Wind resource assessment
પવન સંસાધન મૂલ્યાંકન એ એવી પ્રક્રિયા છે જેના દ્વારા પવન ઊર્જા વિકાસકર્તાઓ પવન ફાર્મના ભાવિ ઊર્જા ઉત્પાદનનો અંદાજ કાઢે છે. પવન ફાર્મના સફળ વિકાસ માટે પવન સંસાધનોનું ચોક્કસ મૂલ્યાંકન નિર્ણાયક છે. 1970 ના દાયકાના અંતમાં પ્રથમ પવન ફાર્મ વિકસાવવામાં આવ્યા ત્યારથી આધુનિક પવન સંસાધન મૂલ્યાંકન હાથ ધરવામાં આવ્યું છે. ઉપયોગમાં લેવાતી પદ્ધતિઓ ડેનમાર્કમાં વિકાસકર્તાઓ અને સંશોધકો દ્વારા અગ્રણી હતી, જ્યાં આધુનિક પવન ઊર્જા ઉદ્યોગ સૌપ્રથમ વિકસિત થયો હતો. પવન સંસાધન નકશા પવન ઊર્જા સંસાધન ક્ષમતાનું ઉચ્ચ રીઝોલ્યુશન મેપિંગ પરંપરાગત રીતે સરકાર અથવા સંશોધન એજન્સીઓ દ્વારા દેશ સ્તરે હાથ ધરવામાં આવે છે, જે પ્રક્રિયાની જટિલતા અને તેમાં સામેલ સઘન કમ્પ્યુટિંગ જરૂરિયાતોને કારણે છે. જો કે, 2015માં ડેન્માર્કની ટેકનિકલ યુનિવર્સિટીએ સ્વચ્છ ઊર્જા મંત્રીમંડળના માળખા હેઠળ વૈશ્વિક પવન સંસાધનોની ક્ષમતા પર મુક્તપણે ઉપલબ્ધ માહિતી પ્રદાન કરવા માટે વૈશ્વિક પવન એટલાસ (આવૃત્તિ 1) ની શરૂઆત કરી હતી. વૈશ્વિક પવન એટલાસને વિશ્વ બેંક સાથે ભાગીદારીમાં નવેમ્બર 2017 (આવૃત્તિ 2) માં ફરી શરૂ કરવામાં આવ્યું હતું, જેમાં પવન સંસાધન નકશા હવે તમામ દેશો માટે 250 મીટર રિઝોલ્યુશન પર ઉપલબ્ધ છે. અન્ય સમાન આંતરરાષ્ટ્રીય ઉદાહરણ યુરોપિયન વિન્ડ એટલાસ છે, જે યુરોપિયન યુનિયન દ્વારા ભંડોળ પૂરું પાડવામાં આવેલ ન્યૂ યુરોપિયન વિન્ડ એટલાસ પ્રોજેક્ટ હેઠળ અપડેટ થવાની પ્રક્રિયામાં છે. દેશના પવન સંસાધન નકશાના ઉદાહરણોમાં કેનેડિયન વિન્ડ એટલાસ, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સના વિન્ડ રિસોર્સ એટલાસ અને વિકાસશીલ દેશો પર કેન્દ્રિત 2013માં ઇ. એસ. એમ. એ. પી. દ્વારા શરૂ કરવામાં આવેલી પહેલ હેઠળ વિશ્વ બેંક દ્વારા પ્રકાશિત પવન નકશાની શ્રેણીનો સમાવેશ થાય છે. આ સંયુક્ત રાષ્ટ્ર પર્યાવરણ કાર્યક્રમની અગાઉની પહેલ, સૌર અને પવન ઊર્જા સંસાધન મૂલ્યાંકન (એસ. ડબલ્યુ. ઇ. આર. એ.) પ્રોજેક્ટને અનુસરે છે, જે 2002માં વૈશ્વિક પર્યાવરણ સુવિધા પાસેથી ભંડોળ સાથે શરૂ કરવામાં આવ્યો હતો. જો કે, આ દેશના પવન સંસાધન નકશાને ડેટાની ગુણવત્તા, પદ્ધતિ અને આઉટપુટ રિઝોલ્યુશનની દ્રષ્ટિએ ગ્લોબલ વિન્ડ એટલાસ દ્વારા મોટા ભાગે રદ કરવામાં આવ્યા છે. ઉપરોક્ત વૈશ્વિક અને દેશના મેપિંગ આઉટપુટ, અને અન્ય ઘણા, આંતરરાષ્ટ્રીય નવીનીકરણીય ઊર્જા એજન્સી (IRENA) દ્વારા વિકસિત ગ્લોબલ એટલાસ ફોર રિન્યુએબલ એનર્જી દ્વારા પણ ઉપલબ્ધ છે, જે પવન અને અન્ય નવીનીકરણીય ઊર્જા સંસાધનોના પ્રયાસો પર જાહેરમાં ઉપલબ્ધ GIS ડેટાને એકસાથે લાવે છે. પવનની આગાહી આવા નકશાના ઉપયોગથી શરૂ થઈ શકે છે, પરંતુ ચોકસાઈ અને સારી વિગતનો અભાવ તેમને પવનની ગતિ માહિતી એકત્રિત કરવા માટે સાઇટ્સની પ્રારંભિક પસંદગી માટે જ ઉપયોગી બનાવે છે. ખાસ સ્થાપિત એનેમોમીટર સ્ટેશનોમાંથી જમીન-આધારિત માપનની વધતી સંખ્યા તેમજ કાર્યરત પવન ફાર્મમાંથી સંચાલિત માહિતી સાથે, ઘણા દેશોમાં પવન સંસાધન નકશાની ચોકસાઈમાં સમય જતાં સુધારો થયો છે, જો કે મોટાભાગના વિકાસશીલ દેશોમાં કવરેજ હજુ પણ અસ્પષ્ટ છે. ઉપર સૂચિબદ્ધ સાર્વજનિક રીતે ઉપલબ્ધ સ્રોતો ઉપરાંત, નકશા નિષ્ણાત સલાહ દ્વારા વ્યાવસાયિક ઉત્પાદનો તરીકે ઉપલબ્ધ છે, અથવા જી. આઈ. એસ. સોફ્ટવેરના વપરાશકર્તાઓ યુ. એસ. નેશનલ રિન્યુએબલ એનર્જી લેબોરેટરીના હાઇ રિઝોલ્યુશન વિન્ડ ડેટા સેટ જેવા સાર્વજનિક રીતે ઉપલબ્ધ જી. આઈ. એસ. ડેટાનો ઉપયોગ કરીને પોતાનું બનાવી શકે છે. ચોકસાઈમાં સુધારો થયો હોવા છતાં, તે અસંભવિત છે કે પવન સંસાધન નકશા, પછી ભલે તે જાહેર હોય કે વ્યાપારી, ઉપયોગિતા-સ્કેલ પવન ઉત્પાદન પ્રોજેક્ટ્સ માટે સ્થળ પરના માપનની જરૂરિયાતને દૂર કરશે. જો કે, મેપિંગ સાઇટ ઓળખવાની પ્રક્રિયાને ઝડપી બનાવવામાં મદદ કરી શકે છે અને ઉચ્ચ ગુણવત્તાની, જમીન-આધારિત માહિતીનું અસ્તિત્વ સ્થળ પરના માપનને એકત્રિત કરવાની જરૂર હોય તે સમયને ઘટાડી શકે છે. 'સ્થિર' પવન સંસાધન એટલાસ ઉપરાંત, જે ઘણા વર્ષોથી પવનની ઝડપ અને વીજળીની ઘનતાનો સરેરાશ અંદાજ કાઢે છે, Renewables.ninja જેવા સાધનો કલાકદીઠ રીઝોલ્યુશન પર વિવિધ પવન ટર્બાઇન મોડેલોમાંથી પવનની ઝડપ અને પાવર આઉટપુટનું સમય-બદલાતું અનુકરણ પ્રદાન કરે છે. માપન પવન ફાર્મના ઊર્જા ઉત્પાદનનો અંદાજ કાઢવા માટે, વિકાસકર્તાઓએ પહેલા સ્થળ પર પવનને માપવો આવશ્યક છે. એનેમોમીટર, વિન્ડ વેન અને કેટલીકવાર તાપમાન, દબાણ અને સંબંધિત