ارزیابی مدل r.sun در برآورد میزان دریافت انرژی خورشیدی در مناطق خشک و نیمه‌خشک (مطالعۀ موردی: استان اصفهان)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد برنامه‌ریزی، مدیریت و آموزش محیط‌زیست، دانشکدۀ محیط‌زیست، دانشگاه تهران،

2 دانشجوی کارشناسی ارشد برنامه‌ریزی، مدیریت و آموزش محیط‌زیست، دانشکدۀ محیط‌زیست، دانشگاه تهران

3 دانشیار گروه مهندسی طراحی محیط‌زیست، دانشکدۀ محیط‌زیست، دانشگاه تهران

چکیده

از جنبه‌های مهم توسعۀ پایدار ملاحظات زیست‌‌محیطی است که یکی از ارکان آن استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر است. میزان دریافت این انرژی در نقاط مختلف سطح زمین به چندین فاکتور شامل: عرض ‌‌جغرافیایی، طول ‌‌جغرافیایی، میزان ساعت آفتابی، رطوبت هوا، تبخیر، دمای ‌‌هوا، زاویۀ خورشید و سایر عوامل بستگی دارد. از این ‌‌رو گرایش به ‌‌سمت استفاده از مدل‌‌های تابش خورشید در سال‌‌های اخیر بیشتر شده ‌‌است. مدل r.sun در نرم‌‌افزار Grass مدلی است که به محاسبۀ پرتو (مستقیم)، انتشار و بازتاب زمینی اشعه‌‌های خورشیدی با توجه به وضعیت روز، ارتفاع از سطح دریا، شرایط سطحی و اتمسفری می‌‌پردازد. در این مطالعه میزان دریافت انرژی ‌‌خورشیدی منطقه با این مدل محاسبه شد. بر اساس نتایج، بخش‌‌های شمالی و شمال‌‌شرقی استان اصفهان بیشترین ساعت آفتابی را دارند. زاویۀ تابش خورشیدی در منطقه بیشتر در زاویۀ 45 و 22 درجه است و بالاترین ایرادینس بازتابی برابر با 1194 و کمترین آن 40 وات بر متر مربع محاسبه شد. نتایج این مطالعه از مهم‌ترین معیارها در جهت شناخت پتانسیل منطقه به منظور برنامه‌‌ریزی برای استفاده از انرژی‌‌ خورشیدی به شمار می‌رود. بالابودن میزان دریافت انرژی‌‌ خورشیدی با توجه به توپوگرافی و وضعیت قرارگیری خورشید موجب افزایش پتانسیل ذاتی استان اصفهان برای توسعۀ نیروگاه‌‌های خورشیدی و استقرار صفحه‌‌های خورشیدی برای بهره‌‌گیری از انرژی خورشید است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


