Wind resource assessment
ونڈ ریسورس اسسمنٹ وہ عمل ہے جس کے ذریعے ونڈ پاور ڈویلپر ونڈ فارم کی مستقبل کی توانائی کی پیداوار کا اندازہ لگاتے ہیں۔ ہوا کے وسائل کا درست اندازہ ہوا کے کھیتوں کی کامیاب ترقی کے لیے اہم ہے۔ 1970 کی دہائی کے آخر میں پہلے ونڈ فارم تیار کیے جانے کے بعد سے ہوا کے وسائل کی جدید تشخیص کی گئی ہے۔ استعمال شدہ طریقوں کا آغاز ڈنمارک میں ڈویلپرز اور محققین نے کیا تھا، جہاں جدید ونڈ پاور انڈسٹری سب سے پہلے تیار ہوئی تھی۔ ونڈ ریسورس میپس ونڈ پاور ریسورس پوٹینشل کی ہائی ریزولوشن میپنگ روایتی طور پر ملکی سطح پر حکومت یا تحقیقی ایجنسیوں کے ذریعے کی جاتی رہی ہے، جزوی طور پر اس عمل کی پیچیدگی اور اس میں شامل کمپیوٹنگ کی گہری ضروریات کی وجہ سے۔ تاہم، 2015 میں ٹیکنیکل یونیورسٹی آف ڈنمارک نے کلین انرجی منسٹریل کے فریم ورک کے تحت عالمی سطح پر ہوا کے وسائل کی صلاحیت پر آزادانہ طور پر دستیاب ڈیٹا فراہم کرنے کے لیے گلوبل ونڈ اٹلس (ورژن 1) کا آغاز کیا۔ گلوبل ونڈ اٹلس کو عالمی بینک کے ساتھ شراکت داری میں نومبر 2017 (ورژن 2) میں دوبارہ لانچ کیا گیا تھا، جس میں ہوا کے وسائل کے نقشے اب تمام ممالک کے لیے 250 میٹر ریزولوشن پر دستیاب ہیں۔ اسی طرح کی ایک اور بین الاقوامی مثال یورپی ونڈ اٹلس ہے، جسے یورپی یونین کی مالی اعانت سے چلنے والے نیو یورپی ونڈ اٹلس پروجیکٹ کے تحت اپ ڈیٹ کیا جا رہا ہے۔ ملک کے ہوا کے وسائل کے نقشوں کی مثالوں میں کینیڈا کا ونڈ اٹلس، ریاستہائے متحدہ کا ونڈ ریسورس اٹلس، اور 2013 میں ای ایس ایم اے پی کے ذریعہ شروع کردہ ایک اقدام کے تحت ورلڈ بینک کے ذریعہ شائع کردہ ہوا کے نقشوں کا ایک سلسلہ شامل ہے جس میں ترقی پذیر ممالک پر توجہ دی گئی ہے۔ یہ اقوام متحدہ کے ماحولیاتی پروگرام، سولر اینڈ ونڈ انرجی ریسورس اسسمنٹ (ایس ڈبلیو ای آر اے) پروجیکٹ کے پچھلے اقدام کے بعد ہوا، جو 2002 میں گلوبل انوائرمنٹ فیسلٹی کی مالی اعانت سے شروع کیا گیا تھا۔ تاہم، ان ملک کے ہوا کے وسائل کے نقشوں کو اعداد و شمار کے معیار، طریقہ کار اور آؤٹ پٹ ریزولوشن کے لحاظ سے گلوبل ونڈ اٹلس نے بڑی حد تک ختم کر دیا ہے۔ مذکورہ بالا عالمی اور ملک کی نقشہ سازی کے نتائج، اور بہت سے دوسرے، بین الاقوامی قابل تجدید توانائی ایجنسی (آئی آر ای این اے) کے ذریعہ تیار کردہ گلوبل اٹلس برائے قابل تجدید توانائی کے ذریعے بھی دستیاب ہیں، جو ہوا اور دیگر قابل تجدید توانائی کے وسائل کی کوششوں پر عوامی طور پر دستیاب جی آئی ایس ڈیٹا کو اکٹھا کرتا ہے۔ ہوا کی توقع اس طرح کے نقشوں کے استعمال سے شروع ہو سکتی ہے، لیکن درستگی اور عمدہ تفصیل کی کمی انہیں صرف ہوا کی رفتار کے اعداد و شمار کو جمع کرنے کے لیے مقامات کے ابتدائی انتخاب کے لیے مفید بناتی ہے۔ خاص طور پر نصب اینیمومیٹر اسٹیشنوں سے زمین پر مبنی پیمائش کی بڑھتی ہوئی تعداد کے ساتھ ساتھ کمیشنڈ ونڈ فارموں سے آپریٹنگ ڈیٹا کے ساتھ، بہت سے ممالک میں ہوا کے وسائل کے نقشوں کی درستگی میں وقت کے ساتھ بہتری آئی ہے، حالانکہ زیادہ تر ترقی پذیر ممالک میں کوریج اب بھی پیچیدہ ہے۔ اوپر درج کردہ عوامی طور پر دستیاب ذرائع کے علاوہ، نقشے ماہر مشاورت کے ذریعے تجارتی مصنوعات کے طور پر دستیاب ہیں، یا جی آئی ایس سافٹ ویئر کے صارفین عوامی طور پر دستیاب جی آئی ایس ڈیٹا جیسے یو ایس نیشنل رینیوایبل انرجی لیبارٹری کے ہائی ریزولوشن ونڈ ڈیٹا سیٹ کا استعمال کرتے ہوئے اپنا بنا سکتے ہیں۔ اگرچہ درستگی میں بہتری آئی ہے، لیکن اس بات کا امکان نہیں ہے کہ ہوا کے وسائل کے نقشے، چاہے وہ عوامی ہوں یا تجارتی، افادیت کے پیمانے پر ہوا کی پیداوار کے منصوبوں کے لیے سائٹ پر پیمائش کی ضرورت کو ختم کر دیں گے۔ تاہم، نقشہ سازی سائٹ کی شناخت کے عمل کو تیز کرنے میں مدد کر سکتی ہے اور اعلی معیار، زمین پر مبنی ڈیٹا کا وجود سائٹ پر پیمائش جمع کرنے کے وقت کو کم کر سکتا ہے۔ 'جامد' ونڈ ریسورس اٹلس کے علاوہ جو کئی سالوں میں ہوا کی رفتار اور بجلی کی کثافت کا اوسط تخمینہ لگاتے ہیں، Renewables.ninja جیسے ٹولز ایک گھنٹہ وار ریزولوشن پر مختلف ونڈ ٹربائن ماڈلز سے ہوا کی رفتار اور بجلی کی پیداوار کے وقت کے لحاظ سے مختلف تخروپن فراہم کرتے ہیں۔ پیمائش ونڈ فارم کی توانائی کی پیداوار کا اندازہ لگانے کے لیے، ڈویلپرز کو پہلے سائٹ پر ہوا کی پیمائش کرنی چاہیے۔ انیمیومیٹر، ونڈ وین، اور بعض اوقات درجہ حرارت، دباؤ، اور رشتہ دار نمی سینسر سے لیس موسمیاتی ٹاور نصب کیے جاتے ہیں۔ سالانہ نمائندہ ہوا کی رفتار تعدد کی تقسیم کا حساب لگانے کے لیے ان ٹاورز کے اعداد و شمار کو کم از کم ایک سال کے لیے ریکارڈ کیا جانا چاہیے۔ چونکہ آن سائٹ پیمائش عام طور پر صرف مختصر مدت کے لیے دستیاب ہوتی ہے، اس لیے ڈیٹا قریبی طویل مدتی حوالہ اسٹیشنوں (عام طور پر ہوائی اڈوں پر) سے بھی جمع کیا جاتا ہے۔ یہ ڈیٹا آن سائٹ ماپا ڈیٹا کو ایڈجسٹ کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے تاکہ ہوا کی اوسط رفتار ایک طویل مدتی مدت کی نمائندہ ہو جس کے لیے آن سائٹ پیمائش دستیاب نہ ہو۔ ان نقشوں کے ورژن کو ونڈ نیویگیٹر جیسے سافٹ ویئر ایپلی کیشنز کے ساتھ دیکھا اور استعمال کیا جا سکتا ہے۔ حسابات مجوزہ ونڈ فارم پروجیکٹ کی توانائی کی پیداوار کا درست اندازہ لگانے کے لیے درج ذیل حسابات کی ضرورت ہوتی ہے: آن سائٹ میٹرولوجیکل ٹاورز کے درمیان ارتباط: متعدد میٹرولوجیکل ٹاورز عام طور پر ونڈ فارم کے بڑے مقامات پر نصب ہوتے ہیں۔ ہر ٹاور کے لیے، ایسے ادوار ہوں گے جہاں ڈیٹا غائب ہے لیکن دوسرے آن سائٹ ٹاور پر ریکارڈ کیا گیا ہے۔ گمشدہ ڈیٹا کو پر کرنے کے لیے کم سے کم مربع لکیری رجعت اور دیگر، زیادہ ہوا سے متعلق رجعت کے طریقے استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ یہ ارتباط زیادہ درست ہوتے ہیں اگر ٹاور ایک دوسرے کے قریب (چند کلومیٹر کے فاصلے پر) واقع ہوں، مختلف ٹاوروں پر موجود سینسر ایک ہی قسم کے ہوں، اور زمین سے ایک ہی اونچائی پر نصب ہوں۔ طویل مدتی موسمی اسٹیشنوں اور آن سائٹ میٹرولوجیکل ٹاورز کے درمیان ارتباط: کیونکہ ہوا سال بہ سال متغیر ہوتی ہے، اور پیدا ہونے والی بجلی کا تعلق ہوا کی رفتار کے مکعب سے ہوتا ہے، قلیل مدتی (<5 سال) آن سائٹ پیمائش کے نتیجے میں انتہائی غلط توانائی کے تخمینے لگ سکتے ہیں۔ لہذا، قریبی طویل مدتی موسمی اسٹیشنوں (عام طور پر ہوائی اڈوں پر واقع) سے ہوا کی رفتار کا ڈیٹا آن سائٹ ڈیٹا کو ایڈجسٹ کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ کم سے کم مربع لکیری ریگریشن عام طور پر استعمال ہوتے ہیں، حالانکہ کئی دوسرے طریقے بھی موجود ہیں۔ پیمائش شدہ ہوا کی رفتار کو ٹربائن ہب کی اونچائی تک بڑھانے کے لیے عمودی شیر: جدید ونڈ ٹربائنوں کی ہب اونچائی عام طور پر 80 میٹر یا اس سے زیادہ ہوتی ہے، لیکن ڈویلپرز اکثر امریکہ میں ایف اے اے کی اجازت کی ضرورت اور اخراجات کی وجہ سے 60 میٹر سے زیادہ لمبے ٹاور لگانے سے گریزاں ہوتے ہیں۔ پاور لا اور لاگ لا عمودی شیر پروفائلز پیمائش شدہ ہوا کی رفتار کو مرکز کی اونچائی تک بڑھانے کے سب سے عام طریقے ہیں۔ کسی جگہ پر ہوا کی رفتار کو بڑھانے کے لیے ہوا کے بہاؤ کا ماڈلنگ: ونڈ فارم سائٹ پر ہوا کی رفتار کافی حد تک مختلف ہو سکتی ہے اگر خطہ پیچیدہ (پہاڑی) ہو یا کھردری میں تبدیلیاں ہوں (پودوں یا عمارتوں کی اونچائی)۔ ونڈ فلو ماڈلنگ سافٹ ویئر، جو روایتی ڈبلیو اے ایس پی لکیری اپروچ یا نئے سی ایف ڈی اپروچ پر مبنی ہے، ہوا کی رفتار میں ان تغیرات کا حساب لگانے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ ونڈ ٹربائن بنانے والے کے پاور وکر کا استعمال کرتے ہوئے توانائی کی پیداوار: جب طویل مدتی مرکز کی اونچائی ہوا کی رفتار کا حساب لگایا جاتا ہے، تو کارخانہ دار کا پاور وکر ونڈ فارم میں ہر ٹربائن کی مجموعی برقی توانائی