Document Type : Research Paper
Authors
1 Assisstant Professor of Rural Development Department, Shahrekord University
2 Assistant Professor of Rural Development, University of Tabriz
3 Associate Professor, Renewable Energy Engineering Department, Sharif University of Technology
Abstract
Keywords
Main Subjects
مقدمه
در سکونتگاه‌های روستایی معمولاً نیاز به مقادیر زیاد انرژی برای پخت‌وپز، روشنایی، گرمایش، حمل‌ونقل و ارتباطات برآورده نشده است (Sovacool and Drupady, 2011: 4450؛and Bryden, 2012: 289 Johnson) و بانک جهانی دسترسی هرچه سریع‌تر 8/2 میلیارد نفر را به انرژی‌های پاک برای پخت‌وپز و گرمایش در جوامع شهری و روستایی در سطح دنیا و 2/1 میلیارد نفر را به الکتریسیته ضروری می‌داند (World bank, 2015 و Davidson, 2002: 147). فراهم‌کردن انرژی پایدار، یکی از اولویت‌های مهم دولت‌ها با مشارکت‌های جهانی است که طی اجلاس برگزارشدة سازمان ملل متحد دربارة محیط‌زیست و تغییرات آب‌وهوایی در سال 1992 در ریو مصوب شده است (Mainali and Silveira, 2013: 301 ؛Mainali, 2012: 804 ؛Brown and Sovacool, 2007: 343)؛ در این زمینه مناطق روستایی از مهم‌ترین مناطق برای برنامه‌ریزی‌ها و تصمیم‌گیری‌ها هستند. با توجه به این مسئله که عمدة فعالیت‌های کشاورزی در محدوده و نواحی روستایی انجام می‌پذیرد، بنابراین بررسی منابع انرژی‌های تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر در این نواحی با درنظرگرفتن مسائل زیست‌محیطی (Ahmadi etal, 2014: 268 ؛et al, 2016: 842 Watts ؛Seyedjafarrangraz and Moradi, 2010: 39) ناشی از تأمین انرژی با روش‌های سنتی حائز اهمیتی ویژه است (Doukas et al, 2012: 1952 ؛WEO, 2012 ؛Mainali et al, 2014: 17 ؛Sunderland, 2016: 821)؛ از سوی دیگر مناطق روستایی کشورهای در حال توسعه ازجمله ایران با مشکلات متعددی در حوزة انرژی مواجه هستند که فقط تعداد کمی از آنها با سیاست‌گذاری‌ها و راهبردهای عمومی حل می‌شوند (Langer et al, 2016: 252)؛ همچنین وسعت کشور و پراکندگی جغرافیایی 130000 آبادی و مکان مسکونی و طرح‌های رشد و توسعة اقتصادی این مناطق، نیاز روزافزون به انرژی را تا دهه‌های آینده همچنان تداوم خواهد بخشید. ارتقای سطح کیفی زندگی و رونق کار و اشتغال در روستاها به‌طور فزاینده‌ای متأثر از تأمین انرژی ارزان و لازم در مزارع، صنایع روستایی و تبدیلی است؛ به‌طوری‌که بحران‌های انرژی و قیمت آن عمیقاً بر توسعة مناطق روستایی تأثیر می‌گذارد (129: 2011 ,Sartipour). در ایران به‌ویژه در منطقة مطالعه‌شده تاکنون به دلیل ارزان‌بودن سوخت‌های فسیلی مانند نفت، نفت کوره، گاز، مازوت، زغال[1] (2014: 5 ,esmailpour) و ... استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر و مطالعه در این زمینه جالب توجه نبوده است ( Dai et al, 2015: 35؛Mahapatra and Dasappa, 2012: 148)؛ با این حال افزایش جمعیت و نیاز به انرژی از یک سو و افزایش آلودگی هوا و مشکلات ناشی از آن (Alham et al, 2016: 805) از سوی دیگر موجب شده است به رویکرد استفاده از انرژی‌های جایگزین (تجدیدپذیر) برای بخشی از سوخت‌های فسیلی توجه شود (Saeidi et al, 2011: 926 ؛Saghafi, 2009: 23).
استان چهارمحال و بختیاری جمعیت 84/35درصدی ساکن در مناطق روستایی و در اقلیم سرد و خشک قرار دارد. این استان 68 روستای بدون برق (Chaharmahal va Bakhtiari electrical distribution Co, 2015) و حدود 330 روستای بدون گاز (Chaharmahal va Bakhtiari oil distribution Co, 2015) را در خود جای داده است و تأمین این نیاز منوط به سرمایه‌گذاری و ایجاد زیرساخت‌هایی با هزینة زیاد است؛ این امر توجه به استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر را با بهره‌گیری از پتانسیل منطقه بیش از پیش محرز می‌کند. هدف کلی از پژوهش حاضر، ارزیابی پتانسیل انرژی باد در استان چهارمحال و بختیاری به‌منزلة یکی از اصلی‌ترین منابع انرژی‌های تجدیدپذیر و در پی آن، شناسایی منطقة مستعد روستایی به‌منزلة یکی از مهم‌ترین عناصر در سیاست‌گذاری‌ها و برنامه‌ریزی‌های آمایشی و منطقه‌ای است؛ زیرا در این استان جمعیت زیادی در مناطق روستایی ساکن است و توجه به این مهم بسیار ضرورت می‌یابد.
پیشینة پژوهش
طی دو دهة اخیر پژوهش‌های متعددی درزمینة استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر ازجمله انرژی باد در مناطق روستایی صورت گرفته است که در ادامه نتایج بعضی از آنها مرور می‌شود:
علم‌جمیلی و امیدی نجف‌آبادی[2] (2011: 26) در پژوهش خود دریافتند استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر در بخش کشاورزی و روستایی ایران در وضعیت نامطلوبی قرار دارد.
رازقی و همکاران[3] (2013: 93) در مطالعه‌ای عوامل تأثیرگذار بر تمایل کشاورزان به تجهیز مزرعه به فناوری‌های انرژی‌های تجدیدپذیر را بررسی کردند. در این مطالعه متغیرهای تمایل به نصب فناوری انرژی خورشیدی، کسب اطلاع از تلویزیون دربارة منابع انرژی تجدیدپذیر، تنوع فعالیت‌های تولیدی، اعتماد به پروژه‌های تأمین انرژی از خورشید یا بقایای گیاهی و هزینة سالیانة برق منزل، بیشترین ضریب تعیین رگرسیون را درزمینة متغیر وابسته داشته‌اند.
اردهالی[4] (2006: 658) در پژوهشی با عنوان «توسعة انرژی روستایی در ایران» با تأکید بر تغییر نگرش بر تکنولوژی کشاورزی و ایجاد تنوع در منابع، ناآگاهی و نبود تفکر مناسب را در به‌کارگیری انرژی‌های تجدیدپذیر در کشاورزی ایران، مهم‌ترین عامل توسعه‌نیافتن این نوع انرژی‌ها در بخش کشاورزی و روستایی می‌داند.
