پتانسیل‌‌سنجی استفاده از انرژی خورشیدی در مناطق روستایی مطالعۀ موردی: شهرستان سبزوار

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران

2 استادیار گروه برنامه‌‌ریزی شهری و روستایی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران

3 دانشجوی دکتری آب و هواشناسی-تغییرات آب و هوایی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران

10.22111/gdij.2019.4983

چکیده

استفاده‌ی بی‌رویه از منابع سوخت فسیلی با آلوده ساختن محیط زیست زندگی در کره‌ی زمین را تهدید می‌کند و امروزه یکی از راهکارهایی که برای انرژی پیشنهاد می‌شود، در کنار اصلاح مصرف، استفاده انرژیهای تجدیدپذیر است. انرژی خورشیدی از جمله انرژیهای تجدیدپذیر است. در این تحقیق با استفاده از روش تحلیل تابش در محیط GIS، نقشه پهنه‌بندی تابش کل خورشیدی در سطح 159 روستای فعال شهرستان سبزوار تولید شد. در این تحقیق دو پارامتر فوق با استفاده از مقادیر اندازه‌گیری شده تابش کل و تابش فراجوّی مربوط به ایستگاه‌های مورد بررسی برآورد و پس از آن پهنه سالانه تابش دریافتی در سال 2017 به روش تحلیل تابش و با استفاده از مدل رقمی (DEM) منطقه با توان تفکیک مکانی 30 متر و برای ایستگاه‌های تابش‌سنجی به صورت نقطه‌ای برآورد شد و نهایتا بر اساس نیاز مصرفی روستا و توان تولیدی انرژی خورشیدی در منطقه پتانسیل سنجی صورت گرفت. جهت ارزیابی بهتر، محدوده‌ی مورد مطالعه در سه بخش مرکزی سبزوار، روداب و ششتمد بررسی شد. بخش مرکزی سبزوار با مقدار 90201150 و بخش ششتمد با 66910770 وات بر مترمربع، به ترتیب بیشترین و کمترین میزان تابش کل را دارا می‌باشد. در ادامه برای مشخص کردن مهم‌ترین عامل مؤثر بر تابش، همبستگی دو عامل ارتفاع و ساعات آفتابی با تابش کل محاسبه گردید و نتایج حاکی از آن است که همبستگی بین تابش کل و عامل ارتفاع به مراتب بیشتر از میزان ساعات آفتابی می‌باشد. در نهایت پتانسیل تابش کلی در سطح منطقه مورد مطالعه محاسبه و بررسی شد، نتایج گویای پتانسیل استفاده از انرژی خورشیدی در مناطق روستایی پراکنده و با جمعیت کم می باشد. همچنین نتایج نشان می دهند که، 95.82 درصد از سطح شهرستان دارای پتانسیل عالی، 4.01 درصد دارای پتانسیل خیلی خوب و 0.15 درصد دارای پتانسیل خوب می باشند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Potentiometric Analysis of Solar Energy in Rural Areas (Case Study: Sabzevar city)

نویسندگان [English]

  • rahman zandei 1
  • mohamad javad safaei 2
  • maryam khosravian 3
چکیده [English]

Excessive use of fossil fuels threatens the living environment on the planet by contaminating the environment, and today one of the solutions proposed for energy is the use of renewable energy along with the reform of consumption. solar radiation zoning map of the city of Sabzevar was produced 159 active village. and then the annual radiation pattern received in 2017 by radiation analysis and using DEM of the area with power The spatial resolution of 30 m was estimated for point-to-point radiation and finally, based on the village's demand and solar power production potential in the potential region. In order to better evaluate, the study area was studied in three parts of central Sabzevar, Roodab and Shastshmat. The central part of Sabzevar with the value of 90201150 and the sixth part with 66910770 watts per m2 have the highest and lowest total radiation, respectively. In order to determine the most important factor affecting irradiation, the correlation between the two factors of height and sunshine with total radiation was calculated and the results indicate that the correlation between total radiation and the height factor is far more than sunshine hours. Finally, the total radiation potential at the study area was calculated and evaluated, the results show that the potential of solar energy is scattered in rural areas with a low population density. The results also show that 95.82 percent of the city's surface has a high potential, 4.01 percent has a very good potential and 0.15 percent has a good potential.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Solar energy
  • GIS
  • Potentiometric
  • Digital Elevation Model
  • Sabzevar city

