امکان سنجی انرژی خورشیدی در شهر اهواز
فرمت فایل ورد و قابل ویرایش می باشد
چکیده
نیاز به انرژی از دیرباز وجود داشته و بشر همواره به دنبال منابع جدید انرژی بوده است . در سالهای اخیر با تشدید انواع آلودگی های زیست محیطی و مسئله ی گرمایش جهانی ، دانشمندان به فکر استفاده از انرژی های سالم برای جایگزینی با سوختهای فسیلی افتاده اند . یکی از انرژی های جدید که پاکیزه و پایان ناپذیر می باشد انرژی خورشیدی است.
مهار و استفاده از چنین منبع عظیم انرژی و طراحی بهینه ی سیستم های خورشیدی مستلزم شناخت و آگاهی از کمیت و ماهیت انرژی خورشیدی و عوامل و عناصر مؤثر در آن دارد، لذا در این پژوهش ابتدا توضیحاتی در مورد منطقه ی مورد مطالعه ، ساختمان خورشید و ماهیت انرژی خورشیدی آمده ، سپس با استفاده از چند مدل مناسب با شرایط اقلیمی اهواز به محاسبه و تخمین انرژی خورشیدی با توجه به عوامل و عناصر اقلیمی( عرض جغرافیایی ، زاویه خورشید ، ارتفاع از سطح دریا ، ساعات آفتابی ، رطوبت نسبی میزان بارندگی ، میزان ابر و . . . ) اقدام شده است.
مقادیر به دست آمده نشان می دهد که حداقل متوسط ماهانه انرژی تابشی کل روزانه به میزان «93/9» مگاژول در هر مترمربع در ماه میلادی «دسامبر» و حداکثر آن به میزان «33/30» مگاژول در هر متر مربع در ماه میلادی «ژوئن» و متوسط آن به میزان «56/19» مگاژول در هر متر مربع دریافت می شود.
| |
همچنین مقدار ضریب صافی آسمان برای تمام روزهای سال محاسبه شد که نشان می دهد به طور متوسط «12/87» درصد از روزها، شهرستان اهواز دارای آسمانی صاف و فقط «88/12» درصد از روزها آسمان این شهر ابری یا نیمه ابری است . همچنین میزان شفافیت هوا در طول سال به طور متوسط «76/0» است.
پس از بررسی ها، با توجه به مقادیر «انرژی دریافتی، ضریب ابر، ضریب صافی آسمان و شفافیت هوا» که نتایج آن در جداول و نمودارهایی خلاصه شده است، مشخص شد که در شهرستان اهواز «امکان استفاده از انرژی خورشیدی در همه زمینه ها ، از جمله تولید انرژی الکتریکی» وجود دارد. در نهایت بهترین مدل برای محاسبه ی انرژی خورشیدی در منطقه ی مورد مطالعه و نقاط هم اقلیم آن، مدل «گلدبرگ و کلاین » و سپس مدل «صباغ ودیگران» تشخیص داده شد.
فهرست مطالب
|
| صفحه |
| چکیده............................................................................................................................................................ | 1 |
| پیش گفتار...................................................................................................................................................... | 3 |
|
فصل اول : کلیات تحقیق | |
| 1-1) مقدمه................................................................................................................................................... | 5 |
| 1-2) موضوع تحقیق..................................................................................................................................... | 6 |
| 1-3) بیان مسئله............................................................................................................................................ | 6 |
| 1-4) اهمیت موضوع تحقیق......................................................................................................................... | 7 |
| 1-5) اهداف تحقیق....................................................................................................................................... | 8 |
| 1-6) فرضیات تحقیق.................................................................................................................................... | 9 |
| 1-7) واژه های کلیدی.................................................................................................................................. | 9 |
| 1-8) پیشینه ی تحقیق................................................................................................................................... | 9 |
| 1-8-1) پیشینه ی تحقیق در جهان............................................................................................................... | 9 |
| 1-8-2) پیشینه ی تحقیق در ایران................................................................................................................ | 11 |
|
فصل دوم : مبانی نظری تحقیق | |
| 2-1) مقدمه................................................................................................................................................... | 16 |
| 2-2) ویژگی های جغرافیایی استان خوزستان.............................................................................................. | 16 |
| 2-2-1) موقعیت و وسعت استان خوزستان.................................................................................................. | 16 |
| 2-2-2) ناهمورایهای استان خوزستان........................................................................................................... | 18 |
| 2-2-2-1) سرزمین های پست و هموار....................................................................................................... | 18 |
| 2-2-2-2) بخش کوهستانی......................................................................................................................... | 19 |
| 2-2-3) زمین شناسی استان خوزستان......................................................................................................... | 19 |
| 2-2-4) خاکهای استان خوزستان.................................................................................................................. | 21 |
| 2-2-5) اقلیم استان خوزستان....................................................................................................................... | 22 |
| 2-2-5-1) عوامل اصلی محلی مؤثر بر اقلیم استان خوزستان...................................................................... | 22 |
| 2-2-5-2) عوامل فرعی محلی موثر بر اقلیم استان خوزستان...................................................................... | 24 |
| 2-2-5-3) عناصر اصلی آب و هوای استان خوزستان................................................................................. | 26 |
| 2-2-6) آب های استان خوزستان................................................................................................................. | 28 |
| 2-2-6-1) رودها.......................................................................................................................................... | 28 |
| 2-2-6-2) آب های زیر زمینی..................................................................................................................... | 28 |
| 2-2-6-3) تالاب ها..................................................................................................................................... | 29 |
| 2-2-7) پوشش گیاهی استان خوزستان........................................................................................................ | 29 |
