1. تعارف
کم-کاربن کی معیشت اور چین کے مجوزہ "ڈبل-کاربن" ہدف کو تیار کرنے پر عالمی توجہ کے پس منظر میں، ہوا کی توانائی، ایک صاف اور پائیدار قابل تجدید توانائی کے ذریعہ کے طور پر، دنیا بھر کی حکومتوں اور توانائی کے بڑے بڑے اداروں کے لیے ایک فوکل پوائنٹ بن گئی ہے۔ آنشور ونڈ فارمز کی مسلسل تعمیر، تیزی سے پختہ ٹیکنالوجی، اور گرتی ہوئی لاگت کے ساتھ، ساحلی ہوا کی طاقت نے تیزی سے ترقی کی ہے، جس میں عالمی سطح پر نئی نصب شدہ آنشور ونڈ پاور کی صلاحیت صرف 2019 میں 61.8 GW تک پہنچ گئی ہے۔ تاہم، ساحلی استحصالی زمین اور ہوا سے توانائی کے وسائل تک محدود، غیر ملکی ہوا کی طاقت آہستہ آہستہ ترقی کا رجحان بن گئی ہے۔ خاص طور پر، چین کے جنوب مشرقی ساحلی علاقے اقتصادی طور پر ترقی یافتہ ہیں، ان میں ایک اچھی طرح سے-بجلی کا گرڈ اور وافر آف شور ونڈ انرجی کے وسائل موجود ہیں، جو انہیں بڑے پیمانے پر ترقی اور غیر ملکی ونڈ پاور کے گرڈ کنکشن کے لیے انتہائی موزوں بناتے ہیں۔
2. آف شور ونڈ پاور انڈسٹری کی موجودہ صورتحال
2020 میں، عالمی سطح پر نئی منسلک آف شور ونڈ پاور کی صلاحیت 6 GW سے تجاوز کر گئی، جو تقریباً 2019 کے برابر تھی۔ دس سال پہلے، 2010 میں، عالمی سطح پر نئی نصب شدہ آف شور ونڈ پاور کی صلاحیت 1 GW سے کم تھی۔ دریں اثنا، عالمی نئی نصب شدہ ہوا سے بجلی کی صلاحیت میں آف شور ونڈ پاور کا تناسب بھی 2010 میں 2.5 فیصد سے بڑھ کر موجودہ 7 فیصد تک پہنچ گیا ہے۔
2.1 اوورسیز آف شور ونڈ پاور انڈسٹری کی موجودہ صورتحال اور رجحانات
نئی نصب شدہ صلاحیت کے لحاظ سے ممالک کی درجہ بندی کے لحاظ سے، 2020 میں عالمی سطح پر سب سے اوپر پانچ آف شور ونڈ پاور مارکیٹس چین، نیدرلینڈز، بیلجیم، برطانیہ اور جرمنی تھیں۔ صنعت کے ماہرین نے پیش گوئی کی ہے کہ عالمی آف شور ونڈ پاور مارکیٹ 2020 اور 2025 کے درمیان 30 فیصد سے زیادہ کی اوسط سالانہ شرح نمو کا تجربہ کرے گی۔ یہ تشخیص درج ذیل وجوہات پر مبنی ہے:
01
آف شور ونڈ پاور کی لاگت میں تیزی سے کمی آف شور ونڈ ٹربائنز کے بڑھتے ہوئے سائز کی وجہ سے ہے (تصویر 2-1 دیکھیں)، جو پیشگی سرمایہ کاری اور بعد میں آپریشن اور دیکھ بھال کے اخراجات میں نمایاں طور پر بچت کر سکتی ہے۔
تصویر 2-1 آف شور ونڈ ٹربائنز کے عالمی ترقی کے رجحانات
ڈیٹا ماخذ: GWEC مارکیٹ ڈیٹا پلیٹ فارم، اگست 2020
02
دنیا بھر کی حکومتوں کی جانب سے سمندری ہوا سے بجلی کی ترقی کے لیے اپنے اہداف بڑھانے کے ساتھ، چین، ویتنام، جاپان اور جنوبی کوریا کی ایشیائی منڈیوں میں تیزی سے ترقی کی توقع ہے۔ یورپی منڈی میں، مغربی یورپی ممالک کے علاوہ سمندر کی ہوا کی طاقت کو بھرپور طریقے سے تیار کرنے کے لیے، مشرقی یورپی ممالک بھی غیر ملکی ونڈ پاور کی سہولیات کی تعمیر شروع کر دیں گے۔ مزید برآں، ریاستہائے متحدہ میں پہلے بڑے-پیمانے کا آف شور ونڈ فارم 2023 میں گرڈ سے منسلک ہو جائے گا۔
