بخشی از مقاله
چکیده
در سالهای اخیر، به دلیل دانش ناکافی در زمینه تکنیکهای بهینه بهره وری از انرژیهای نو، میزان هدر رفت انرژی-های فسیلی در بخشهای وسیعی از کره زمین به حد بحرانی رسیده است. طبق آمارها، میزان مصرف سوختهای فسیلی در راستای تولید انرژی و زیانهای زیست محیطی ناشی از آن، در مناطقی که دارای منابع غنی انرژیهای نو هستند، در مقایسه با سایر مناطق، قابل توجهتر میباشد.
میزان دریافت انرژی خورشیدی و تعداد سالیانه روزهای آفتابی در کشور ایران، به دلیل موقعیت قرار گیری در میان مدارهای جغرافیایی، باالتر از میزان میانگین جهانی است، اما متاسفانه سهم کمتر از یک درصدی انرژی خورشیدی در تولید برق کشور، گویای نیاز جدی کشور برای حرکت به سمت انرژیهای نو میباشد. لذا هدف اصلی این تحقیق، بهره گیری از تکنیکهای نوین در راستای راه اندازی مزارع فتوولتاییک در مقیاس کالن میباشد.
شاخص تناسب کاربری پیشنهادی در این تحقیق - LSI - با استفاده از آنالیز Fuzzy AHP و در نظر گرفتن جنبههای متنوعی از جمله فاکتورهای تکنیکی و اقتصادی، به دنبال افزایش سطح دریافت انرژی خورشیدی و کاهش هزینه اجرای پروژه میباشد. شاخص پیشنهادی در شهر نجف آباد، اصفهان به دلیل قرار گرفتن این شهر در پهنه مرکزی ایران، دارا بودن تعداد باالی روزهای آفتابی و مجاورت با شهرهای پر جمعیت پیاده سازی گردید. نتایج گویای این مسئله میباشد که بخش وسیعی از محدوده مطالعاتی بالخص مناطق مرکزی و شمال شرقی منطقه، دارای پتانسیل قابل توجهی برای راه اندازی مزارع فوتوولتاییک میباشد.
-1مقدمه
به عقیده بسیاری از کارشناسان و صاحب نظران، به دلیل وابستگی مستقیم و غیر مستقیم حیات بشری به منابع مختلف انرژی از جمله زغال سنگ، نفت و گاز، کمبود منابع انرژی تجدید ناپذیر، میتواند تهدید کننده حیات بشر در سال-های آتی باشد .[1] لذا امروزه، استفاده از انرژیهای تجدید پذیر مشتمل بر باد، زیست توده،1 زمین گرمایی2و انرژی خورشیدی به دلیل گستردگی و دسترسی رایگان در سر تا سر جهان، مورد توجه قرار گرفته است .[2]
این قبیل از انرژیها به دلیل استفاده از منابع بدون کربن در فرآیند تولیدشان، به عنوان مهمترین منابع انرژی با اثرات حداقلی زیست محیطی در سرتاسر جهان شناخته میشوند. در این میان، انرژی خورشیدی یکی از پاکترین و اصلیترین منابع تجدید پذیر انرژی در جهان میباشد .[3] متغیر بودن میزان انرژی تابشی خورشید در بخشهای مختلف کره زمین [4]، پتانسیل متنوعی به لحاظ بهره مندی از این انرژی در پهنههای مختلف دنیا ایجاد نموده است.
کشور ایران با واقع شدن در مناطق پرتابش آفتاب و بهره مندی از تعداد باالی روزهای آفتابی به طور متوسط از 250 تا 291 روز آفتابی در سال، از جمله مناطق مستعد برای دریافت انرژی خورشیدی در جهان محسوب میگردد .[5] برخی از کارشناسان حتی معتقدند که ایران در صورت تبدیل پهنههای بیابانی خود به مزارع فوتو ولتاییک قادر خواهد بود نه تنها نیاز داخلی خود را برطرف نماید بلکه میتواند، انرژی بخش گستردهای از منطقه خاورمیانه را نیز تامین نماید .[6]
به دلیل متغیر بودن میزان دریافت انرژی خورشیدی در پهنههای وسیع، راه اندازی نیروگاههای فوتو ولتاییک مستلزم مدلسازی ناسازگاری و شدت تغییر انرژی دریافتی میباشد .[2] روشهای تصمیم گیری چند معیاره 3 - MCDM - به دلیل دارا بودن قابلیت تلفیق میزان تاثیر گذاری معیارهای متعدد بر فرآیند مذکور میتواند نقش کلیدی در تصمیم سازی منطقی برای راه اندازی مزارع فوتو ولتاییک داشته باشند.
