पवन ऊर्जा संसाधन आकलन

परिचय

       जीवाश्म ऊर्जा की बढ़ती कमी और वैश्विक पर्यावरण के बिगड़ते हालात के साथ, नवीकरणीय और स्वच्छ ऊर्जा का विकास सभी देशों का ऊर्जा लक्ष्य बन गया है। पवन ऊर्जा तकनीक अधिक परिपक्व और अत्यधिक विश्वसनीय है, और यह सबसे तेज़ी से बढ़ने वाला नया ऊर्जा स्रोत है। पवन ऊर्जा फार्म निर्माण के व्यवहार्यता अध्ययन चरण में, प्रस्तावित पवन ऊर्जा फार्म के पवन ऊर्जा संसाधन का आकलन आवश्यक है।

      मूल्यांकन का उद्देश्य पवन फार्म की स्थापित क्षमता और पवन टरबाइन के चयन एवं लेआउट के निर्धारण हेतु एक आधार प्रदान करना और संपूर्ण परियोजना के आर्थिक एवं तकनीकी मूल्यांकन को सुगम बनाना है। पवन ऊर्जा संसाधन मापन एवं मूल्यांकन का स्तर पवन फार्म स्थल चयन और विद्युत उत्पादन पूर्वानुमान को सीधे प्रभावित करता है, और अंततः पवन फार्म के पूर्ण होने के बाद वास्तविक विद्युत उत्पादन में परिलक्षित होता है।

पवन ऊर्जा संसाधन मूल्यांकन

 1.पवन माप
1) पवन मापन में पवन दिशा मापन और पवन गति मापन शामिल हैं
2) हवा की दिशा माप: हवा की दिशा मापना
3) वायु गति माप: प्रति इकाई समय में क्षैतिज दिशा में वायु की गति की दूरी को मापें

2.पवन ऊर्जा संसाधनों की गणना
1) पवन: वायु प्रवाह की घटना। यह प्रायः ज़मीन के सापेक्ष वायु की क्षैतिज गति को संदर्भित करता है। यह एक सदिश राशि है, जिसे वायु की दिशा और गति के रूप में व्यक्त किया जाता है।
2) वायु वेग: वह दूरी जो वायु एक इकाई समय में तय करती है। आमतौर पर यह समय की प्रति इकाई वायु के क्षैतिज विस्थापन को संदर्भित करता है, और वायु वेग का मान सामान्यतः दो प्रकार का होता है: तात्कालिक वायु वेग, समय की एक अनंत छोटी अवधि के सापेक्ष, अर्थात झोंके की गति का एक क्षण; औसत वायु वेग, समय की एक निश्चित अवधि के सापेक्ष, आमतौर पर 2/10 मिनट के औसत को संदर्भित करता है, आदि। चीन में पवन फार्मों के निर्माण की आवश्यकता है, स्थानीय 10 मीटर ऊँची वार्षिक औसत वायु वेग 6 मीटर/सेकेंड है।
3) हवा की दिशा: आने वाली हवा की दिशा ही हवा की दिशा है। हवा की दिशा का अवलोकन 16 दिशाओं या 0-360 डिग्री मान में व्यक्त किया जाता है। स्थिर हवा को "C" द्वारा व्यक्त किया जाता है।
4) पवन ऊर्जा: किसी क्षेत्र A पर गति V पर मुक्त-प्रवाहित वायु धारा द्वारा प्रति सेकंड प्राप्त ऊर्जा, अर्थात प्राप्त पवन ऊर्जा P।

P=(VA)*(pV²/2)=1/2pAV³ (p वायु घनत्व है)

5) पवन ऊर्जा घनत्व: पवन ऊर्जा के इकाई अनुप्रस्थ काट क्षेत्र के माध्यम से लंबवत वायु प्रवाह

पी=1/2पीवी³

पवन आवृत्ति: एक निश्चित समय अवधि की आवृत्ति का प्रतिशत जिसमें एक निश्चित पवन दिशा होती है और उस समय अवधि में होने वाली विभिन्न पवन दिशाओं (पवन गति) की कुल आवृत्ति को एक निश्चित पवन दिशा की आवृत्ति कहा जाता है।

