%46تخفیف

پتانسیل سنجی انرژی باد در شهرستان بروجرد به منظور تأمین بخشی از انرژی مورد نیاز عملیات کشاورزی

تعداد284صفحه در فایل word

کارشناسی ارشد رشته مهندسی کشاورزی-  مکانیزاسیون کشاورزی(M.Sc)

 

پتانسیل سنجی انرژی باد در شهرستان بروجرد به منظور تأمین بخشی از انرژی مورد نیاز عملیات کشاورزی

با شدت گرفتن بحران سوخت های فسیلی، لزوم بکار گیری منابع جایگزین، نمود فراوانی یافته است. رویکرد جهانی به سمت بکارگیری انرژی های نو با توجه به استعداد های هر منطقه می باشد. با توجه به شرایط جغرافیائی بروجرد در این مطالعه به بررسی انرژی باد منطقه پرداخته شده است. برای بهره برداری از انرژی نهفته در باد، اولین گام تعیین پتانسیل انرژی باد می‌باشد. در این تحقیق از اطلاعات باد منطقه بروجرد، که با فرکانس سه ساعته و در یک دورۀ 10 ساله (2011 – 2002) ، در ارتفاع 10 متری زمین ثبت گردیده، استفاده شده است. برای پیش بینی احتمال وقوع هر یک از سرعت‌های باد، از تابع توزیع ویبول دو پارامتره استفاده شده است. نیکوئی برازش، توسط آزمون کی دو نشان داد که، 11 ماه از سال دارای توزیع فراوانی مطابق با تابع توزیع ویبول دو پارامتره می‌باشد، ولی در ماه سپتامبر احتمال های تجربی سرعت باد، از تابع مذکور تبعیت نمی‌کند. از اینرو برای ماه سپتامبر از تابع توزیع ویبول دو نمائی (چهار پارامتره) استفاده شده است. چگالی توان باد، به تفکیک هر ماه محاسبه شده است. سپس میزان انرژی قابل استحصال توسط یک توربین 2300 کیلوواتی نمونه بنام آوانتیس، مدل ای وی 1010، با ارتفاع برج 99 متر، به تفکیک برای هر یک از دوره های سال(6 دوره در سال) محاسبه شده است. پس از تعیین میزان انرژی مصرفی توسط چاه های برقی در هر دوره میزان انرژی مصرفی و انرژی قابل استحصال، مطابقت داده شده اند. در این تحقیق از نرم افزارهای SPSS نسخۀ 20، ویندوگرافر نسخۀ 2/0/3 و متلب نسخۀ 564/0/13/7 استفاده شده است. نتایج نشان داد که، منطقه بروجرد دارای پتانسیل مناسبی جهت مهار انرژی باد می باشد و برای بهره برداری از انرژی باد در تمام سال، حداقل به 39 دستگاه توربین 2300 کیلوواتی با ارتفاع برج 99 متر نیاز است.

 

واژه های کلیدی

انرژی باد، پتانسیل سنجی، توزیع ویبول، جهت باد، چگالی باد، سرعت باد.

 

عنوان                                                                                            صفحه                                                                                 

چکیده 1

فصل اول مقدمه و کلیات 2

1-1- مقدمه 3

1-2- منابع مورد استفاده برای تأمین انرژی 4

1-2-1- انرژی بیولوژیکی 4

1-2-2- انرژی سوخت‌ها 4

1-2-3- انرژی های زیست مایه ای 5

1-2-4- انرژی طبیعی 5

1-2-5- سایر منابع انرژی 7

1-3- مزایای استفاده از انرژی باد 8

1-4- روش‌های بهره برداری از انرژی باد 10

1-5- تاریخچه استفاده از انرژی باد 10

1-6- چگونگی پیدایش باد 11

1-7- نیروی کوریولیس 12

1-8- سیکلون و آنتی سیکلون 13

1-9- فاکتورهای مرسوم در بررسی انرژی‌های طبیعی 14

1-9-1- تراکم یا غلظت 14

1-9-1-1- چگالی هوا 14

1-9-1-1-1- تغییرات چگالی هوا نسبت به ارتفاع 15

1-9-1-1-2- تغییرات چگالی هوا نسبت به درجه حرارت 15

1-9-2- انبارداری 16

1-9-3- پویائی 17

1-10- تغییرات سرعت باد نسبت به ارتفاع 17

1-10-1- روش منحنی لگاریتمی 18

1-10-2- روش قانون توان 18

1-11- زبری سطح 19

1-12- الگوی روزانۀ باد 20

1-13- انواع بادها 21

1-13-1- بادهای محلّی 21

1-13-2- بادهای فصلی 21

1-13-3- بادهای تجارتی 21

1-13-4- بادهای غربی 22

1-14- وضعیّت باد درایران 22

1-15- پتانسیل سنجی باد 23

1-16- سیستم‌های اصلی مرسوم دربهره گیری از توان باد 24

1-16-1- سیستم‌های تولید در مقیاس کوچک برای نقاط دور افتاده 24

1-16-2- سیستم‌های هیبرید 24

1-16-3- سیستم‌های متصل به شبکه سراسری 24

1-16-4- سیستم‌های تولید در مقیاس بزرگ 24

1-17- عوامل کاهش دهندۀ محتوی انرژی باد 25

1-17-1- موانع فیزیکی 25

1-17-2- اثر ویک 25

1-17-3- ناهمواری و چینش باد 25

1-18- عوامل افزایش دهندۀ انرژی باد 26

1-18-1- بادهای محلّی 26

1-18-2- اثر تونل 26

1-18-3- اثر تپه 26

1-19- گلباد 27

1-19-1- گلباد فراوانی جهت باد 27

1-19-2- گلباد سرعت 27

1-19-3- گلباد انرژی 27

1-20- تابع توزیع ویبول 28

1-20-1- تخمین پارامترهای تابع توزیع ویبول 29

1-20-1-1- روش‌های ترسیمی 29

1-20-1-1-1- روش تابع ویبول ترسیمی 29

1-20-1-1-2- روش ریسکی ترسیم 30

1-20-1-2- روش‌های تحلیلی 30

1-20-1-2-1- ماکزیمم درست نمائی 30

1-20-1-2-2- روش ممان 31

1-20-1-2-3- روش کمترین مربعات خطا 31

1-21- آزمون‌های نیکوئی برازش یا تطابق توزیع 32

1-21-1- آزمون کولموگروف- اسمیرنوف 33

1-21-2- آزمون کی دو 33

1-22- کلاس باد 34

1-23- کاربردهای مختلف انرژی باد 35

1-23-1- پمپاژ آب 35

1-23-2- آسیاب کردن غلات 36

1-23-3- تولید الکتریسته 36

فصل دوّم پیشینۀ تحقیق 37

2-1- مقدمه 38

2-2- مرور منابع 39

2-2-1- پژوهش‌های خارجی 39

2-2-2- پژوهش‌های ایرانی 43

2-3- نتیجه گیری 50

2-4- اهداف تحقیق 50

فصل سوّم مواد و روش ها 51

3-1- موقعیت جغرافیائی شهرستان بروجرد 52

3-2- متغیرهای استفاده شده 53

3-3- روش تحقیق 54

فصل چهارم تجزیه و تحلیل و بیان نتایج 62

4-1- نتایج 63

4-2- خلاصۀ نتایج 115

فصل پنجم بحث و نتیجه گیری 118

5-1- بحث و نتیجه گیری 119

5-2- پیشنهادات 121

فهرست منابع 123

منابع فارسی 123

منابع لاتین 126

پیوست‌ها 129

پیوست الف- جداول 129

پیوست ب- نمودارها 140

 

 

 

فهرست جداول

عنوان                                                                                                  صفحه

جدول 1-1- جمعیت جهان در سال‌های گذشته و پیش بینی سال‌های آینده(به میلیون نفر) (Wikipedia). 3

جدول 1-2- ظرفیت بادی نصب شده در کشوره های مختلف جهان(بر حسب مگاوات)(Wikipedia). 6

جدول 1-3- تغییرات چگالی هوا نسبت به ارتفاع(ثقفی، 1388). 15

جدول 1-4- تغییرات چگالی هوا نسبت به درجه حرارت(ثقفی، 1388). 15

جدول 1-5- زبری سطح در مناطق جغرافیائی با پوشش ‌های مختلف(Mistaya Engineering Inc). 20

جدول 1-6- کلاس بندی توان باد در ارتفاع 10 متری(Manwell, 2002). 35

جدول 3-1- ارقام متداول ضریب K در واحدهای مختلف(ثقفی، 1388). 60

جدول 4-1- میانگین دمای هوای منطقۀ بروجرد به تفکیک ماه و سال (درجۀ سلسیوس)(ایستگاه سینوپتیک بروجرد). 63