بلنکینساپ و کولس[5] (2013: 194) در پیمایش خود در منطقة روستایی ماهاراشترای هند در زمینة استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر به این نتیجه رسیدند که استفاده از انرژی‌های نو و همچنین مباحث مربوط به توسعة پایدار برای ساکنان منطقه بسیار جالب توجه بوده است؛ ولی درزمینة استفاده از این فناوری‌ها مواردی چون میزان دسترسی، هزینه و استفادة آسان از آن اهمیت بیشتری نسبت به حفظ محیط‌زیست داشته است.
خسروی و همکاران[6] (2016: 39) در بررسی وضعیت انرژی باد در خوزستان به‌منظور استفاده از توربین‌های بادی دریافتند ایستگاههای دزفول، آبادان و اهواز به ترتیب با توان‌های 443، 125 و 121 کیلووات در ثانیه مستعد نصب توربین‌های بادی‌اند.
هاسیبا و همکاران[7] (2013: 1063) استفاده از انرژی‌های ترکیبی الکتریکی را برای نقاط روستایی و دورافتادة الجزیره بررسی کردند. نتایج مطالعة آنها نشان داد برای روستاهای منطقة مدنظر سیستم ترکیبی دیزل ژنراتور و سلول‌های فتوولتاییک و توربین‌های بادی، مناسب‌ترین گزینه ازنظر اقتصادی و جلوگیری از آلودگی محیط‌زیست است.
احمدی و همکاران[8] (2014: 193) در پژوهش خود نشان دادند استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر پایدار برای مناطق روستایی مدنظر جذاب و نحوة استفاده از این تکنولوژی و هزینه‌های آن از مهم‌ترین عناصر جالب توجه در منطقة مدنظر بوده است.
مینالی و همکاران[9] (2014: 21) پژوهشی دربارة بررسی شاخص انرژی پایدار روستایی در بین کشورهای چین، هند، کرة جنوبی، سریلانکای بنگلادش، آفریقای جنوبی و غنا در بین سال‌های 2010 – 1990 انجام دادند. درنتیجة این پژوهش شاخص‌های مربوط به آفریقای جنوبی نسبت به سایر کشورها بالاترین درجه را داشت و به جز غنا، سایر کشورها پیشرفت‌هایی درزمینة پایداری انرژی در بین روستاهای خود داشتند.
کوبایاکاوا و کاندپال[10] (2014: 95) در پژوهش خود به این نتیجه رسیدند که به‌منظور جبران کمبود هزینه‌های مورد نیاز برای ساخت تأسیسات انرژی‌های تجدیدپذیر، یارانه‌های دولتی و سیاست‌گذاری در این زمینه یکی از عناصر بسیار مهم است و نقش چشمگیری در توسعه و استفادة هرچه بیشتر از این نوع انرژی دارد که کمک زیادی به بهبود محیط‌زیست و وضعیت زندگی مردم با صرفه‌جویی در مصرف انرژی می‌کند.
شعبان و پتینرین[11] (2014: 76) در مطالعه‌ای دربارة پتانسیل انرژی‌های تجدیدپذیر در نیجریه با محوریت نیازهای روستایی، به این نتیجه رسیدند که مطالعه در این زمینه یکی از ضرورت‌های لازم، مفید و اضطراری برای دسترسی به منابع پاک و ارزان است. همچنین تشویق و حمایت‌های دولت را به‌منظور مطالعه و ارائة برنامه‌های کاربردی در این زمینه برای رفع چالش‌های مورد نیاز انرژی در چشم‌انداز آینده، یکی از مسائل مهم دانستند و استفاده از این منابع را برای بهبود رفاه روستایی و به‌منزلة سرمایه‌گذاری پایدار در بهبود شرایط اقتصادی منطقه ضروری قلمداد کردند.
دی و همکاران[12] (2015: 350) در پژوهش خود به‌منظور غلبه بر مشکلات پایداری انرژی منطقه و ارائة چشم‌اندازی قدرتمند برای استفاده و ترویج انرژی‌های تجدیدپذیر، از معیارهای مختلف اقتصادی و زیست‌محیطی با هدف بررسی یک سیستم بیوگاز و انرژی بادی برای خانواده‌ای معمولی استفاده کردند. نتایج مطالعه نشان داد این راه، راهبرد مناسبی برای ازبین‌بردن کمبود انرژی، کاهش آلودگی محیط‌زیست و بهبود بهره‌وری انسان است.
روش‌شناسی پژوهش
روش به‌کاررفته در تحلیل انرژی باد: منبع باد به‌طور روزانه و فصلی و حتی تا اندازه‌ای از سالی به سال دیگر تغییر می‌کند. سرعت باد تغییرات زیادی دارد و از این جهت با توابع توزیع بیان می‌شود. دانشمندان، توابع توزیع احتمالاتی متعددی را به‌منزلة توزیع کاندیدا برای توجیه سرعت باد سنجیده‌اند. این توزیع‌ها شامل تابع بتا، گاما، لوگ نرمال، لجستیک، ریلی و ویبول‌اند که از میان آنها پژوهشگران توزیع ویبول را بیشتر به کار برده‌اند (Chang, 2011: 1848). در این پژوهش نیز این تابع برای تحلیل داده‌های باد انتخاب و از آمار جهت و سرعت سه‌ساعتة روزانة باد ایستگاههای سینوپتیک در دوره‌ای 8ساله (1387 تا 1394)، دریافت‌شده از سازمان هواشناسی استان چهارمحال و بختیاری، استفاده شد. تابع چگالی احتمالاتی (pdf[13]) و تابع توزیع تجمعی (cdf[14]) مربوط به توزیع ویبول با استفاده از معادلات 1 و 2 تعریف می‌شوند (Chang, 2011: 273):
|
(1) |
|
|
(2) |
در روابط بالا ( و ) به ترتیب pdf و cdf تابع توزیع ویبول، v سرعت باد، k پارامتر بدون بعد مربوط به فاکتور شکل و c فاکتور مقیاس است که به واحد متر بر ثانیه محاسبه می‌شود. برای تخمین پارامترهای توزیع ویبول از روش گشتاورها استفاده شده است که در این روش پارامترهای k و c با استفاده از معادلات 3 و 4 به دست آمد:
|
(3) |
|
|
(4) |
در پژوهش حاضر برای محاسبة چگالی توان باد (PA) و چگالی انرژی باد (EA) از معادلات 5 و 6 استفاده شد (Li, 2007: 76 ؛ Mostafaeipour et al, 2011: 2549):
|
(5) |
|
|
(6) |
در این پژوهش تخمین پارامترها با روش گشتاورها با استفاده از کد نوشته‌شده در محیط نرم‌افزار Maple انجام شده است.
محاسبة پارامترهای توزیع ویبول در ارتفاعات مختلف
در این پژوهش سرعت باد علاوه بر ارتفاع 10 متری، در ارتفاعات 20 و 40 متری نیز تحلیل شد. برای برآورد پارامترهای توزیع ویبول در این ارتفاعات از روابط 7، 8 و 9 استفاده شد:
|
(7) |
|
|
(8) |
در روابط بالا مقدار پارامتر k در ارتفاع 10متری، مقدار پارامتر c در ارتفاع 10متری و ارتفاع دلخواه و n نمایة توان است (Shata and Hanitsch, 2008: 142).
