د هوا ځواک (د باد طاقت)

د هوا ځواک يا د هوا انرژي عموماً د برېښنا د توليد لپاره د باد د توربينونو کارول دي. د هوا ځواک يو منل شوی، پايدلی، د نوي کېدو وړ انرژۍ سرچينه ده، کومه چې د فوسيلي سون توکو د سوځولو په پرتله په چاپېريال ډېرې کمې اغېزې لري. له تاريخي اړخه، د هوا ځواک په ماکو چلولو، بادي کارخونو او بادي پمپونو کې کارول شوی دی، خو نن سبا دا ځواک عموماً د برېښنا د توليد لپاره کارول شوی. د باد ځواک توليد ځايونه (فارمونه) د ډېرو انفرادي بادي توربينونو څخه جوړ وي، کوم چې د برېښنايي ځواک د لېږد له شبکو سره تړلی وي.

په ساحلونو (په ځمکه) نوي بادي فارمونه د ډبرو سکرو يا ګازونو له نويو کارخونو څخه ارزانه دي، خو د فوسيلي سون توکو د انحصار له امله د بادي ځواک د پراختيا مخه نيول شوې ده. د ساحلي بادي فارمونو د ځمکې په طبيعي مناظرو د يو شمېر نورو انرژۍ مرکزونو په پرتله زيات د ليدو وړ اغېز غورځي. کوچني ساحلي بادي فارمونه کولای شي چې شبکې ته يو څه انرژي ورکړي، يا ګوښه له شبکې بهر سيمو ته يو څه انرژي مهيا کړي. له ساحلونو څخه لرې بادي فارمونه د انرژۍ يو پياوړی او قوي سرچينه مهيا کولای شي او د ليدو لږې اغېزې لري. که څه هم اوسمهال له ساحلونو څخه لرې بادي ځواک کم دی او د جوړولو او ساتنې لګښتونه يې زیات دي، بیا هم دا د پراختيا په حال کې دي. What are the pros and cons of onshore wind energy? . Grantham Research Institute on Climate Change and the Environment. January 2018.Nathan F. Jones, Liba Pejchar, Joseph M. Kiesecker. "The Energy Footprint: How Oil, Natural Gas, and Wind Energy Affect Land for Biodiversity and the Flow of Ecosystem Services". BioScience, Volume 65, Issue 3, March 2015. pp.290–301

بادي ځواک متغير د نوي کېدو وړ انرژي ده، په همدې سبب د برېښنا د مديريت د لارو چارو استعمال د غوښتنې او برابرولو سره د سمون درلودلو لپاره کېږي، لکه: د باد دوه ګونی ځواک سيستمونه (چې له باد سره د انرژۍ بله سرچينه هم ملګرې وي)، د اوبو برېښنا ځواک يا نور د لېږدېدو وړ ځواک سرچينې، زياته وړتيا، جغرافيايي اړخه وېشل شوي توربينونه، ګاونډيو سيمو ته د ځواک صادرول او واردول، يا شبکه يي زېرمه. څومره چې په يوه سيمه کې د هوا د ځواک تناسب زياتېږي، د شبکې د نوي کولو اړتيا پېښېږي. د موسم وړاندوينه په برېښنا سره د چلېدونکي شبکې په توليد کې د کېدونکې وړاندوينې د بدلونونو لپاره د چمتو اوسېدو سره مرسته کوي.

په ۲۰۲۱ز کال کې، باد له ۱۸۰۰ تيراواټه څخه زياته برېښنا برابره کړې وه، کومه چې د ټولې نړۍ د برېښنا ۶٪ څخه زياته وه او د نړۍ د ټولې انرژۍ شا اوخوا ۲٪ وه. په داسې حال کې چې د ۲۰۲۱ په اوږدو کې د نږدې ۱۰۰ ګیګاواټه په اضافه کېدو سره چې ډېره برخه يې په چين او متحده ايالاتو کې وه، په نړيواله کچه د بادي ځواک نصب شوې وړتيا له ۸۰۰ ګيګاواټه څخه زياته وه. د اقليمي بدلون محدود کولو لپاره د پاريس د تړون د موخو سره د سمون په برخه کې د مرستې لپاره، محليلينو ويلي چې چې دا بايد په تېزۍ سره پراخه شي – چې دا بايد په يو کال کې له ۱٪ څخه زياتې برېښنا توليد ته ورسېږی.