| 2-2-7-1) جنگل ها..................................................................................................................................... | 30 |
| 2-2-7-2) مراتع........................................................................................................................................... | 30 |
| 2-2-7-3) بیشه زارها................................................................................................................................... | 31 |
| 2-3) ویژگی های جغرافیایی شهرستان اهواز................................................................................................ | 31 |
| 2-3-1) موقعیت و وسعت شهرستان اهواز................................................................................................... | 31 |
| 2-3-2) ناهمواری های شهرستان اهواز........................................................................................................ | 32 |
| 2-3-3) زمین شناسی شهرستان اهواز........................................................................................................... | 32 |
| 2-3-4) اقلیم شهرستان اهواز........................................................................................................................ | 34 |
| 2-3-4-1) وضعیت دمای شهرستان اهواز.................................................................................................... | 35 |
| 2-3-4-2) وضعیت بارش شهرستان اهواز................................................................................................... | 36 |
| 2-3-4-3) بادهای شهرستان اهواز................................................................................................................ | 37 |
| 2-3-5) رودخانه های شهرستان اهواز.......................................................................................................... | 39 |
| 2-3-5-1) رودخانه ی کارون....................................................................................................................... | 39 |
| 2-3-5-2) رودخانه ی کرخه....................................................................................................................... | 39 |
| 2-3-6) پوشش گیاهی شهرستان اهواز......................................................................................................... | 40 |
| 2-4) خورشید............................................................................................................................................... | 40 |
| 2-4-1) ساختمان و ویژگی های خورشید.................................................................................................... | 40 |
| 2-4-1-1) شید سپهر.................................................................................................................................... | 41 |
| 2-4-1-2) فام سپهر..................................................................................................................................... | 41 |
| 2-4-1-3) رنگین سپهر................................................................................................................................ | 42 |
| 2-4-1-4) تاج.............................................................................................................................................. | 42 |
| 2-4-2) انرژی خورشیدی............................................................................................................................. | 42 |
| 2-4-3) عوامل موثر در تابش خورشیدی..................................................................................................... 2-4-3-1) مقدار انرژی گسیل شده از خورشید........................................................................................... | 46 46 |
| 2-4-3-2) فاصله خورشید تا زمین.............................................................................................................. | 46 |
| 2-4-3-3) ارتفاع خورشید........................................................................................................................... | 47 |
| 2-4-3-4) مدت تابش خورشید................................................................................................................... | 47 |
| 2-4-4) عوامل کاهنده ی میزان انرژی دریافتی زمین از خورشید................................................................ | 48 |
| 2-4-4-1) عوامل نجومی............................................................................................................................. | 48 |
| 2-4-4-2) عوامل هندسی............................................................................................................................. | 48 |
| 2-4-4-3) عوامل فیزیکی............................................................................................................................. | 48 |
| 2-4-4-4) عوامل جغرافیایی........................................................................................................................ | 48 |
| 2-4-4-5) عوامل هواشناسی........................................................................................................................ | 49 |
| 2-5) اصطلاحات تخصصی برای محاسبه انرژی خورشیدی........................................................................ | 49 |
| 2-5-1) ثابت خورشیدی.............................................................................................................................. | 49 |
| 2-5-2) زاویه ی میل خورشیدی.................................................................................................................. | 50 |
| 2-5-3) زوایه ی ساعتی............................................................................................................................... | 50 |
| 2-5-4) زاویه ی تابش (سمت الرأس) خورشیدی....................................................................................... | 51 |
|
فصل سوم : مواد و روش ها | |
| 3-1) مقدمه................................................................................................................................................... | 53 |
| 3-2) مواد...................................................................................................................................................... | 53 |
| 3-2-1) ایستگاه هواشناسی سینوپتیک اهواز................................................................................................. | 55 |
| 3-3) روش ها............................................................................................................................................... | 55 |