درون‌یابی:
تخمین زمین آماری فرایندی است که طی آن، مقدار کمیتی مجهول در نقاطی با مختصات معلوم با استفاده از مقدار همان کمیت در نقاط دیگری با مختصات مشخص (که مقادیر آنها از قبل معلوم است) به دست می‌آید که در مطالعة حاضر روش کریجینگ به کار رفت (Watts et al, 2016: 742).
یافته‌های پژوهش و تجزیه‌وتحلیل آنها
تحلیل پتانسیل انرژی باد در استان چهارمحال و بختیاری
به‌منظور تحلیل پتانسیل انرژی باد در گسترة جغرافیایی استان چهارمحال و بختیاری نخست مقادیر ماهیانه و سالیانة پارامترهای توزیع ویبول در سه ارتفاع 10، 20 و 40متری[15] محاسبه شد که نتایج آن در جداول (1) تا (3) دیده می‌شود و همان‌طور که از جدول (1) برمی‌آید، در مقیاس سالیانه در ارتفاع 10متری، پارامتر k از 42/0 (در ایستگاه اردل) تا 63/1 (در ایستگاه سامان) و مقادیر پارامتر c نیز از 15/0 (در ایستگاه اردل) تا 14/5 (در ایستگاه سامان) تغییر می‌کنند.
در مقیاس ماهیانه نیز کمترین مقدار k با مقدار 003/0 در ماه شهریور به ایستگاه لردگان و بیشترین مقدار آن 21/2 در ماه بهمن به ایستگاه سامان تعلق دارد. در مقیاس سالیانه ارتفاع 20متری، پارامتر k از 45/0 (در ایستگاه اردل) تا 73/1 (در ایستگاه سامان) تغییر می‌کند. مقادیر پارامتر c نیز از 22/0 (در ایستگاه اردل) تا 99/5 (در ایستگاه سامان) تغییر می‌کند.
در مقیاس ماهیانه نیز کمترین مقدار k با مقدار 0001/0 در ماه‌های تیر و مرداد به ایستگاه کوهرنگ و بیشترین مقدار آن 35/2 در ماه بهمن به ایستگاه سامان تعلق دارد و در مقیاس سالیانه در ارتفاع 40متری، پارامتر k از 48/0 (در ایستگاه اردل) تا 86/1 (در ایستگاه سامان) تغییر می‌کند. مقادیر پارامتر c نیز از 32/0 (در ایستگاه اردل) تا 97/6 (در ایستگاه سامان) تغییر می‌کند. در مقیاس ماهیانه نیز کمترین مقدار k با مقدار 00039/0 در ماه مرداد به ایستگاه فارسان و بیشترین مقدار آن 52/2 در ماه بهمن به ایستگاه سامان تعلق دارد. از این پارامترها برای محاسبة میزان انرژی باد در یک منطقه استفاده می‌شود. مقادیر k و c طی ماه‌های سال در همة ایستگاههای مطالعه‌شده تغییر می‌کنند.
جدول 1. مقادیر ماهیانه و سالیانة پارامترهای توزیع ویبول با روش گشتاورها برای ایستگاههای استان در ارتفاع 10متری
|
نام ایستگاه |
پارامتر ماه |
فروردین |
اردیبهشت |
خرداد |
تیر |
مرداد |
شهریور |
مهر |
آبان |
آذر |
دی |
بهمن |
اسفند |
سالیانه |
|
اردل |
K |
52/0 |
45/0 |
36/0 |
35/0 |
34/0 |
40/0 |
342/0 |
42/0 |
36/0 |
46/0 |
63/0 |
55/0 |
42/0 |
|
c |
35/0 |
18/0 |
06/0 |
03/0 |
06/0 |
07/0 |
038/0 |
14/0 |
05/0 |
24/0 |
70/0 |
62/0 |
15/0 |
|
|
فارسان |
K |
60/0 |
59/0 |
61/0 |
004/0 |
004/0 |
56/0 |
53/0 |
59/0 |
51/0 |
55/0 |
69/0 |
68/0 |
52/0 |
|
c |
80/0 |
72/0 |
28/0 |
21/0 |
21/0 |
24/0 |
35/0 |
52/0 |
46/0 |
66/0 |
49/1 |
27/1 |
46/0 |
|
|
کوهرنگ |
K |
62/0 |
47/0 |
35/0 |
20/0 |
23/0 |
255/0 |
39/0 |
59/0 |
39/1 |
53/0 |
65/0 |
63/0 |
43/0 |
|
c |
99/0 |
32/0 |
06/0 |
0 |
00 |
003/0 |
13/0 |
82/0 |
64/1 |
56/0 |
25/1 |
09/1 |
28/0 |
|
|
بروجن |
K |
91/0 |
86/0 |
85/0 |
86/0 |
94/0 |
48/1 |
99/0 |
88/0 |
76/0 |
79/0 |
90/0 |
91/0 |
82/0 |
|
c |
77/1 |
34/1 |
97/0 |
93/0 |
15/1 |
21/2 |
54/1 |
48/1 |
27/1 |
52/1 |
25/2 |
21/2 |
36/1 |
|
|
شهرکرد |
K |
68/0 |
62/0 |
47/0 |
53/0 |
52/0 |
46/0 |
41/0 |
33/2 |
47/0 |
51/0 |
74/0 |
63/0 |
50/0 |
|
c |
02/1 |
70/0 |
21/0 |
24/0 |
22/0 |
13/0 |
21/0 |
78/1 |
30/0 |
60/0 |
76/1 |
24/1 |
44/0 |
|
|
سامان |
K |
97/1 |
90/1 |
54/1 |
42/1 |
47/1 |
39/1 |
14/2 |
70/1 |
82/1 |
10/2 |
21/2 |
78/1 |
63/1 |
|
c |
41/5 |
63/5 |
99/4 |
40/4 |
42/4 |
33/4 |
80/5 |
04/5 |
74/5 |
06/6 |
77/6 |
69/5 |
14/5 |
|
|
لردگان |
K |
61/0 |
50/0 |
53/0 |
44/0 |
52/0 |
003/0 |
65/0 |
46/0 |
48/0 |
61/0 |
58/0 |
72/0 |
54/0 |
|
c |
67/0 |
33/0 |
36/0 |
17/0 |
43/0 |
51/0 |
84/0 |
25/0 |
22/0 |
68/0 |
56/0 |
23/1 |
46/0 |
c پارامتر مقیاس و k (بی‌بعد) پارامتر شکل توزیع ویبول‌اند.(منبع: یافته‌های پژوهش، 1395)
جدول 2. مقادیر ماهیانه و سالیانة پارامترهای توزیع ویبول با روش گشتاورها برای ایستگاههای استان در ارتفاع 20متری
|
نام ایستگاه |
پارامتر ماه |
فروردین |
اردیبهشت |
خرداد |
تیر |
مرداد |
شهریور |
مهر |
آبان |
آذر |
دی |
بهمن |
اسفند |
سالیانه |
|
اردل |
K |
55/0 |
48/0 |