جدول 4-2- مقادیر نسبت چگالی در درجۀ حرارت به تفکیک ماه. 63

جدول 4-3- چگالی هوای منطقۀ بروجرد در ما های مختلف سال. 64

جدول 4-4- توزیع فراوانی سرعت‌های باد در ساعات مختلف روز(به وقت گرینویچ). 67

جدول 4-5- توزیع فراوانی سرعت باد ماکزیمم در هر یک از ساعات 8 گانۀ شبانه روز. 68

جدول 4-6- وضعیت پیش بینی سرعت باد در ساعات مختلف شبانه روز به صورت ماهانه و سالانه. 72

جدول 4-7- میزان چولگی و کشیدگی درنمودارهای توابع توزیع احتمال سرعت باد. 79

جدول 4-8- توزیع فراوانی داده های سرعت در ماه ژانویه سال 2011(دقت دو رقم اعشار). 80

جدول 4-9- نتایج گلباد جهت باد، در ماه ژانویه. 83

جدول 4-10- نتایج حاصل ازگلباد های ماهانۀجهت باد. 84

جدول 4-11- نتایج گلباد سرعت باد، در ماه ژانویه. 86

جدول 4-12- سمت سریعترین باد در طول سال. 87

جدول 4-13- نتایج گلباد انرژی باد، در ماه ژانویه. 88

جدول 4-14- خلاصۀ نتایج گلباد انرژی باد سالانه. 89

جدول 4-15- مقادیر پارامتر های شکل و مقیاس برای هر یک از ماه های سال. 92

جدول 4-16- تابع احتمال تجربی و تابع احتمال ویبول برای هر یک از طبقات سرعت باد در ماه ژانویه (%). 93

جدول 4–17- تابع احتمال تجربی و تابع احتمال ویبول برای هر یک از طبقات سرعت باد در ماه فوریه (%). 94

جدول 4-18- نتایج نیکوئی برازش توسط آزمون آماری کی دو (α =1%). 107

جدول 4-19- مقدار چگالی باد در ماه های مختلف (W/m2)، در ارتفاع 10 متری. 108

جدول 4-20- مشخصات فنی توربین آوانتیس مدل ای وی 1010 (Avantis Energy Group). 110

جدول 4-21- کسری از شبانه روز که توربین آوانتیس ای وی 1010، قادر به تبدیل انرژی باد است. 112

جدول 4-22- مقدار چگالی باد در ماه های مختلف(KW)، در ارتفاع 99 متری. 113

جدول 4–23- مقایسه میزان انرژی قابل استحصال و میزان مصرف در دوره های دوماهه. 114

جدول 4-24- مقایسه میزان انرژی قابل استحصال از 39 توربین و میزان مصرف در دوره های دوماهه. 114

جدول الف-1- تبدیل واحدهای جهت و زاویه باد در بررسی‌های سمت باد. 129

جدول الف-2- تابع احتمال تجربی و تابع احتمال ویبول برای هر یک از طبقات سرعت باد در ماه مارس(%). 130

جدول الف-3- تابع احتمال تجربی و تابع احتمال ویبول برای هر یک از طبقات سرعت باد در ماه آوریل(%). 131

جدول الف-4- تابع احتمال تجربی و تابع احتمال ویبول برای هر یک از طبقات سرعت باد در ماه می(%). 132

جدول الف-5- تابع احتمال تجربی و تابع احتمال ویبول برای هر یک از طبقات سرعت باد در ماه ژوئن(%). 133

جدول الف-6- تابع احتمال تجربی و تابع احتمال ویبول برای هر یک از طبقات سرعت باد در ماه جولای(%). 134

جدول الف-7- تابع احتمال تجربی و تابع احتمال ویبول برای هر یک از طبقات سرعت باد در ماه آگوست(%). 135

جدول الف-8- تابع احتمال تجربی و تابع احتمال ویبول برای هر یک از طبقات سرعت باد در ماه سپتامبر(%). 136

جدول الف-9- تابع احتمال تجربی و تابع احتمال ویبول برای هر یک از طبقات سرعت باد در ماه اکتبر(%). 137

جدول الف-10- تابع احتمال تجربی و تابع احتمال ویبول برای هر یک از طبقات سرعت باد در ماه نوامبر(%). 138

جدول الف-11- تابع احتمال تجربی و تابع احتمال ویبول برای هر یک از طبقات سرعت باد در ماه دسامبر(%). 139

فهرست نمودارها

عنوان                                                                                             صفحه

