بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به رشد روزافزون جمعیت جهان واستفاده از سوختهای فسیلی و در نتیجه بیشتر شدن اثر گلخانهای و آلودگیهای زیستمحیطی، بشر به دنبال انرژی های نو و تجدیدپذیر و پاک است. یکی ازمنابع مهم انرژی کهدرسالهای اخیر بسیار مورد توجه کشورهای پیشرفته دنیا قرارگرفته است انرژی حاصل از جریان باد است که بسیار ارزان، پاک، دردسترس و همیشگی می باشد. به همین دلیل امکان سنجی مناطق مختلف کشورها و شناسایی نقاط مستعد جهت نصب توربین های بادی به عنوان اولین گام دراستفاده از این منبع عظیم انرژی بسیار حائز اهمیت است.
نتایج حاصل از تحقیق پژوهشگران حاکی از آن است که ظرفیت نصب نیروگاههای برق بادی کشور از سال 84 تا کنون در حال افزایش بوده است به طوریکه 47580 کیلووات در سال 84 به 109000 کیلووات در سال 90 رسیده است. در این مقاله پس از بررسی ویژگیهای جغرافیایی دو شهر تبریز و بندرعباس، به مقایسه این دو شهر برای احداث مزرعه بادی با توجه به دو اقلیم جغرافیایی متفاوت میپردازیم و پس از آن به تحلیل عوامل تاثیرگذارسرعت و تداوم باد به انرژی قابل استحصال از مزرعه بادی میپردازیم.
-1 مقدمه
نگرانیهایی که در زمینه تغییرات آب و هوایی ناشی از انتشار گازهای کربنی در جو وجود دارد[1] ، تمام کشورهای دنیا را مجبور کرده است تا به دنبال یافتن راههایی برای کاهش میزان انتشار این گازها باشند. اتحادیه اروپا تصمیم گرفته است تا سال 2020 به میزان 20 درصد از پخش گازهای گلخانهای کم کند . [2] با توجه به این نکته که انرژیهای فسیلی و معدنی به لحاظ محدودیت و تجدید ناپذیر بودن، علاوه بر آلودگیهای زیست محیطی باعث افزایش دمای کره زمین نیز میشوند، این مساله منجر به بروز خشکسالیها، نابودی محصولات کشاورزی و کاهش مواد غذایی، قحطی، بارانهای سیلآسا، انقراض بسیاری از گونههای گیاهی و جانوری، آتشسوزی جنگلها و بروز بیماریها خواهد شد که در حال حاضر شاهد وقوع این وقایع در اکثر نقاط جهان هستیم.
بنابراین انسان مجبور است برای رهایی از مشکلات مذکور به روشهای دیگری از تولید انرژی روی آورد که علاوه بر حل مسائل زیستمحیطی، امکان توسعه پایدار را نیز فراهم نماید که میتوان به انرژیهایی مانند انرژی هستهای، کیهانی، خورشیدی، زیست توده، بیوگاز، انرژی باد ، انرژی زمین گرمایی، انرژی امواج، انرژی جذر و مد، انرژی بستری دریایی و اقیانوسی اشاره نمود.انرژی جنبشی باد را که برای تولید برق توسط توربینهای بادی مورد استفاده قرار می-گیرند انرژی بادی مینامند.
با توجه به ملاحظات زیست-محیطی و راهبردهای صرفهجویانه در بهرهبرداری از منابع انرژی، استفاده از انرژی باد در مقایسه با سایر صور انرژی، به دلیل کاهش تولید هزینههای تولید برق، عدم آلودگی محیط زیست در کشورهای پیشرفته و بسیاری از کشورهای دیگر، در میان منابع تجدیدپذیر توانسته به عنوان یک انتخاب مناسب به منظور تولید برق مطر گردد. به طوریکه طی دهه گذشته نرخ رشد انرژی باد در سراسر دنیا به طور متوسط حدود 30 درصد در سال بوده است [3] ، و از طرف دیگر استراتژی انجمن جهانی انرژی باد بر این مبنا است که تا سال 2020 حدود 10 درصد از انرژی مصرفی جهان را از انرژی باد تامین کند.
ایران با وجود داشتن مناطق بادخیز مستعد و قرار گرفتن در مسیر جریانهای هوایی، در حال حاضر، بستر مناسبی جهت گسترش بهرهبرداری از توربینهای بادی جهت تولید برق و تزریق آن به شبکه سراسری است.در این مقاله در ادامه، در بخش 2 به مرور ادبیات موضوع پرداخته میشود، سپس در بخش 3، پارامترهای مساله مورد نظر ارائه میگردد . در بخش 4، به بررسی احداث مزرعه بادی در دو شهر تبریز و بندرعباس میپردازیم و پس از مقایسه استحصال انرژی از این دو شهر، در بخش 5 نتیجهگیری مساله بیان میشود.