38/0 |
37/0 |
36/0 |
42/0 |
36/0 |
45/0 |
38/0 |
49/0 |
67/0 |
58/0 |
45/0 |
|
c |
48/0 |
26/0 |
09/0 |
05/0 |
09/0 |
11/0 |
06/0 |
20/0 |
08/0 |
34/0 |
92/0 |
82/0 |
22/0 |
|
|
فارسان |
K |
64/0 |
62/0 |
65/0 |
33/2 |
001/0 |
59/0 |
56/0 |
63/0 |
54/0 |
58/0 |
73/0 |
72/0 |
55/0 |
|
c |
04/1 |
95/0 |
39/0 |
30/0 |
30/0 |
34/0 |
48/0 |
70/0 |
62/0 |
88/0 |
87/1 |
62/1 |
62/0 |
|
|
کوهرنگ |
K |
66/0 |
50/0 |
37/0 |
21/0 |
24/0 |
27/0 |
41/0 |
63/0 |
48/1 |
56/0 |
69/0 |
67/0 |
46/0 |
|
c |
28/1 |
44/0 |
09/0 |
002/0 |
002/0 |
005/0 |
19/0 |
07/1 |
06/2 |
75/0 |
59/1 |
40/1 |
39/0 |
|
|
بروجن |
K |
97/0 |
91/0 |
90/ |
91/0 |
00/1 |
57/1 |
05/1 |
94/0 |
81/0 |
84/0 |
96/0 |
97/0 |
87/0 |
|
c |
21/2 |
70/1 |
25/1 |
21/1 |
47/1 |
72/2 |
93/1 |
87/1 |
62/1 |
91/1 |
77/2 |
72/2 |
72/1 |
|
|
شهرکرد |
K |
72/0 |
66/0 |
50/0 |
56/0 |
55/0 |
49/0 |
44/0 |
48/2 |
50/0 |
54/0 |
79/0 |
67/0 |
53/0 |
|
c |
32/1 |
89/0 |
30/0 |
34/0 |
31/0 |
19/0 |
30/0 |
22/2 |
42/0 |
80/0 |
2/2 |
58/1 |
60/0 |
|
|
سامان |
K |
09/2 |
02/2 |
64/1 |
51/1 |
56/1 |
48/1 |
28/2 |
81/1 |
94/1 |
23/2 |
35/2 |
89/1 |
73/1 |
|
c |
30/6 |
54/6 |
84/5 |
20/5 |
22/5 |
11/5 |
73/6 |
90/5 |
67/6 |
01/7 |
78/7 |
61/6 |
99/5 |
|
|
لردگان |
K |
65/0 |
53/0 |
56/0 |
47/0 |
55/0 |
85/0 |
69/0 |
49/0 |
51/0 |
65/0 |
62/0 |
77/0 |
57/0 |
|
c |
88/0 |
46/0 |
49/0 |
24/0 |
58/0 |
69/0 |
04/1 |
35/0 |
31/0 |
90/0 |
75/0 |
57/1 |
62/0 |
c پارامتر مقیاس و k (بی‌بعد) پارامتر شکل توزیع ویبول‌اند.(منبع: یافته‌های پژوهش، 1395)
در ادامه مقادیر ماهیانه و سالیانة چگالی توان باد در سه ارتفاع 10، 20 و 40متری در همة ایستگاههای استان بررسی شد که نتایج حاصل از آن در جدول (4) آورده شده است.
جدول 3. مقادیر ماهیانه و سالیانة پارامترهای توزیع ویبول با روش گشتاورها برای ایستگاههای استان در ارتفاع 40متری
|
نام ایستگاه |
پارامتر ماه |
فروردین |
اردیبهشت |
خرداد |
تیر |
مرداد |
شهریور |
مهر |
آبان |
آذر |
دی |
بهمن |
اسفند |
سالیانه |
|
اردل |
K |
59/0 |
51/0 |
41/0 |
40/0 |
39/0 |
46/0 |
39/0 |
48/0 |
41/0 |
52/0 |
72/0 |
63/0 |
48/0 |
|
c |
66/0 |
37/0 |
15/0 |
08/0 |
14/0 |
16/0 |
95/0 |
29/0 |
12/0 |
47/0 |
22/1 |
09/1 |
32/0 |
|
|
فارسان |
K |
68/0 |
67/0 |
69/0 |
50/2 |
- |
64/0 |
60/0 |
67/0 |
58/0 |
63/0 |
79/0 |
77/0 |
59/0 |
|
c |
37/1 |
25/1 |
54/0 |
42/0 |
42/0 |
47/0 |
66/0 |
94/0 |
85/0 |
16/1 |
35/2 |
06/2 |
85/0 |
|
|
کوهرنگ |
K |
71/0 |
54/0 |
40/0 |
23/0 |
26/0 |
29/0 |
44/0 |
67/0 |
58/1 |
60/0 |
74/0 |
72/0 |
49/0 |
|
c |
65/1 |
62/0 |
14/0 |
01/0 |
01/0 |
01/0 |
28/0 |
41/1 |
59/2 |
00/1 |
03/2 |
79/1 |
54/0 |
|
|
بروجن |
K |
04/1 |
98/0 |
97/0 |
98/0 |
07/1 |
69/1 |
13/1 |
00/1 |
87/0 |
91/0 |
03/1 |
04/1 |
93/0 |
|
c |
76/2 |
15/2 |
62/1 |
57/1 |
89/1 |
35/3 |
43/2 |
37/2 |
06/2 |
40/2 |
41/3 |
35/3 |
18/2 |
|
|
شهرکرد |
K |
77/0 |
71/0 |
54/0 |
60/0 |
59/0 |
52/0 |
47/0 |
66/2 |
54/0 |
58/0 |
84/0 |
72/0 |
57/0 |
|
c |
70/1 |
12/1 |
42/0 |
47/0 |
44/0 |
28/0 |
43/0 |
77/2 |
58/0 |
06/1 |
74/2 |
01/2 |
81/0 |
|
|
سامان |
K |
25/2 |
16/2 |
76/1 |
62/1 |
68/1 |
58/1 |
44/2 |
94/1 |
07/2 |
39/2 |
52/2 |
03/2 |
86/1 |
|
c |
34/7 |
61/7 |
85/6 |
40/6 |
16/6 |
04/6 |
82/7 |
91/6 |
74/7 |
12/8 |
93/8 |
69/7 |
97/6 |
|
|
لردگان |
K |
70/0 |
57/0 |
60/0 |
50/0 |
59/0 |
- |
74/0 |
52/0 |
55/0 |
70/0 |
66/0 |
83/0 |
62/0 |
|
c |
18/1 |
63/0 |
68/0 |
35/0 |
80/0 |
92/0 |
43/1 |
50/0 |
44/0 |
19/1 |
01/1 |
00/2 |
85/0 |
C پارامتر مقیاس و k (بی‌بعد) پارامتر شکل توزیع ویبول‌اند. (منبع: یافته‌های پژوهش، 1395)
جدول 4. مقادیر ماهیانه و سالیانة چگالی توان باد (PA) در ایستگاههای سینوپتیک استان
|
نام ایستگاه |
ارتفاعات |
فروردین |
اردیبهشت |
خرداد |
تیر |
مرداد |
شهریور |
مهر |
آبان |
آذر |
دی |
بهمن |
اسفند |
سالیانه |
|
اردل |
10 |
45/13 |
34/10 |
31/8 |
12/2 |
77/24 |
43/2 |
39/7 |
84/8 |
55/9 |
23/18 |
51/17 |
03/32 |
45/13 |
|
20 |
61/17 |
18/12 |
09/14 |
81/3 |
23/36 |
37/5 |
74/10 |
45/12 |
89/9 |
38/21 |
59/23 |