کی پیداوار کا حساب لگانے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ توانائی کے نقصان کے عوامل کا اطلاق: ونڈ فارم کی خالص توانائی کی پیداوار کا حساب لگانے کے لیے، مجموعی توانائی کی پیداوار پر درج ذیل نقصان کے عوامل کا اطلاق ہوتا ہے: ونڈ ٹربائن ویک لاس ونڈ ٹربائن کی دستیابی برقی نقصانات برف/گندگی/کیڑوں سے بلیڈ انحطاط اعلی/کم درجہ حرارت گرڈ کے مسائل کی وجہ سے شٹ ڈاؤن ہوا کی رفتار تیز شٹ ڈاؤن کٹوتی سافٹ ویئر ایپلی کیشنز ونڈ پاور ڈویلپرز ہوا کے وسائل کا اندازہ کرنے کے لیے مختلف قسم کے سافٹ ویئر ایپلی کیشنز کا استعمال کرتے ہیں۔ ونڈ ڈیٹا مینجمنٹ سافٹ ویئر ہوا کے ڈیٹا کو جمع کرنے، ذخیرہ کرنے، بازیافت کرنے، تجزیہ کرنے اور توثیق کرنے میں صارف کی مدد کرتا ہے۔ عام طور پر ونڈ ڈیٹا سیٹ براہ راست ڈیٹا لاگر سے جمع کیے جاتے ہیں، جو موسمیاتی نگرانی کے مقام پر واقع ہوتے ہیں، اور ڈیٹا بیس میں درآمد کیے جاتے ہیں۔ ایک بار ڈیٹا سیٹ ڈیٹا بیس میں ہونے کے بعد سسٹم میں بنائے گئے ٹولز کا استعمال کرتے ہوئے اس کا تجزیہ اور توثیق کی جا سکتی ہے یا اسے بیرونی ونڈ ڈیٹا تجزیہ سافٹ ویئر، ونڈ فلو ماڈلنگ سافٹ ویئر، یا ونڈ فارم ماڈلنگ سافٹ ویئر میں استعمال کے لیے برآمد کیا جا سکتا ہے۔ بہت سے ڈیٹا لاگر بنانے والے ونڈ ڈیٹا مینجمنٹ سافٹ ویئر پیش کرتے ہیں جو ان کے لاگر کے ساتھ مطابقت رکھتا ہے۔ یہ سافٹ ویئر پیکجز عام طور پر صرف کارخانہ دار کے اپنے لاگروں سے ڈیٹا اکٹھا کریں گے، ذخیرہ کریں گے اور تجزیہ کریں گے۔ تھرڈ پارٹی ڈیٹا مینجمنٹ سافٹ ویئر اور خدمات موجود ہیں جو مختلف قسم کے لاگرز سے ڈیٹا قبول کر سکتے ہیں اور تجزیہ کے مزید جامع ٹولز اور ڈیٹا کی توثیق پیش کر سکتے ہیں۔ ونڈ ڈیٹا تجزیہ سافٹ ویئر ونڈ ڈیٹا سیٹوں سے پیمائش کی غلطیوں کو دور کرنے اور خصوصی شماریاتی تجزیہ انجام دینے میں صارف کی مدد کرتا ہے۔ ہوا کے بہاؤ کے ماڈلنگ کے طریقے ہوا کے بہاؤ کے بہت زیادہ ریزولوشن والے نقشوں کا حساب لگاتے ہیں، اکثر افقی ریزولوشن پر 100 میٹر سے زیادہ باریک ہوتے ہیں۔ عمدہ ریزولوشن ماڈلنگ کرتے وقت، دستیاب کمپیوٹنگ وسائل سے تجاوز کرنے سے بچنے کے لیے، ان چھوٹے پیمانے کے ماڈلز کے ذریعے استعمال ہونے والے عام ماڈل ڈومینز میں افقی سمت میں چند کلومیٹر اور عمودی سمت میں کئی سو میٹر ہوتے ہیں۔ اتنے چھوٹے ڈومین والے ماڈل میسو پیمانے کے ماحولیاتی مظاہر کو پکڑنے کے قابل نہیں ہوتے ہیں جو اکثر ہوا کے نمونوں کو چلاتے ہیں۔ اس حد کو ختم کرنے کے لیے بعض اوقات نیسٹڈ ماڈلنگ کا استعمال کیا جاتا ہے۔ ونڈ فلو ماڈلنگ سافٹ ویئر کا مقصد ان مقامات پر ہوا کے وسائل کی اہم خصوصیات کی پیش گوئی کرنا ہے جہاں پیمائش دستیاب نہیں ہے۔ اس طرح کی سب سے زیادہ استعمال ہونے والی سافٹ ویئر ایپلی کیشن ڈبلیو اے ایس پی ہے، جو ڈنمارک کی ریزو نیشنل لیبارٹری میں بنائی گئی ہے۔ ڈبلیو اے ایس پی ایک ممکنہ بہاؤ ماڈل کا استعمال کرتا ہے تاکہ یہ پیش گوئی کی جا سکے کہ ہوا کسی جگہ پر علاقے پر کیسے بہتی ہے۔ میٹوڈین ڈبلیو ٹی اور ونڈ اسٹیشن ایک جیسی ایپلی کیشنز ہیں جو اس کے بجائے کمپیوٹیشنل فلوئڈ ڈائنامکس (سی ایف ڈی) کے حسابات استعمال کرتی ہیں، جو ممکنہ طور پر زیادہ درست ہیں، خاص طور پر پیچیدہ علاقوں کے لیے۔ ونڈ فارم ماڈلنگ سافٹ ویئر کا مقصد مجوزہ یا موجودہ ونڈ فارم کے رویے کی تقلید کرنا ہے، سب سے اہم بات اس کی توانائی کی پیداوار کا حساب لگانا ہے۔ صارف عام طور پر ہوا کا ڈیٹا، اونچائی اور کھردری کنٹور لائنیں، ونڈ ٹربائن کی وضاحتیں، پس منظر کے نقشے داخل کر سکتا ہے، اور ایسی اشیاء کی وضاحت کر سکتا ہے جو ماحولیاتی پابندیوں کی نمائندگی کرتی ہیں۔ اس کے بعد اس معلومات کو ونڈ فارم کو ڈیزائن کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے جو پابندیوں اور تعمیراتی مسائل کو مدنظر رکھتے ہوئے توانائی کی پیداوار کو زیادہ سے زیادہ کرتا ہے۔ ونڈ فارم ماڈلنگ کے کئی سافٹ ویئر ایپلی کیشنز دستیاب ہیں، جن میں زیفی سی ایف ڈی، میٹوڈین ڈبلیو ٹی، اوپن ونڈ، ونڈفارمر، ونڈ پرو، ونڈ سم، اور ڈبلیو اے ایس پی شامل ہیں۔ درمیانے درجے کے ونڈ فارم ماڈلنگ حالیہ برسوں میں ونڈ فارم کی ترقی کی ایک نئی نسل مقامی ونڈ وسائل سے بجلی کی تقسیم شدہ پیداوار کی بڑھتی ہوئی ضرورت سے بڑھی ہے۔ اس قسم کے ونڈ پروجیکٹس زیادہ تر زمین کے مالکان کے ذریعہ چلائے جاتے ہیں جن کی اعلی توانائی کی ضروریات ہوتی ہیں جیسے کسان اور صنعتی سائٹ منیجر۔ ونڈ ماڈلنگ کے نقطہ نظر سے ایک خاص ضرورت تمام مقامی خصوصیات جیسے درختوں، ہیجز اور عمارتوں کو شامل کرنا ہے کیونکہ ٹربائن ہب کی اونچائی 10 میٹر سے 50 میٹر تک ہوتی ہے۔ ونڈ ماڈلنگ کے طریقوں میں ان خصوصیات کو شامل کرنے کی ضرورت ہے لیکن ونڈ ماڈلنگ کے دستیاب تجارتی سافٹ ویئر میں سے بہت کم ہی یہ صلاحیت فراہم کرتے ہیں۔ اس ماڈلنگ کی ضرورت کو دیکھنے کے لیے دنیا بھر میں کئی ورک گروپ قائم کیے گئے ہیں اور ڈیجیٹل انجینئرنگ لمیٹڈ (یو کے)، این آر ای ایل (یو ایس اے)، ڈی ٹی یو ونڈ انرجی (ڈنمارک) سمیت کمپنیاں اس شعبے میں ترقی میں سب سے آگے ہیں اور اس مقصد کے لیے میسو-سی ایف ڈی ونڈ ماڈلنگ تکنیک کے استعمال پر غور کر رہی ہیں۔ حوالہ جات ونڈ پاور