যেহেতু মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের মতো দেশগুলি পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তির ক্ষমতা বাড়ানোর উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে নীতি এবং লক্ষ্যগুলি ঘোষণা করে, সেখানে নতুন এবং উন্নত নবায়নযোগ্য শক্তি প্রযুক্তির সুযোগ রয়েছে৷ Xenecore, একটি নিউ ইয়র্ক সিটি-ভিত্তিক কোম্পানি উচ্চতর শক্তি ক্যাপচার ক্ষমতা সহ আরও দক্ষ বায়ু টারবাইন ব্লেড বিকাশ করছে, প্রতিরোধ-ভিত্তিক ফ্যান-আকৃতির বায়ু ব্লেড ডিজাইন এবং বিকাশের জন্য যৌগিক অংশগুলিতে তার দক্ষতা ব্যবহার করছে।
Xenecore 2010 সালে কোম্পানির সিইও এবং প্রতিষ্ঠাতা জেরি চোয়ের দ্বারা প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল, কার্বন ফাইবার কম্পোজিট টেনিস র্যাকেটগুলি বিকাশের জন্য ক্রীড়া সামগ্রীর অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে উপাদান প্রযুক্তি ব্যবহারের মাধ্যমে এবং বেশ কয়েকটি পেটেন্ট তৈরি করেছিল। বল আঘাত করার সময় উচ্চ কর্মক্ষমতা এবং শক্তি সহ একটি কার্বন ফাইবার টেনিস র্যাকেট অর্জন করার জন্য এবং বাহুতে র্যাকেটের প্রভাব কমানোর জন্য, 18-মাস বিকাশের পর, তিনি এবং তার দল একটি উপাদান তৈরি করেছিলেন এবং প্রসেস সলিউশন, যা এখন বাণিজ্য নাম Xenecore-এর অধীনে বাজারজাত করা হয়, একটি থার্মোপ্লাস্টিক মাইক্রোস্ফিয়ার পণ্য যা যৌগিক অংশগুলির জন্য কাঠামোগত মূল হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে।
এই প্রাথমিক সাফল্যগুলি অনুসরণ করে, কোম্পানিটি থার্মোপ্লাস্টিক মাইক্রোস্ফিয়ার প্রযুক্তির আরও অপ্টিমাইজেশানে প্রচুর বিনিয়োগ করেছে এবং বিশ্বব্যাপী 250 টিরও বেশি পেটেন্টে ভূষিত হয়েছে। কোম্পানিটি খুঁজে পেয়েছে যে জেনেকোর পণ্যগুলির ব্যবহার টেনিস র্যাকেটের বাইরে অন্যান্য অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য নতুন সুযোগের জন্য প্রসারিত করতে পারে, যেমন ড্রোন ব্লেড এবং সম্প্রতি, প্রতিরোধ-ভিত্তিক বায়ু টারবাইন ব্লেড।
প্রায় দুই বছর আগে, Choe এবং Xenecore টিম কীভাবে কোম্পানির প্রক্রিয়া প্রযুক্তি এবং পণ্যগুলিকে উইন্ড টারবাইন ব্লেড তৈরি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে তা খতিয়ে দেখা শুরু করে। বর্তমানে, বেশিরভাগ উইন্ড টারবাইনে সরু বিমানের আকৃতির ব্লেড রয়েছে যা প্রাথমিকভাবে লিফট থেকে বিদ্যুৎ উৎপন্ন করে। যখন বাতাস ব্লেডের মধ্য দিয়ে যায়, ব্লেডের একপাশে গঠিত নিম্নচাপ বাতাসের দিকে লম্বভাবে ব্লেডের উপর টান দেয়, যার ফলে তারা রোটরগুলিকে ঘোরায়, বিদ্যুৎ উৎপন্ন করার জন্য টারবাইনে শক্তি স্থানান্তর করে।