42/53 |
57/16 |
|
|
40 |
94/23 |
57/17 |
47/19 |
31/4 |
55/34 |
80/4 |
33/17 |
91/16 |
97/9 |
23/29 |
71/33 |
44/62 |
72/22 |
|
|
فارسان |
10 |
81/29 |
69/31 |
38/1 |
001/0 |
001/0 |
67/1 |
54/10 |
33/12 |
61/32 |
70/43 |
21/80 |
94/52 |
46/25 |
|
20 |
95/47 |
00/47 |
24/2 |
001/0 |
001/0 |
27/3 |
81/14 |
54/16 |
49/45 |
02/66 |
21/111 |
93/78 |
95/37 |
|
|
40 |
90/77 |
17/59 |
96/5 |
001/0 |
001/0 |
43/4 |
70/20 |
16/25 |
50/59 |
26/75 |
39/138 |
78/107 |
13/51 |
|
|
کوهرنگ |
10 |
13/52 |
43/28 |
44/17 |
022/0 |
037/0 |
47/5 |
91/27 |
60/43 |
17/6 |
37/37 |
35/69 |
02/62 |
23/56 |
|
20 |
88/70 |
80/36 |
24/22 |
024/0 |
041/0 |
93/3 |
56/39 |
06/59 |
76/10 |
50/56 |
02/99 |
13/83 |
48/69 |
|
|
40 |
33/91 |
49/45 |
11/23 |
028/0 |
043/0 |
93/4 |
11/46 |
92/84 |
03/19 |
00/72 |
72/130 |
48/106 |
66/85 |
|
|
بروجن |
10 |
44/29 |
83/16 |
69/6 |
63/5 |
17/7 |
24/13 |
62/13 |
07/20 |
93/27 |
92/37 |
31/64 |
26/56 |
33/22 |
|
20 |
71/43 |
99/25 |
85/10 |
37/9 |
44/11 |
28/22 |
69/21 |
10/30 |
57/39 |
73/53 |
72/89 |
50/81 |
06/33 |
|
|
40 |
60/65 |
66/38 |
22/17 |
05/15 |
10/19 |
04/37 |
07/34 |
92/47 |
80/56 |
13/73 |
05/128 |
31/117 |
88/49 |
|
|
شهرکرد |
10 |
47/29 |
51/17 |
65/7 |
15/3 |
01/3 |
45/2 |
15/49 |
94/3 |
41/22 |
93/70 |
38/83 |
23/93 |
16/35 |
|
20 |
70/42 |
83/23 |
66/11 |
26/5 |
74/4 |
73/3 |
72/56 |
27/7 |
00/32 |
72/97 |
54/113 |
49/119 |
84/49 |
|
|
40 |
57/60 |
56/28 |
14/14 |
47/7 |
09/7 |
18/6 |
15/71 |
53/13 |
24/37 |
39/115 |
64/158 |
76/150 |
32/60 |
|
|
سامان |
10 |
48/128 |
58/150 |
42/142 |
77/113 |
16/107 |
34/113 |
98/145 |
64/125 |
93/167 |
85/168 |
71/225 |
85/167 |
72/141 |
|
20 |
78/190 |
80/220 |
38/205 |
69/166 |
18/159 |
19/164 |
43/215 |
08/184 |
66/244 |
92/247 |
10/325 |
39/245 |
73/204 |
|
|
40 |
50/282 |
10/326 |
98/298 |
35/243 |
33/232 |
32/241 |
33/321 |
03/272 |
10/357 |
05/365 |
35/468 |
15/357 |
29/293 |
|
|
لردگان |
10 |
35/20 |
28/15 |
51/11 |
02/11 |
22/20 |
001/0 |
63/23 |
24/16 |
93/7 |
09/19 |
33/16 |
17/36 |
70/17 |
|
20 |
81/25 |
46/22 |
76/15 |
37/12 |
07/31 |
001/0 |
71/27 |
32/23 |
33/10 |
61/27 |
12/23 |
71/47 |
05/27 |
|
|
40 |
71/36 |
38/28 |
64/22 |
52/18 |
63/42 |
001/0 |
69/45 |
20/35 |
56/13 |
65/37 |
82/34 |
56/65 |
66/33 |
واحد ارقام وات بر مترمربع است. (منبع: یافته‌های پژوهش، 1395)
در مقیاس سالیانة ارتفاع 10، 20 و 40متری کمترین مقدار چگالی توان باد (W/m2) به ترتیب با اندازه‌های 45/13، 57/16 و 72/22 وات بر مترمربع در ایستگاه اردل دیده شد و بیشترین مقدار این پارامتر با اندازة 29/293 متعلق به ایستگاه سامان در ارتفاع 40متری است. بیشترین مقدار چگالی توان باد در مقیاس ماهیانه در ماه بهمن در ایستگاه سامان دیده شد که مقدار آن در سه ارتفاع 10، 20 و 40متری به ترتیب برابر با 71/225، 10/325 و 35/468 وات بر مترمربع است و کمترین مقدار چگالی توان باد در مقیاس ماهیانه در ماه تیر و مرداد در ایستگاه فارسان و همچنین لردگان در شهریورماه دیده شد. بیشترین مقدار چگالی توان باد در بیشتر ایستگاهها در ماه‌های بهمن و اسفند و کمترین مقدار آن در ماه‌های تابستان دیده شد.
بررسی چگالی توان بادی ماهیانة ایستگاههای سینوپتیک استان چهارمحال و بختیاری به تفکیک شهرستان
به‌منظور بررسی چگالی توان بادی و طبقه‌بندی آنها براساس معیار زیر (Saeidi et al, 2011: 3586) ایستگاهها ازنظر چگالی توان باد سالیانه در ارتفاع 40متری برای احداث توربین‌های بادی و دستیابی به انرژی از منابع بادی به شرح زیر تقسیم‌بندی شدند:
|
P/A2 – poor |
P/A≈400 W/m2 – good |
P/A>700 W/m2 – great |
منطبق با یافته‌های پژوهش در بررسی توان بادی به‌صورت ماهیانه، شهرستان اردل در هر سه ارتفاع 10، 20 و 40متری بیشترین توان بادی را در اسفندماه به ترتیب با مقادیر 03/32، 42/53 و 44/62 وات بر مترمربع به خود اختصاص داده و کمترین توان بادی نیز مربوط به تیرماه در هر سه ارتفاع 10، 20 و 40متری است. همچنین در ارتفاع 40متری در هیچ‌کدام از فصول سال چگالی توان بادی بیش از 100 وات بر مترمربع نبوده است و منطبق با مستندات و طبقه‌بندی ذکرشده، منطقه در شرایط ضعیف بادی دسته‌بندی می‌شود.