-      احمدی‌‌زاده، سعید (1382). تعیین و به‌‌کارگیری مدل‌‌های کمّی اکولوژیک در محیط GIS، رسالۀ دکترا. دانشگاه تربیت‌‌ مدرس. صفحات 74-68.

-   اسفندیاری، علی (1390). پتانسیل‌‌سنجی نیروگاه‌‌های خورشیدی با بررسی پارامترهای اقلیمی در استان خوزستان با استفاده از GIS، همایش ملّی ژئوماتیک. تهران.

-      حیدری، مصطفی (1388). مکان‌‌یابی نیروگاه‌‌های خورشیدی در ایران، نشریۀ مبدل گرمایی.

-   رحیمی‌خوبف، علی؛ پریسا صابری؛  سیدمحمدرضا بهبهانی؛ محمدهادی نظری‌‌فر (1390). برآورد تابش خورشید رسیده به سطح زمین با استفاده از تصاویر ماهواره‌‌ای نوا و روابط آماری در جنوب‌‌شرق تهران، مجلۀ علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی. علوم آب و خاک. سال پانزدهم. دانشگاه صنعتی اصفهان. شمارۀ 56. صفحات 89-79.

-   سبزی‌‌پور، علی‌‌اکبر؛ مریم بیات‌‌ورکشی (1389). ارزیابی دقت روش‌‌های شبکۀ عصبی مصنوعی و عصبی- فازی در شبیه‌‌سازی تابش کل خورشیدی، مجلۀ پژوهش
فیزیک ایران. سال پانزدهم. شمارۀ 10. اصفهان.
صفحات 357-347.

-   کاویانی، محمدرضا (1381). تنگناهای انرژی و ارزیابی پتانسیل انرژی خورشیدی در ایران، مجلۀ دانشکدۀ ادبیات و علوم انسانی اصفهان (مطالعات و پژوهش‌‌های دانشکدۀ ادبیات و علوم انسانی). شمارۀ 31-30.

-      معینی، سام؛ شهرام جوادی؛ محسن کوکبی؛ محسن دهقان منشادی (1389). برآورد تابش خورشیدی در ایران با استفاده از یک مدل بهینه، نشریۀ انرژی ایران. سال 13. شمارۀ 2. تهران. صفحات 10-1.


-    موسوی‌‌بایگی، محمد؛ اشرف بتول (1390). شناسایی مناطق با کمترین میزان ابرناکی به‌‌منظور پهنه‌‌بندی نواحی پرتابش کشور، نشریۀ آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی).سال 25. شمارۀ 3. مشهد. صفحات 675-665.

-    هوشنگی، نوید؛ علی‌‌اصغر آل‌‌شیخ؛ حسین حلالی (1393). بررسی منطقه‌‌ای پتانسیل تابش خورشیدی با ارزیابی و بهینه‌‌سازی روش‌‌های درون‌‌یابی، در سطح کشور ایران، فصلنامۀ برنامه‌‌ریزی منطقه‌‌ای. سال چهارم. شمارۀ 6. صفحات 16-1.

-    ولیزاده‌کامرانی، خلیل (1393). برآورد تبخیر و تعرق پتانسیل در آذربایجان شرقی به روش استنقز با استفاده از GIS، نشریۀ علمی- پژوهشی جغرافیا و برنامه‌‌ریزی. سال 18. شمارۀ 49. دانشگاه تبریز. صفحات 334-317.