حسینی‌شکرایی، ح. س.، عبدلی، م. ع.، گیتی‌پور، س.، دهقانی، ع. 1388. اثرات کاربرد سیستم‌های انرژی خورشیدی در مصرف انرژی و آلاینده‌های محیط‌زیست (مطالعۀ موردی: شهر تهران)، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد، دانشکدۀ محیط‌زیست، دانشگاه تهران.
خلیلی، ع.، اسحاق‌مرادی، غ. 1381. مقایسۀ مدل‌های مختلف برآورد تابش مستقیم خورشید بر روی سطوح شیب‌دار، دومین همایش بهینه‌سازی مصرف سوخت در ساختمان، تهران، ایران.
خلیلی، ع. 1376. برآورد تابش خورشید در گسترۀ ایران بر مبنای داده‌های اقلیمی، تحقیقات جغرافیایی، شمارۀ 46، صص 27- 34.
ربانی‌فر، ع. 1386. اثرات اتلاف مصرف انرژی در تهران بر آلودگی محیط‌زیست، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد، دانشکدۀ محیط‌زیست.
سلمان‌ماهینی، ع.، کامیاب، ح. 1390. سنجش از دور و سامانۀ اطلاعات جغرافیایی کاربردی با نرم‌‌افزار ایدریسی، ویرایش دوم، انتشارات مهر، تهران، 610 صفحه.
سایت وزارت نیروی جمهوری اسلامی ایران. 1392. www.moe.gov.ir.
صمیمی، ج. 1364. انرژی خورشید برای ایران، فیزیک، سال اول، شمارۀ 2، جلد سوم، صص 18- 30.
علیزاده ا.، خلیلی، ن. 1388. تعیین ضرایب مدل آنگستروم و توسعۀ یک مدل رگرسیونی برآورد تابش خورشیدی (مطالعۀ موردی: منطقۀ مشهد)، علوم و صنایع کشاورزی (آب و خاک)، سال اول، شمارۀ 1، صص 229- 238.
علوی‌‌پناه، ک. 1388. اصول سنجش از دور نوین و تصاویر ماهواره‌ای و عکس‌های هوایی، انتشارات دانشگاه تهران، تهران، 782 صفحه.
کمالی، م.، مهاجرزاده، م.، معصومی، ر. 1389. اصول و معیارهای مکانی صنایع راهبردی، انتشارات مبنای خرد، تهران، 264 صفحه.
کمالی، غ.، مرادی، ا. 1384. تابش خورشید- اصول کاربردها در کشاورزی و انرژی‌های نو، انتشارات پژوهشکدۀ هواشناسی، تهران، 300 صفحه.
گزانه، ا.، بیگلری، م. 1393. ارزیابی ردیاب خورشیدی و زاویۀ بهینه برای سیستم‌های فتوولتائیک، دهمین همایش بین‌المللی انرژی، تهران، ایران.
مرادی، ا. 1381. برآورد شدت تابش خورشیدی در سطوح شیب‌دار، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد هواشناسی کشاورزی، دانشگاه تهران.
یزدان‌پناه، ح.، میرمجربیان، ر.، برقی، ح. 1389. برآورد تابش کلی خورشید در سطح افقی زمین در اصفهان، جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، سال بیست و یکم، شمارۀ 37، صص 95- 105.
Alamdari, P., Nematollahi,O., and Alemrajabi, A. 2013. Solar energy potentials in iran, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 21: 778-788.
Al-Ayed, MS., AI-Dhafiri, AM., and Bin Mahfoodh, M. 1998. Global, direct and diffuse solar Irradiance in Riyadh. Saudi Arabia, Renewable Energy, 14: 249–54.
Almorox, J., Benito, M., and Hontoria, C. 2005. Estimation of monthly Angstrom–Prescott equation coefficients from measured daily data in Toledo- Spain, Renewable Energy, 30: 931–936.
Bagheri, N., Moghaddam, S., Mousavi, M., Nasiri, M., Moallemi, EA, and Yousefdehi, H. 2011. Wind energy status of Iran: evaluating Iran’s technological capability in manufacturing wind turbines, Renewable & Sustainable Energy Reviews, 14:4200–4211.
Benghanem, M., and Joraid, A. 2007. A multiple correlation between different solar parameters in Medina. Saudi Arabia, Renewable Energy, 32: 2424–2435.
Bristow, m. 2003. On the relationship between incoming solar radiation and atmospheric parameters, Agri & for met. 31: 15-22.
Chegaar, M., and Chibani, A. 2001. Global solar radiation estimation in Algeria, Energy Conversion and Management, 42: 967–73.
Dincer, I., Midili, A., and Kuchuk, H. 2014. Covers new technologies, strategic solution and engineering applications related to the generation of sustainable energy, Springer, 0-745.
ECJRC, 2007, European Commission Joint Research Center, http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/index.htm.
Iziomon, M.G., and Mayer, H. 2002. Assessment of some global solar radiation parameterizations, Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 64: 1631–1643.
Jacovides, CP., Tymviosa, FS, Assimakopoulosc, VD. And Kaltsounidesa, NA. 2006. Comparative study of various correlations in estimating hourly diffuse fraction of global solar radiation, Renewable Energy, 31: 2492- 2504.
José, Á., Mitasova, H. and Lee Allen1, H. 2011. chilean journal of agricultural research 71(4): 601-609.
Louis, E., and Sunday, E. 2003. Relationship between Global solar radiation & sunshine duration for onne, Nigeria, Turkish Journal of Physics, 27: 161- 167.
Lopez, G., Rubio M.A., and Batlles, F.J. 2000. Estimation of hourly direct normal from measured global solar irradiance in Spain, Renewable Energy, 21: 175-186.
Matgorzata, P., Pawet, N, 2011, the method of assessment of solar potential for selected area with use Geographical Information Systems, 2nd European Energy Conference, 33: 8.
Miller, G.t.j. 2002. Sustaining the earth, an integrated approach, Cole, Thomson learning.
Nguyen, H.T., Pearce, J.M. 2010. Estimating Potential Photovoltaic Yield with r.sun and the Open Source Geographical Resources Analysis Support System” Solar Energy, 84: pp. 831-843.
Rehman, S. 1998. Solar radiation over Saudi Arabia and comparisons with empirical models. Energy, 23: 1077–1082.
Rivingtom, M., Bellocchi, G., Matthews, K.B., and Buchan, K. 2005. Evaluation of three model estimations of solar radiation at 24 UK statron, agri & for met, Agricultural and Forest Meteorology, 132: 228- 243.
Sailor, D. 1994. Simulated urban climate response modifications in surface albedo and vegetative cover, Journal of applied meteorology, 34: 1694-1705.
Sorapipatana, C. 2010. An assessment of solar energy potential in Kampuchea, Renewable & Sustainable Energy Reviews, 14: 2174–2178.
Sozne, A. 2005. Solar energy potential in Turkey, Applied Energy, 80: 367-381.
Sabziparavar, A., and Shetaee, H. 2007. Estimation of global solar radiation in arid and Semi-arid climates of east and west Iran, Energy, 32: 649–655.
Tester, J. W., Drake, E. M., Driscoll, M. J., Golay, M. W., and Peters, W. A. 2012. Sustainable energy; choosing among options, The MIT Press, 2:1056.
Wohlegemuth, N., and Missfelhlt,F. 2000. The Kyoto mechanisms and the prospects of renewable energy technologies, Solar Energy, 69: 305-314.
WEC, World energy council. 1992. New Renewable Energy Resources, a Guide to the Future, Clays, WEC, London.