ભેજ સેન્સરથી સજ્જ હવામાન ટાવર સ્થાપિત કરવામાં આવે છે. પવનની ગતિ આવર્તનના વાર્ષિક પ્રતિનિધિ વિતરણની ગણતરી કરવા માટે આ ટાવરની માહિતી ઓછામાં ઓછી એક વર્ષ માટે નોંધવી આવશ્યક છે. સ્થળ પરના માપન સામાન્ય રીતે ટૂંકા ગાળા માટે જ ઉપલબ્ધ હોવાથી, નજીકના લાંબા ગાળાના સંદર્ભ સ્ટેશનો (સામાન્ય રીતે હવાઇમથકો પર) માંથી પણ માહિતી એકત્રિત કરવામાં આવે છે. આ ડેટાનો ઉપયોગ ઓનસાઇટ માપેલા ડેટાને સમાયોજિત કરવા માટે થાય છે જેથી પવનની સરેરાશ ઝડપ લાંબા ગાળાના સમયગાળાની પ્રતિનિધિ હોય જેના માટે ઓનસાઇટ માપન ઉપલબ્ધ ન હોય. આ નકશાની આવૃત્તિઓ વિન્ડ નેવિગેટર જેવી સોફ્ટવેર એપ્લિકેશનો સાથે જોઈ શકાય છે અને તેનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. ગણતરીઓ સૂચિત પવન ફાર્મ પ્રોજેક્ટના ઊર્જા ઉત્પાદનનો સચોટ અંદાજ કાઢવા માટે નીચેની ગણતરીઓ જરૂરી છેઃ સ્થળ પરના હવામાન ટાવર વચ્ચેના સહસંબંધોઃ બહુવિધ હવામાન ટાવર સામાન્ય રીતે મોટા પવન ફાર્મ સ્થળો પર સ્થાપિત કરવામાં આવે છે. દરેક ટાવર માટે, એવા સમયનો સમયગાળો હશે જ્યાં માહિતી ખૂટે છે પરંતુ અન્ય ઓનસાઇટ ટાવર પર રેકોર્ડ કરવામાં આવી છે. ગુમ થયેલ માહિતીને ભરવા માટે ઓછામાં ઓછા ચોરસ રેખીય રીગ્રેસન અને અન્ય, વધુ પવન-વિશિષ્ટ રીગ્રેસન પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. આ સહસંબંધો વધુ સચોટ હોય છે જો ટાવર એકબીજાની નજીક સ્થિત હોય (થોડા કિમી અંતર), વિવિધ ટાવર પરના સેન્સર એક જ પ્રકારના હોય અને જમીનની ઉપર સમાન ઊંચાઈ પર માઉન્ટ થયેલ હોય. લાંબા ગાળાના હવામાન કેન્દ્રો અને સ્થળ પરના હવામાન ટાવર વચ્ચેના સહસંબંધોઃ કારણ કે પવન દર વર્ષે બદલાતો રહે છે, અને ઉત્પાદિત શક્તિ પવનની ગતિના સમઘન સાથે સંબંધિત છે, ટૂંકા ગાળાના (<5 વર્ષ) સ્થળ પરના માપન અત્યંત અચોક્કસ ઊર્જા અંદાજોમાં પરિણમી શકે છે. તેથી, નજીકના લાંબા ગાળાના હવામાન સ્ટેશનો (સામાન્ય રીતે હવાઇમથકો પર સ્થિત) માંથી પવનની ગતિ માહિતીનો ઉપયોગ સ્થળ પરના માહિતીને સમાયોજિત કરવા માટે થાય છે. ઓછામાં ઓછા ચોરસ રેખીય રીગ્રેસનનો સામાન્ય રીતે ઉપયોગ થાય છે, જો કે અન્ય ઘણી પદ્ધતિઓ પણ અસ્તિત્વમાં છે. પવનની માપેલી ઝડપને ટર્બાઇન હબની ઊંચાઈ સુધી લંબાવવા