এই ব্লেডগুলি সাধারণত ফাইবারগ্লাস চামড়া দিয়ে তৈরি হয় এবং লম্বা ব্লেডগুলিতে কার্বন ফাইবার কম্পোজিট উইং SPAR ক্যাপ দ্বারা সমর্থিত হয়। উইন্ড ব্লেডগুলি সাধারণত একটি খোলা ছাঁচে স্থাপন করা হয়, ভ্যাকুয়াম ইনজেক্ট করা হয় এবং তারপরে শিয়ার ওয়েব, ফোম কোর এবং আঠালো ব্যবহার করে একত্রিত করা হয়।
তবে প্রথম দিকের উইন্ডমিলগুলি দেখতে খুব আলাদা ছিল, এতে চওড়া, সমতল, পাখার আকৃতির কাঠের ব্লেড রয়েছে যা প্রতিরোধের মাধ্যমে বিদ্যুৎ উৎপন্ন করত, বাতাস সরাসরি ব্লেডগুলিকে বাতাসের দিকে ঠেলে দিতে ব্যবহৃত হত। যখন বায়ু টারবাইনগুলি প্রথম উদ্ভাবিত হয়েছিল, তখন সবাই ড্র্যাগ ব্যবহার করত কারণ এটি আরও বেশি বাতাস ধারণ করে। কিন্তু এই প্রথম ব্লেডগুলি ব্যবহৃত উপকরণগুলির কারণে একটি সমস্যা ছিল, কারণ প্রাচীনতম বায়ুকলগুলি নরম, কম টেকসই উপকরণ যেমন কাপড় দিয়ে তৈরি করা হয়েছিল।
1919 সালে, জার্মান পদার্থবিজ্ঞানী আলবার্ট বেটস বায়ু ক্যাপচার এবং ব্লেড ডিজাইনের উপর তার এখন-বিখ্যাত বেটস আইন প্রকাশ করেন। এই আইন অনুসারে, ব্লেডটি লিফট ব্যবহার করে সর্বাধিক 59 শতাংশ বায়ু শক্তি ক্যাপচার করতে পারে। এই তত্ত্বটি পাতলা, বাঁকা নকশাগুলি ব্যবহার করে, যা আজও জনপ্রিয়।
চোয়ের মতে, 59 শতাংশ শক্তি ক্যাপচার রেট একটি তাত্ত্বিক সর্বাধিক কারণ প্রকৃত বায়ু টারবাইনগুলি অনেক কম দক্ষতার সাথে শক্তি ক্যাপচার করে, তবে এটি আজকের উপকরণগুলির জন্য সর্বাধিক নয়। যেহেতু আজ ব্যবহৃত ফাইবারগ্লাস এবং কার্বন ফাইবার কম্পোজিটগুলি শক্তিশালী এবং হালকা, তারা বেটসের দিনে ব্লেড এবং উইংস তৈরি করতে ব্যবহৃত ধাতব পদার্থের চেয়ে অনেক ভাল কাজ করে। অতএব, বিদ্যমান উপাদান বৈশিষ্ট্য অপ্টিমাইজ করা হয়েছে যে দেওয়া, সেরা নকশা এখন অদক্ষ হতে পারে এবং আর প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে না.
এটি লক্ষণীয় যে অনেকগুলি প্রতিরোধ-ভিত্তিক উইন্ড ব্লেড ডিজাইন রয়েছে যা দীর্ঘদিন ধরে ব্যবহার করা হচ্ছে, যেমন স্যাভোনিয়াস টাইপ উল্লম্ব বায়ু টারবাইন, যেটিতে দুটি কাপ আকৃতির ব্লেড রয়েছে যা একটি কেন্দ্রীয় টারবাইনের চারপাশে ঘোরে। এই টারবাইনগুলি সাধারণত লিফ্ট-ভিত্তিক টারবাইনগুলির তুলনায় অনেক কম দক্ষ কারণ, একটি উল্লম্ব সেটআপে, দুটি ব্লেড প্রকৃতপক্ষে কিছু বাতাসকে ব্লক করে যা ব্লেডের বাকি অর্ধেকটি ক্যাপচার করতে পারে। যাইহোক, তাদের সহজ নকশা এবং কম বায়ু এলাকায় শক্তি ক্যাপচার করার ক্ষমতা তাদের বাড়িতে বা বাণিজ্যিক পরিবেশে টারবাইনের জন্য জনপ্রিয় করে তোলে।
Choe এবং তার দল একটি নতুন অনুভূমিক বায়ু টারবাইন তৈরি করতে যাত্রা করেছে যা সর্বাধিক টেনে আনে এবং সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণভাবে, উন্নত যৌগিক উপকরণ ব্যবহার করে।
