تابع توزیع ویبول

در پژوهش حاضر، پتانسیل انرژی باد در ایستگاه های همدیدی استان یزد که دارای اطّلاعات باد با دوره های آماری 10 ساله و بیشتر بودند، شامل ایستگاه همدیدی یزد (2006-1976)، طبس (2006-1987)، رباط پشت بادام (2006-1992)، بافق (2006-1993) و مروست (2006-1997) مطالعه شده. داده های باد مورد استفاده در این مطالعه، با فواصل زمانی سه ساعته و در ارتفاع 10 متری از سطح زمین برداشت شده اند که از دفاتر همدیدی اداره کلّ هواشناسی استان یزد استخراج گردیده اند. داده های منفصلِ باد با استفاده ازتابع توزیع پیوسته ویبول جایگزین گردیدند. این کار پس از محاسبه فراسنج های C و K تابع ویبول از طریق برازش حدّاقل مربّعات صورت پذیرفته است. سپس با استفاده از قانون یک هفتم نیرو، اطّلاعات باد در ارتفاع 10 متری به ارتفاع 50 متری (که ارتفاع محور اکثر توربین های بادی است) تبدیل و خصوصیّات سرعت و توان باد در هر دو ارتفاع مذکور محاسبه شده اند. نتایج نشان می دهند که ایستگاه همدیدی مروست با چگالی توان بادی معادل 224/223 و 938/444 وات بر متر مربّع، به ترتیب در ارتفاع 10 و 50 متری، میانگین سرعت بادی معادل 78/7 متر بر ثانیه در ارتفاع 50 متری، موجودیّت بادی معادل 1/4457 ساعت در سال، احتمال وزش باد با سرعت های بین 3 تا 25 متر بر ثانیه ای معادل 94/0 در ساعات موجودیّت باد، محتمل ترین سرعت بادی معادل 25/7 متر بر ثانیه و انحراف معیار سرعت هایی معادل 95/1 متر بر ثانیه، از پتانسیل خوبی در زمینه انرژی بادی برخوردار است و می تواند به عنوان مکانی مناسب برای سرمایه گذاری و مطالعه بیشتر در خصوص استقرار توربین های بادی و بهره برداری از انرژی لایزال باد تعیین گردد. استفاده از انرژی باد در ایستگاه همدیدی یزد به شرط استفاده از توربین هایی با سرعت شروع به کار 32/2 متر بر ثانیه و کمتر، و با ارتفاع محور50 متر به بالا، برای تولید انرژی مقرون به صرفه ارزیابی گردید. همچنین، استفاده از انرژی باد در ایستگاه همدیدی طبس برای مصارف کشاورزی مناسب تشخیص داده شد. افزون بر این، در این مطالعه رابطه ای به دست آمد که محاسبه میزان ساعات موجودیّت باد در یک مکان را به گونه ای ساده تر و کوتاهتر از روش های پیشین امکان پذیر می سازد.

کاهش سریع سوخت های سنگواره ای، بحث گرمایش جهانی و اثر پدیده ی گلخانه ای، آلودگی های محیطی و ریزش باران های اسیدی، لزوم توجّه به انرژی های تجدیدپذیر، به ویژه انرژی باد را به عنوان یک انرژی تمیز، پایان ناپذیر و رایگان، بیش از پیش افزایش داده است. در این پژوهش، ارزیابی پتانسیل انرژی باد در استان کرمانشاه، بر پایه ی داده های جهت و سرعت سه ساعته ی باد ایستگاه های همدید کرمانشاه، اسلام آباد غرب، روانسر، کنگاور و سرپل ذهاب، در طول سال های 1997 تا 2006 انجام شد. برای ترسیم گلباد ایستگاه ها از نرم افزار Wrplot و برای برازش داده ها از توزیع احتمال ویبول استفاده شد. در ادامه، چگالی توان باد سالانه در ترازهای ارتفاعی 10، 20 و 50 متر به دست آمد که برای برآورد سرعت باد در ارتفاع بالاتر از 10متر، از مدل قانون توان یک هفتم استفاده شد. همچنین پراسنج های دیگری همانند سرعت نامی، محتمل ترین سرعت و زمان کاربرد مناسب باد، محاسبه شده و در پایان، مناطق مستعدّ تولید انرژی باد در استان بر اساس جدول طبقه بندی سایت های بادی آمریکا رتبه بندی و به نمایش گذاشته شد. بر پایه ی محاسبات انجام شده، پتانسیل انرژی باد تراز 10 متر ایستگاه های روانسر، سرپل ذهاب، کنگاور، اسلام آباد غرب و کرمانشاه به ترتیب 254، 223، 214، 146 و82 وات بر مترمربّع در واحد سطح به دست آمد که این مقادیر در ترازهای بالاتر به یک نسبت مساوی، برای همه ی ایستگاه ها افزایش می یابد. نتایج پژوهش گویای این است که سه ایستگاه روانسر، سرپل ذهاب و کنگاور، پتانسیل مناسبی برای تولید انرژی باد دارند. منطقه ی اسلام آباد غرب در صورت استفاده از توربین های بادی مرتفع، برای بهره برداری از انرژی باد مناسب است و کرمانشاه برای استفاده از انرژی باد، پتانسیل مناسبی ندارد.

