हाल ही में, अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा समुदाय इस खबर से भरा पड़ा है: भारत की बड़े पैमाने की सौर ऊर्जा परियोजनाएं ट्रांसफार्मर की कमी के कारण "ख़त्म" होने के लिए मजबूर हैं, यूरोप की पावर ग्रिड अपग्रेड योजना ट्रांसफार्मर की कमी के कारण धीमी गति से आगे बढ़ रही है, और यहां तक कि एलोन मस्क ने भविष्यवाणी की है कि अगली वैश्विक कमी चिप्स की नहीं, बल्कि ट्रांसफार्मर की होगी।
"द वर्ल्ड इज़ फ्रैंटिकली स्क्रैम्बलिंग फॉर चाइनीज़ ट्रांसफॉर्मर्स" शीर्षक वाले एक लेख के कारण टीबीईए, एक्सडी इलेक्ट्रिक और सियुआन इलेक्ट्रिक जैसी चीनी कंपनियों के शेयरों में उछाल आया। लोगों को अचानक एहसास हुआ कि एआई बिजली की बढ़ती खपत, पुराने पावर ग्रिडों को अपग्रेड करने की आवश्यकता और नए ऊर्जा स्रोतों के तेजी से विकास के युग में, विकास में बाधा डालने की कुंजी यह प्रतीत होता है कि बोझिल उपकरण हो सकता है।
हालाँकि, जिस चीनी ट्रांसफार्मर की अब विश्व स्तर पर मांग है, उसका आयात पर निर्भरता से लेकर अपरिहार्यता तक परिवर्तन का इतिहास है।
I. वैज्ञानिक चिंगारी से पावर ग्रिड आधारशिला तक
ट्रांसफार्मर की कहानी 1831 में शुरू होती है। उस वर्ष, ब्रिटेन में फैराडे और संयुक्त राज्य अमेरिका में हेनरी ने लगभग एक साथ विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम की खोज की। यह खोज सरल थी: एक बदलता चुंबकीय क्षेत्र विद्युत धारा उत्पन्न कर सकता है। यह सिद्धांत बाद के सभी विद्युत उपकरणों का "हृदय" बन गया।
फैराडे का विद्युत चुम्बकीय प्रेरण प्रयोग - 360 विश्वकोश
फैराडे के विद्युत चुम्बकीय प्रयोग या प्रारंभिक कुंडल उपकरण का योजनाबद्ध आरेख
19वीं शताब्दी के अंत में "धाराओं का युद्ध" वास्तव में ट्रांसफार्मरों को ऐतिहासिक मंच पर ले आया। उस समय, एडिसन द्वारा प्रचारित प्रत्यक्ष धारा (डीसी) एक संकीर्ण नदी की तरह थी, जो दूर तक बिजली संचारित करने में असमर्थ थी। एक अन्य उद्यमी, वेस्टिंगहाउस ने प्रत्यावर्ती धारा (एसी) पर दांव लगाया क्योंकि एसी ट्रांसफार्मर के माध्यम से वोल्टेज बदल सकता है।
1885 में, तीन हंगेरियन इंजीनियरों ने पहला व्यावहारिक ट्रांसफार्मर बनाया। वेस्टिंगहाउस ने पेटेंट खरीदा और पहला एसी ट्रांसमिशन सिस्टम बनाया: ट्रांसमिशन के लिए वोल्टेज बढ़ाने के लिए ट्रांसफार्मर का उपयोग करना और फिर उपयोग के लिए इसे कम करना। इस युद्ध में एसी की निर्णायक जीत हुई. ट्रांसफार्मर, यह "वोल्टेज अनुवादक", तब से पावर ग्रिड का एक अनिवार्य आधारशिला बन गया है।
Image ट्रांसफार्मर की भूमिका को कैसे समझें?