یافته‌های پژوهش حاکی است چگالی توان بادی ایستگاه فارسان در بهمن‌ماه در ارتفاعات متعدد، بیشترین مقدار را به خود اختصاص داده است و کمترین مقادیر نیز به تیرماه و مردادماه می‌رسد. همچنین با توجه به طبقه‌بندی یادشده در ارتفاع 40متری، فقط دو ماه بهمن و اسفند در شرایط مناسب بادی برای این منطقه قلمداد می‌شود و 10 ماه باقی‌مانده در شرایط مناسبی نیستند.
در بررسی توان بادی به‌صورت ماهیانه، شهرستان کوهرنگ در هر سه ارتفاع 10، 20 و 40متری بیشترین توان بادی را در بهمن‌ماه به ترتیب با مقادیر 35/69، 02/99 و 72/13 وات بر مترمربع به خود اختصاص داده و کمترین توان بادی نیز مربوط به تیرماه در هر سه ارتفاع 10، 20 و 40متری با مقادیر 022/0، 024/0 و 028/0 وات بر مترمربع است؛ همچنین با توجه به طبقه‌بندی یادشده در ارتفاع 40متری، فقط دو ماه بهمن و اسفند با مقادیر 72/130 و 48/106 در شرایط مناسب بادی برای این منطقه قلمداد می‌شود.
در بررسی توان بادی به‌صورت ماهیانه، شهرستان بروجن در هر سه ارتفاع 10، 20 و 40متری بیشترین توان بادی را در بهمن‌ماه به ترتیب با مقادیر 31/64، 72/89 و 05/128 وات بر مترمربع به خود اختصاص داده و کمترین توان بادی نیز مربوط به تیرماه در هر سه ارتفاع 10، 20 و 40متری با مقادیر 63/5، 37/9 و 05/15 وات بر مترمربع است؛ همچنین با توجه به طبقه‌بندی یادشده در ارتفاع 40متری، فقط دو ماه بهمن و اسفند با مقادیر 05/128 و 31/117 در شرایط مناسب بادی برای این منطقه قلمداد می‌شود.
در بررسی توان بادی به‌صورت ماهیانه، شهرستان شهرکرد در هر سه ارتفاع 10، 20 و 40متری بیشترین توان بادی را در اسفندماه به ترتیب با مقادیر 23/93، 49/119 و 76/150 وات بر مترمربع به خود اختصاص داده و کمترین توان بادی نیز مربوط به شهریورماه در هر سه ارتفاع 10، 20 و 40متری با مقادیر 45/2، 73/3 و 18/6 وات بر مترمربع است؛ همچنین با توجه به طبقه‌بندی یادشده در ارتفاع 40متری، فقط فصل زمستان مقادیر مناسب را برای دستیابی به انرژی از نیروی بادی دارد.
در بررسی توان بادی به‌صورت ماهیانه، شهرستان سامان در هر سه ارتفاع 10، 20 و 40متری بیشترین توان بادی را در بهمن‌ماه به ترتیب با مقادیر 71/225، 10/325 و 35/468 وات بر مترمربع به خود اختصاص داده و کمترین توان بادی نیز مربوط به مردادماه در هر سه ارتفاع 10، 20 و 40متری با مقادیر 16/107، 18/159 و 33/232 وات بر مترمربع است؛ همچنین با توجه به طبقه‌بندی یادشده در ارتفاع 40متری، همة فصول سال چگالی توان بادی مناسب داشته است و در این رده‌بندی جزو دستة خوب محسوب می‌شود.
در بررسی توان بادی به‌صورت ماهیانه، شهرستان لردگان در هر سه ارتفاع 10، 20 و 40متری بیشترین توان بادی را در اسفندماه به ترتیب با مقادیر 17/36، 71/47 و 56/65 وات بر مترمربع به خود اختصاص داده و کمترین توان بادی نیز مربوط به مردادماه در هر سه ارتفاع 10، 20 و 40متری است؛ همچنین با توجه به طبقه‌بندی یادشده در ارتفاع 40متری، هیچ فصلی در ردة مناسب برای دستیابی به انرژی از نیروی بادی قرار نمی‌گیرد.
نمایش گلبادهای سالیانه نشان می‌دهد جهت باد در بیشتر سال به‌طور میانگین در جهت‌های غرب، جنوب و جنوب غربی است. در نمودار گلباد 1 دیده می‌شود جهت باد غالب در شهرستان اردل شمال غرب، غرب و جنوب غربی است که 1/55درصد باد به‌صورت آرام، 9/14درصد با سرعت 6/3 – 10/2 متر بر ثانیه، 19درصد با سرعت 7/5 – 6/3 متر بر ثانیه، 3/9درصد با سرعتی برابر با 8/8 – 7/5 متر بر ثانیه و 7/1درصد باد سالیانه این منطقه با سرعتی بیش از 8/8 متر بر ثانیه می‌وزد.
یافته‌ها حاکی است جهت باد غالب در منطقة فارسان (گلباد 2) غرب، جنوب غربی و جنوب است که 3/42درصد باد به‌صورت آرام، 18 درصد با سرعت 6/3 – 10/2 متر بر ثانیه، 21درصد با سرعت 7/5 – 6/3 متر بر ثانیه، 9/13درصد با سرعتی برابر با 8/8 – 7/5 متر بر ثانیه و 7/4درصد باد سالیانه این منطقه با سرعتی بیش از 8/8 متر بر ثانیه می‌وزد.
نمودار گلباد 3 جهت وزش و سرعت باد را در منطقة کوهرنگ نشان می‌دهد؛ یافته‌ها حاکی است در این منطقه باد غالب از جهت غربی است که در این منطقه 7/64درصد باد به‌صورت آرام، 7درصد با سرعتی معادل 6/3- 1/2 متر بر ثانیه، 19درصد باد با سرعتی معادل 7/5 – 6/3 متر بر ثانیه، 8درصد باد با سرعتی معادل 8/8 – 7/5 متر بر ثانیه و 3/1درصد باد سالیانه با سرعتی بیش از 8/8 متر بر ثانیه می‌وزد.
یافته‌ها حاکی است باد غالب در منطقة بروجن (گلباد 4) از سمت غرب است که 2/36درصد باد به‌صورت آرام، 31درصد با سرعت 6/3 – 10/2 متر بر ثانیه، 9/18درصد با سرعت 7/5 – 6/3 متر بر ثانیه، 11درصد با سرعتی برابر با 8/8 – 7/5 متر بر ثانیه و 9/2درصد باد سالیانة این منطقه با سرعتی بیش از 8/8 متر بر ثانیه می‌وزد.
نمودار گلباد 5 جهت وزش باد را در ایستگاه شهرکرد نشان می‌دهد؛ یافته‌ها حاکی است جهت باد غالب در این منطقه، غرب و جنوب غربی است که 3/53درصد باد به‌صورت آرام، 21درصد با سرعت 6/3 – 10/2 متر بر ثانیه، 6/13درصد با سرعت 7/5 – 6/3 متر بر ثانیه، 1/9درصد با سرعتی برابر با 8/8 – 7/5 متر بر ثانیه و 3درصد باد سالیانه این منطقه با سرعتی بیش از 8/8 متر بر ثانیه می‌وزد.
یافته‌ها حاکی است باد غالب در منطقة سامان (گلباد 6) از سمت جنوب غربی و 23درصد باد به‌صورت آرام، 9/8درصد با سرعت 6/3 – 10/2 متر بر ثانیه، 3/32درصد با سرعت 7/5 – 6/3 متر بر ثانیه، 9/24درصد با سرعتی برابر با 8/8 – 7/5 متر بر ثانیه و 9/10 درصد باد سالیانه این منطقه با سرعتی بیش از 8/8 متر بر ثانیه می‌وزد.
تفسیر نمودار گلباد در ایستگاه لردگان حاکی است باد غالب در این منطقه از دو جهت متقابل شمال غرب و جنوب شرقی و 3/55 درصد باد به‌صورت آرام، 4/18درصد با سرعت 6/3 – 10/2 متر بر ثانیه، 5/18درصد با سرعت 7/5 – 6/3 متر بر ثانیه، 50/6درصد با سرعتی برابر با 8/8 – 7/5 متر بر ثانیه و 3/1درصد باد سالیانه این منطقه با سرعتی بیش از 8/8 متر بر ثانیه می‌وزد.
|
شکل 1. سرعت و جهت باد در ایستگاه اردل |
شکل 2. سرعت و جهت باد در ایستگاه فارسان |
شکل 3. سرعت و جهت باد در ایستگاه کوهرنگ |
|
شکل 4. سرعت و جهت باد در ایستگاه بروجن |
شکل 5. سرعت و جهت باد در ایستگاه شهرکرد |
شکل 6. سرعت و جهت باد در ایستگاه سامان |
پهنه‌بندی سرعت باد
برای ارائة نقشة پهنه‌بندی انرژی باد در استان چهارمحال و بختیاری براساس داده‌های طولانی‌مدت دریافت‌شده، میزان چگالی توان باد محاسبه و به این منظور از روش درون‌یابی کریجینگ با طبقه‌بندی 9کلاسه استفاده شد که دامنة کلی تغییرات از 72/22 تا 28/293 وات بر مترمربع متغیر بوده است و فقط 35 روستا (در منطقة سامان) پتانسیل مناسب را برای بهره‌برداری از انرژی بادی دارند و بقیة روستاهای استان چهارمحال و بختیاری شرایط مناسب را برای بهره‌مندی از پتانسیل بادی ندارند. براساس نتایج مربوط به چگالی توان باد، چگالی انرژی باد و تحلیل نمودارهای گلباد و همچنین جدول نتیجه‌گیری کلی، فقط منطقة سامان بیشترین پتانسیل را برای بهره‌مندی از انرژی باد دارد که همة نتایج در یک راستاست و در استان چهارمحال و بختیاری فقط این منطقه که جزو رده‌بندی خوب محسوب می‌شود برای سرمایه‌گذاری به‌منظور دستیابی به انرژی باد مناسب است؛ همچنین براساس جدول (5) روستاهای یادشده، جزو مناطق با پتانسیل بهینه هستند.
|
شکل 7. پراکندگی روستاهای استان چهارمحال و بختیاری با محوریت پهنة انرژی باد |
شکل 8. پتانسیل انرژی باد سالیانة استان |
جدول 5. لیست روستاهای دارای پتانسیل انرژی بادی در استان
|
نام شهرستان |
روستاهای شهرستان |
||||
|
سامان |
چم‌نار |
چم‌خرم |
زیدعلی |
ایل‌بیگی |
جعفرآباد |
|
کاهکش |
گری‌باغ |
دره‌کمری |
چلوان |
دره یوسف |
|
|
علی‌آباد |
عیدی‌آباد |
محمدآباد |
شوجه |
چم‌جنگل |
|
|
چم‌زین |
تختی علیا و سفلی |
چم‌چنگ |
چم‌عالی |
چم‌کاکا |
|
|
شرف‌آباد |
مهدی‌آباد |
نعمت‌آباد |
دره‌بید |
قرقوش |
|
|
دشتی |
هوره |
سوادجان |
اوچای |
شوراب صغیر و کبیر |
|
|
صادق‌آباد |
یاسه‌چاه |
گرم‌دره |
مارکده |
|
|
نتیجه‌گیری
مقادیر پارامتر شکل (k) و (c) برای ایستگاههای مطالعه‌شده با استفاده از روش گشتاورها محاسبه شد. در مقیاس ماهیانه، بیشترین مقدار پارامتر شکل در ماه بهمن در ایستگاه سامان دیده شد که مقدار آن برابر با 21/2 در ارتفاع 10متری، 35/2 در ارتفاع 20متری و 52/2 در ارتفاع 40متری و بیشترین پارامتر مقیاس نیز در ایستگاه سامان در بهمن‌ماه در ارتفاعات 10، 20 و 40متری به ترتیب با اعداد 77/6، 78/7 و 93/8 محاسبه شد.
توکار و بالو مقادیر پارامتر شکل را برای منطقة کارتال کایا در ترکیه 79/1 متر بر ثانیه و مقادیر مقیاس را 64/6 متر بر ثانیه به دست آوردند که به نتایج پژوهش در بخش سامان نزدیک است. توزیع ویبول را پژوهشگران زیادی برای بررسی پتانسیل باد در مناطق مختلف به کار برده‌اند.
میرحسینی[16] (2011) دامنة تغییرات پارامتر شکل را برای استان سمنان بین 79/1 تا 17/3 متر بر ثانیه و دامنة تغییرات مقیاس را 38/3 تا 42/4 متر بر ثانیه به دست آوردند.
مصطفایی‌پور و همکاران[17] (2011) نیز مقدار سالیانة پارامتر شکل را در شهر بابک 80/1 متر و مقدار پارامتر مقیاس را 31/5 متر بر ثانیه به دست آوردند که نتایج پژوهش نشان داد در منطقة سامان این مقدار منطقی است. پارامترهای مربوط به پتانسیل انرژی باد را نیز پژوهشگران مختلف در ایران و جهان ارزیابی کرده‌اند. آنها مقدار چگالی توان باد را برای سال 2004 در شهر بابک 153 وات در مترمربع به دست آوردند.
در منطقة سامان چگالی توان باد سالیانه در ارتفاع 40متری 29/293 وات بر مترمربع به دست آمد و در سایر شهرستان‌های مطالعه‌شده مقادیر به‌منظور استفاده از پتانسیل بادی جالب توجه نبود.