| 3-3-1) میانگیری داده های خام................................................................................................................... | 55 |
| 3-3-2) تابش کل خورشیدی بر بالای جوّ................................................................................................... | 56 |
| 3-3-3) مدل های محاسبه ی انرژی خورشیدی........................................................................................... | 56 |
| 3-3-3-1) مدل پیج...................................................................................................................................... | 56 |
| 3-3-3-2) مدل تجربی ردی........................................................................................................................ | 70 |
| 3-3-3-3) مدل صباغ ، سایگ و ال سالم..................................................................................................... | 72 |
| 3-3-3-4) مدل رایت ولد............................................................................................................................ | 73 |
| 3-3-3-5) مدل گلور و مک کلاخ............................................................................................................... | 73 |
| 3-3-3-6) مدل گلدبرگ و کلاین................................................................................................................ | 74 |
| 3-3-3-7) مدل یعقوبی – جعفرپور............................................................................................................. | 75 |
| 3-4) روزهای کلاین..................................................................................................................................... | 76 |
| 3-5) ضریب صافی آسمان............................................................................................................................ | 76 |
|
فصل چهارم : تجزیه و تحلیل | |
| 4-1) مقدمه................................................................................................................................................... | 79 |
| 4-2) نتایج تابش کل روزانه و متوسط ماهانه................................................................................................ | 79 |
| 4-2-1) مدل پیج.......................................................................................................................................... | 79 |
| 4-2-2) مدل تجربی ردی............................................................................................................................. | 92 |
| 4-2-3) مدل صباغ و دیگران........................................................................................................................ | 92 |
| 4-2-4) مدل رایت ولد................................................................................................................................. | 92 |
| 4-2-5) مدل گلور و مک کلاخ.................................................................................................................... | 92 |
| 4-2-6) مدل گلدبرگ و کلاین..................................................................................................................... | 93 |
| 4-2-7) مدل یعقوبی – جعفرپور.................................................................................................................. | 93 |
| 4-3) تحلیل نتایج مدل ها............................................................................................................................. | 93 |
| 4-4) میزان ساعات آفتابی............................................................................................................................. | 96 |
| 4-5) بررسی نتایج ضریب صافی آسمان....................................................................................................... | 96 |
| 4-6) بررسی نتایج روزهای کلاین................................................................................................................ | 97 |
| 4-7) نتیجه گیری نهایی فرضیه ها................................................................................................................ | 99 |
| 4-7-1) فرضیه ی اول.................................................................................................................................. | 100 |
| 4-7-2) فرضیه ی دوم.................................................................................................................................. | 100 |
|
فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادها | |
| 5-1) مقدمه................................................................................................................................................... | 104 |
| 5-2) میزان تابش کل روزانه......................................................................................................................... | 104 |
| 5-3) میزان متوسط ماهانه تابش کل روزانه................................................................................................... | 105 |
| 5-4) میزان ضریب صافی آسمان.................................................................................................................. | 105 |
| 5-5) میزان ساعات آفتابی............................................................................................................................. | 105 |
| 5-6) مدل مناسب با اقلیم اهواز.................................................................................................................... | 106 |
| 5-7) نتیجه گیری نهایی فرضیه ها................................................................................................................ | 106 |
| 5-8) سایر نتایج............................................................................................................................................ | 107 |
| 5-9) محدودیت های تحقیق......................................................................................................................... | 107 |
| 5-10) پیشنهادها........................................................................................................................................... | 108 |
| فهرست منابع و مآخذ.................................................................................................................................... چکیده ی انگلیسی.................................................................................................................................... | 112 117 |