Wind resource assessment
पवन संसाधन मूल्यांकन वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा पवन ऊर्जा विकासकर्ता पवन फार्म के भविष्य के ऊर्जा उत्पादन का अनुमान लगाते हैं। सटीक पवन संसाधन आकलन पवन खेतों के सफल विकास के लिए महत्वपूर्ण हैं। 1970 के दशक के अंत में पहले पवन फार्म विकसित किए जाने के बाद से आधुनिक पवन संसाधन मूल्यांकन किए गए हैं। उपयोग की जाने वाली विधियों को डेनमार्क में डेवलपर्स और शोधकर्ताओं द्वारा अग्रणी बनाया गया था, जहाँ आधुनिक पवन ऊर्जा उद्योग पहली बार विकसित हुआ था। पवन संसाधन मानचित्र पवन ऊर्जा संसाधन क्षमता का उच्च संकल्प मानचित्रण पारंपरिक रूप से सरकार या अनुसंधान एजेंसियों द्वारा देश स्तर पर किया गया है, आंशिक रूप से प्रक्रिया की जटिलता और इसमें शामिल गहन कंप्यूटिंग आवश्यकताओं के कारण। हालाँकि, 2015 में डेनमार्क के तकनीकी विश्वविद्यालय ने स्वच्छ ऊर्जा मंत्रिस्तरीय ढांचे के तहत वैश्विक स्तर पर पवन संसाधन क्षमता पर स्वतंत्र रूप से उपलब्ध डेटा प्रदान करने के लिए वैश्विक पवन एटलस (संस्करण 1) लॉन्च किया। वैश्विक पवन एटलस को विश्व बैंक के साथ साझेदारी में नवंबर 2017 (संस्करण 2) में फिर से शुरू किया गया था, जिसमें पवन संसाधन मानचित्र अब सभी देशों के लिए 250 मीटर रिज़ॉल्यूशन पर उपलब्ध हैं। इसी तरह का एक और अंतर्राष्ट्रीय उदाहरण यूरोपीय पवन एटलस है, जो यूरोपीय संघ द्वारा वित्त पोषित नई यूरोपीय पवन एटलस परियोजना के तहत अद्यतन होने की प्रक्रिया में है। देश के पवन संसाधन मानचित्रों के उदाहरणों में कनाडा का पवन एटलस, संयुक्त राज्य अमेरिका का पवन संसाधन एटलस और विकासशील देशों पर केंद्रित 2013 में ई. एस. एम. ए. पी. द्वारा शुरू की गई पहल के तहत विश्व बैंक द्वारा प्रकाशित पवन मानचित्रों की एक श्रृंखला शामिल है। यह संयुक्त राष्ट्र पर्यावरण कार्यक्रम, सौर और पवन ऊर्जा संसाधन मूल्यांकन (एस. डब्ल्यू. ई. आर. ए.) परियोजना की एक पिछली पहल का अनुसरण करता है, जिसे 2002 में वैश्विक पर्यावरण सुविधा से वित्त पोषण के साथ शुरू किया गया था। हालाँकि, इन देश के पवन संसाधन मानचित्रों को डेटा की गुणवत्ता, कार्यप्रणाली और उत्पादन समाधान के मामले में वैश्विक पवन एटलस द्वारा काफी हद तक हटा दिया गया है। उपरोक्त वैश्विक और देश मानचित्रण आउटपुट, और कई अन्य, अंतर्राष्ट्रीय नवीकरणीय ऊर्जा एजेंसी (आई. आर. ई. एन. ए.) द्वारा विकसित नवीकरणीय ऊर्जा के लिए वैश्विक एटलस के माध्यम से भी उपलब्ध हैं, जो पवन और अन्य नवीकरणीय ऊर्जा संसाधनों के प्रयास पर सार्वजनिक रूप से उपलब्ध जी. आई. एस. डेटा को एक