માટે વર્ટિકલ શીયરઃ આધુનિક વિન્ડ ટર્બાઇનની હબ ઊંચાઈ સામાન્ય રીતે 80 મીટર કે તેથી વધુ હોય છે, પરંતુ યુ. એસ. માં એફ. એ. એ. ની મંજૂરીની જરૂરિયાત અને ખર્ચને કારણે વિકાસકર્તાઓ ઘણીવાર 60 મીટરથી વધુ ઊંચા ટાવર્સ સ્થાપિત કરવા માટે અનિચ્છા ધરાવે છે. પાવર લો અને લોગ લો વર્ટિકલ શીયર પ્રોફાઇલ્સ એ માપવામાં આવેલી પવનની ગતિને કેન્દ્રની ઊંચાઈ સુધી એક્સટ્રાપોલેટ કરવાની સૌથી સામાન્ય પદ્ધતિઓ છે. સમગ્ર સ્થળે પવનની ઝડપને વિસ્તૃત કરવા માટે પવનના પ્રવાહનું મોડેલિંગઃ જો ભૂપ્રદેશ જટિલ (ડુંગરાળ) હોય અથવા ખરબચડી (વનસ્પતિ અથવા ઇમારતોની ઊંચાઈ) હોય તો પવનની ગતિ સમગ્ર પવન ફાર્મ સાઇટ પર નોંધપાત્ર રીતે બદલાઈ શકે છે. પવનની ગતિમાં આ ફેરફારોની ગણતરી કરવા માટે પરંપરાગત ડબલ્યુ. એ. એસ. પી. રેખીય અભિગમ અથવા નવા સી. એફ. ડી. અભિગમ પર આધારિત પવન પ્રવાહ મોડેલિંગ સોફ્ટવેરનો ઉપયોગ થાય છે. વિન્ડ ટર્બાઇન ઉત્પાદકના પાવર કર્વનો ઉપયોગ કરીને ઊર્જા ઉત્પાદનઃ જ્યારે લાંબા ગાળાના કેન્દ્રની ઊંચાઈ પવનની ગતિની ગણતરી કરવામાં આવે છે, ત્યારે ઉત્પાદકના પાવર કર્વનો ઉપયોગ વિન્ડ ફાર્મમાં દરેક ટર્બાઇનના કુલ વિદ્યુત ઊર્જા ઉત્પાદનની ગણતરી કરવા માટે થાય છે. ઊર્જા નુકસાન પરિબળોનો ઉપયોગઃ પવન ફાર્મના ચોખ્ખા ઊર્જા ઉત્પાદનની ગણતરી કરવા માટે, કુલ ઊર્જા ઉત્પાદન પર નીચેના નુકસાન પરિબળો લાગુ કરવામાં આવે છેઃ પવન ટર્બાઇન વેક લોસ પવન ટર્બાઇનની ઉપલબ્ધતા વિદ્યુત નુકસાન બ્લેડ બરફ/ગંદકી/જંતુઓ ઉચ્ચ/નીચું તાપમાન બંધ ઉચ્ચ પવનની ગતિ બંધ ગ્રિડ મુદ્દાઓને કારણે ઘટાડા સોફ્ટવેર એપ્લિકેશન્સ પવન ઊર્જા વિકાસકર્તાઓ પવન સંસાધનોનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે વિવિધ પ્રકારની સોફ્ટવેર એપ્લિકેશનોનો ઉપયોગ કરે છે. પવન માહિતી વ્યવસ્થાપન પવન માહિતી વ્યવસ્થાપન સોફ્ટવેર વપરાશકર્તાને પવન માહિતી એકત્રિત કરવામાં, સંગ્રહિત કરવામાં, પુનઃપ્રાપ્ત કરવામાં, વિશ્લેષણ કરવામાં અને માન્ય કરવામાં સહાય કરે છે. સામાન્ય રીતે પવન ડેટા સમૂહો હવામાન નિરીક્ષણ સ્થળ પર સ્થિત ડેટા લોગરમાંથી સીધા જ એકત્રિત કરવામાં આવે છે અને ડેટાબેઝમાં આયાત કરવામાં આવે છે. એકવાર ડેટા સેટ ડેટાબેઝમાં આવી જાય પછી તેનું