Potential Measurement and Estimation of Wind Power Characteristics for Energy Generation (Synoptic Stations of Mazandaran Province)

Subject Areas :

Rayhaneh Baayramvand ¹ , Sadroddin motevalli ² , Gholam Reza Janbaz Ghobadi ³ , Khabat Derafshi ⁴

1 - Ph.D. Student of Climatology, Department of Geography, Nour Branch, Islamic Azad University, Nour, Iran
2 - Associate Professor, Department of Geography, Nour Branch, Islamic Azad University, Nour, Iran
3 - Assistant Professor, Department of Geography, Nour Branch, Islamic Azad University, Nour, Iran
4 - Assistant Professor of Geomorphology, Natural Heritage Department, Research Institute of Cultural Heritage and Tourism

Received: 2022-01-26 Accepted : 2022-03-02 Published : 2022-04-08

Keywords: Wind turbine, Renewable Energy, wind power density, Mazandaran Province, resistance economy,

Abstract :

Recently, Mazandaran Province has needed more energy. Considering the capabilities of this province in generating renewable energy, recognizing the potentials of clean energy generation and consumption, especially wind energy, should be a priority in the plans of managers and researchers. Current study has been done with the aim of spatial capability of wind energy in Mazandaran Province with emphasis on its topography. In order to initially estimate the energy that can be obtained from wind flow in the province, the necessary calculations were performed on wind direction and velocity data over a period of 12 years. Statistic data of 15 synoptic meteorological stations in the province at a height of 10 meters were used to collect daily wind speed and direction data. After calculating the average wind speed, wind speed continuity and wind power density in the meteorological stations, layers of each were prepared at heights of 10, 30 and 50 m using interpolation in ArcGIS software environment. The 50-meter-high wind speed zoning map in Mazandaran Province shows that among the study stations, Baladeh station with an average monthly wind speed of 5.98 meters per second at a height of 50 meters, has a maximum wind speed of 7.78 meters per second in July. This station experiences wind speeds of more than 6 meters per second for about 7 months of the year (April to October), especially during the warmer months of the year. This station also has the highest wind power density (WPD) with 51, 142 and 228 watts per square meter respectively at a height of 10, 30 and 50 meters above the ground. Also, the station has the highest amount of electrical energy output in Mazandaran Province with an average annual wind power of 58.4 kW, amount of electricity generated annually about 511452 kWh per year and network capacity of 17.7%. Therefore, this area is a suitable place in Mazandaran province for installing wind turbines and constructing wind power plant to generate electricity.

References:

احمدی، محمود.؛ داداشی رودباری، علی. (1394). توان‌سنجی نیروگاه‌های بادی با روش FAHP در منطقه سمنان، فصل‌نامه علمی پژوهشی و بین‌المللی انجمن جغرافیای ایران، دوره جدید، سال سیزدهم، شماره 47، صص. 81-98.

اسفندیاری، علی.؛ رنگزی، کاظم.؛ صابری، عظیم.؛ فتاحی مقدم، مهدی. (1390). پتانسیل‌سنجی احداث نیروگاه‌های خورشیدی با بررسی پارامترهای اقلیمی در استان خوزستان با استفاده از GIS، همایش ملی ژئوماتیک، تهران، صص 1-9.

انتظاری، علیرضا.؛ امیراحمدی، ابوالقاسم.، عرفانی، عاطفه.، برزویی، اکرم. (1391). ارزیابی پتانسیل انرژی باد و امکان‌سنجی احداث نیروگاه بادی در سبزوار، مطالعات جغرافیایی مناطق خشک، سال سوم، شماره‌های 9 و 10، صص. 33-46.

باقری، رضا.؛ تقوی، مسعود. (1393). بررسی نقش صنعت نفت، گاز و انرژی برای تحقق اقتصاد مقاومتی، دومین کنفرانس بین‌المللی اقتصاد در شرایط تحریم، شرکت پژوهشی طرود شمال، بابلسر، صص 1-13.

بویل، گادفری. (1395). انرژی‌های نو: انرژی برای آینده‌ای پایدار، مترجم: عبدالرحیم پرتوی، چاپ سوم، مؤسسه چاپ و انتشارات دانشگاه تهران، 608 ص.

جانبازقبادی، غلامرضا. (1398). پتانسیل‌سنجی انرژی باد جهت تعیین مکان بهینه برای احداث توربین‌های بادی در استان مازندران، آمایش جغرافیایی فضا، سال سوم، شماره 34، صص. 209-224.

حیدری، مصطفی. (1388). مکان‌یابی نیروگاه‌های خورشیدی در ایران، نشریه مبدل گرمایی، پیاپی 18، صص. 60-71.

دانشفر، محمد حسین.؛ مقدم، محمد رضا. (1395). راهبردهای اقتصاد مقاومتی در صنعت نفت و گاز کشور، اولین کنفرانس ملی مدیریت و اقتصاد جهانی، دانشگاه علم و فرهنگ، تهران، صص 1-16.

