بررسی وضعیت انرژی باد در استان خوزستان به ‌منظور استفاده از توربین‌های بادی

فصلنامه علمی برنامه ریزی منطقه ای

مقاله 5، دوره 6، شماره 22، مرداد و شهریور 1395، صفحه 29-42   

نویسندگان

محمود خسروی^{* 1}؛ محمد ابراهیمی²؛ محمود بهروزی³

¹دانشیار گروه جغرافیای طبیعی- اقلیم‌شناسی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

²کارشناس ارشد اقلیم‌شناسی دانشگاه سیستان و بلوچستان و دانشجوی دکتری اقلیم‌شناسی کشاورزی، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران

³دانشجوی دکتری اقلیم‌شناسی- مخاطرات محیطی، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران

تاریخ دریافت: 26 مرداد 1395،  تاریخ پذیرش: 26 مرداد 1395 

چکیده

      استفاده از توربین­های بادی به­عنوان مولد انرژی برق در مناطق بادخیز کشورهای مختلف، تبدیل به یک فرآیند کاملاً تجاری و اجتناب ناپدیر شده است. به این منظور، در این پژوهش سعی شده است تا وضعیت انرژی باد جهت استحصال انرژی از طریق نصب توربین­های بادی در استان خوزستان بررسی گردد. روش تحقیق بر اساس استفاده از داده‌های ایستگاه‌های هواشناسی استان و محاسبه میزان انرژی حاصله از باد با توجه به نصب توربین‌های بادی تجاری می‌باشد. داده­های سه‌ ساعته سرعت و جهت باد دوره آماری مشترک (2010-2001) برای ایستگاه­های منتخب استان که در این پژوهش ایستگاه­های بستان، دزفول، بهبهان، آبادان، مسجدسلیمان و اهواز می­باشند از اداره کل هواشناسی خوزستان اخذ گردید. داده­های منفصل باد با استفاده از تابع توزیع ویبول جایگزین شدند. چگالی توان باد سالانه و دیگر فرا سنج‌های انرژی باد در ترازهای ارتفاعی 10، 20 و 50 متر به دست آمد و برای برآورد سرعت باد در ارتفاع بالاتر از 10 متر، از مدل قانون توان یک‌هفتم استفاده شد. نتایج حاصل از محاسبات نشان می­دهد که در استان خوزستان، ایستگاه­های دزفول، اهواز و آبادان به ترتیب با توان تولید 824، 232و 225 کیلووات نیرو برای نصب و راه‌اندازی توربین­های مزارع بادی تجاری مناسب هستند. با توجه به نصب توربین­های بادی تجاری در ارتفاع 50 متری و سطح روتور 80 متری و هم­چنین با در نظر گرفتن ضریب قدرت بیشترین، توان تولید انرژی توربین، انرژی الکتریکی، ایستگاه­های دزفول، اهواز و آبادان به ترتیب با توان تولید نیرو به میزان 443، 125 و 121 کیلووات در ثانیه مستعد نصب توربین­های بادی تجاری هستند.

کلیدواژه‌ها

انرژی باد؛ توربین بادی؛ تابع توزیع ویبول؛ تولید برق؛ خوزستان

عنوان مقاله [English]

A Survey on Wind Energy in Khuzestan Province in Order to Use the Wind Turbines

نویسندگان [English]

M. Khosravi¹؛ M. Ebrahimi²؛ M Behrouzi³

¹Associate Professor, Department of Physical Geography, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran

³PhD Student in Climatology, Malayer University, Malayer, Iran

چکیده [English]