نمودار 4- 1- میانگین پروفایل روزانۀ سرعت باد در ماه ژانویه 65

نمودار 4- 2- میانگین پروفایل روزانۀ سرعت باد در ماه فوریه. 65

نمودار 4-3- سرعت ماهانه باد در ساعت صفر. 69

نمودار 4-4- سرعت سالانه باد در ساعت صفر. 69

نمودار 4-5- سرعت ماهانه باد در ساعت سه. 70

نمودار 4-6- سرعت سالانه باد در ساعت سه. 70

نمودار 4-7- سرعت ماهانه باد در ساعت شش. 71

نمودار 4-8- سرعت سالانه باد در ساعت شش. 71

نمودار 4-9- تابع توزیع احتمال سرعت باد در ماه ژانویه. 73

نمودار 4-10- تابع توزیع احتمال سرعت باد در ماه فوریه. 73

نمودار 4-11- تابع توزیع احتمال سرعت باد در ماه مارس. 74

نمودار 4-12- تابع توزیع احتمال سرعت باد در ماه آوریل. 74

نمودار 4-13- تابع توزیع احتمال سرعت باد در ماه می. 75

نمودار 4-14- تابع توزیع احتمال سرعت باد در ماه ژوئن. 75

نمودار 4-15- تابع توزیع احتمال سرعت باد در ماه جولای. 76

نمودار 4-16- تابع توزیع احتمال سرعت باد در ماه آگوست. 76

نمودار 4-17- تابع توزیع احتمال سرعت باد در ماه سپتامبر. 77

نمودار 4-18- تابع توزیع احتمال سرعت باد در ماه اکتبر. 77

نمودار 4-19- تابع توزیع احتمال سرعت باد در ماه نوامبر. 78

نمودار 4-20- تابع توزیع احتمال سرعت باد در ماه دسامبر. 78

نمودار 4-21- هیستوگرام فراوانی مطقلق سرعت باد در ماه ژانویه سال 2011. 81

نمودار 4-22- هیستوگرام فراوانی تراکمی سرعت باد در ماه ژانویه سال 2011. 81

نمودار 4 –23- گلباد فراوانی جهت باد، در مامه ژانویه. 82

نمودار 4 –24- گلباد سرعت باد در ماه ژانویه. 85

نمودار 4 –25- گلباد انرژی باد در ماه ژانویه. 88

نمودار 4 –26- رگرسیون خطی بین مقادیر  XوY(ماه ژانویه). 91

نمودار 4 –27- رگرسیون خطی بین مقادیر  XوY(ماه فوریه). 91

نمودار 4-28- رابطۀ بین احتمال های تراکمی مشاهده شده و احتمال تراکمی مورد انتظار درماه ژانویه. 95

نمودار 4-29- میزان انحراف احتمال تراکمی مشاهده شده از احتمال ویبول در ماه ژانویه. 95

نمودار 4-30- رابطۀ بین احتمال های تراکمی مشاهده شده و احتمال تراکمی مورد انتظار درماه فوریه. 96

نمودار 4-31- میزان انحراف احتمال تراکمی مشاهده شده از احتمال ویبول در ماه فوریه. 96

نمودار 4-32- رابطۀ بین احتمال های تراکمی مشاهده شده و احتمال تراکمی مورد انتظار درماه مارس. 97

نمودار 4-33- میزان انحراف احتمال تراکمی مشاهده شده از احتمال ویبول در ماه مارس. 97

نمودار 4-34- رابطۀ بین احتمال های تراکمی مشاهده شده و احتمال تراکمی مورد انتظار درماه آوریل. 98

نمودار 4-35- میزان انحراف احتمال تراکمی مشاهده شده از احتمال ویبول در ماه آوریل. 98

نمودار 4-36- رابطۀ بین احتمال های تراکمی مشاهده شده و احتمال تراکمی مورد انتظار درماه می. 99

نمودار 4-37- میزان انحراف احتمال تراکمی مشاهده شده از احتمال ویبول در ماه می. 99

نمودار 4-38- رابطۀ بین احتمال های تراکمی مشاهده شده و احتمال تراکمی مورد انتظار درماه ژوئن. 100

نمودار 4-39- میزان انحراف احتمال تراکمی مشاهده شده از احتمال ویبول در ماه ژوئن. 100

نمودار 4-40- رابطۀ بین احتمال های تراکمی مشاهده شده و احتمال تراکمی مورد انتظار درماه جولای. 101

نمودار 4-41- میزان انحراف احتمال تراکمی مشاهده شده از احتمال ویبول در ماه جولای. 101

نمودار 4-42- رابطۀ بین احتمال های تراکمی مشاهده شده و احتمال تراکمی مورد انتظار درماه آگوست. 102