दो प्रकार की सीढ़ियों की कल्पना करें: एक कम और ऊँची सीढ़ियों वाली, और दूसरी कई और नीची सीढ़ियों वाली। धारा ऐसी है जैसे कोई आदमी सीढ़ियाँ चढ़ रहा हो; वह चढ़ने के लिए कोई प्रयास नहीं करना चाहता, वह बस जल्दी से वहां पहुंचना चाहता है। ट्रांसफॉर्मर पहले "हाई-वोल्टेज सीढ़ी" का उपयोग करते हैं{{3}उच्च वोल्टेज और कम करंट का उपयोग कम से कम नुकसान के साथ दूर के स्थानों पर बिजली को जल्दी से संचारित करने के लिए किया जाता है; शहर में आने के बाद, वे "कम वोल्टेज वाली सीढ़ी" पर स्विच कर देते हैं। हर घर में सुरक्षित रूप से बिजली पहुंचाने के लिए कम वोल्टेज और उच्च करंट का उपयोग किया जाता है।
द्वितीय. तीन तकनीकी छलांगें 20वीं सदी में प्रवेश करते हुए, ट्रांसफार्मर लगातार "बड़े, अधिक कुशल और अधिक विश्वसनीय" लक्ष्यों के आसपास विकसित हुए।
पहली छलांग सामग्री में थी। 1930 के दशक में, अमेरिकियों ने अनाज उन्मुख सिलिकॉन स्टील का आविष्कार किया, जिसने लोहे के परमाणुओं को "संरेखित" करने की अनुमति दी, जिससे ऊर्जा हानि में काफी कमी आई।
दूसरी छलांग शीतलन में थी। बड़े ट्रांसफार्मर अधिक गर्म हो जाते हैं, इसलिए इंजीनियरों ने उन्हें इंसुलेटिंग तेल में डुबो दिया, जो इन्सुलेशन भी करता है और गर्मी को दूर भी ले जाता है। यह सामान्य तेल है।
तीसरी छलांग नई सामग्रियों की खोज में थी। 1970 के दशक में, अनाकार मिश्र धातुओं का उदय हुआ, जिसमें लोहे की हानि पारंपरिक सिलिकॉन स्टील की तुलना में केवल एक चौथाई थी, जिससे वे विशेष रूप से ग्रामीण बिजली ग्रिड के लिए उपयुक्त हो गए। जबकि सुपरकंडक्टिंग ट्रांसफार्मर अभी भी प्रायोगिक चरण में हैं, वे भविष्य उन्मुख तकनीकी रिजर्व का प्रतिनिधित्व करते हैं।
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तृतीय. चीनी ट्रांसफार्मर के लिए सफलता का मार्ग
जबकि वैश्विक ट्रांसफार्मर प्रौद्योगिकी लगातार आगे बढ़ रही थी, चीन अभी भी शुरुआत करने के लिए संघर्ष कर रहा था।
1970 के दशक के अंत में, चीन को अपनी पहली 500 केवी अल्ट्रा{2}}उच्च-वोल्टेज लाइन बनाने की आवश्यकता थी। उस समय, घरेलू उत्पादन केवल 220 केवी लाइनों का उत्पादन कर सकता था। विदेशी कंपनियों ने अत्यधिक कीमतों की मांग की और यहां तक भविष्यवाणी की कि चीन बीस वर्षों तक 500 केवी उत्पादों का उत्पादन करने में सक्षम नहीं होगा।
यह कार्य इंजीनियर झू यिंगहाओ को सौंपा गया। ब्लूप्रिंट, सामग्री या प्रक्रियाओं के बिना, सब कुछ शून्य से शुरू हुआ। टीम ने विशेष स्टील को गलाने और सिलिकॉन स्टील शीट को रोल करने से शुरुआत की, जो उनकी दृढ़ता का प्रमाण है।