साथ लाता है। पवन पूर्वानुमान इस तरह के मानचित्रों के उपयोग के साथ शुरू हो सकता है, लेकिन सटीकता और बारीक विवरण की कमी उन्हें केवल पवन गति डेटा एकत्र करने के लिए स्थलों के प्रारंभिक चयन के लिए उपयोगी बनाती है। विशेष रूप से स्थापित एनीमोमीटर स्टेशनों से भूमि-आधारित मापों की बढ़ती संख्या के साथ-साथ चालू पवन खेतों से परिचालन डेटा के साथ, कई देशों में पवन संसाधन मानचित्रों की सटीकता में समय के साथ सुधार हुआ है, हालांकि अधिकांश विकासशील देशों में कवरेज अभी भी अस्पष्ट है। ऊपर सूचीबद्ध सार्वजनिक रूप से उपलब्ध स्रोतों के अलावा, मानचित्र विशेषज्ञ परामर्श के माध्यम से वाणिज्यिक उत्पादों के रूप में उपलब्ध हैं, या जी. आई. एस. सॉफ्टवेयर के उपयोगकर्ता सार्वजनिक रूप से उपलब्ध जी. आई. एस. डेटा जैसे कि यू. एस. राष्ट्रीय नवीकरणीय ऊर्जा प्रयोगशाला के उच्च रिज़ॉल्यूशन पवन डेटा सेट का उपयोग करके अपना खुद का बना सकते हैं। यद्यपि सटीकता में सुधार हुआ है, यह संभावना नहीं है कि पवन संसाधन मानचित्र, चाहे सार्वजनिक हों या वाणिज्यिक, उपयोगिता-पैमाने पर पवन उत्पादन परियोजनाओं के लिए ऑन-साइट माप की आवश्यकता को समाप्त कर देंगे। हालांकि, मानचित्रण साइट की पहचान की प्रक्रिया को तेज करने में मदद कर सकता है और उच्च गुणवत्ता, जमीन-आधारित डेटा के अस्तित्व से उस समय को कम किया जा सकता है जब साइट पर माप एकत्र करने की आवश्यकता होती है। 'स्थिर' पवन संसाधन एटलस के अलावा, जो कई वर्षों में हवा की गति और बिजली के घनत्व का औसत अनुमान लगाते हैं, Renewables.ninja जैसे उपकरण एक घंटे के रिज़ॉल्यूशन पर विभिन्न पवन टरबाइन मॉडल से हवा की गति और बिजली उत्पादन के समय-भिन्न अनुकरण प्रदान करते हैं। माप एक पवन फार्म के ऊर्जा उत्पादन का अनुमान लगाने के लिए, डेवलपर्स को पहले साइट पर हवा को मापना होगा। एनीमोमीटर, विंड वैन और कभी-कभी तापमान, दबाव और सापेक्ष आर्द्रता सेंसर से लैस मौसम टावर स्थापित किए जाते हैं। वार्षिक प्रतिनिधि पवन गति आवृत्ति वितरण की गणना करने के लिए इन टावरों से डेटा कम से कम एक वर्ष के लिए दर्ज किया जाना चाहिए। चूंकि ऑनसाइट माप आमतौर पर केवल एक छोटी अवधि के लिए उपलब्ध होते हैं, इसलिए डेटा पास के दीर्घकालिक संदर्भ स्टेशनों (आमतौर पर हवाई अड्डों पर) से भी एकत्र किया जाता है। इस डेटा का उपयोग ऑनसाइट मापा गया डेटा समायोजित करने के लिए किया जाता है ताकि हवा की औसत गति एक लंबी अवधि का प्रतिनिधि हो जिसके लिए ऑनसाइट माप उपलब्ध नहीं हैं। इन मानचित्रों के संस्करणों को विंडनेविगेटर जैसे सॉफ्टवेयर अनुप्रयोगों के साथ देखा और