 د باد انرژي 
د باد انرژي په خوځښت کې د هوا حرکتي انرژي ده، کوم ته چې باد هم ويل کېږي. د باد مجموعي انرژي چې د t وخت په اوږدو کې د يوې خيالي سطحې څخه چې د A په مساحت سره تېرېږي په دې ډول ده:

چېرته چې ρ د هوا کثافت وي؛ v د باد چټکتيا ده؛ Avt د هوا حجم دی چې له A  څخه تېرېږي (کوم چې د باد د استقامت لپاره ولاړ بلل کېږي)؛  له همدې امله Avtρ له A څخه تېرېدونکې کتله m ده . ½ ρv2 د يو يونټ حجم کې خوځښت منونکې هوا حرکي انرژي ده. 

ځواک د يو يونټ وخت انرژي ده، په همدې بنسټ په A باندې د باد د طاقت غورځېدل (د بېلګې په ډول د باد د توربين د څرخېدونکې سيمې سره سم) په لاندې ډول دي:

په دې ډول په پرانيستې هوا جريان کې د هوا ځواک د هوا د رفتار د درېيم ځواک سره متناسب دی؛ کله چې د هوا چټکتيا دوه برابره کېږي نو شته طاقت اته برابره زياتېږي.

باد د ځمکې پر سطحه د هوا چلند دی چې د لوړ او کم فشار سيمو په مټ لګېږي. له ۱۹۷۹ څخه تر ۲۰۱۰ز کال پورې په نړیواله کچه د باد د حرکي انرژۍ منځنۍ کچه نږدې ۱.۵۰ MJ/m2 (ميګاجول/مترمربع) وه، په داسې حال کې چې په شمالي نيمه کره کې ۱.۳۱ MJ/m2 او په سويلي نيمه کره کې ۱.۷۰ MJ/m2 وه. اتموسفير د تودونکي ماشين په توګه کار کوي، د تودوخې په لوړه کچه کې تودوخه جذبوي او د تودوخې په ښکته کچه کې تودوخه خوشې کوي. دا پروسه همدا راز د ۲.۴۶ W/m2 (واټه/متر مربع) په اندازه د بادي حرکي انرژۍ د توليد مسئولیت هم لري، په دې ډول د تصادم په مقابل کې د اتموسفير دوران ته هم پر ځای ساتي.

د باد د سرچينو د ارزونې له لارې دا شونې ده چې په نړيواله کچه د باد د ځواک د وړتيا اټکل وشي، د هېواد يا سيمې پر بنسټ، یا د يوې ځانګړې سیمې لپاره. له نړيوال بانک سره د ډنمارک د تخنيکي پوهنتون له خوا وړاندې شوی نړيوال باد اطلس د باد د ځواک د وړتیا نړیواله ارزونه وړاندې کړې ده. د ولاړو بادي سرچينو اتلسونو په خلاف، کوم چې د باد چټکتيا او د برېښنا د کثافت منځنۍ کچې اټکل په څو کلونو کې وړاندې کوي، د « Renewables.ninja» په څېر وسايل د باد رفتار او د بېلا بېلو بادي توربينونو د نمونو څخه د يو ساعت په حساب د ځواک د پايلې د وخت جلا جلا نقشې وړاندې کوي. په ډېر تفصيل سره، په ټاکلي ځای کې د باد د سرچينو د وړتياوو ارزونې د متخصصو سوداګريزو وړاندې کوونکو څخه تر لاسه کېدای شي او په ډېرو سترو باد ته توسعه ورکونکو (هغه څوک چې د بادي انرژۍ د توليد کارخونو کې پانګونه کوي) کې په هېواد دننه د نمونو جوړولو وړتياوې موجودې وي.Mapping the World's Wind Energy Potential  World Bank, 28 November 2017.New Global Wind Atlas to be presented at WindEurope Conference  Technical University of Denmark, 21 November 2017.