-    موسوی‌بایگی، محمد؛ بتول اشرف؛ آمنه میان‌‌آبادی (1389). بررسی مدل‌‌های مختلف برآورد تابش خورشیدی به‌‌منظور معرفی مناسب‌‌ترین ‌‌مدل در یک اقلیم نیمه‌‌خشک، نشریۀ آب و خاک. جلد 24. شمارۀ 4. صفحات 844-836.

-       مرادی، سعید (1384). تنظیم شرایط محیطی، تهران. انتشارات آشیان. صفحات 104-79.

-     Addiscott, T. M., and Whitmore, A. P (1987). Computer simulation of changes in soil mineral nitrogen and crop nitrogen during autumn, winter and spring: Journal. Agric. Sci. (Cambr), 109, 141-15.

-     Almorox, J. and Hontoria, C (2004). Global Solar Radiation Estimation Using Sunshine Duration in Spain, Energy Conversion and Management, Vol. 45, No. 9-10, PP.1529-1535.

-     Batles, F. J., Bosch, J. L., Tavor-Pescador, J., Martinez-Durban, M., Ortega, R & Miralles, I (2008). Determination of atmospheric parameter to estimate global radiation in areas of complex topography: Generation of global irradiation map: Energy Conversion and Management, 49, 336-345.

-     Batles, F. J., Bosch, J. L., Tavor-Pescador, J., Martinez-Durban, M., Ortega, R., and Miralles, I (2008). Determination of atmospheric parameter to estimate global radiation in areas of complex topography: Generation of global irradiation map: Energy Conversion and Management, 49, 336-345.

-     Dincer, I (2000). Renewable Energy and Sustainable Development: A Crucial Review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, PP.157-175.

-     Gastli A. & Y. Charabi (2010). Solar electricity prospects in Oman using GIS-based solar radiation maps. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14, pp: 790-797.

-     Gastli, A., and Charabi, Y (2010). Solar electricity prospects in Oman using GIS-based solar radiation maps: Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14, 790-797.

-     Gastli, A & Charabi, Y (2010). Solar electricity prospects in Oman using GIS-based solar radiation maps: Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14, 790-797.

-     Holstein, B (2015). Analysing Photovoltaic Potential Using a Geographic Information System: a Case Study of Prince William County Public Schools) Master of Environmental Science and Policy (Faculty of the USC Graduate School University of George Mason University.

-     Hoogwijk, M. M (2004). On the global and regional potential of renewable energy sources, Universiteit Utrecht, Faculteit Scheikunde.


-     Hottel, H. C & Whillier, A (1958). Evaluation of Flat-Plate Solar Collector Performance, Transcaction of Conference on the Use of Solar Energy, II: 74-104.

-     Kenisarin, M (2007). Solar Energy Storage Using Phase Change Materials, PP. 1913-1965.

-     Martinez-Durban, M., Zarzalejo, L. F., Bosch, J. L., Rosiek, S., Polo, J., and Batlles. F. J (2009). Estimation of global daily irradiation in complex topography zones using digital elevation models and METEOSAT images: Comparison of the results: Energy Conversion and Management; 50, 2233-2238.

-     Piedallu, C., and Gegout, J (2008). Efficient assessment of topographic solar radiation to improve plant distribution models: Agricultural and Forest Meteorology, 148, 1696-1706.

-     Tabik S., A. Villegas, E.L. Zapata and L.F. Romero (2012). A Fast GIS-tool to compute the Maximum Solar Energy on Very Large Terrains. Procedia Computer Science, 9,
PP.364-372.

-     Allen, R.G., L.S. Pereira, D. Raes and M. Smith, (1998). Crop evapotranspiration-guidelines for computing crop water requirements. FAO irrigation and drainage paper 56. United nation food and Agriculture Organization, Rome, P:258.

-     Iziomon, M.G. & H. Mayer (2002). Assessment of some global solar radiation parameterizations. 64 (2): 1631-1643.