چگالی توان باد

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.

هدف از پژوهش حاضر، تعیین پتانسیل انرژی باد و انتخاب نقاط بهینه برای احداث نیروگاه بادی با استفاده از آمار هشت ایستگاه سینوپتیک استان سیستان و بلوچستان است. بدین منظور، از داده های سه ساعتة سرعت باد در ارتفاع 10 متری از سطح زمین در طی دورة آماری 2005 2014 استفاده شد. احتمال تجربی داده ها با استفاده از تابع توزیع ویبول محاسبه شد. سپس، با استفاده از قانون یک هفتم نیرو، اطلاعات باد در ارتفاع 10 متری به ارتفاع 50 متری تبدیل شد و پتانسیل انرژی باد در هر دو ارتفاع یادشده تحلیل شد. همچنین، بر اساس آمار بلندمدت، روند تغییرات زمانی سرعت باد در مقیاس ماهانه و سالانه بررسی شد. نتایج تحلیل روند نشان داد ایستگاه های ایرانشهر، زابل، زهک، و زاهدان به ترتیب دارای بیشترین روند مثبت معنی دار ماهانه اند. در مقیاس سالانه، فقط زابل و ایرانشهر دارای روند مثبت معنی دارند. از طرفی، نتایج نشان داد که ایستگاه های زابل، زهک، و کنارک قابلیت مناسبی برای استقرار توربین های تجاری دارند. ایستگاه زابل با حداکثر مقدار چگالی توان باد (513 وات بر متر مربع) در ارتفاع 50 متری و حداکثر احتمال موجودیت باد با سرعت بین 3 تا 25 متر بر ثانیه مناسب ترین مکان برای بهره برداری از انرژی باد تشخیص داده شد.

استان مازندران در سال های اخیر نیاز بیش تری به انرژی پیدا کرده است. با توجه به قابلیت های این استان در تولید انرژی های نوین، شناخت پتانسیل های تولید انرژی پاک و مصرف آن، به خصوص انرژی بادی، بایستی در اولویت برنامه های مسئولان و پژوهشگران قرار گیرد. در پژوهش حاضر، به منظور برآورد اولیه انرژی قابل حصول از جریان باد در استان مازندران و قابلیت سنجی فضایی انرژی بادی ، محاسبات لازم بر روی اطلاعات سمت و سرعت باد در یک بازه زمانی 12 ساله انجام گردید. برای جمع آوری داده های روزانه سرعت و جهت وزش باد، آمار 15 ایستگاه سینوپتیک در ارتفاع 10 متری مورد استفاده قرار گرفت. پس از محاسبه مشخصه های باد در ایستگاه های هواشناسی، با استفاده از درون یابی در ArcGIS، لایه های هر کدام از آن ها تهیه شد. نقشه پهنه بندی سرعت باد ارتفاع 50 متری، بیان گر آن است که در بین ایستگاه های مطالعاتی، ایستگاه بلده با میانگین ماهانه سرعت باد 98/5 متر بر ثانیه در ارتفاع 50 متری، از حداکثر سرعت باد 78/7 متر بر ثانیه در ماه جولای برخوردار است. این ایستگاه، با میانگین سالانه قدرت باد 4/58 کیلووات، میزان انرژی الکتریکی تولیدی سالانه حدود 511452 کیلووات ساعت در سال و ظرفیت شبکه 7/17 درصد، بالاترین مقدار انرژی الکتریکی خروجی را در استان دارد.