رضایی بنفشه، مجید.؛ جهانبخش، سعید.؛ دین‌پژوه، یعقوب.؛ اسمعیل‌پور، مرضیه. (1393). امکان‌سنجی استفاده از انرژی باد در استان‌های اردبیل و زنجان، پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، سال سوم، شماره 46، صص. 261-274.

صحرایی، صادق.؛ اکبریان فیضی، لیلا. (1398). راهبردهای اقتصاد مقاومتی در حوزه انرژی با محوریت صنعت نفت و گاز کشور، ششمین کنگره ملی تحقیقات راهبردی در شیمی و مهندسی شیمی با تأکید بر فناوری‌های بومی ایران، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری، صص. 1-13.

عزیزی، قاسم.؛ فرید مجتهدی، نیما.؛ شعبان‌زاده، فائزه.؛ نگاه، سمانه.؛ عابد، حسن. (1396). رفتارشناسی باد در ایستگاه‌های البرز غربی تحت تأثیر واداشت‌های محیطی، جغرافیا و برنامه‌ریزی، سال بیست و یکم، شماره 62، صص. 203-222.

گندمکار، امیر. (1389). تعیین گستره افقی باد سیستان با استفاده از تحلیل خوشه‌ای. فصل‌نامه جغرافیایی طبیعی، شماره دهم، صص. 67-76.

مجرد، فیروز.؛ همتی، شهرام. (1392). ارزیابی قابلیت‌های انرژی باد در استان‌های کرمانشاه و کردستان، تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، شماره سیزدهم، سال 29، صص. 137-157.

محسنی، حسین. (1397). راهبردهای بخش انرژی مبتنی بر رویکرد اقتصاد مقاومتی، اقتصاد توسعه و برنامه‌ریزی، سال هفتم، شماره 2، صص. 25-47.

محمدی، حسین.؛ رستمی جلیلیان، شیما.؛ تقوی، فرحناز.؛ شمسی‌پور، علی اکبر. (1391). پتانسیل‌سنجی انرژی باد در استان کرمانشاه، پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، سال چهل و چهارم، شماره 2، صص. 19-32.

مریانجی، زهره.؛ حسینی، سید اکبر.؛ عباسی، حامد. (1396). ناحیه‌بندی و پیش‌بینی پتانسیل انرژی باد در استان همدان با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی، اطلاعات جغرافیایی (سپهر)، سال بیست و ششم، شماره 104، صص. 185-104.

میلانی، جمیل. (1394). اقتصاد مقاومتی و خودباوری ملی، فرصت‌ها و چالش‌های تحقق آن، مجله اقتصادی، سال پانزدهم، شماره‌های 7 و 8، صص. 5-22.

Ajayi, O.O., Fagbenle, R.O., and Katende, J. 2011. Availability of wind energy resource potential for power generation at Jos, Nigeria. Frontiers in Energy Vol. 5. No. 4. Pp. 376-385.

Akpinar, E., and Akpinar, S. 2005. A statistical analysis of wind speed data used in installation of wind energy conversion systems. Energy Conversion and Management, Vol. 46. Pp. 515-532.

Allouhi, A., Zamzoum, O., and Islam, M.R. 2017. Evaluation of wind energy potential in Morocco’s coastal regions. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 72. Pp. 311-324.

Chen, W., Castruccio, S., and Genton, M.G. 2018. Current and future estimates of wind energy potential over Saudi Arabia. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, Vol. 123. Pp. 6443-6459.

Ilkilic, C., and Aydin, H. 2015. Wind power potential and usage in the coastal regions of Turkey. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 44. Pp. 78-86.

Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), Report 2013, ipcc.ch site, Report Section.

Kenisarin, M., Mahkamov, K. 2007. Solar energy storage using phase change materials. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 11. No. 9. Pp. 1913-1965.

Kruyt, B., Dujardin, J., and Lehning, M. 2018. Improvement of wind power assessment in complex terrain: the case of COSMO-1 in the Swiss Alps. Front. Energy Res. Vol. 6. 102. DOI: 10.3389/fenrg.2018.00102.

Negash, T., Mollerstrom, E., and Ottermo, F. 2020. An assessment of wind energy potential for the three topographic regions of Eritrea. Energies, Vol. 13. No. 1846. Pp. 1-12.

Rehman, S., Natarajan, N., Vasudenvan, M., and Alhems, L.M. 2020. Assessment of wind energy potential across varying topographical features of Tamil Nadu, India. Energy Exploration and Exploitation, Vol. 38. No. 1. Pp. 175-200.

REN21 (Global Status Report). 2015. Annual reporting on renewables: ten years of excellence. Renewable Energy Policy Network for the 21^st Century.

Salam, M.A., Yazdani, M.G., and Rahman, Q.M. 2018. Investigation of wind energy potentials in Brunei Darussalam. Frontiers in Energy. Available at: https://doi.org/10.1007/s11708-018-0528-4 (accessed 26 August 2019).

Selic, A. 2003. A statistical analysis of wind power density based on the Weibull and Rayleigh models at the southern region of Turkey. Renewable Energy, Vol. 29. Pp. 593-604.

Strantzali, E., and Aravosis, K. 2016. Decision making in renewable energy investments: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 55. Pp. 885-898.