের সঙ্গে এর কাজের বিশেষ কোনো পার্থক্য নেই। মার্সেরও একটা রোটর ও জেনারেটর আছে, প্রচলিত উইন্ডমিলেরও আছে। তবে এর মূল পার্থক্য হচ্ছে এটি শূন্যে ভাসমান অবস্থায় থাকে আর প্রচলিত উইন্ডমিল ভূমিতে স্থায়ীভাবে একটি শক্ত স্থাপনার সঙ্গে যুক্ত থাকে। আরও সহজভাবে বলতে গেলে, একটি গরম বাতাসভর্তি বেলুনের মধ্যে একটি রোটর আর জেনারেটর বসিয়ে দিয়ে আকাশে উড়িয়ে দিলেই হয়। অবশ্য নিয়ন্ত্রণের সুতোটা হাতে রাখতে হবে আপনাকেই। তা ছাড়া জেনারেটরের উৎপাদিত বিদ্যুৎ শূন্য থেকে নিচে নামিয়ে আনতে হলে অবশ্যই একটা ভালো মানের পরিবাহী ব্যবহার করতে হবে।

তবে মার্সের গঠনগত আরও কিছু বৈশিষ্ট্য রয়েছে। ইঞ্জিনিয়ার ফ্রেড ফারগুসন তাঁর ম্যাগেন মার্সে প্রচলিত কোনো প্রপেলর ব্লেড ব্যবহার না করে হিলিয়াম ব্লিম্প ব্যবহার করেছেন। এই ব্লিম্প মোটরকে ঘিরে ঘুরতে থাকে এবং এর কেন্দ্র থেকে একটি পরিবাহী তার নিচের দিকে নেমে আসে। এটা আসলে বলা যেতে পারে হিলিয়াম গ্যাসে পরিপূর্ণ একটি বেলুন। এ বেলুনটি ভেকট্রান নামক একধরনের বুলেটপ্রম্নফ হালকা ও পাতলা কাপড়ের মতো পদার্থের তৈরি। এই ভেকট্রানের আরেকটি বিশেষ বৈশিষ্ট্য হচ্ছে, এটা একই পুরুত্বের ইস্পাতের চেয়েও বেশি শক্তিশালী। মার্স প্রয়োজনে ৩০০ থেকে ১ হাজার ফুট পর্যন্ত ওপরে উঠতে পারে। ফলে গতানুগতিক উইন্ডমিলের চেয়ে এটা আরও বেশি গতিশীল বাতাসকে দক্ষতার সঙ্গে কাজে লাগিয়ে বেশি পরিমাণে বিদ্যুৎ উৎপাদন করতে সক্ষম। যখন মার্স টারবাইন আকাশে উড়ে বিদ্যুৎ উৎপাদন করে, তখন এর সঙ্গে সংযুক্ত নিয়ন্ত্রণকারী পরিবাহী তার দিয়ে বিদ্যুৎ নিচে নেমে আসে এবং ব্যাটারি অথবা পাওয়ার গ্রিডে যুক্ত হয়। এর সঙ্গে অভ্যন্তরীণ একটি ব্লাডার সিস্টেম যুক্ত থাকে, যেটা বায়ুর চাপকে নিয়ন্ত্রণ করে।

এখন কথা হতে পারে যে হিলিয়াম যদি বেলুন থেকে বের হয়ে আসে তাহলে কী হতে পারে? অতিরিক্ত বায়ুর চাপ ও ঘূর্ণনের ফলে এ রকম একটা ঝঁুকি দেখা দিতেই পারে। তাই সাধারণ বেলুনের চেয়ে অনেক বেশি এ ধরনের সমস্যা মোকাবিলার উপযোগী করে একে তৈরি করা হয়েছে। ফারগুসনের মতে, এ ধরনের আশঙ্কা ২০০ ভাগের ১ ভাগের চেয়েও কম। আসলে হিলিয়াম একটি নিস্ক্রিয় গ্যাস আর ওজনেও বেশ হালকা। এই গ্যাস ব্যবহারের উদ্দেশ্য হচ্ছে এটা মার্সকে কম বা শান্ত বাতাসে অনেক উচ্চতায় ওঠাতে পারবে। আরও অনেক গ্যাস-এর চেয়ে হালকা সত্ত্বেও ব্যবহার করা হয়নি। কারণ, একমাত্র হিলিয়ামই হচ্ছে পরিবেশবান্ধব ও প্রকৃতিতে প্রচুর পরিমাণে পাওয়া যায়, তাই দামে সস্তা। এটা একটা নিস্ক্রিয় গ্যাস, তাই অনেকটা ঝঁুকিমুক্ত। তা ছাড়া চাপ, ঘূর্ণন গতি বাতাসের গতি এবং জেনারেটর ফাংশন নিচ থেকে খুব গুরুত্বের সঙ্গে মনিটর করা হয়। এর সাইজের ওপর নির্ভর করে এসি বা ডিসি জেনারেটর ব্যবহার করা হয় এবং প্রতি ৫০ ফুট উচ্চতায় একটি করে ফ্লাশ লাইট থাকে, যেটা প্রতি সেকেন্ডে একবার করে জ্বলে ওঠে আবার নিভে যায়। এটা যেহেতু অনেক ওপরে উঠতে সক্ষম, সেহেতু অনেক গতিসম্পন্ন বাতাস এর প্রপেলারকে ঘোরাতে থাকে, ফলে যে টর্ক উৎপন্ন হয় তা আরেকটি গিয়ার বক্সের মাধ্যমে জেনারেটরে স্থানান্তর হয়। এই গিয়ার বক্স ৩০ থেকে ৬০ আরপিএমকে ১ হাজার ২০০ থেকে ১ হাজার ৫০০ আরপিএমে উন্নীত করে। এটা বাতাসে ভাসমান অবস্থায় থাকবে এই কারণে এর ডিজাইনে এয়ারো-ডাইনামিক্সের ব্যবহার হয়েছে খুব গুরুত্বের সঙ্গে।