उपयोग किया जा सकता है। गणना एक प्रस्तावित पवन फार्म परियोजना के ऊर्जा उत्पादन का सटीक अनुमान लगाने के लिए निम्नलिखित गणनाओं की आवश्यकता होती हैः ऑनसाइट मौसम संबंधी टावरों के बीच सहसंबंधः कई मौसम संबंधी टावर आमतौर पर बड़े पवन फार्म स्थलों पर स्थापित किए जाते हैं। प्रत्येक मीनार के लिए, ऐसी अवधि होगी जब डेटा गायब है लेकिन दूसरे ऑनसाइट मीनार पर दर्ज किया गया है। कम से कम वर्ग रैखिक प्रतिगमन और अन्य, अधिक पवन-विशिष्ट प्रतिगमन विधियों का उपयोग लापता डेटा को भरने के लिए किया जा सकता है। ये सहसंबंध अधिक सटीक होते हैं यदि टावर एक दूसरे के पास स्थित होते हैं (कुछ किलोमीटर की दूरी पर), विभिन्न टावरों पर सेंसर एक ही प्रकार के होते हैं, और जमीन से एक ही ऊंचाई पर लगे होते हैं। दीर्घकालिक मौसम स्टेशनों और ऑनसाइट मौसम विज्ञान टावरों के बीच सहसंबंधः क्योंकि हवा साल दर साल परिवर्तनशील होती है, और उत्पादित बिजली हवा की गति के घन से संबंधित होती है, अल्पकालिक (<5 वर्ष) ऑनसाइट माप के परिणामस्वरूप अत्यधिक गलत ऊर्जा अनुमान हो सकते हैं। इसलिए, आसपास के दीर्घकालिक मौसम स्टेशनों (आमतौर पर हवाई अड्डों पर स्थित) से हवा की गति डेटा का उपयोग ऑनसाइट डेटा को समायोजित करने के लिए किया जाता है। कम से कम वर्ग रैखिक प्रतिगमन का उपयोग आमतौर पर किया जाता है, हालांकि कई अन्य विधियाँ भी मौजूद हैं। टरबाइन हब ऊंचाई के लिए मापी गई हवा की गति को एक्सट्रापोलेट करने के लिए ऊर्ध्वाधर कतरनीः आधुनिक पवन टरबाइनों की हब ऊंचाई आमतौर पर 80 मीटर या उससे अधिक होती है, लेकिन डेवलपर्स अक्सर अमेरिका में एफ. ए. ए. की अनुमति की आवश्यकता और लागत के कारण 60 मीटर से अधिक लंबे टावर स्थापित करने के लिए अनिच्छुक होते हैं। शक्ति कानून और लॉग कानून ऊर्ध्वाधर कतरनी प्रोफाइल मापी गई हवा की गति को केंद्र की ऊंचाई तक एक्सट्रापोलेट करने के सबसे आम तरीके हैं। किसी स्थल पर हवा की गति का अनुमान लगाने के लिए पवन प्रवाह प्रतिरूपणः यदि भूभाग जटिल (पहाड़ी) है या खुरदरापन (वनस्पति या इमारतों की ऊंचाई) में परिवर्तन होता है तो पवन फार्म स्थल पर हवा की गति काफी भिन्न हो सकती है। पवन प्रवाह मॉडलिंग सॉफ्टवेयर, जो या तो पारंपरिक डब्ल्यू. ए. एस. पी. रैखिक दृष्टिकोण या नए सी. एफ. डी. दृष्टिकोण पर आधारित है, का उपयोग पवन की गति में इन भिन्नताओं की गणना करने के लिए किया जाता है। पवन टरबाइन निर्माता के बिजली वक्र का उपयोग करके ऊर्जा उत्पादनः जब दीर्घकालिक केंद्र की ऊंचाई हवा की गति की गणना की जाती है, तो निर्माता के बिजली वक्र का उपयोग पवन फार्म में प्रत्येक टरबाइन के