-2 مرور ادبیات موضوع
مطالعه امکان سنجی[4] اولین گام در احداث مزارع بادی است که هدف نهایی آن ارزیابی امکان پذیر بودن تاسیس یک نیروگاه بادی به لحاظ فنی، اقتصادی، زیر ساخت های مورد نیاز و غیره در یک سایت مشخص و استفاده از توربینهای معین میباشد. برآورد انرژی تولید سالیانه نیروگاه، مطالعات احداث و بررسی های اقتصادی از مواردی میباشد که باید در گزارش امکان سنجی دقیقا مشخص گردد. بدلیل تاثیر عوامل متعدد پیچیده بر میزان وزش باد، برآورد انرژی تولیدی سالیانه نیروگاه که قویا با سرعت و جهت وزش باد رابطه دارد[5] ، نیازمند محاسبات پیچیده و خاص خود میباشد.
تا کنون محققین زیادی در نقاط مختلف جهان به ارزیابی و پتانسیلسنجی و در نهایت مدلسازی مزرعه بادی پرداختهاند. انتخاب سایت مناسب و پیشبینی تولید الکتریسیته مزرعه بادی و ضرر و زیانهای ناشی از پدیده ویکP2F3Pو انتقال و توزیع و غیره همواره مورد نظر کارشناسان در این امر بوده است. دنیل - 1988 - با استفاده از اطلاعات جغرافیایی، در چهار نقطه به ارزیابی سرعت باد در توربین بادی پرداخت و از این اطلاعات در مکانیابی توربینها در مقیاس بزرگ در جزیره هاوایی استفاده کرد .[6] ردمن - 2004 - به ارزیابی منابع قابل بهره-برداری برای احداث مزرعه بادی در کشور عربستان پرداخت.[7] به طور کلی برای پتانسیلسنجی دقیق در یک منطقه وجود برج هواشناسی کاملا ضروری است. منابع بادی شناخته شده در تمام اوقات از سال به ندرت استوارند و اغلب به صورت فصلی هستند.
نگوین - - 2007 منابع قابل بهرهبرداری را در کشور ویتنام تخمین زد.[8] بفلاسا و همکارانش - 2008 - به بررسی منابع بادی در کشور بحرین برای توسعه مزرعه بادی در این کشور پرداختند.[9] هیمری و استامبولی - 2009 - پتانسیل انرژی باد را برای چهار سایت منتخب در کشور الجزایر ارزیابی کردند.[10] بیلگیلی و ساهین - 2009 - چگالی انرژی باد را برای جنوب و جنوب غربی کشور ترکیه ارزیابی کردند .[11] سولارزانو و همکارانش - - 2010 خواص مقاومتی باد را تحلیل کردند تا بهترین محل را برای احداث مزرعه بادی در کشور مکزیک را برگزینند. [12]زخیدف و همکاران [13]با تعیین مکان مناسب در محل احداث نیروگاه بادی توانستهاند بهرهبرداری از ظرفیت نیروگاه را افزایش دهند.
-3 پارامترهای مساله
همانطور که اشاره شد مکانسنجی اولین گام در احداث مزرعه بادی میباشد. در این تحقیق شهرهای تبریز و بندرعباس در کشور ایرانبعنوان مطالعه موردی مورد بررسی قرار گرفتهاند. آب و هوای تبریز استپیخشک با تابستانهای گرم و خشک و زمستانهای سرد است. سرمای زمستانی، تأثیرپذیرفته از ارتفاع بالا و توپوگرافی کوهستانی منطقهاست. آب و هوای این شهر در تابستانها خشک و گرم است؛اگرچه حرارت به دلیل نزدیکی به کوه سهندو وجود باغهای زیادی در پیرامون شهر تعدیل میگردد.
شهر تبریز دارای عرض جغرافیایی 38 درجه، طول جغرافیایی 46 درجه - شکل 1 - ، ارتفاع از سطح دریاهای آزاد 1361 متر و میانگین دمای 12 درجه سانتیگراد است. شکل -1 اطلاعات جغرافیایی شهر تبریز همانطور که در شکل 1 مشخص است میانگین سالیانه سرعت باد در شهر تبریز 3 متر بر ثانیه میباشد. به عنوان ورودی مساله به اطلاعات جغرافیایی دقیقی از جمله میانگین دما و سرعت باد در ماههای مختلف سال نیاز داریم. میزان تابش مستقیم و تابش کل خورشید در شهر تبریز نیز در شکل 1 آمده است.