অনেক উচ্চতায় বিদ্যুৎ উৎপাদনে অনেক নতুন নতুন সমস্যা তৈরি হতে পারে। এসবের মোকাবিলা করা আরেকটি বিশেষ চ্যালেঞ্জ হয়ে দেখা দেয় মার্সের ক্ষেত্রে। তবে তা এখন পর্যন্ত বেশ ভালোভাবেই সমাধান করেছেন এর নির্মাতারা। যেমন, কয়েক শ মিটার দূর থেকে একে নিয়ন্ত্রণ করা, নিয়ন্ত্রণ ক্যাবল থেকে ছুটে যাওয়া বা ক্র্যাশ করা, অপ্রত্যাশিত ঝোড়ো হাওয়ার মোকাবিলা করা-এ সবকিছুর ব্যবস্থা রয়েছে মার্সের সঙ্গে। তবে প্রতিটি প্রযুক্তির মতো এরও কিছু সুবিধা ও অসুবিধা রয়েছে। যেমন, সুবিধার মধ্যে রয়েছে:

• বিদ্যুৎ উৎপাদন খরচ অনেক কম
• পাখি বা বাদুড়ের সঙ্গে কোনো সমস্যা করে না
• শব্দদূষণ অনেক কম
• ২ থেকে ২৮ মিটার/সেকেন্ড গতির বাতাসে কাজ করতে পারে
• ব্যয়বহুল কোনো টাওয়ার বা ক্রেন ছাড়াই অনেক উচ্চতায় উঠতে পারে
• এটা যে শুধু উপকূলীয় বা পাহাড়ি এলাকায় কাজ করবে তা নয়। বরং প্রায় সব জায়গায় কাজ করতে সক্ষম
• পাওয়ার গ্রিডের কাছাকাছি স্থাপন করা সম্ভব
• পাওয়ার গ্রিড ছাড়াও সাধারণ জেনারেটর হিসেবে ব্যবহার করা যাবে
• এটা বহন বা স্থাপনের জন্য কোনো ভারী মেশিন বা অনেক জায়গা কিংবা পরিবহনের জন্য অনেক বড় রাস্তার প্রয়োজন নেই।

আর যত অসুবিধা রয়েছে সেগুলো হচ্ছে:

• কোনো বিমানবন্দরের পাঁচ কিলোমিটারের মধ্যে একে স্থাপন করা যাবে না
• প্রাথমিক খরচ অনেক বেশি
• সবচেয়ে বড় অসুবিধাটি হচ্ছে, ঝড় বা এ রকম অত্যন্ত প্রবল গতির বাতাসের সময় একে নিচে নামিয়ে আনতে হয়।

এ রকম কয়েকটি অসুবিধাকে খুব বেশি গুরুত্ব না দিলে যেখানে বিদ্যুৎ সরবরাহ করা অনেক দুষ্কর, যেসব জায়গায় এখনো অবকাঠামো গড়ে ওঠেনি, সেসব জায়গায় অথবা দুর্যোগকবলিত এলাকায় জরুরি মেডিকেল, পানি বা ত্রাণ সরবরাহের সময় মার্সের ব্যবহার খুব গুরুত্বপূর্ণ হয়ে উঠতে পারে। তা ছাড়া সাধারণভাবে ব্যবহারের জন্যও এটি হতে পারে সুন্দর বিকল্প এক বিদ্যুৎব্যবস্থা। এর একটি ইউনিটের কারিগরি (টেকনিক্যাল) তথ্য:

মডেল           : ০৪ কিলো ওয়াট

দৈর্ঘ্য : ১২ মিটার

ব্যাস : ০৪ মিটার

ওজন : ১৫৮ কেজি (প্রায়)

হিলিয়াম : ১৭০ ঘন মিটার

টিথার হাইট               : ২০০ ফুট (১০০ ফুটের কানেক্টিং ক্যাবল ব্যবহার করে সর্বোচ্চ ৮০০ ফুট পর্যন্ত                  বাড়ানো যাবে)

ন্যূনতম বায়ুর গতি : ০১ মিটার/সেকেন্ড

সাধারণ বায়ুর গতি : ১২.৫ মিটার/সেকেন্ড

উৎপাদনক্ষমতা : ৪০০০ ওয়াট

তাপমাত্রা : -৪০ ডিগ্রি থেকে ৬০ডিগ্রি সেলসিয়াস

জেনারটর : ০২ X ০২ কিলোওয়াট

আউটপুট : ১২০ ভোল্ট এসি ৬০ হার্টজ, ২৪০ ভোল্ট এসি ৫০ হার্টজ, ১২-১২০ ভোল্ট ডিসি

লাইফ স্প্যান : ১৫ বছর

প্রকাশকালঃ বন্ধন, ১০৮তম সংখ্যা, এপ্রিল ২০১৯