روشهای MCDM در بسیاری از پروژههای مرتبط با برنامه ریزی نحوه بهره وری بهینه از منابع انرژی مورد استفاده قرار گرفته است Carrion .[7] و همکاران در سال 2008، با استفاده از فرآیند تحلیل سلسله مراتبی 4 - AHP - و سیستمهای پشتیبان تصمیم گیری محیطی 5 - EDSS - الیه تناسب اراضی جهت راه اندازی نیروگاههای فوتو ولتاییک در شهر آندلوسیای اسپانیا را تهیه نمودند .[8]
به منظور ارزیابی مناطق شهری به لحاظ پتانسیل فوتو ولتاییک، Hofierka و Kanuk در سال 2009، روشی را بر مبنای استفاده از ابزارهای متن باز مدلسازی میزان تابش خورشید و مدلهای سه بعدی شهر در GIS ارائه کردند و کارآیی مدل پیشنهادی را در یک منطقه کوچک مسکونی در شرق اسلواکی تحلیل نمودند Charabi .[9] و Gastli در سال 2011، با تلفیق روش فازی و ارزیابی چند معیاره مکانی اقدام به تحلیل میزان تناسب اراضی از نقطه نظر راه اندازی مزارع فوتو ولتاییک در عمان نمودند، نتایج این ارزیابی گویای تناسب حدود 0.5 درصد از مجموع اراضی عمان برای استقرار تجهیزات فوتو ولتاییک میباشد .[10]
موقری و همکاران در سال 1392، با تکیه بر کاربرد فراسنجهای اقلیمی در استان سیستان و بلوچستان و استفاده از روش همپوشانی موزون در GIS، اقدام به مدلسازی میزان بهره وری از انرژی خورشیدی و ارائه یک اولویت بندی کلی جهت استقرار پنلهای خورشیدی در سطح شهرستانهای این استان نمودند Garni .[11] و Awasthi در سال 2017، با در نظر گرفتن فاکتورهای متنوع و بکارگیری از تکنیک MCDM در محیط GIS سعی در شناسایی مناطق بهینه با حداکثر میزان بازدهی به منظور راه اندازی مزارع فوتو ولتاییک در عربستان سعودی را داشتند.
نتایج این تحقیق گویای پتانسیل باالی مناطق شمالی و شمال غربی عربستان سعودی برای راه اندازی نیروگاههای خورشیدی با توان تولیدی قابل مالحظه میباشد .[2] آنالیز و بررسی تحقیقات مختلف، گویای نیازمندی به ارائه و پیاده سازی یک شاخص جامع تناسب کاربری پیشنهادی - LSI - ،1 با امکان در نظر گرفتن فاکتورهای متعدد تکنیکی و اقتصادی میباشد.
لذا در این تحقیق، با بکارگیری از روشهای MCDM در محیط GIS یک LSI پیشنهادی در شهر نجف آباد اصفهان پیاده سازی میگردد که توانمندی افزایش بازده و کاهش هزینه ساخت و راه اندازی مزارع فوتو ولتاییک را دارا باشد. ساختار تحقیق بدین ترتیب میباشد که در بخش دوم، ابتدا متدولوژی پیشنهادی در این تحقیق، تعریف معیارها، زیر معیارها، مناطق ممنوعه برای راه اندازی مزارع فوتو ولتاییک معرفی و سپس اهمیت نسبی معیارها و زیر معیارها با استفاده از روش Fuzzy AHP تعیین و در نهایت با نرمالسازی و تلفیق معیارها میزان LSI در هر نقطه محاسبه میگردد، در بخش سوم نیز نتیجه گیری و پیشنهادات برای کارهای آتی ارائه میگردد.
-2مواد و روشها
شناسایی مناطق بهینه برای جانمایی نیروگاههای خورشیدی در قالب ارائه یک LSI، مهمترین بخش در فرآیند تصمیم گیری برای استفاده از منابع تجدید پذیر انرژی میباشد، این جانمایی منجر به کاهش هدر رفت انرژیهای فسیلی و همچنین افزایش بهره وری در مدیریت منابع انرژی میگردد.