03
تیرتی ہوا کی طاقت کی صنعت کاری (شکل 2-2 دیکھیں) میں ایپلی کیشنز کی ایک وسیع رینج ہوگی کیونکہ تیرتی فاؤنڈیشن کا ڈھانچہ 50 سے 200 میٹر تک پانی کی گہرائی والے گہرے سمندری علاقوں کے لیے موزوں ہے۔ ورلڈ انرجی رپورٹ کے مطابق 2030 تک تیرتی ہوا سے بجلی پیدا کرنے کی عالمی صلاحیت 8 سے 10 گیگا واٹ تک پہنچ جائے گی۔
تصویر 2-2 ایک تیرتے ہوئے آف شور ونڈ فارم کا اسکیمیٹک خاکہ
2.2 چین کی آف شور ونڈ پاور انڈسٹری کی موجودہ صورتحال
چین کی آف شور ونڈ پاور انڈسٹری نسبتاً دیر سے شروع ہوئی، لیکن حالیہ برسوں میں اس کی ترقی انتہائی تیز رہی ہے۔ 2018 سے، چین کی نئی نصب شدہ آف شور ونڈ پاور کی صلاحیت نے مسلسل دوسرے ممالک کی قیادت کی ہے۔ خاص طور پر، 2020 میں، چین کی نئی منسلک گرڈ کی گنجائش پہلی بار 3GW سے تجاوز کر گئی۔ مجموعی نصب شدہ صلاحیت کی بنیاد پر، چین نے جرمنی کو پیچھے چھوڑ کر 2020 کے آخر تک دنیا کی دوسری سب سے بڑی آف شور ونڈ پاور مارکیٹ بن گئی۔ مختلف ممالک میں آف شور ونڈ پاور کی شرح نمو پر مبنی تخمینوں کے مطابق، چین نے 2021 میں دنیا کی سب سے بڑی آف شور ونڈ پاور مارکیٹ کے طور پر برطانیہ کی جگہ لے لی۔
2.2.1 نصب شدہ صلاحیت اور گرڈ کنکشن کا پیمانہ بڑھتا ہی جا رہا ہے۔
شنگھائی ڈونگہائی برج آف شور ونڈ پاور پروجیکٹ، چین کا پہلا بڑا-سیل آف شور ونڈ پاور پروجیکٹ، جو 2006 میں شروع ہوا اور 2008 میں تعمیر کا آغاز ہوا، کامیابی کے ساتھ مقامی طور پر تیار کردہ 34 میگاواٹ آف شور ونڈ ٹربائن یونٹس نصب کیے گئے، جن کی کل نصب صلاحیت کے ساتھ 102MW بجلی کی پیداوار سے پہلے چین کی ترقی کے لیے کھولی گئی۔
2016 میں، نیشنل انرجی ایڈمنسٹریشن نے ونڈ پاور ڈویلپمنٹ کے لیے 13 واں پانچ سالہ منصوبہ جاری کیا اور آف شور ونڈ پاور کی ترقی کی حوصلہ افزائی کے لیے اہم سازگار پالیسیوں کا ایک سلسلہ متعارف کرایا، جس کا مطلب یہ بھی ہے کہ چین میں آف شور ونڈ پاور کی ترقی "منصوبے کے مظاہرے" سے "تیز ترقی" کے تیز رفتار راستے پر چلی گئی ہے۔
2020 میں، آف شور ونڈ پاور پروجیکٹ رش کی تنصیب کے ایک نازک دور میں داخل ہوئے۔ اعداد و شمار کے مطابق، سال کی پہلی ششماہی میں ایک ہی وقت میں 30 منصوبے زیر تعمیر تھے، جن کی نصب صلاحیت 12,972,800 کلوواٹ تھی، جن میں 11 نئے شروع کیے گئے منصوبے اور 3 منصوبے شامل تھے جو مکمل طور پر گرڈ سے منسلک تھے۔
2.2.2 ونڈ ٹربائنز کی واحد یونٹ کی گنجائش سال بہ سال بڑھ رہی ہے۔