باد در زمره منابع انرژی پاک و تجدیدپذیر به شمار می رود و در دهه گذشته، استفاده از انرژی باد در جهان با استقبال فراوان همراه بوده است. هدف از انجام پژوهش حاضر، ارزیابی پتانسیل انرژی باد ایستگاه های منتخب استان فارس شامل شیراز، آباده و لارستان در دوره زمانی 1990-2005 است. در این پژوهش، برای ترسیم گلباد سالانه ایستگاه ها، از نرم افزار wrplot استفاده گردید. داده های منفصل باد با استفاده از تابع توزیع ویبول جایگزین شدند. چگالی توان باد سالانه و دیگر فراسنج های انرژی باد در ترازهای ارتفاعی 10، 20 و 50 متر محاسبه شد. برای برآورد سرعت باد در ارتفاع بالاتر از 10 متر، از مدل قانون توان یک هفتم استفاده شد. نتایج نشان دادند که ایستگاه همدیدی شیراز با چگالی توان بادی معادل 33/584 و 27/1164 وات بر متر مربع در ارتفاع 10 و 50 متری و قرارگیری در طبقه هفتم اطلس انرژی باد ایالت متحده، از پتانسیل خوبی در زمینه انرژی باد برخوردار است و می تواند به عنوان مکانی مناسب برای سرمایه گذاری و مطالعه بیش تر در خصوص استقرار توربین های بادی و بهره برداری از انرژی باد تعیین گردد. در ایستگاه های آباده و لارستان به علت محدودیت در موجودیت ساعات باد در سال و دیگر فراسنج های انرژی باد، سرمایه گذاری در این زمینه، مقرون به صرفه نمی باشد.

استفاده از توربین های بادی به عنوان مولد انرژی برق در مناطق بادخیز کشورهای مختلف، تبدیل به یک فرآیند کاملاً تجاری و اجتناب ناپدیر شده است. به این منظور، در این پژوهش سعی شده است تا وضعیت انرژی باد جهت استحصال انرژی از طریق نصب توربین های بادی در استان خوزستان بررسی گردد. روش تحقیق بر اساس استفاده از داده های ایستگاه های هواشناسی استان و محاسبه میزان انرژی حاصله از باد با توجه به نصب توربین های بادی تجاری می باشد. داده های سه ساعته سرعت و جهت باد دوره آماری مشترک (2010-2001) برای ایستگاه های منتخب استان که در این پژوهش ایستگاه های بستان، دزفول، بهبهان، آبادان، مسجدسلیمان و اهواز می باشند از اداره کل هواشناسی خوزستان اخذ گردید. داده های منفصل باد با استفاده از تابع توزیع ویبول جایگزین شدند. چگالی توان باد سالانه و دیگر فرا سنج های انرژی باد در ترازهای ارتفاعی 10، 20 و 50 متر به دست آمد و برای برآورد سرعت باد در ارتفاع بالاتر از 10 متر، از مدل قانون توان یک هفتم استفاده شد. نتایج حاصل از محاسبات نشان می دهد که در استان خوزستان، ایستگاه های دزفول، اهواز و آبادان به ترتیب با توان تولید 824، 232و 225 کیلووات نیرو برای نصب و راه اندازی توربین های مزارع بادی تجاری مناسب هستند. با توجه به نصب توربین های بادی تجاری در ارتفاع 50 متری و سطح روتور 80 متری و هم چنین با در نظر گرفتن ضریب قدرت بیشترین، توان تولید انرژی توربین، انرژی الکتریکی، ایستگاه های دزفول، اهواز و آبادان به ترتیب با توان تولید نیرو به میزان 443، 125 و 121 کیلووات در ثانیه مستعد نصب توربین های بادی تجاری هستند.