सकल विद्युत ऊर्जा उत्पादन की गणना करने के लिए किया जाता है। ऊर्जा हानि कारकों का अनुप्रयोगः एक पवन फार्म के शुद्ध ऊर्जा उत्पादन की गणना करने के लिए, सकल ऊर्जा उत्पादन पर निम्नलिखित हानि कारकों को लागू किया जाता हैः पवन टरबाइन वेक लॉस पवन टरबाइन की उपलब्धता विद्युत नुकसान ब्लेड बर्फ/गंदगी/कीड़ों से क्षरण उच्च/निम्न तापमान बंद ग्रिड मुद्दों के कारण उच्च पवन गति बंद कटौती सॉफ्टवेयर अनुप्रयोग पवन ऊर्जा डेवलपर्स पवन संसाधनों का आकलन करने के लिए विभिन्न प्रकार के सॉफ्टवेयर अनुप्रयोगों का उपयोग करते हैं। पवन डेटा प्रबंधन सॉफ्टवेयर उपयोगकर्ता को पवन डेटा एकत्र करने, संग्रहीत करने, पुनर्प्राप्त करने, विश्लेषण करने और मान्य करने में सहायता करता है। आमतौर पर पवन डेटा सेट सीधे एक डेटा लॉगर से एकत्र किए जाते हैं, जो एक मौसम संबंधी निगरानी स्थल पर स्थित होता है, और एक डेटाबेस में आयात किया जाता है। एक बार जब डेटा सेट डेटाबेस में होता है तो इसे सिस्टम में निर्मित उपकरणों का उपयोग करके विश्लेषण और मान्य किया जा सकता है या इसे बाहरी पवन डेटा विश्लेषण सॉफ्टवेयर, पवन प्रवाह मॉडलिंग सॉफ्टवेयर, या पवन फार्म मॉडलिंग सॉफ्टवेयर में उपयोग के लिए निर्यात किया जा सकता है। कई डेटा लॉगर निर्माता पवन डेटा प्रबंधन सॉफ्टवेयर प्रदान करते हैं जो उनके लॉगर के साथ संगत है। ये सॉफ्टवेयर पैकेज आम तौर पर केवल निर्माता के अपने लॉगर्स से डेटा एकत्र, संग्रहीत और विश्लेषण करेंगे। तृतीय पक्ष डेटा प्रबंधन सॉफ्टवेयर और सेवाएं मौजूद हैं जो विभिन्न प्रकार के लॉगर्स से डेटा स्वीकार कर सकते हैं और अधिक व्यापक विश्लेषण उपकरण और डेटा सत्यापन प्रदान कर सकते हैं। पवन डेटा विश्लेषण सॉफ्टवेयर उपयोगकर्ता को पवन डेटा सेट से माप त्रुटियों को दूर करने और विशेष सांख्यिकीय विश्लेषण करने में सहायता करता है। वायुमंडलीय अनुकरण मॉडलिंग पवन प्रवाह मॉडलिंग विधियाँ पवन प्रवाह के बहुत उच्च-रिज़ॉल्यूशन मानचित्रों की गणना करती हैं, अक्सर क्षैतिज रिज़ॉल्यूशन पर 100-मीटर से बेहतर। ठीक रिज़ॉल्यूशन मॉडलिंग करते समय, उपलब्ध कंप्यूटिंग संसाधन से अधिक से बचने के लिए, इन छोटे पैमाने के मॉडल द्वारा उपयोग किए जाने वाले विशिष्ट मॉडल डोमेन में क्षैतिज दिशा में कुछ किलोमीटर और ऊर्ध्वाधर दिशा में कई सौ मीटर होते हैं। इतने छोटे क्षेत्र वाले मॉडल मेसो-स्केल वायुमंडलीय घटनाओं को पकड़ने में सक्षम नहीं हैं जो अक्सर हवा के पैटर्न को चलाते हैं। इस सीमा को समाप्त करने के लिए कभी-कभी नेस्टेड मॉडलिंग का उपयोग किया जाता है। पवन प्रवाह मॉडलिंग सॉफ्टवेयर का उद्देश्य उन