3.हवा की गति में दैनिक परिवर्तन
1) सामान्य तौर पर, निकट-सतह परत दिन के दौरान दोपहर में सबसे बड़ी होती है, जो लगभग 14:00 बजे अधिकतम तक पहुंचती है, रात और सुबह में सबसे छोटी होती है, और लगभग 6:00 बजे सबसे छोटी होती है; ऊपरी परत में हवा दिन के दौरान दोपहर में छोटी और रात में बड़ी होती है; हवा के परिमाण का दैनिक परिवर्तन बादल वाले दिनों की तुलना में धूप वाले दिनों में बड़ा होता है, सर्दियों की तुलना में गर्मियों में बड़ा होता है, और समुद्र की तुलना में जमीन पर बड़ा होता है।
2) समुद्र में; दिन के समय हवा की गति कम और रात के समय अधिक होती है।

4.हवा की गति में वार्षिक परिवर्तन
आम तौर पर, उत्तरी गोलार्ध के मध्य अक्षांशों में, यह सर्दियों में सबसे बड़ा और गर्मियों में सबसे छोटा होता है; चीन के अधिकांश हिस्सों में, वसंत ठंडी और गर्म हवा के बारी-बारी का समय होता है, इसलिए वसंत हवा सबसे बड़ी होती है।

5.पवन ऊर्जा संसाधन मूल्यांकन
किसी निश्चित क्षेत्र में पवन गति और पवन दिशा अवलोकन की समय श्रृंखला का विश्लेषण करके, क्षेत्र के पवन ऊर्जा संसाधन भंडार का अनुमान लगाया जाता है, और पवन ऊर्जा संसाधन की मात्रा, गुणवत्ता और वितरण स्थिति का आकलन और मूल्यांकन किया जाता है।

6. पवन गुलाब चार्ट
(1) पवन गुलाब आरेख मौसम स्टेशन के अवलोकन से प्राप्त पवन ऊर्जा डेटा पर आधारित है, आरेख से खींचा गया है, क्योंकि आरेख का आकार गुलाब के फूल जैसा है, इसलिए इसे "पवन गुलाब" कहा जाता है
(2) पवन गुलाब चार्ट को विभाजित किया गया है: पवन दिशा गुलाब चार्ट और पवन गति गुलाब चार्ट।
(3) पवन गति गुलाब चार्ट: पवन गति के आकार और पवन गति की आवृत्ति को दर्शाता है। (एनीमोमीटर)
(4) पवन गुलाब चार्ट: हवा की दिशा और हवा की दिशा की आवृत्ति को दर्शाता है। (पवन फलक)
(5) पवन आवृत्ति: एक निश्चित अवधि में विभिन्न पवन दिशाओं की संख्या का प्रतिशत, अवलोकनों की संख्या के प्रतिशत के रूप में।
(6) प्रमुख हवा की दिशा निर्धारित की जा सकती है और इकाइयों को प्रमुख हवा की दिशा के लंबवत व्यवस्थित किया जाता है।

हवा की दिशा गुलाब चार्टप्रत्येक अंतराल 5% की वायु आवृत्ति को दर्शाता है; केंद्र सर्कल में संख्या स्थिर वायु की आवृत्ति को दर्शाती है।

7. पवन संसाधन मूल्यांकन के लिए आम तौर पर अवलोकन डेटा के विश्लेषण और गणना की निम्नलिखित मदों की आवश्यकता होती है।
(1) सामान्यतः, एक विशिष्ट दिन और एक विशिष्ट माह का चयन किया जाना चाहिए। एक विशिष्ट दिन का प्रति घंटा पवन गति परिवर्तन पवन ऊर्जा के सामान्य दैनिक परिवर्तन पैटर्न को दर्शा सकता है, और एक विशिष्ट माह का दिन-प्रतिदिन पवन गति परिवर्तन पवन ऊर्जा के सामान्य मासिक परिवर्तन पैटर्न को दर्शा सकता है। और विशिष्ट दिन और विशिष्ट माह का प्रति घंटा और दैनिक हिस्टोग्राम बनाएँ।
(2) इस मद के आंकड़े पारंपरिक विधि के अनुसार तैयार किए जा सकते हैं, और सांख्यिकीय परिणामों के अनुसार वार्षिक पवन दिशा गुलाब आरेख और पवन गति गुलाब आरेख।
(3) हवा में कट-इन और कट-आउट गति होती है। कट-इन गति सामान्यतः 3 मीटर/सेकंड या 5 मीटर/सेकंड होती है, कट-आउट गति सामान्यतः 25 मीटर/सेकंड या 27 मीटर/सेकंड मानी जाती है, और कट-इन और कट-आउट के बीच की हवा की गति को प्रभावी हवा की गति कहा जाता है। प्रभावी हवा की गति की सीमा सामान्यतः पंखे की उत्पत्ति और शक्ति के आधार पर भिन्न होती है। प्रति वर्ष प्रभावी हवा की गति सीमा में संचयी हवा की गति मान की गणना करें, और फिर पिछले वर्ष के मान का औसत निकालें, अर्थात प्रति वर्ष प्रभावी घंटों की संख्या।
(4) वायु वेग मान को 1 मीटर/सेकंड के अंतराल पर कई स्तरों में विभाजित किया जाता है, और प्रत्येक स्तर की वायु वेग की संख्या की गणना की जाती है, और प्रत्येक स्तर की संख्या को प्रत्येक स्तर की वायु वेग की कुल संख्या से विभाजित किया जाता है, अर्थात, इस स्तर की वायु वेग की आवृत्ति। सांख्यिकीय परिणामों के अनुसार, प्रत्येक स्तर की वायु वेग आवृत्ति का ग्राफ बनाया जाता है।