2019 کے آخر تک کے اعداد و شمار کے مطابق، واحد یونٹ کی گنجائش کے لحاظ سے، 4MW یونٹس میں سب سے زیادہ مجموعی نصب صلاحیت ہے، جب کہ 5MW آف شور ونڈ پاور پروجیکٹس کے لیے مرکزی دھارے کا ماڈل بن گیا ہے (شکل 2-3 دیکھیں)۔
12 جولائی، 2020 کو، چین کی پہلی 10 میگاواٹ ونڈ ٹربائن کو کامیابی کے ساتھ گرڈ سے منسلک کیا گیا اور صوبہ فوزیان میں واقع شنگھوا بے آف شور ونڈ فارم میں بجلی پیدا کی گئی، جس نے چین میں واحد آف شور ونڈ ٹربائن کی گنجائش کا نیا ریکارڈ قائم کیا۔ ونڈ ٹربائن مینوفیکچررز کے ترقیاتی منصوبوں کے نقطہ نظر سے، 8MW ایک نیا نقطہ آغاز بن گیا ہے، اور 10MW اور اس سے اوپر کی بڑے-آف شور ونڈ ٹربائنز کو کلیدی ترقیاتی ماڈل کے طور پر درج کیا گیا ہے۔
تصویر 2-3 2019 کے آخر میں چین میں آف شور ونڈ ٹربائن کی صلاحیت کا فیصد
2.2.3 سمندر کی ہوا سے بجلی کی تعمیر بتدریج قریب کے اتھلے پانیوں سے گہرے-سمندر اور گہرے-پانی والے علاقوں میں منتقل ہو رہی ہے۔
2019 کے آخر تک، چین میں کل منظور شدہ آف شور ونڈ پاور کی صلاحیت 35 ملین کلوواٹ تک پہنچ گئی۔ ان میں سے، جیانگ سو اور گوانگ ڈونگ نے 10 ملین کلوواٹ سے زیادہ کی صلاحیتوں کی منظوری دی تھی، جبکہ فوزیان اور ژی جیانگ نے 3 ملین کلوواٹ سے زیادہ کی صلاحیتوں کی منظوری دی تھی۔ مستقبل کی ترقی کے لیے ساحل کے قریب دستیاب وسائل محدود ہیں، جبکہ چین کے پاس گہرے سمندر کے پانیوں کا ایک وسیع رقبہ ہے، جو مستقبل میں سمندری ہوا سے بجلی کی ترقی کا مرکز بننے کی امید ہے۔
3. آف شور ونڈ فارمز میں صنعتی ایتھرنیٹ سوئچ کے لیے ہارڈ ویئر کی ضروریات
آف شور ونڈ ٹربائنز اور آف شور سب اسٹیشنز زمین سے دسیوں کلومیٹر دور انتہائی سخت ماحول میں بنائے جاتے ہیں۔ یہ سامان پر بہت زیادہ مطالبات رکھتا ہے، خاص طور پر بنیادی مواصلاتی آلات، بنیادی طور پر وشوسنییتا، نمک کے اسپرے کے خلاف مزاحمت، اعلی اور کم درجہ حرارت، اور برقی مقناطیسی مداخلت سے متعلق۔ مزید برآں، آف شور آلات کی دیکھ بھال موسم، سمندری ضابطوں اور جہازوں کی تعیناتی کی وجہ سے محدود ہے، جس سے ہنگامی اور معمول کی دیکھ بھال دونوں کو غیر معمولی طور پر مشکل بنا دیا جاتا ہے، انتہائی غیر متوقع وقت کے ساتھ۔ یہ ایتھرنیٹ سوئچز کے مستحکم اور قابل بھروسہ آپریشن پر بہت زیادہ مطالبات رکھتا ہے۔
3.1 قابل اعتماد تقاضے
سامان کی وشوسنییتا کے کئی اہم اشارے:
1) ناکامی کا اوسط وقت (MTTF)
2) ناکامیوں کے درمیان اوسط وقت (MTBF)
3) مرمت کا اوسط وقت (MTTR)
3.1.1 MTBF اشارے