    The use of wind turbines for generating electric energy in windy regions of different countries, converted to a fully commercial and inevitable process. The aim of this paper is to evaluate the situation of wind energy in Khuzestan province for wind turbine installation purpose. For this purpose, the wind speed data of selected weather stations (Bostan, Dezful, Behbahan, Abadan, Masjed-Soleiman and Ahvaz in Khuzestan province) in period 2001-2010 were obtained from Iran Meteorological Organization. These data were analyzed by Matlab software. The Wibull distribution function is used for replaced wind discrete data. The annual wind power density and other parameters of wind energy in high levels of 10, 20 and 50 meters were calculated and to estimate the wind speed at a height more than 10 meters the model one-seventh were used. The results shown that the Dezful, Ahvaz and Abadan stations, respectively, with the ability to generate 824, 232 and 225 KW of Electricity power are suitable for the installation of the commercial wind turbines farms. In regard to the installation of commercial wind turbines at a height of 50 meters, the rotor surface of 80 meters, accounting the maximum power factor, turbines energy production capabilities and electrical power, the stations of Dezful, Abadan and Ahwaz, respectively can provide power production 443, 125 and 121 KW per second. These regions are suitable for installing the commercial wind turbines.

کلیدواژه‌ها [English]

Wind energy, Wind turbines, Wibul distribution function, Khuzestan Province, Electrical power

مراجع

1. Azad, A. K, Rasul M. G. Alam M. M,. Ameer Uddin S. M, Sukanta K. M, (2014): Analysis of wind energy conversion system using Weibull distribution, 10th International Conference on Mechanical Engineering, ICME Vol 90, pp 725–732 (in Persian)
2. Bekele, G, Palm, B, (2009): Wind energy potential assessment at four typical locations in Ethiopia, Applied Energy Vol. 86, PP. 388-396.
3. Belu, R.,Koracin, D., (2009): Wind characteristics and wind energy potential in western Nevada, Vol. 34, PP. 2246-2251.
4. Bianchi, Fernando D. de, Battista, Hernán, Mantz, Ricardo J, (2007): Wind Turbine Control Systems, Principles, Modeling and Gain Scheduling Design, Springer-Verlag, p 147.
5. Bilir; Levent, Mehmet Imir, Yılser Devrim, Ayhan Albostan, (2015): Seasonal and yearly wind speed distribution and wind power density analysis based on Weibull distribution function, International Journal of Hydrogen Energy, Vol 40,pp 15301–15310
6. Bostami Mohammadi,M,(2013):The Technical, Economical and Environmental feasibility of using wind energy for irrigating of farms and gardens in khuzestan province, M.Sc. Dissertation, Faculty of Agriculture, University of Shahid Chamran Ahwaz. (in Persian) 
7. Brusca, S.,(2014): A new statistical based energetic-economic methodology for wind turbine systems evaluation, 68th Conference of the Italian Thermal Machines Engineering Association, ATI2013, pp 180 - 187.
8. Chang, P.T., (2011): Performance Comparison of six Numerical Methods in Estimating Weibull Parameters for Wind Energy Application, Applied Energy. Vol. 88, NO. 1, PP. 272-282.
9. Dahbi, M.,Bentallal A., Sellam, M., (2013): the Analysis of Wind Power Potential in Sahara Site Algeria-an Estimation Using the ‘Weibull’ Density Function, Terra Green 13 International Conference 2013 - Advancements in Renewable Energy and Clean Environment, pp 179 – 188.
10. Entezari,A,Amirahmadi,A, Erfani,A, Borzoui,A, (2012):Evaluation of wind power potential and Feasibility of establishing wind power Generators in Sabzevar, Journal of Arid Regions Geographical Studies,Vol 3,No 9-10,pp 33-46(in Persian)
11. Eskina, N., Artar, H., Tolun, S., (2008): Wind energy potential of Gökçeada Island in Turkey, Vol. 12, PP. 839-851.
12. Indhumathy.D1, Seshaiah. C.V2, Sukkiramathi.K3, (2014): Estimation of Weibull Parameters for Wind speed calculation at Kanyakumari in India, International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology, Vol 3, pp 8340 – 8345.
13. Iranian Meteorological Organization (IRIMO),(2014):Wind speeds and direction data bank. (in Persian)
14. Isfahan University of Technology,(2015):, Wind Turbines Engineering Department ,http://wtg.iut.ac.ir/page19.html (in Persian)
15. Jahangiri,Z,Rahimzadeh,F,Kamali,GH.A,2005, Wind Energy Calculation by Using Weibull-2 Distribution, Geographical Researches Quarterly, Vol 20,No1(76),pp 151-170. (in Persian)
16. Jalavand, M, Bakhoda,H,Almasi, M, (2014):Wind Energy Potential Assessment for Electric Pumps of Agriculture in Broujerd, Journal of Agricultural Machinery, Vol 4,No 2,pp 368-377(in Persian)
17. Jamil,M,Abaspoursani,K,Khorasani,E,Basirea,A,Talebhaydari,M,(2005):Determining of wind velocity in Manjil region for using in Wind turbines, International Journal of Engineering Science(IJES),vol16,No3,pp55-61(in Persian)
18. Karsli, V.M. Gecit, C. (2003): An investigation on wind power potential of Nurdag-Gaziantep Turkey, Renewable Energy, Vol 28, 823–830.
19. Li, M., Li, X., (2005): Investigation of wind characteristics and assessment of wind energy potential for Waterloo region Canada, Vol. 46, PP. 3014-3033.
20. Minaian,A, Sedaghat ,A,Alamrajabi, A.A, (2013): Potentiometric survey of wind energy in Sistan and Baluchestan province and economic analysis for wind farm construction, Journal of Energy Engineering and Management, Vol 3,No 3,pp 34-41(in Persian)  
21. Ministry of Energy,(2014):Renewable Energy Organization of Iran(SUNA), http://www.suna.org.ir/en/home(in Persian)
22. Mohammadi, H, Rostami Jalilian,SH, Taghavi,F,Shamsipour ,A.A, (2012):Evaluation of Wind Energy Potential In Kermanshah Province, Physical Geography Research Quarterly, Vol 44,No 80,pp19-32. (in Persian)
23. Mojib,J,Shirani,E,AhamadiKia,H,Talebi,F,(2003):Using wind for energy generation in Kordestan province, International Journal of Industrial Engineering and Production Management (IJIE),Vol 14,No 5,pp 63-85. (in Persian)
24. Omidvar,K, Dehghantarjani,M,(2012):The evaluation of potential winds power for producing energy in synoptic stations of Yazd province, Geographical Researches Quarterly, Vol 27,No 105,pp 150-161(in Persian)
25. Rahimzadeh,F,(2011):Statistical methods in Meteorology and Climatology researches, Hossieni publication, Theran, Iran. (in Persian)
26. Rocha, P., Sousa, R., Andrade, C., Silva, M., (2012): Comparison of Seven Numerical Methods of Determining Weibull Parameters For Wind Energy Generation in The Northeast Region of Brazil, Applied Energy, Vol. 89, No. 1, pp. 395-400.
27. Saidi,D,Nematolahi,O,AlamRajabi ,A.A, (2011):A survey on potential of wind energy in North Khorasan Province, Journal of Energy Management, Vol 1,No 1,pp 49-56. (in Persian)
28. Salahi,B,(2004): Estimation of wind energy potential and fit of actual probability of wind occurrence using Weibull distribution function in Ardabil province synoptic stations, , Geographical Researches Quarterly, Vol 19,No 1(72),pp 87-104. (in Persian)
29. Shearbafian,N,(2008):Estimation of  wind power potential and its effect on saving fossil fuel in Iran,Quarterly Energy Economics Review,Vol 5,No 17,pp 113-140. (in Persian)
30. Soltani,S.B,Gholamian, S.A,Dastjani Farahni,K, (2000):Survey on potential wind energy in Amirabad port for wind turbines construction, Iranian Journal of Energy, Vol 13,No 35,pp 1-16(in Persian)
31. Tizpar,E,Satkin,M,Roshan, MA,Jorabli,AS, (2013):Analyzing of wind data of Mil Nader Region(Sistan and Baluchestan province) and determining wind density for establishing wind energy generator, The first conference of Iranian Wind Energy Association, Teheran,Iran(in Persian)
32. Zahedi,M.Salahi,B,Jamil,M, (2005):Wind power and density calculation for using energy generation in Ardabil, Journal of Geographical Research, Vol 37, No 53,pp 41-55. (in Persian)