माप डेटा

1.पवन माप टावर
पवन फार्म पवन मापक टावर भविष्य के पवन फार्म निवेश और निर्माण के लिए प्रत्यक्ष पवन ऊर्जा जानकारी प्रदान कर सकता है, और पवन ऊर्जा संसाधनों के मूल्यांकन का आधार है। टावर में विभिन्न ऊँचाइयों पर एनीमोमीटर, पवन फलक और तापमान, दाब आदि निगरानी उपकरण लगे हैं। सभी मौसमों में साइट की पवन स्थितियों का निर्बाध अवलोकन किया जा सकता है।
विभिन्न पवन ऊर्जा क्षेत्रों में, पवन फार्म के आकार और क्षेत्रफल के अनुसार, स्थापित पवन मापक टावरों की संख्या का निर्धारण प्रारंभ में किया जाना चाहिए। पवन टावर का स्थान यथासंभव क्षेत्रीय स्थिति का प्रतिनिधित्व करना चाहिए, और भविष्य में पवन टरबाइन का स्थान समान पवन स्थितियों, भू-आकृतियों, ऊँचाई और सतही वनस्पति के साथ होना चाहिए। इसे पवन फार्म क्षेत्र में न तो ऊँचे स्थान पर और न ही निचले स्थान पर चुना जाना चाहिए, और टावर के आसपास का क्षेत्र अपेक्षाकृत खुला होना चाहिए, जहाँ ऊँची इमारतें, पेड़ और अन्य बाधाएँ न हों।
चूँकि क्षेत्र में पवन ऊर्जा टावर स्थापित किया गया है, इसलिए पवन ऊर्जा टावर के स्थान, प्रतिनिधि पवन ऊर्जा उपकरणों के संचालन और स्थापना की प्रत्येक परत पर ध्यान देना चाहिए। दीर्घकालिक पवन ऊर्जा टावर के निर्माण के लिए, उपकरण के अंशांकन का भी परीक्षण किया जाना चाहिए। पवन ऊर्जा मापक टावर के आकार, पवन ऊर्जा मापक यंत्रों के चयन, ऊँचाई और संवेदक की दिशा, पवन ऊर्जा मापक यंत्रों के आसपास का भूभाग खुला होना, पवन ऊर्जा मापक यंत्रों का 10 मीटर से अधिक अवरुद्ध न होना आदि को भी रिकॉर्ड किया जाना चाहिए, ताकि पवन ऊर्जा मापक टावर की पवन ऊर्जा संसाधन स्थिति का प्रतिनिधि स्तर पर आकलन किया जा सके।

2.सेंसर स्थापना ऊंचाई का चयन

(1) पवन गति संवेदक

पवन गति संवेदक: प्रस्तावित टरबाइन स्थापना की हब ऊँचाई, यानी पवन मापक टावर की अधिकतम ऊँचाई पर, पवन गति उपकरणों के दो सेट लगाए जाते हैं। एक उद्देश्य किसी एक उपकरण के खराब होने और हब ऊँचाई के पवन डेटा के गुम होने से बचाना है, और दूसरा उद्देश्य टावर छाया संशोधन और अमान्य या गलत डेटा सुधार के लिए पवन डेटा के दो सेटों का उपयोग करना है।
10 मीटर की ऊँचाई पर एनीमोमीटर का एक सेट लगाएँ। चूँकि ऊपरी स्तर का एनीमोमीटर ठंड, तेज़ हवाओं आदि के कारण, या रखरखाव संबंधी कठिनाइयों और मरम्मत में देरी के कारण डेटा गायब होने के कारण खराब होने की संभावना रखता है, इसलिए निचले स्तर के पवन डेटा का उपयोग संशोधन के लिए किया जा सकता है।
बाकी एनीमोमीटर उपयुक्त अंतराल के अनुसार, प्ररित करनेवाला व्यापक सतह 10 मीटर पूर्णांक ऊंचाई में स्थापित है, अंतराल आम तौर पर 20 मीटर लिया जाता है।