स्थानों पर पवन संसाधन की महत्वपूर्ण विशेषताओं की भविष्यवाणी करना है जहां माप उपलब्ध नहीं हैं। सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला ऐसा सॉफ्टवेयर अनुप्रयोग डब्ल्यू. ए. एस. पी. है, जिसे डेनमार्क में रिजो राष्ट्रीय प्रयोगशाला में बनाया गया है। डब्ल्यू. ए. एस. पी. एक संभावित प्रवाह मॉडल का उपयोग यह अनुमान लगाने के लिए करता है कि किसी स्थल पर हवा कैसे बहती है। मेटिओडिन डब्ल्यूटी और विंडस्टेशन समान अनुप्रयोग हैं जो इसके बजाय कम्प्यूटेशनल द्रव गतिकी (सीएफडी) गणना का उपयोग करते हैं, जो संभावित रूप से अधिक सटीक हैं, विशेष रूप से जटिल इलाकों के लिए। पवन फार्म मॉडलिंग सॉफ्टवेयर का उद्देश्य एक प्रस्तावित या मौजूदा पवन फार्म के व्यवहार का अनुकरण करना है, सबसे महत्वपूर्ण रूप से इसके ऊर्जा उत्पादन की गणना करना है। उपयोगकर्ता आमतौर पर पवन डेटा, ऊंचाई और खुरदरापन समोच्च रेखाओं, पवन टरबाइन विनिर्देशों, पृष्ठभूमि मानचित्रों को इनपुट कर सकता है और पर्यावरणीय प्रतिबंधों का प्रतिनिधित्व करने वाली वस्तुओं को परिभाषित कर सकता है। इस जानकारी का उपयोग एक पवन फार्म को डिजाइन करने के लिए किया जाता है जो प्रतिबंधों और निर्माण के मुद्दों को ध्यान में रखते हुए ऊर्जा उत्पादन को अधिकतम करता है। कई पवन फार्म मॉडलिंग सॉफ्टवेयर अनुप्रयोग उपलब्ध हैं, जिनमें ज़ेफ़ाईसीएफडी, मेटिओडिन डब्ल्यूटी, ओपनविंड, विंडफ़ार्मर, विंडप्रो, विंडसिम और डब्ल्यूएएसपी शामिल हैं। मध्यम पैमाने पर पवन फार्म मॉडलिंग हाल के वर्षों में स्थानीय पवन संसाधनों से बिजली के वितरित उत्पादन की बढ़ती आवश्यकता से पवन फार्म विकास की एक नई नस्ल बढ़ी है। इस प्रकार की पवन परियोजनाएं ज्यादातर किसानों और औद्योगिक स्थल प्रबंधकों जैसी उच्च ऊर्जावान आवश्यकताओं वाले भूमि मालिकों द्वारा संचालित होती हैं। पवन मॉडलिंग के दृष्टिकोण से एक विशेष आवश्यकता सभी स्थानीय विशेषताओं जैसे पेड़ों, बाड़ों और इमारतों को शामिल करना है क्योंकि टरबाइन हब-ऊंचाई 10 मीटर से 50 मीटर तक होती है। पवन मॉडलिंग दृष्टिकोण को इन विशेषताओं को शामिल करने की आवश्यकता है लेकिन उपलब्ध पवन मॉडलिंग वाणिज्यिक सॉफ्टवेयर में से बहुत कम इस क्षमता को प्रदान करते हैं। इस मॉडलिंग आवश्यकता को देखने के लिए दुनिया भर में कई कार्य समूहों की स्थापना की गई है और डिजिटल इंजीनियरिंग लिमिटेड (यूके), एनआरईएल (यूएसए), डीटीयू विंड एनर्जी (डेनमार्क) सहित कंपनियां इस क्षेत्र में विकास में सबसे आगे हैं और इस उद्देश्य के लिए मेसो-सीएफडी पवन मॉडलिंग तकनीकों के अनुप्रयोग को देख रही हैं। संदर्भ पवन शक्ति