هیدروفیزیک

هیدروفیزیک

تحلیل ویژگی‌های خرداقلیمی و الگوهای باد ساحلی و اثر آن‌ها بر پتانسیل انرژی باد و خورشیدی جزیره کیش

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی سیستم‌های انرژی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی
2 دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال
3 گروه علوم و فناوری دریایی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی
4 گروه مهندسی مکانیک، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی
5 گروه مهندسی سیستم‌های انرژی، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی
چکیده
مناطق ساحلی به‌دلیل برهم‌کنش فرایندهای جوی، دریایی و حرارتی، از الگوهای زمانی متمایزی در متغیرهای هواشناسی و منابع انرژی تجدیدپذیر برخوردارند. پژوهش حاضر با هدف تحلیل ویژگی‌های خرداقلیمی و الگوهای باد ساحلی و بررسی ارتباط آن‌ها با پتانسیل انرژی باد و خورشیدی جزیره کیش انجام شد. داده‌های ساعتی دمای هوا، سرعت باد و تابش خورشیدی طی یک دوره یک‌ساله در سال ۲۰۲4 میلادی، شامل ۸۷۶۰ رکورد، مورد تحلیل قرار گرفتند. پس از کنترل کیفیت داده‌ها، چگالی هوا با استفاده از معادله گاز ایده‌آل، با فرض هوای خشک و فشار ثابت ۱۰۱۳۲۵ پاسکال، محاسبه و چگالی توان باد با لحاظ تغییرات ساعتی چگالی هوا تعیین شد. همچنین، توزیع ویبول، همبستگی میان سرعت باد و تابش خورشیدی و الگوی شبانه‌روزی سرعت باد بررسی شد. میانگین سالانه دما، سرعت باد و تابش خورشیدی به‌ترتیب ۲۸٫۲۲ درجه سلسیوس، ۳٫۷۹ متر بر ثانیه و ۲۲۴٫۲۰ وات بر مترمربع بود. میانگین سالانه چگالی توان باد ۷۲٫۱۱ وات بر مترمربع به‌دست آمد. توزیع ویبول با پارامترهای شکل ۱٫۷۹۴ و مقیاس ۴٫۲۷۶ متر بر ثانیه، برازش توصیفی مطلوبی نشان داد (R² = 0.993)، هرچند آزمون کولموگروف–اسمیرنوف انطباق کامل توزیع نظری و تجربی را رد کرد (p < 0.001). ضریب همبستگی پیرسون برابر ۰٫۰۵۷ و شاخص مکمل‌بودن، محاسبه‌شده بر اساس رابطه ارائه‌شده در بخش روش‌شناسی، برابر ۰٫۴۷۲ بود. میانگین سرعت باد از ۳٫۲۶ متر بر ثانیه در ساعت ۰۷:۰۰ به ۴٫۴۰ متر بر ثانیه در ساعت ۱۵:۰۰ افزایش یافت. یافته‌ها بر اهمیت تحلیل زمانی ویژگی‌های خرداقلیمی در ارزیابی پتانسیل انرژی باد و خورشیدی مناطق ساحلی تأکید دارند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Analysis of Microclimatic Characteristics and Coastal Wind Patterns and Their Effects on Wind and Solar Energy Potential of Kish Island

نویسندگان English

Mojtaba Bayat 1
Masoud Torabi Azad 2
Kamran Lari 3
Gholamreza Salehi 4
Mehreangiz Ghazi 5
1 Ph.D Student of Energy Systems Engineering, NT.C., Islamic Azad University
2 Islamic Azad University-North Tehran Branch
3 Department of Marine Science and Technology, NT.C., Islamic Azad University
4 Department of Mechanical Engineering, CT.C., Islamic Azad University
5 Department of Energy Systems Engineering, CT.C., Islamic Azad University
چکیده English

Coastal regions exhibit distinct temporal patterns in meteorological variables and renewable energy resources due to the interaction of atmospheric, marine, and thermal processes. This study aims to analyze the microclimatic characteristics and coastal wind patterns of Kish Island and investigate their relationship with wind and solar energy potential. Hourly air temperature, wind speed, and solar radiation data were analyzed over a one-year period in 2024, comprising 8,760 records. Following data quality control, air density was calculated using the ideal gas equation under the assumptions of dry air and constant atmospheric pressure of 101,325 Pa, and wind power density was determined by accounting for hourly variations in air density. In addition, the Weibull distribution, the correlation between wind speed and solar radiation, and the diurnal pattern of wind speed were investigated. The annual mean air temperature, wind speed, and solar radiation were 28.22 °C, 3.79 m/s, and 224.20 W/m², respectively. The annual mean wind power density was estimated at 72.11 W/m². The Weibull distribution, with a shape parameter of 1.794 and a scale parameter of 4.276 m/s, showed a good descriptive fit to the observed wind-speed distribution ((R^2 = 0.993)); however, the Kolmogorov–Smirnov test rejected the hypothesis of complete agreement between the theoretical and empirical distributions ((p < 0.001)). The Pearson correlation coefficient was 0.057, while the complementarity index, calculated according to the formulation presented in the methodology section, was 0.472. The mean wind speed increased from 3.26 m/s at 07:00 to 4.40 m/s at 15:00.

کلیدواژه‌ها English

Coastal microclimate
coastal wind
wind power density
wind and solar energy
Kish Island
wind&ndash
solar complementarity
Weibull distribution

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 31 شهریور 1405

  • تاریخ دریافت 28 مرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 18 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش 23 شهریور 1405