(2) हवा की दिशा सेंसर

पवन दिशा संवेदक; 10 मीटर की ऊंचाई के पास, प्रस्तावित फैन हब की ऊंचाई के पास, तथा फैन इम्पेलर की स्वेप्ट सतह के भीतर क्रमशः पवन दिशा मीटर का एक सेट स्थापित किया गया।

(3) थर्मामीटर

     ज़मीन की ऊँचाई और प्रस्तावित पवन केंद्र की ऊँचाई के पास क्रमशः थर्मामीटरों का एक सेट स्थापित करें। प्रत्येक थर्मामीटर की ऊपरी और निचली ऊँचाई पर स्थापित करने का उद्देश्य पवन टॉवर के वायुमंडलीय स्थिरता के स्थान का निर्धारण करना है। माप पर ज़मीनी तापीय सहायक विकिरण के प्रभाव से बचने के लिए, आमतौर पर यह अनुशंसा की जाती है कि निचला थर्मामीटर 20 मीटर से कम न हो।

(4) बैरोमीटर और हाइग्रोमीटर

प्रस्तावित स्थापना में पवन हब की ऊंचाई या जमीन के पास बैरोमीटर और हाइग्रोमीटर का एक सेट स्थापित किया गया है।

3.समस्या पर ध्यान

(1) एक ही ऊंचाई पर एक ही समय में स्थापित नहीं किया जा सकता है, जिसमें एनीमोमीटर, विभिन्न प्रकार के माप सेंसर, हवा की दिशा, तापमान, वायु दाब, आर्द्रता सेंसर ऊंचाई हवा की गति सेंसर 2 मीटर से कम होनी चाहिए।
(2) घने वनस्पति वाले वन क्षेत्रों में, जब वन छत्र ऊंचा हो, तो 10 मीटर की ऊंचाई पर स्थापित किए जाने वाले सेंसरों को उचित रूप से अधिक ऊंचाई पर समायोजित किया जाना चाहिए।
पवन ऊर्जा मापन डेटा प्रसंस्करण पूरा होने के बाद, अगला चरण प्रस्तावित पवन हब ऊँचाई पर पवन ऊर्जा मापन स्थिति और विभिन्न पवन विशेषता मापदंडों की शेष अवलोकन ऊँचाई का सांख्यिकीय विश्लेषण करना है। पवन ऊर्जा मापन स्थान पर पवन विशेषताओं का सांख्यिकीय विश्लेषण हमें पवन फार्म में पवन संसाधन स्थिति की प्रारंभिक समझ प्राप्त करने में मदद कर सकता है।
पवन मापन स्थान के प्रतिनिधि चयन सिद्धांत के कारण, यह निर्णय लिया जाता है कि पवन मापन स्थान के पवन अभिलक्षणिक पैरामीटर उस क्षेत्र की पवन संसाधन स्थिति का प्रतिनिधित्व कर सकते हैं जिसे वह कवर करता है। पवन फार्म के संपूर्ण क्षेत्र में पवन संसाधनों का विस्तृत वितरण बाद के सीएफडी सिमुलेशन द्वारा प्राप्त किया जाना चाहिए।
पवन मापन स्थान पर पवन विशेषता मापदंडों में निम्नलिखित शामिल हैं।
वायु घनत्व, वायु गति, वायु ऊर्जा घनत्व, वायु दिशा, वायु कतरनी सूचकांक, अशांति तीव्रता, वायु गति वितरण विशेषता पैरामीटर, तथा 50 वर्ष की घटना के लिए अधिकतम और अधिकतम वायु गति।

सारांश

       पवन ऊर्जा परियोजना निर्माण की प्रभावशीलता के लिए पवन ऊर्जा संसाधन आकलन पवन फार्म स्थल चयन और निर्माण के लिए बहुत महत्वपूर्ण है, सटीक पवन संसाधन आकलन क्षेत्रीय पवन संसाधन भंडार के निर्धारण के लिए अनुकूल है, सहकर्मी पवन फार्म स्थल चयन, पवन टरबाइन चयन और कार्यक्रम विकास के लिए एक मजबूत संदर्भ आधार भी प्रदान कर सकते हैं।

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