વિશ્લેષણ કરી શકાય છે અને સિસ્ટમમાં બનેલા સાધનોનો ઉપયોગ કરીને તેને માન્ય કરી શકાય છે અથવા તેને બાહ્ય પવન ડેટા વિશ્લેષણ સોફ્ટવેર, પવન પ્રવાહ મોડેલિંગ સોફ્ટવેર અથવા પવન ફાર્મ મોડેલિંગ સોફ્ટવેરમાં ઉપયોગ માટે નિકાસ કરી શકાય છે. ઘણા ડેટા લોગર ઉત્પાદકો પવન ડેટા વ્યવસ્થાપન સોફ્ટવેર પ્રદાન કરે છે જે તેમના લોગર સાથે સુસંગત છે. આ સોફ્ટવેર પેકેજો સામાન્ય રીતે માત્ર ઉત્પાદકના પોતાના લોગર્સ પાસેથી માહિતી એકત્રિત કરશે, સંગ્રહિત કરશે અને તેનું વિશ્લેષણ કરશે. તૃતીય પક્ષ ડેટા મેનેજમેન્ટ સોફ્ટવેર અને સેવાઓ અસ્તિત્વમાં છે જે વિવિધ પ્રકારના લોગર્સ પાસેથી ડેટા સ્વીકારી શકે છે અને વધુ વ્યાપક વિશ્લેષણ સાધનો અને ડેટા માન્યતા પ્રદાન કરી શકે છે. પવન ડેટા વિશ્લેષણ પવન ડેટા વિશ્લેષણ સોફ્ટવેર વપરાશકર્તાને પવન ડેટા સમૂહોમાંથી માપન ભૂલોને દૂર કરવામાં અને વિશિષ્ટ આંકડાકીય વિશ્લેષણ કરવામાં મદદ કરે છે. વાતાવરણીય સિમ્યુલેશન મોડેલિંગ પવન પ્રવાહ મોડેલિંગ પદ્ધતિઓ પવનના પ્રવાહના ખૂબ જ ઉચ્ચ-રીઝોલ્યુશન નકશાની ગણતરી કરે છે, ઘણીવાર આડી રીઝોલ્યુશન પર 100-મીટર કરતા વધુ સૂક્ષ્મ હોય છે. ફાઈન રિઝોલ્યુશન મોડેલિંગ કરતી વખતે, ઉપલબ્ધ કમ્પ્યુટિંગ સંસાધનને ઓળંગવાનું ટાળવા માટે, આ નાના પાયે મોડેલો દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતા લાક્ષણિક મોડેલ ડોમેન્સમાં આડી દિશામાં થોડા કિલોમીટર અને ઊભી દિશામાં સેંકડો મીટર હોય છે. આવા નાના ક્ષેત્રવાળા નમૂનાઓ મેસો-સ્કેલ વાતાવરણીય ઘટનાઓને પકડવામાં સક્ષમ નથી જે ઘણીવાર પવનની પેટર્નને ચલાવે છે. આ મર્યાદાને દૂર કરવા માટે કેટલીકવાર નેસ્ટેડ મોડેલિંગનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. પવન પ્રવાહ મોડેલિંગ પવન પ્રવાહ મોડેલિંગ સોફ્ટવેરનો ઉદ્દેશ એવા સ્થળોએ પવન સંસાધનની મહત્વપૂર્ણ લાક્ષણિકતાઓની આગાહી કરવાનો છે જ્યાં માપન ઉપલબ્ધ નથી. સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી આવી સોફ્ટવેર એપ્લિકેશન ડબલ્યુ. એ. એસ. પી. છે, જે ડેનમાર્કમાં રિઝો નેશનલ લેબોરેટરીમાં બનાવવામાં આવી છે. ડબ્લ્યુ. એ. એસ. પી. કોઈ સ્થળ પર ભૂપ્રદેશ પર પવન કેવી રીતે વહે છે તેની આગાહી કરવા માટે સંભવિત