نمودار 4-43- میزان انحراف احتمال تراکمی مشاهده شده از احتمال ویبول در ماه آگوست. 102

نمودار 4-44- رابطۀ بین احتمال های تراکمی مشاهده شده و احتمال تراکمی مورد انتظار درماه سپتامبر. 103

نمودار 4-45- میزان انحراف احتمال تراکمی مشاهده شده از احتمال ویبول در ماه سپتامبر. 103

نمودار 4-46- رابطۀ بین احتمال های تراکمی مشاهده شده و احتمال تراکمی مورد انتظار درماه اکتبر. 104

نمودار 4-47- میزان انحراف احتمال تراکمی مشاهده شده از احتمال ویبول در ماه اکتبر. 104

نمودار 4-48- رابطۀ بین احتمال های تراکمی مشاهده شده و احتمال تراکمی مورد انتظار درماه نوامبر. 105

نمودار 4-49- میزان انحراف احتمال تراکمی مشاهده شده از احتمال ویبول در ماه نوامبر. 105

نمودار 4-50- رابطۀ بین احتمال های تراکمی مشاهده شده و احتمال تراکمی مورد انتظار درماه دسامبر. 106

نمودار 4-51- میزان انحراف احتمال تراکمی مشاهده شده از احتمال ویبول در ماه دسامبر. 106

نمودار 4-52- منحنی تغییرات سرعت باد با ارتفاع. 109

نمودار 4-53- رابطۀ توان خروجی توربین آوانتیس ای وی 1010 با سرعت باد (Avantis Energy Group). 111

نمودار ب-2- میانگین پروفایل روزانۀ سرعت باد در ماه آوریل. 140

نمودار ب-1- میانگین پروفایل روزانۀ سرعت باد در ماه مارس. 140

نمودار ب-3- میانگین پروفایل روزانۀ سرعت باد در ماه می. 140

نمودار ب-4- میانگین پروفایل روزانۀ سرعت باد در ماه ژوئن. 140

نمودار ب-5- میانگین پروفایل روزانۀ سرعت باد در ماه جولای. 141

نمودار ب-6- میانگین پروفایل روزانۀ سرعت باد در ماه آگوست. 141

نمودار ب-8- میانگین پروفایل روزانۀ سرعت باد در ماه اکتبر. 141

نمودار ب-7- میانگین پروفایل روزانۀ سرعت باد در ماه سپتامبر. 141

نمودار ب-9- میانگین پروفایل روزانه باد در ماه نوامبر. 142

نمودار ب-10- میانگین پروفایل روزانه باد در ماه دسامبر. 142

نمودار ب- 11- گلباد جهت باد. 144

نمودار ب-12- گلباد سرعت باد. 146

نمودار ب-13- نمودار انرژی باد. 148

نمودار ب-14- سرعت ماهانه باد در ساعت 9. 149

نمودار ب-15- سرعت سالانه باد در ساعت 9. 149

نمودار ب-16- سرعت ماهانه باد در ساعت 12. 150

نمودار ب-17- سرعت سالانه باد در ساعت 12. 150

نمودار ب-18- سرعت ماهانه باد در ساعت 15. 151

نمودار ب-19- سرعت سالانه باد در ساعت 15. 151

نمودار ب-20- سرعت ماهانه باد در ساعت 18. 152

نمودار ب-21- سرعت سالانه باد در ساعت 18. 152

نمودار ب-22- سرعت ماهانه باد در ساعت 21. 153

نمودار ب-23- سرعت سالانه باد در ساعت 21. 153

نمودار ب-24- رگرسیون خطی بین مقادیر X وY(ماه مارس). 154

نمودار ب-25- رگرسیون خطی بین مقادیر X وY(ماه آوریل). 154

نمودار ب-26- رگرسیون خطی بین مقادیر  XوY(ماه می). 155

نمودار ب-27- رگرسیون خطی بین مقادیر  XوY(ماه ژوئن). 155

نمودار ب-28- رگرسیون خطی بین مقادیر  XوY(ماه جولای). 156

نمودارب-29- رگرسیون خطی بین مقادیر X وY(ماه آگوست). 156

نمودار ب-30- رگرسیون خطی بین مقادیر X وY(ماه سپتامبر). 157

نمودار ب-31- رگرسیون خطی بین مقادیر  XوY(ماه اکتبر). 157

نمودار ب-32- رگرسیون خطی بین مقادیر  XوY(ماه نوامبر). 158

نمودار ب-33- رگرسیون خطی بین مقادیر X وY(ماه دسامبر). 158

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo