و اتفاقي بودن به همراه رگبارهاي شديد است. با مقايسه بارندگي ماهانه جزيره كيش در دوره بلند مدت آماري مشاهده مي‏شود كه، همه ماه‏هاي سال در دوره آماري بارندگي كمتر از نرمال داشته‏اند.

شکل ‏38: ميانگين بارندگي ماهيانه جزيره كيش (1991-2010)

تابش خورشید
مهمترين و كليدي ترين عامل خارجي مؤثر بر سيستم اقليم خورشيد است كه نقش بنيادي در تبادلات ماده و انرژي بين خرده سيستم ها ايفا ميكند. اين تبادلات از طريق مكانيزم هاي تابش ، همرفت و انتقال ملكولي سيالات صورت مي‏گيرد در واقع خورشيد تامين كننده انرژي اصلي و مورد نياز سيستم اقليم و موتور محركه آن به شمار مي‏آيد. حدود نيمي از انرژي خورشيدي در بخش طول موج كوتاه و مرئي، نيمه ديگر در بخش مادون قرمز نزديك و ماوراي بنفش امواج الكترومغناطيسي به جو زمين مي‏رسد. هر متر مربع از سطح كروي زمين در خارج از جو سالانه به طور متوسط 342 وات از تابش خورشيد را دريافت مي‏كند. 31 درصد از آن بوسيله ابرها، جو و سطح زمين مستقيما” به فضا منعكس مي‏شود 235 وات بر متر مربع باقيمانده بوسيله جو جذب شده و قسمت زيادي از آن (168 وات بر متر مربع) سطح زمين، خشكي‏ها و درياها را گرم مي‏كند. يكي از عواملي که اکثر گردشگران به آن توجه خاصي دارند ميزان ساعات آفتابي مي‏باشد تا بتوانند ازجذابيت‏هاي موجود يک مکان حداکثر استفاده ببرند. از طرفي ميزان آفتابي بودن يک مکان رابطه معکوسي با ميزان ابرناکي آسمان دارد(كريمي، 1390‏: 27). ساعات آفتابي جزيره كيش بيشترين ساعات آفتابي منطقه به جز سواحل نواحي جنوب شرقي و يا چند جزيره ديگر خليج فارس يعني حدود 3100 ساعت در سال است(شكل 3-9). كيش در طبقه بندي معمول اقليم شناختي و حسب عوامل و عناصر اقليمي، به ويژه واقع بودن در مجاورت رأس السرطان و معرض سيستم پرفشار هواي حريم حاره‏اي و داشتن ويژگي‏هائي از موقعيت محلي كه در آب هاي گرم و كم عمق خليج فارس و تأثير شرايط اقليمي آن قرار دارد طبيعتاً گرم است. و هميشه و يا در بيش تر ايام سال هوائي شرجي دارد(سازمان منطقه آزاد كيش)23‏ اين جزيره جزو نواحي گرم و مرطوب محسوب مي‏شود و رطوبت هواي آن به نسبت بالاست (افشار سيستاني، 1376‏: 637).

شکل ‏39: ميانگين ساعات آفتابي ماهيانه جزيره كيش (1991-2010)

– موقعيت جغرافيايي جزيره كيش
منطقه مورد مطالعه در اين پژوهش، جزيره كيش است (شکل ‏310) جزيره کيش با مساحت 91 کيلومتر مربع، پيرامون ساحلي 43 کيلومتر و شکل کلي تقريباً بيضي، در فاصله 18 کيلومتري بندر گرزه (بندر آفتاب) سرزمين پيوسته ايران در خليج فارس قراردارد. از شرق جنوب شرقي به جزيره فرور با فاصله 48 كيلومترواز جنوب جنوب شرقي به بندر ابوظبي پايتخت امارات متحده عربي با فاصله 230 كيلومتر از غرب به بندرالدمام درعربستان با فاصله 375 كيلومترمي رسد. کيش در ربع اول راستاي سواحل 1359کيلومتري جنوب ايران در دهانه ي خليج فارس وتقريباً در نزديک بخش پاياني اين آبراه در محدوده تنگه هرمز واقع است. عرض شمال آن 32َ 26ْ و طول شرقي آن 58َ 53ْ بيانگر نشاني جزيره كيش است. جمعيت جزيره كيش بر طبق نتايج سرشماري عمومي نفوس و مسكن درسال 1390 برابر 24819 نفر ميباشد كه هفت هزار دانشجو در مقاطع كارشناسي، كارشناسي ارشد و دكترا در جزيره كيش تحصيل ميكنند كه با توجه به جمعيت كيش و آمار هفت هزار نفري دانشجويان ساكن اين جزيره در حدود يك چهارم جمعيت ساكن جزيره كيش مشغول به تحصيل در رشته هاي مختلف دانشگاهي هستند (روابط عمومي سازمان منطقه آزاد كيش، تيرماه 1392).

شکل ‏310: موقعيت منطقه مورد مطالعه )منبع: سازمان منطقه آزادکيش(

– پایگاه داده ها
برای انجام بررسی مکانی و زمانی توان سنجی انرژی باد در جزیره کیش براساس شاخصها و روش مورد نظر از آمار ده ساله (2013 – 2004میلادی)، ایستگاه سینوپتیک جزیره کیش استفاده شده است. به منظور رسم گلباد جزیره جهت و سرعت برحسب متر بر ثانیه ومحاسبه تابع توزیع ویبول از سرعت باد بر متر بر ثانیه در مقیاس روزانه، ماهانه، فصلی و سالانه استفاده شده است.

– روش تحقيق
از آنجايي كه باد يك كميت برداري بوده، و داراي جهت و سرعت است و نيز به شدت تحت تأثير كوهساري و نحوه استقرار جريانات فوقاني جو است، لذا تخمين سمت و سرعت باد در ساعات فاقد آمار، غير ممكن بوده و در صورت تخمين نيز با خطا همراه است. لذا داده هاي خام سمت و سرعت باد از سازمان هواشناسي كشور اخذ گرديده. سپس داده هاي سرعت باد بر حسب نات درج شده بودند به متر بر ثانيه تبديل شدند (1 نات = 514/. متر بر ثانيه) شايان ذكر است كه در تمامي منابع داخلي و خارجي محاسبات انجام شده در زمينه پتانسيل انرژي باد بر مبناي واحد متر بر ثانيه صورت پذيرفته‏اند به منظور ترسيم گراف ها و محاسبات آماري و رياضي، از نرم افزارهاي EXCEL و SPSS استفاده شده است. براي پردازش داده ها با توزيع احتمالات، از مدل رياضي تابع توزيع احتمال ويبول استفاده شده است تجارب بدست آمده نشان ميدهند كه اين تابع توزيع احتمال براي بررسي و محاسابات آماري باد در يك محل بيشترين كاربرد را دارد. پس از محاسبه اجزاي تابع مذكور برخي از فراسنج هاي مربوط به محاسبه انرژي باد قابل تخمين اند. با استفاده از آزمون كي دو صحت برازش منحني تابع احتمال ويبول بر داده‏هاي احتمال واقعي باد در ايستگاه مورد مطالعه محاسبه و بررسي شده است.
– روش وابزارگردآوري اطلاعات
جهت تهيه پيشينه تحقيق و همچنين درك مباني نظري تحقيق و با
هدف جمع آوري اطلاعات مربوط به مطالعات مشابه انجام شده، از مطالعات کتابخانه‏اي و وبلاگهاي معتبر و ترجمه مقالات مختلف استفاده شده است. با مكاتبه به سازمان هواشناسي کشور داده هاي آماري مورد نياز روزانه، مربوط به ايستگاه هواشناسي سينوپتيك جزيره كيش تهيه و بعد از آماده سازي داده ها، تحليل آماري براساس تابع توزيع ويبول در محيط اکسل بر روي آنها انجام شده است و همچنين متون و مقالات به كاررفته در اين پژوهش مربوط به سايت‏هاي علمي معتبر دانشگاهي است.
– روش تجزيه وتحليل
در اين پژوهش از روش ويبول استفاده شده است. اين روش در سال 1919 توسط آلبرت بتزآلماني ابداع شده است وتاکنون توسط محققين مختلف خارجي وداخلي براي محاسبه توان باد مورد استفاده قرار گرفته است.

– تابع احتمال ويبول و چگالي توان باد
تابع ويبول حالت خاصي از توزيع گاما است. اين توزيع بطور معمول براي رسم توزيع‏هاي باد مكانهاي معين، در دوره زماني معين ماهانه و سالانه بكار ميرود(ژو و همكاران، 2006‏: 742) و نسبت به توابع ديگر انعطاف بيشتري دارد كه بصورت زير تعريف مي شود :

رابطه ‏31

در رابطه (k) يك پارمتر بدون بعد معروف به “عامل شكل ” و (c ) پارامتري بنام ” عامل مقياس ” است كه به واحد متر بر ثانيه محاسبه مي‏شود (احمد شاتا و هانيتج ، 2006 :1390 ؛ لي ، 2005 : 1222 و اكپينر، 2005‏: 1851).
روشهاي مختلفي براي محاسبه پارامترهاي مقياس و شكل تابع ويبول وجود دارد يكي از اين روش‏ها ” برازش حداقل مربعات24 ” است كه به كمك تابع احتمال تجمعي بدست مي‏آيد. براي اين كار لازم است با استفاده از معادله رگرسيون، رابطه خطي بين مقادير سرعت باد و احتمال وقوع آن به شكل زير مشخص شود :
رابطه ‏32

Y= Ax + b
كه A ضريب زاويه خط و b عرض تقاطع با محور Y است. مقادير رابطه خطي بين Xi و Yi براي تعيين مقادير A و B مرتبط با پارامترهاي C و K تابع ويبول از رابطه شماره 3 محاسبه شود :
رابطه ‏33
X= Ln(Vi)
رابطه ‏34
Y= Ln{-Ln[1-P(V)]}

در اين رابطه Vi ميانه طبقات سرعت باد و P(V) درصد فراواني تجمعي هر طبقه است. با مشخص شدن مقادير ستونهاي X و Y، مقادير A و B با استفاده از روابط زير محاسبه مي شود .
رابطه ‏35

رابطه ‏36

رابطه ‏37

– آزمون نيكويي برازش(تست كي 2)
آزمون نيكويي برازش مجموع داده ها و توزيع داده ها را مي توان با آزمون هاي مختلفي ارزيابي نمود. آزمون كي 2 كه مجذور خي نيز گفته مي شود، يكي از آزمونهاي نيكويي برازش است كه با آن مي توان صحت جايگزيني احتمال تجربي داده ها با توزيع داده شده را سنجيد. اماره آزمون در تست كي دو بصورت زير تعريف مي شود:
رابطه ‏38

كه در آن، فرواني مشاهده شده فرواني مورد انتظار است
با توجه به مشاهدات و ويژگيهاي آزمون، فرضهاي زير مطرح شوند:
= H 0سرعت هاي مشاهده شده باد در ايستگاه مورد بررسي، داراي توزيع ويبول است .
= H 1 سرعت مشاهده شده باد در ايستگاه مورد بررسي، داراي توزيع ويبول نيست
آزمون كي دو مبتني بر جدول خاصي است كه در برخي منابع آمده است. اگر آماره آزمون، از مقدار جدول كوچكتر باشد، فرض صفر پذيرفته در غير اينصورت، فرض صفر قابل رد است. با توجه به مقاديره آماره آزمون و نيز مقدار بحراني095/0 X2 = (05/0 = a) در ايستگاه مورد مطالعه، دليلي براي رد فرض صفر وجود نداشته و اين نتيجه حاصل مي شود كه سرعت هاي مشاهده شده باد در ايستگاه مورد بررسي، با توزيع ويبول همگون است.
با داشتن پارامترهاي شكل و مقياس(K,C) و استفاده از سرعت‏هاي موجود(Vi) و نيز با استفاده از تابع ويبول، مقادير تابع احتمال پيوسته ويبول(Pw) محاسبه مي‏شود(صلاحي، 1383‏: 93). پس از محاسبه اجزاي تابع ويبول، مي‏توان به محاسبه چگالي توان باد در ارتفاع 10 متري پرداخت كه از رابطه شماره 8 بدست مي‏آيد :
رابطه ‏39

كه تابع گاما، C وK پارامترهاي تابع ويبول و p چگالي هواست. مقدار چگالي هوا در شرايط متعارف دما و فشار برابر 225/1 كيلوگرم در متر مكعب است. با توجه به رابط شماره 8 و نيز واحد بودن سطح، مي‏توان دريافت كه مقدار چگالي انرژي باد يك منطقه، وابستگي كامل به پارامترهاي تابع ويبول دارد.
– برآورد سرعت باد در راستاي قائم
بررسي منابع نشان دادند كه ارتفاع محور بيشتر توربين‏هاي بادي تجاري، حدود 30 تا 80 متر از سطح زمين است. از سوي ديگر، با افزايش ارتفاع از سطح زمين و كاهش اثر ناهمواري هاي سطحي، بر مقدار سرعت باد و بدنبال آن، قدرت باد افزود مي‏شود(جهانگيري و همكاران، 1384:166). برخي از پارامترها ديگر كه در راستاي استفاده از انرژي باد و بكارگيري توربين بادي مفيد هستند، عبارتند از: سرعت نامي25، محتمل‏ترين سرعت باد و زمان كاربرد مناسب. سرعت نامي باد (Vmec )، سرعتي است كه بيشترين انرژي را در طول سال توليد مي‏كند و از رابطه شماره(3-10) بدست مي‏آيد:
رابطه ‏310

محتمل‏ترين يا بيشترين احتمال رخداد سرعت باد با (Vmp ) نشان داده مي‏شود و از رابطه زير قابل محاسبه است :
رابطه ‏311

در رابطه سرعت نامي، محتمل‏ترين سرعت باد برابر با است.
با توجه به اينكه سرعت راه اندازي و سرعت توقف اكثر توربين‏هاي بادي، به ترتيب 4 و 25 متر در ثانيه است.
احتمال وقوع سرعت‏هاي بين مقادير مذكور را مي‏توان با استفاده از رابط زير بدست آورد:
رابطه ‏312

در اين رابطه v1 معادل باد با 4 متر در ثانيه و v2 معادل باد 25 متر بر ثانيه است(صلاحي، 1383‏:101). همان گونه که ذکرشد, يکي از مهمترين عوامل در طراح
ي توربين‏هاي بادي(سرعت نامي) باد است. يعني کمترين سرعتي که درآن سرعت, حداکثر بار خروجي توليد مي‏شود. در سرعتهاي بالاتر از سرعت نامي, قدرت خروجي, همواره توسط سيستم‏هاي کنترل, روي مقدار بار حداکثر خروجي ثابت مي‏ماند. اين حقيقت که قدرت باد با توان سوم سرعت مناسب است, باد را به عنوان اولين عامل مورد نظر در طراحي توربين بادي معرفي مي‏کند.
– طبقه بندی توان باد
آزمایشگاه ملی انرژی باد زیر نظر وزارت نیروی ایالات متحده، برنامه ای را برای طبقه بندی قدرت باد ارائه و در اطلس انرژی باد آمریکا به کار برده است. در آن طبقه بندی مناطق مختلف بر اساس توان باد در طبق 1 (پایین ترین) تا طبقه 7 (بالاترین) قرار می گیرند. هر طبقه نمایانگر گستره ای از تراکم قدرت باد (وات بر متر مربع) و محدوده ای از سرعت باد (متر بر ثانیه) در یک ارتفاع مشخص بالاتر از سطح زمین است. به طور معمول، در این شبکه بندی، طبقه 4 و بالاتر برای به


دیدگاهتان را بنویسید