Xenecore টিমের মুখোমুখি হওয়া প্রথম দিকের চ্যালেঞ্জগুলির মধ্যে একটি হল যে যেহেতু লিফ্ট-ভিত্তিক টারবাইনগুলি স্ট্যান্ডার্ড হয়ে উঠেছে, আজকের সিমুলেশন সফ্টওয়্যারটি শুধুমাত্র লিফট-ভিত্তিক টারবাইনগুলির কার্যকারিতা বিশ্লেষণ করতে ব্যবহৃত হয়। Choe এবং তার দল বেশ কিছু বিশ্লেষণাত্মক সরঞ্জাম চেষ্টা করেছিল এবং অবশেষে ব্লেডে বাতাসের আচরণের মডেল করার জন্য Ansys Fluent কম্পিউটেশনাল ফ্লুইড ডায়নামিক্স সফ্টওয়্যার ব্যবহার করেছিল।
এই মডেলগুলি ব্যবহার করে, লক্ষ্য হল একটি ব্লেড তৈরি করা যা সর্বাধিক টেনে ধরতে পারে, টারবাইনের ভিতরে বিদ্যুৎ উৎপন্ন করতে পারে এবং একই সাথে যতটা সম্ভব কম ওজন সহ উচ্চ বাতাসের ভার সহ্য করতে পারে। Xenecore টিম প্রথমে একটি কঠিন কার্বন ফাইবার কম্পোজিট ব্লেড তৈরি করার চেষ্টা করেছিল, কিন্তু শক্তি ভাল ছিল না, এমনকি কঠিন কার্বন ফাইবার প্লেটগুলিও উচ্চ বাতাসে ভেঙ্গে যেতে পারে।
অবশেষে, Xenecore একটি ফ্যান-আকৃতির ব্লেড ডিজাইন করেছে, যাকে ফ্যান্টারবাইন বলা হয়, যার উপরে এবং নীচের চামড়া Xenecore থার্মোপ্লাস্টিক মাইক্রোস্ফিয়ার দ্বারা আবৃত। এই স্কিনগুলিকে আই-বিম বলে পাঁজর দিয়ে শক্তিশালী করা হয়। নকশাটি বায়োনিক কারণ পাঁজরের পাখা কেন্দ্রীয় বিন্দু থেকে বেরিয়ে আসে, অনেকটা তালপাতার পাতার মতো।
ব্লেডগুলি উচ্চ-মডুলাস কার্বন ফাইবার এবং ইপোক্সি রেজিন ব্যবহার করে শক্তি এবং স্থিতিশীলতা বাড়াতে এবং সবচেয়ে হালকা সম্ভাব্য ওজনের সাথে উচ্চ বাতাসের লোড প্রতিরোধ করার জন্য এক-ধাপে কম্প্রেশন ছাঁচনির্মাণ প্রক্রিয়ায় তৈরি করা হয়। ওয়ান-পিস মনোমার ডিজাইনটি স্থিতিশীলতাকে সর্বাধিক করার জন্য এবং তাত্ত্বিকভাবে ব্লেডের আয়ু বাড়ানোর জন্য ডিজাইন করা হয়েছে, কারণ সেখানে কোনও জয়েন্ট বা আঠালো নেই যা সময়ের সাথে ক্ষতি করতে পারে বা ক্লান্ত হতে পারে। বর্তমানে, এই ব্লেডগুলির প্রথম সংস্করণটি তুলনামূলকভাবে ছোট, যা 3 বাই 3 ফুট পরিমাপ করে, যার লক্ষ্য হল প্রচলিত উইন্ড ব্লেডগুলির সাথে প্রতিযোগিতা করার জন্য একটি বড় আকার পর্যন্ত স্কেলিং করা।
প্রতিটি ব্লেড তৈরি করার জন্য, কাটা কার্বন ফাইবার ফ্যাব্রিক একটি অ্যালুমিনিয়ামের উপরে এবং নীচের ছাঁচে স্থাপন করা হয়, এবং Xenecore ফিল্ম পেপারের একাধিক স্তর প্রতিটি ত্বকের উপরে স্থাপন করা হয়। ছাঁচ বন্ধ হয়ে যায়, এবং উচ্চ তাপমাত্রা এবং চাপের অধীনে, মাইক্রোস্ফিয়ারগুলি একটি হালকা কাঠামোগত ফেনায় প্রসারিত হয় যা কর্টেক্সের সাথে আবদ্ধ হয়। প্রক্রিয়াটি আই-বিমের একটি একক, বিরামবিহীন, বাইন্ডার-মুক্ত, মুক্ত-চলন্ত একক অংশ তৈরি করে।