همچنین ساندرلند و همکاران[18] (2016) مقدار چگالی توان باد را در ارتفاع 40متری برای بجنورد برابر با 250 وات بر مترمربع و برای اسفراین 300 وات بر مترمربع (سامان 29/293 وات بر مترمربع) به دست آوردند.
در استان چهارمحال و بختیاری کمترین مقدار چگالی انرژی باد در ارتفاع 40متری در ایستگاه اردل با مقدار 35/16 و بیشترین این مقدار در ایستگاه سامان برابر با 29/293 کیلووات ساعت بر مترمربع در ارتفاع 40متری دیده شد. چگالی توان باد، پارامتر مهمی است که با توجه به مقادیر آن وضعیت ایستگاهها ازنظر داشتن پتانسیل انرژی باد تعیین می‌شود. دربارة پارامتر سرعت باد با حداکثر انرژی، ایستگاه بروجن با مقدار 31/7 متر بر ثانیه کمترین و ایستگاه سامان با مقدار 43/12 متر بر ثانیه بیشترین مقدار در ارتفاع 40متری را به خود اختصاص داده‌اند؛ همچنین ایستگاه اردل با 72/22 وات بر مترمربع کمترین مقدار (سالیانة) چگالی توان باد و ایستگاه سامان با مقدار 29/293 وات بر مترمربع، بیشترین مقدار چگالی توان باد را داشته‌اند. به‌منظور بررسی چگالی توان بادی و طبقه‌بندی آنها براساس معیار (Saeidi, 2011: 3586) ایستگاهها ازنظر چگالی توان باد سالیانه در ارتفاع 40متری در سه دستة فقیر، خوب و عالی قرار گرفته‌اند که با توجه به یافته‌های پژوهش (نمودار 2) فقط ایستگاه سامان در رده‌بندی خوب و پذیرفته برای دستیابی به انرژی از نیروی بادی قرار می‌گیرد و ایستگاه سایر شهرستان‌ها در رده‌بندی، جزو دستة ضعیف محسوب می‌شوند.
شکل 9. چگالی توان بادی سالیانه به تفکیک ایستگاههای سینوپتیک استان چهارمحال و بختیاری؛
منبع: یافته‌های پژوهش
ارزیابی نمودارهای گلباد ایستگاههای سینوپتیک استان چهارمحال و بختیاری
با توجه به اینکه کمترین سرعت لازم برای چرخاندن توربین‌های بادی 5/3 متر بر ثانیه است، بنابراین فقط ایستگاه سامان منطقة مناسبی برای نصب و اجرای توربین‌های بادی است؛ زیرا در این منطقه حدود 70درصد اوقات (جدول 5) باد سرعت مناسب به‌منظور دستیابی به انرژی در طول سال دارد؛ همچنین در ارتفاعات بیش از 20، 30 یا 40متری، این مقدار به دلیل اصطکاک کمتر مقدار بیشتری خواهد بود؛ ولی همان‌گونه که در جدول نتایج نیز ملاحظه می‌شود، سایر مناطق چنین پتانسیلی ندارند.
جدول 6. ارزیابی نمودارهای گلباد ایستگاههای سینوپتیک استان
|
ردیف |
نام ایستگاه |
درصد سرعت باد (متر بر ثانیه) |
درصد سرعت > 5/3 |
||||
|
باد آرام |
6/3 – 10/2 |
7/5 – 6/3 |
8/8– 7/5 |
بیش از 8/8 |
|||
|
1 |
اردل |
10/55 |
90/14 |
00/19 |
30/9 |
70/1 |
00/30 |
|
2 |
فارسان |
30/42 |
00/18 |
00/21 |
90/13 |
70/4 |
60/39 |
|
3 |
کوهرنگ |
70/64 |
00/7 |
00/19 |
00/8 |
30/1 |
30/28 |
|
4 |
بروجن |
20/36 |
00/31 |
90/18 |
00/11 |
90/2 |
80/32 |
|
5 |
شهرکرد |
30/53 |
00/21 |
60/13 |
10/9 |
00/3 |
70/25 |
|
6 |
سامان |
00/23 |
90/8 |
30/32 |
90/24 |
90/10 |
10/68 |
|
7 |
لردگان |
30/55 |
40/18 |
50/18 |
50/6 |
30/1 |
30/26 |
جدول (7) سطح‌بندی پتانسیل انرژی بادی را به تفکیک شهرستان‌های استان چهارمحال و بختیاری نشان می‌دهد. با توجه به نتایج آورده‌شده، شهرستان سامان رتبة اول را دارد و به ترتیب شهرستان‌های کوهرنگ، شهرکرد، فارسان، بروجن، لردگان و اردل در رده‌های دوم تا هفتم سطح انرژی بادی قرار می‌گیرند.
جدول 7. سطح‌بندی پتانسیل انرژی بادی در مناطق متعدد استان
|
رتبه |
درصد باد بالای 5/3 |
نام ایستگاه |
رتبه |
چگالی انرژی باد |
نام ایستگاه |
رتبه |
چگالی توان باد |
نام ایستگاه |
|
4 |
00/30 |
اردل |
7 |
35/16 |
اردل |
7 |
72/22 |
اردل |
|
2 |
60/39 |
فارسان |
4 |
81/36 |
فارسان |
4 |
13/51 |
فارسان |
|
5 |
30/28 |
کوهرنگ |
2 |
67/61 |
کوهرنگ |
2 |
66/85 |
کوهرنگ |
|
3 |
80/32 |
بروجن |
5 |
91/35 |
بروجن |
5 |
88/49 |
بروجن |
|
7 |
70/25 |
شهرکرد |
3 |
43/43 |
شهرکرد |
3 |
32/60 |
شهرکرد |
|
1 |
10/68 |
سامان |
1 |
17/211 |
سامان |
1 |
29/293 |
سامان |
|
6 |
30/26 |
لردگان |
6 |
23/24 |
لردگان |
6 |
66/33 |
لردگان |
منبع: محاسبات نویسندگان، 1395
[1] از زغال، یکی از منابع نابودگر محیط‌زیست، به‌ویژه در مناطق روستانشین زاگرس مرکزی در استان چهارمحال و بختیاری استفاده می‌شود.
[2] Alamjamili and Omidinajafabadi
[3] Razeghi et al
[4] Ardehali
[5] Blenkinsopp and Coles
[6] Khosravi et al
[7] Hasiba et al
[8] Ahmadi et al
[9] Mainali et al
[10] Kobayakawa and Kandpal
[11] Shaaban and Petinrin
[12] Dai et al
[13] Probability Density Function
[14] Cumulative Distribution Function
[15] علت محاسبه در ارتفاعات 20 و 40متری: به دلیل کمتربودن اصطکاک و ...، ارتفاعات بالاتر برای نصب توربین‌های بادی مناسب‌ترند.
[16] Mirhosseini et al
[17] Mostafaeipour et al
[18] Sunderland et al
)