1985 में, चीन का पहला घरेलू स्तर पर विकसित 500 केवी ट्रांसफार्मर शेनयांग में पैदा हुआ था। अगले वर्ष, गेझोउबा बांध पावर स्टेशन पर, घरेलू स्तर पर उत्पादित इस उत्पाद को एक जापानी आयातित ट्रांसफार्मर के साथ स्थापित किया गया था। घरेलू स्तर पर निर्मित यह पहली कोशिश में सफल रहा और स्थिर रूप से संचालित हुआ; हालाँकि, जापानी परीक्षण के दौरान जल गया। इस "गेझोउबा शोडाउन" ने चीनी ट्रांसफार्मरों के लिए प्रतिष्ठा अर्जित की।
इसके बाद, झू यिंगहाओ ने चुनौतियों से निपटने के लिए अपनी टीम का नेतृत्व किया। 2009 में, चीन ने दुनिया का पहला 1000 केवी अल्ट्रा{{3}हाई{4}वोल्टेज ट्रांसफार्मर बनाया, जिसने दुनिया में अग्रणी बनने की छलांग लगाई। आज, चीन ने दुनिया का सबसे बड़ा और उच्चतम {{6}वोल्टेज अल्ट्रा{{7}हाई{8}वोल्टेज पावर ग्रिड बनाया है, और ट्रांसफार्मर इस "पावर हाईवे" के मुख्य घटक हैं।
चतुर्थ. वैश्विक कमी क्यों? चीन इस कमी को क्यों पूरा कर सकता है?
वर्तमान "ट्रांसफार्मर की कमी" तीन गुना मांग से प्रेरित है:
पुराने पावर ग्रिड: यूरोप और अमेरिका में कई पावर ग्रिड पिछली शताब्दी में बनाए गए थे और उन्हें बदलने की आवश्यकता है।
नई ऊर्जा का विस्फोट: पवन और सौर ऊर्जा संयंत्र ज्यादातर दूरदराज के इलाकों में स्थित हैं, जिनके लिए बड़ी संख्या में समर्पित ट्रांसफार्मर की आवश्यकता होती है।
एआई और डेटा केंद्रों की बिजली खपत: एक बड़ा डेटा सेंटर एक शहर के बराबर बिजली की खपत करता है, जिससे ट्रांसफार्मर की भारी मांग पैदा होती है।
वैश्विक उत्पादन क्षमता, विशेष रूप से उच्च अंत क्षमता, आसानी से कायम नहीं रह सकती। पारंपरिक अंतरराष्ट्रीय दिग्गज उत्पादन बढ़ाने में धीमे हैं और इस बिंदु पर, वैश्विक ध्यान चीन की ओर गया है।
चीन "स्थिरीकरणकर्ता" के रूप में क्यों कार्य कर सकता है?
क्योंकि चीन के पास पूर्ण औद्योगिक श्रृंखला का लाभ है। सिलिकॉन स्टील शीट, तांबे के तार और इन्सुलेशन सामग्री से लेकर अंतिम असेंबली तक, चीन के पास सबसे पूर्ण श्रृंखला और सबसे तेज़ प्रतिक्रिया समय है। यूरोप में डिलीवरी का समय आम तौर पर 18 महीने से अधिक होता है, जबकि प्रमुख चीनी निर्माता कम लागत पर 10-12 महीने के भीतर डिलीवरी कर सकते हैं। 2025 के पहले आठ महीनों में, यूरोप में चीन के ट्रांसफार्मर निर्यात में 138% की वृद्धि हुई, जो इस वास्तविकता का प्रमाण है।
चीनी ट्रांसफार्मर कंपनियों ने एक पूर्ण स्तरीय संरचना बनाई है:
चीन एक्सडी ग्रुप जैसी "राष्ट्रीय टीम" कंपनियों ने सोवियत संघ से सीखने से लेकर पश्चिमी तकनीक को पेश करने और फिर स्वतंत्र रूप से अल्ट्रा-हाई वोल्टेज (यूएचवी) ट्रांसफार्मर विकसित करने तक प्रमुख राष्ट्रीय परियोजनाएं शुरू की हैं और तकनीकी सफलताओं में अग्रणी हैं।