صنعتی ایتھرنیٹ سوئچز کے لیے کارکردگی کے اہم ترین اشارے میں سے ایک ناکامیوں کے درمیان اوسط وقت (MTBF) ہے۔ سب سے زیادہ مقبول اور مستند معیار MIL-HDBK-217، GJB/Z299B، اور Bellcore ہیں۔ صنعتی سوئچز کے زیادہ تر غیر ملکی برانڈز امریکن MIL-HDBK 217F کو حوالہ معیار کے طور پر استعمال کرتے ہیں اور R&D اور پروڈکشن ٹیسٹنگ کے دوران HALT (High-Accelerated Life Test) اور HASS (High-accelerated Stress Screening) ٹیسٹوں کو استعمال کرتے ہیں تاکہ یہ تصدیق کی جا سکے کہ آیا پروڈکٹ کے MTBF کے ڈیزائن کی ضروریات پوری ہوتی ہیں۔ زیادہ تر صنعتی ایتھرنیٹ سوئچز کا MTBF 20 سال سے زیادہ کا ہے، اور کچھ کی عمر 50 سال سے بھی زیادہ ہے۔
HALT (Highly Accelerated Life Testing) بنیادی طور پر مصنوعات کی تحقیق اور ترقی کے ڈیزائن کے مرحلے میں استعمال ہوتا ہے۔ یہ مصنوعات میں ممکنہ نقائص کو ظاہر کرنے میں موثر ہے اور ڈیزائن انجینئرز کے لیے مصنوعات کی بھروسے کو بہتر بنانے کے لیے ایک اہم جانچ کا طریقہ ہے۔
HASS (Highly Accelerated Stress Screening) ایک اعلی-اسٹریس اسکریننگ کا عمل ہے جو پروڈکشن لائن پر پروڈکٹ کے HALT ٹیسٹ پاس کرنے کے بعد انجام دیا جاتا ہے تاکہ ان کی آپریشنل یا تباہ کن حدوں کا تعین کیا جا سکے. 100% مصنوعات کو اسکریننگ میں حصہ لینے کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس کا مقصد اس بات کو یقینی بنانا ہے کہ تیار کردہ مصنوعات کسی بھی پوشیدہ نقائص سے پاک ہوں، یا کم از کم ان نقائص کی نشاندہی اور ان کو دور کرنے سے پہلے مصنوعات فیکٹری چھوڑ دیں۔ HASS مختصر وقت میں ناقص مصنوعات تلاش کرنے، اصلاحی عمل کو مختصر کرنے، اور انہی مسائل والی مصنوعات کی نشاندہی کرنے کے لیے تیز تناؤ کا استعمال کرتا ہے۔
3.1.2 MTTR انڈیکیٹر
آف شور ونڈ فارم سائٹس کے لیے عام تقاضے یہ ہیں: مینوفیکچرر کی طرف سے فراہم کردہ مرمت کا اوسط وقت (MTTR)، جو عام طور پر 0.5 سے 1 گھنٹہ ہوتا ہے جب انتظامی معاونت کے وقت اور ترسیل کے وقت کو مدنظر نہیں رکھا جاتا ہے۔ اور ناقص پلگ کی تشخیص (یا معائنہ) اور اپ ڈیٹ کرنے کا وقت 30 منٹ سے کم ہونا چاہیے۔
اگر صنعتی سوئچ میں ہارڈ ویئر کی ناکامی کا سامنا کرنا پڑتا ہے، اور اگر انتظامی معاونت کے وقت اور ترسیل کے وقت پر غور نہیں کیا جاتا ہے، اور صرف ایک سادہ تبدیلی کی ضرورت ہے، تو زیادہ تر معاملات میں، صنعتی سوئچ کی مصنوعات کو گاہک کی MTTR ضروریات کو پورا کرتے ہوئے، 1 گھنٹے کے اندر تبدیل کیا جا سکتا ہے۔
3.2 سنکنرن مزاحمت کی ضروریات
سمندری آپریٹنگ ماحول کی ایک اہم خصوصیت اعلی نمک سپرے کی سطح ہے۔ صنعتی ایتھرنیٹ سوئچ پروڈکٹس کو G3 تحفظ کی سطح کو حاصل کرنے کے لیے سرکٹ بورڈ کو حفاظتی کوٹنگ ڈیزائن فراہم کرنا چاہیے اور ISA-S71.04-1985 (درجہ بندی G3-Hash Group A) اور EN60068-2-60 طریقہ 4 معیارات کی مکمل تعمیل کرنی چاہیے تاکہ ماحول کو مستحکم طریقے سے چلایا جا سکے۔
ابتدائی آف شور ونڈ فارمز کو بڑی تعداد میں سوئچ کی ناکامی کا سامنا کرنا پڑا۔ سوئچ کے ڈبے کھولنے پر، سرکٹ بورڈز پر جلنے کے واضح نشانات پائے گئے۔ اس کی ایک وجہ یہ تھی کہ ان سوئچز میں حفاظتی کوٹنگ کی کمی تھی۔