પ્રવાહ મોડેલનો ઉપયોગ કરે છે. મેટિઓડિન ડબલ્યુટી અને વિન્ડસ્ટેશન એ સમાન એપ્લિકેશનો છે જે તેના બદલે કોમ્પ્યુટેશનલ ફ્લુઇડ ડાયનેમિક્સ (સીએફડી) ગણતરીઓનો ઉપયોગ કરે છે, જે સંભવિત રીતે વધુ સચોટ છે, ખાસ કરીને જટિલ પ્રદેશો માટે. પવન ફાર્મ મોડેલિંગ વિન્ડ ફાર્મ મોડેલિંગ સોફ્ટવેરનો ઉદ્દેશ સૂચિત અથવા હાલના પવન ફાર્મની વર્તણૂકનું અનુકરણ કરવાનો છે, સૌથી અગત્યનું તેના ઊર્જા ઉત્પાદનની ગણતરી કરવાનો છે. વપરાશકર્તા સામાન્ય રીતે પવનની માહિતી, ઊંચાઈ અને ખરબચડી સમોચ્ચ રેખાઓ, પવન ટર્બાઇનની વિશિષ્ટતાઓ, પૃષ્ઠભૂમિ નકશા દાખલ કરી શકે છે અને પર્યાવરણીય પ્રતિબંધોનું પ્રતિનિધિત્વ કરતી વસ્તુઓને વ્યાખ્યાયિત કરી શકે છે. આ માહિતીનો ઉપયોગ પછી પવન ફાર્મની રચના કરવા માટે થાય છે જે પ્રતિબંધો અને બાંધકામના મુદ્દાઓને ધ્યાનમાં લેતી વખતે ઊર્જા ઉત્પાદનને મહત્તમ કરે છે. ઝેફીસીએફડી, મેટિઓડિન ડબલ્યુટી, ઓપનવિન્ડ, વિન્ડફર્મર, વિન્ડપ્રો, વિન્ડસિમ અને ડબલ્યુએએસપી સહિત અનેક વિન્ડ ફાર્મ મોડેલિંગ સોફ્ટવેર કાર્યક્રમો ઉપલબ્ધ છે. મધ્યમ કદના પવન ફાર્મ મોડેલિંગ તાજેતરના વર્ષોમાં સ્થાનિક પવન સંસાધનોમાંથી વીજળીના વિતરણ ઉત્પાદનની વધતી જરૂરિયાતને કારણે પવન ફાર્મ વિકાસની નવી જાતિ વિકસી છે. આ પ્રકારના પવન પરિયોજનાઓ મોટાભાગે ખેડૂતો અને ઔદ્યોગિક સ્થળ સંચાલકો જેવી ઉચ્ચ ઊર્જાસભર જરૂરિયાતો ધરાવતા જમીન માલિકો દ્વારા ચલાવવામાં આવે છે. વિન્ડ મોડેલિંગના દૃષ્ટિકોણથી એક ખાસ જરૂરિયાત એ છે કે વૃક્ષો, હેજેસ અને ઇમારતો જેવી તમામ સ્થાનિક સુવિધાઓનો સમાવેશ થાય છે કારણ કે ટર્બાઇન હબ-ઊંચાઈ 10 મીટરથી 50 મીટર સુધીની હોય છે. વિન્ડ મોડેલિંગ અભિગમોમાં આ સુવિધાઓનો સમાવેશ કરવાની જરૂર છે પરંતુ ઉપલબ્ધ વિન્ડ મોડેલિંગ વ્યાપારી સોફ્ટવેરમાંથી બહુ ઓછા આ ક્ષમતા પ્રદાન કરે છે. આ મોડેલિંગની જરૂરિયાત પર ધ્યાન આપવા માટે વિશ્વભરમાં કેટલાક કાર્ય જૂથોની સ્થાપના કરવામાં આવી છે અને ડિજિટલ એન્જિનિયરિંગ લિમિટેડ (યુકે), એનઆરઇએલ (યુએસએ), ડીટીયુ વિન્ડ એનર્જી (ડેનમાર્ક) સહિતની કંપનીઓ આ ક્ષેત્રમાં વિકાસમાં મોખરે છે અને આ હેતુ માટે મેસો-સીએફડી વિન્ડ મોડેલિંગ તકનીકોના ઉપયોગ પર ધ્યાન આપે છે. સંદર્ભો પવન શક્તિ