توان باد

در بسیاری از نقاط سطح زمین، باد به عنوان عامل اصلی و نیرویی قدرتمند در جابجایی مواد سطحی و فرسایش عمل می کرده است. یکی از مناطق توام با توان فرسایش بادی بالا در ایران، استان خوزستان است. در پژوهش حاضر تلاش شد تا توان باد در ایجاد فرسایش و حمل ذرات در نواحی مختلف استان خوزستان مورد بررسی قرار گیرد. برای رسیدن به این هدف از داده های 58 ایستگاه همدید و تبخیرسنجی استان خوزستان از سال 1987 تا 2010 میلادی استفاده شد. از آن جا که میزان رطوبت در رخداد فرسایش بادی بسیار موثر است، ویژگی های عمومی باد توام با خشکی استان مورد توجه قرار گرفت. بدین ترتیب آستانه فرسایش بادی انواع ذرات خاک، شامل لای، رس، ماسه ریز و ماسه درشت، به طور جداگانه محاسبه و احتمال رخداد فرسایش در شرایط خشک و مرطوب مورد بررسی قرار گرفت. بررسی های انجام شده نشان داد که بیشترین سرعت باد و کمترین میزان ضریب تغییرپذیری باد و همچنین کمترین میزان بارش و ضریب تغییرات آن در قسمت های جنوب، جنوب غرب و غرب استان رخ می دهد. از این رو در این قسمت ها توان فرسایش و احتمال رخداد آن برای هر چهار ذره به ترتیب در قسمت های جنوب، جنوب غرب و غرب استان بیشتر از نواحی دیگر است.

پره ها و بال ها مبتنی بر سطوح آئرودینامیک به نام ایرفویل ها هستند. هر چند ایرفویل ها برای شرایط کارکرد بهینه شده باشند، باز هم دارای محدودیت هایی در عملکرد هستند چراکه شکل ثابتی دارند و نمی توانند پاسخگوی تمام شرایط کاری باشند. در مراجع علمی برای گسترش ناحیه کاری ایرفویل ها و بهبود رفتار آن ها، از تکنیک هایی به نام کنترل جریان استفاده می شود. یکی از روش های کنترل جریان روی ایرفویل ها روش مکش لایه مرزی می باشد که در این روش تلاش می شود لایه مرده و بدون انرژی نزدیک سطح، از درون سیال بیرون کشیده شده و سیال با انرژی اطراف، جای آن را بگیرد. در این مقاله ابتدا توربین ۶۶۰ کیلووات شرکت وستاس به عنوان مدل نمونه انتخاب و سپس هندسه آن ایجاد و مدل سه بعدی و شبکه محاسباتی آن توسعه داده شد و به طور کامل شبیه سازی و نتایج آن با اطلاعات تجربی آن توربین اعتبارسنجی گردید. در نهایت با استفاده از روش مکش لایه مرزی و با اعمال مقدار صحیح شدت مکش، می توان عملکرد آئرودینامیک روتور را تا ۸ درصد بهبود بخشید. از آنجایی که سیستم همیشه کارآمد نیست، برای بازگشت به پیکربندی اولیه باید سیستم مکش، کنترل و یا خاموش شود.

بادهای 120 روزه سیستان از اثرگذارترین بادهای محلی ایران است. در سال های اخیر، خشک سالی های ناشی از تغییر اقلیم، عامل تسریع کننده افزایش سرعت این بادها بوده است. لذا در این پژوهش امکان سنجی استفاده از انرژی بادی در ایستگاه زابل که پتانسیل خوبی برای توسعه انرژی بادی دارد، موردبررسی قرار گرفت. بدین منظور از داده های سرعت باد، با فواصل زمانی سه ساعته در یک دوره بیست ساله استفاده گردید. برای توصیف توزیع سرعت باد از توزیع دو پارامتری ویبول استفاده شد. نتایج نشان داد که میانگین سرعت باد در فصول گرم سال بیش از دو برابر میانگین سرعت باد در فصول سرد است. نمودار گلباد ترسیم شده نشان داد که محتمل ترین بادها در ایستگاه موردبررسی به سمت شمال غربی می وزد. نتایج تحلیل روند نشان داد که در مقیاس سالانه سرعت باد دارای روند مثبت معناداری می باشد. میانگین سالانه چگالی توان باد در ارتفاع 10 و 40 متری به ترتیب 129/386 و 452/699 کیلووات بر ساعت محاسبه گردید. همچنین نتایج نشان داد که احتمال وزش بادهایی با سرعت بین 3 تا 25 متر بر ثانیه در ارتفاع 40 متری، بیش از 80 درصد از کل ساعات موجودیت باد (معادل 5987 ساعت در سال) می باشد که نشان می دهد ایستگاه مذکور مکانی مناسب جهت نصب و توسعه توربین های بادی است. به منظور انتخاب بهترین توربین بادی بین مدل های مختلف، محاسبه شاخص هزینه انرژی ضروری است. لذا با توجه به تداوم سرعت باد بیش از 8 متر بر ثانیه در 6 ماه گرم سال، توربین های بادی تیپ II برای منطقه موردمطالعه پیشنهاد می گردد.