3.3 اعلی اور کم درجہ حرارت کی ضروریات
چونکہ مختلف آف شور ونڈ فارمز مختلف عرض بلد پر واقع ہیں، ان کی آب و ہوا کے حالات بہت مختلف ہوتے ہیں۔ مثال کے طور پر، سردیوں میں، ڈالیان میں Zhuanghe آف شور ونڈ فارم میں سب سے کم درجہ حرارت -15 ڈگری سیلسیس تک پہنچ سکتا ہے، جب کہ گرمیوں میں، Zhanjiang میں Xuwen offshore wind farm میں سب سے زیادہ درجہ حرارت 38 ڈگری سیلسیس تک پہنچ سکتا ہے۔ ونڈ ٹربائن ٹاورز کے اندر کا درجہ حرارت بیرونی درجہ حرارت سے بھی زیادہ ہو سکتا ہے۔ لہذا، صنعتی سوئچ کے عام آپریٹنگ درجہ حرارت پر بہت زیادہ تقاضے رکھے جاتے ہیں۔
اگرچہ زیادہ تر صنعتی سوئچ مینوفیکچررز مارکیٹ کی فہرست میں اپنے سوئچ کے آپریٹنگ درجہ حرارت کو -40 ڈگری سے +70 ڈگری، یا یہاں تک کہ -40 ڈگری سے +85 ڈگری تک رکھتے ہیں، لیکن یہ اعداد و شمار مختصر-ٹرم لیبارٹری ٹیسٹوں سے اخذ کیے گئے ہیں۔ مثال کے طور پر، ایک معروف گھریلو ٹیسٹنگ ادارے کی جانچ کے تقاضے بتاتے ہیں کہ اعلی درجہ حرارت والے ماحول میں، سوئچ آن ہونے کے دوران، ایک ماحولیاتی ٹیسٹ چیمبر کے بیچ میں رکھا جانا چاہیے، اور درجہ حرارت کو 70 ڈگری تک بڑھا کر 2 گھنٹے تک برقرار رکھا جانا چاہیے۔ ڈیوائس کو عام طور پر +70 ڈگری پر کام کرنا چاہیے، اور اسٹور اور فارورڈ ریٹ 100% تک پہنچنا چاہیے۔ اگر یہ ضرورت پوری ہو جاتی ہے، تو سوئچ کو 合格 (قابل قبول/قابل قبول) سمجھا جاتا ہے۔
اسی کم-درجہ حرارت والے ماحول کے لیے تکنیکی تقاضے درج ذیل ہیں: سوئچ، آن ہونے کے دوران، ایک ماحولیاتی ٹیسٹ چیمبر کے بیچ میں رکھا جاتا ہے، اور درجہ حرارت کو -40 ڈگری تک کم کیا جاتا ہے اور پھر اس درجہ حرارت پر 2 گھنٹے تک برقرار رکھا جاتا ہے۔ آلہ کو عام طور پر -40 ڈگری پر، 100% اسٹور اور فارورڈ ریٹ کے ساتھ کام کرنا چاہیے۔ یہ عام طور پر -40 ڈگری پر شروع کرنے کے قابل بھی ہونا چاہئے۔ اگر یہ تقاضے پورے ہوتے ہیں، تو اسے 合格 (قابل قبول/قابل قبول) سمجھا جاتا ہے۔ لہذا، ٹیسٹ صرف اس بات کی تصدیق کرتا ہے کہ آیا یہ اس انتہائی درجہ حرارت میں 2 گھنٹے تک مستحکم طور پر کام کر سکتا ہے۔
اگرچہ آف شور ونڈ فارمز میں صنعتی سوئچز کو اس طرح کے انتہائی درجہ حرارت کو برداشت کرنے کی ضرورت نہیں ہے، لیکن انہیں سخت درجہ حرارت والے ماحول میں طویل عرصے تک مسلسل کام کرنا چاہیے، اور یہ دوسرے بیرونی ماحول سے اضافی منفی اثرات کا شکار بھی ہو سکتے ہیں۔ صرف صنعتی سوئچز جو وقت کی کسوٹی پر کھڑے ہوئے ہیں ان کو آف شور ونڈ فارمز کے اعلی اور کم درجہ حرارت کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے کہا جا سکتا ہے۔
(جاری ہے)