टीबीईए जैसे "अंडरडॉग" ने झिंजियांग में 780,000 युआन के कर्ज के साथ एक छोटी सी सड़क फैक्ट्री के रूप में शुरुआत की, विशेष ट्रांसफार्मर का उत्पादन करके जीवित रहे और बाद में स्वतंत्र रूप से दुनिया का पहला 1000 केवी यूएचवी ट्रांसफार्मर विकसित किया, जिसका अब वार्षिक उत्पादन मूल्य 100 अरब युआन से अधिक है।
शंघाई जिओ टोंग विश्वविद्यालय के कुछ युवाओं द्वारा स्थापित सियुआन इलेक्ट्रिक जैसी "प्रौद्योगिकी से प्रेरित" कंपनियों ने विदेशी पूंजी द्वारा अस्वीकार किए जाने से लेकर कठिन कोर प्रौद्योगिकी मार्ग का अनुसरण करते हुए रिएक्टर और जीआईएस जैसे उच्च अंत उत्पादों पर विजय प्राप्त की।
जिनपैन टेक्नोलॉजी जैसे "डिजिटल अग्रणी" न केवल शुष्क प्रकार के ट्रांसफार्मर का उत्पादन कर रहे हैं, बल्कि उत्पादन को अनुकूलित करने और प्रति व्यक्ति दक्षता में उल्लेखनीय सुधार करने के लिए कृत्रिम बुद्धिमत्ता का उपयोग करके एक डिजिटल फैक्ट्री में भी तब्दील हो रहे हैं।
वुहान यूएचवी समाचार - ऊर्जा क्षेत्र
V. भविष्य: क्या ट्रांसफार्मर गायब हो जायेंगे?
ट्रांसफार्मर अभी भी विकसित हो रहे हैं। गांसु में एक यूएचवी कन्वर्टर स्टेशन में, एक अनुभवी इंजीनियर ने उपकरण के एक कॉम्पैक्ट, शांत टुकड़े की ओर इशारा किया और कहा, "देखो, यह एक ठोस -स्टेट ट्रांसफार्मर है, हमारी अगली पीढ़ी की दिशा।"
ठोस -अवस्था वाले ट्रांसफार्मर तांबे के तारों और लोहे के कोर का उपयोग नहीं करते हैं; इसके बजाय, वे करंट को सीधे "कट" करने के लिए अर्धचालक और सर्किट का उपयोग करते हैं। वे छोटे, कुशल हैं और बुद्धिमानी से बिजली वितरित कर सकते हैं, जो उन्हें भविष्य के नवीकरणीय ऊर्जा ग्रिड के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाता है। लेकिन यह तकनीक भाप इंजन से मैग्लेव ट्रेन पर कूदने जैसी कठिन है।
फैराडे के कॉइल्स से लेकर झू यिंगहाओ के आयरन कोर तक, और अब आज के चिप्स तक, ट्रांसफार्मर का रूप बदल गया है, लेकिन उनका मिशन एक ही है: हर कोने में सुरक्षित और कुशलता से ऊर्जा पहुंचाना।
सबस्टेशन 3डी डिजिटल डिज़ाइन समाधान परिचय|स्मार्ट फ़ैक्टरी समाधान आधुनिक सबस्टेशन पैनोरमिक कॉन्सेप्ट आरेख
खिड़की के बाहर, सुबह की रोशनी सबस्टेशन को रोशन करती है, जहां नीले और पीले ट्रांसफार्मर चुपचाप खड़े हैं। केवल ध्यान से सुनने पर ही कोई उनके भीतर सम और शक्तिशाली गुंजन को महसूस कर सकता है। इस ध्वनि में, 19वीं सदी की वैज्ञानिक चिंगारी, 20वीं सदी का पसीना और मेहनत और 21वीं सदी के चीनी विनिर्माण की शक्तिशाली धड़कन है। यह एक मूक महाकाव्य है, जो बताता है कि कैसे मानवता ने ऊर्जा को वश में किया और भविष्य को रोशन किया।