له اقتصادي اړخه له باد څخه د موجود ايستل کېدو وړ ځواک ټوله اندازه له ټولې هغې اندازې څخه د پام وړ زيات ده، کوم ځواک چې همدا اوس انسانان له ټولو سرچينو څخه تر لاسه او استعمالوي. د باد پیاوړتيا بدلون لري او د يو ځانګړي ځای منځنۍ کچه په یواځې ځان د دې ښودنه نه کوي چې هلته د باد توربين څومره انرژي توليدولای شي.

د ممکنه بادي ځواک د سيمو د ارزونې لپاره يو امکاني تقسيم عمل ډېر ځله د هوا د چټکتيا د کتل شوېو معلوماتو سره سمون خوري. په بيلا بېلو ځايونو کې به د هوا د رفتار وېش مختلف وي. د Weibull نمونه په ډېرو ځايونو کې د يو ساعت / لس دقيقو هوا چټکتيا اصلي وېش ته له نژدې څخه انعکاس ورکوي. د Weibull عامل ډېر ځله ۲ ته نژدې وي او په همدې بنسټ يو Rayleigh وېش د کم دقيق، خو ساده نمونې په توګه کارېدای شي.

 بادي کار خونې 
بادي کارخونې په يو ځای کې د بادي توبرينونو د يوې مجموعې شتون دی. يوه ستره بادي خونه شونې ده چې د څو سوه انفرادي بادي توبينونو څخه جوړه شوې وي چې په پراخه سیمه خپاره وي. شونې ده چې د توربينونو تر منځ ځمکه د کرنې او نورو موخو لپاره وکارول شي. د بېلګې په ډول، « Gansu» بادي کارخونه څو زره توبرينونه لري، کومه چې په نړۍ کې تر ټولو ستره بادي کارخونه ده. شونې ده چې بادي کارخونه د سمندر په څڼده جوړه شي. نږدې ټول ستر بادي توربينونه يو جوړښت لري – يو افقي محوره بادي توربين درې پرې لري چې د پورته لور ته څرخي، کومې چې د يو لوړ نل ډوله برج په سر کې په يو «ناسل» پورې نښتي وي.

په یوه بادي کارخونه کې، ټول توربينونه د يو منځني ولټاژ (عموماً ۳۴.۵ کيلو ولټه) ځواک راټولونکي سيستم او اړيکې د شبکې په مټ يو له بل سره نښتي وي. په عموم کې، په يوه بشپړه جوړه شوې بادي کارخونه کې د هر توربين تر منځ اوه بعدي (د بادي توربين د څرخونکي د قطر په اوه برابره) واټن پرېښودل کېږي. په يو فرعي سبسټيشن کې، د منځني ولتاژ دا برېښنايي جريان، د لوړ ولتاژ برېښنايي ځواک لېږدونکي سيستم سره د وصل کولو لپاره د ټرانسفارمر په مټ ولتاز کې زياتوالی راولي.

 د جنراتور ځاګړتياوې او پايښت 
چلونکي جنراتورونه، کوم چې په ۱۹۸۰ او ۱۹۹۰ز لسيزو کې اکثره د بادي ځواک د پروژو لپاره کارېدل، د تحريک لپاره تفاعلي ځواک ته اړتيا لري، په همدې بنسټ د بادي ځواک د راټولولو په سيستمونو کې کارېدونکو برېښنايي سب سټيشنونو کې د ځواک د ضريب د اصلاح لپاره د پام وړ «کپسيټر» (کپيسيټر هغه اله چې د برېښنا چارج زېرمه کوي) تختې موجودي وي. د انتقال په شبکه کې د اختلالاتو پر مهال بېلا بېل ډول بادي توربينونو جنراتورونه په بېلا بېلو طريقو سره عمل کوي، له همدې امله د انتقال د سيستم فعاليت کونکو ته د نويو بادي کارخونو د متحرکو برېښنايي ميخانيکي ځانګړتياو د پراخه نمونه جوړولو اړتيا وي، تر څو د سيستم د خرابيو پر مهال د وړاندوينې وړ ثابت چلند باوري کړای شي (د بادي انرژۍ سافټوير وګورئ). په ځانګړي ډول، په بخار يا اوبو توربين سره چلېدونکي هممهاله جنراتورونو په عکس، چلونکي جنراتور د خرابيو پر مهال د سيستم ولتاز ملاتړ نه شي کولای.

 سرچينې