Xenecore এর টারবাইন ডিজাইনে প্রতিটি টারবাইনে চারটি ফ্যান ব্লেড থাকে, যা উপলব্ধ পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফলের প্রায় 80 শতাংশ কভার করে। বাতাস ব্লেডগুলিকে ধাক্কা দেয় এবং রোটারগুলিকে ঘোরায়, যা টারবাইনে শক্তি তৈরি করে। ব্রাসিলিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের এভিয়েশনের অধ্যাপক প্রয়াত ডক্টর পাওলো আবদালার 2021 সালের একটি শ্বেতপত্র অনুসারে, যে পরিমাণ বিদ্যুৎ উৎপন্ন হয় তা মূলত বাতাসের গতির উপর নির্ভরশীল। ফ্ল্যাট ফ্যান-আকৃতির ব্লেডের দৃঢ়তা ব্লেডের পাশে খাড়া চাপের পার্থক্য তৈরি করতে সাহায্য করে, যা বাতাসের গতি এবং বিদ্যুৎ উৎপাদন বাড়ায়।
Xenecore এর সিমুলেশন অনুসারে, আদর্শ পরিস্থিতিতে, ফ্যান তাত্ত্বিকভাবে সর্বাধিক 98 শতাংশ বায়ু শক্তি ক্যাপচার অর্জন করতে পারে। উপরন্তু, ব্লেডটি হারিকেন-ফোর্স বাতাস সহ্য করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে, এবং সিমুলেশনে, এটি একটি হারিকেনের সর্বোচ্চ গতির চেয়ে 376 মাইল প্রতি ঘন্টা পর্যন্ত বাতাস সহ্য করতে প্রমাণিত হয়েছে। চোয়ের মতে, এই ব্লেডগুলি বিদ্যমান অবকাঠামো পরিবর্তন না করেই বিদ্যমান টারবাইনে কাজ করতে পারে।
2022 সালে, Xenecore 3 x 3 ফুট ব্লেড সহ 5 কিলোওয়াট ছোট টারবাইন উৎপাদন শুরু করে এবং সেগুলি দক্ষিণ আমেরিকা এবং অনলাইনে বিশ্বব্যাপী পরিবেশকদের কাছে বিক্রি করে। এই ছোট সিস্টেমগুলি বাড়ি এবং ব্যবসায় ব্যবহৃত অনুরূপ শক্তির সৌর প্যানেলগুলিকে প্রতিস্থাপন করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে, একই পরিমাণ শক্তি সরবরাহ করে, তবে তারা অনেক ভাল কার্য সম্পাদন করে এবং চালানোর জন্য তিনগুণ কম খরচ করে, Choe ব্যাখ্যা করেছেন।
ব্লেডগুলি একই আকারের প্রচলিত বায়ু টারবাইনের চেয়ে সাত গুণ বেশি শক্তি উত্পাদন করার জন্য পরীক্ষা করা হয়েছে। Xenecore পরীক্ষা করা সবচেয়ে বড় সিস্টেম হল একটি 100-কিলোওয়াট টারবাইন যার ব্লেড 11 ফুট চওড়া৷ এটির কাজ চলছে একটি মেগাওয়াট-স্তরের সংস্করণ।
চো বলেছেন যে অদূর ভবিষ্যতে বৃহত্তর ফ্যান্টারবাইন ব্লেডের প্রতি অনেক আগ্রহ রয়েছে, উল্লেখ্য যে প্রযুক্তিটি ফরাসি জিই-এর হ্যালিয়াড এক্স টারবাইনকে পুনরুদ্ধার করার ক্ষমতা রাখে, যা বর্তমানে সবচেয়ে বড়, যা এর ক্ষমতা 100-গুণ বাড়িয়ে দিতে পারে, 14 থেকে মেগাওয়াট থেকে 1.4 গিগাওয়াট।
বর্তমানে, কোম্পানিটি প্রযুক্তিটিকে পরবর্তী পর্যায়ে নিয়ে যাওয়ার জন্য বিনিয়োগকারী এবং অংশীদারদের সন্ধান করছে। প্রযুক্তি প্রমাণ করার জন্য, Xenecore-এর পরবর্তী ধাপ হল একটি রেট্রোফিট ডিকমিশনড উইন্ড টারবাইন টাওয়ারে 1 মেগাওয়াট টারবাইন তৈরি এবং ইনস্টল করা।
