Investigating the Impact of Regional Weather Conditions on Wind Turbine Energy Production: An Exergy and Environmental Analysis

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مکانیک بیوسیستم، دانشکده ابوریحان، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

در این تحقیق، شرایط آب‌وهوایی بر بازده توربین بادی با رویکرد اگزرژی بررسی شده است. سرعت باد در دو منطقۀ آب‌وهوایی مختلف ایران با فاصلۀ تقریبی 1200 کیلومتر به نام‌های اردبیل و مروست بررسی شده است. تراکم انرژی باد اردبیل برابر با 66 کیلووات بر متر مربع و مروست برابر با 123 کیلووات بر متر مربع است. تولید برق با استفاده از توربین بادی 10 کیلوواتی در منطقۀ اردبیل MWh 3/2 و در منطقۀ مروست MWh 2/3 در سال است. بیشترین راندمان اگزرژی توربین بادی در منطقۀ اردبیل 48/0 و بیشترین راندمان اگزرژی در منطقۀ مروست 18/0 است. میزان کاهش تولید گاز CO2 با استفاده از توربین بادی در مقایسه با نیروگاه‌های گازی و دیزلی در اردبیل 1/1 و 1/2 تن و در مروست 5/1 و 9/2 تن در سال است. این میزان کاهش گاز گلخانه‌ای CO2 در سال برابر است با استفاده از یک منطقۀ جنگلی 1000 متر مربع تا 3000 متر مربع. با توجه به این بررسی می‌توان نتیجه گرفت که علاوه‌بر سرعت باد، رطوبت هوا نیز نقش بسزایی در انتخاب، نصب و راه‌اندازی توربین بادی در منطقه دارد. با توجه به این بررسی می‌توان دریافت که در منطقۀ اردبیل با سرعت کمتر باد، توربین بادی بازده اکسرژی بالاتری نسبت به منطقۀ مروست دارد و می‌توان نتیجه گرفت که توربین بادی در منطقۀ اردبیل عملکرد بهتری داشته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Caliskan, H., "Novel approaches to exergy and economy based enhanced environmental analyses for energy systems", Energy conversion and management, Vol. 89, pp. 156-161, 2015. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2014.09.067.
[3] Miri, A., Shahriari, A., "field study of the variations of wind speed and airflow's turbulence intensity outside and inside a live windbreak", 2020., Desert Ecosystem Engineering Journal., DEEJ  Vol. 10 , PP.1-14, 2021.              https://doi.org/10.22052/deej.2021.10.31.1.
[5] Asadi, M., Hasanzadeh, R., "Acoustic investigation of hybrid wind turbine consisting of Darrieus blades and Savonius conventional type blades", Energy Engineering and Management, Vol. 14, No. 1, PP. 108-121, Spring 2024. https://doi.org/10.22052/eem.2024.254451.1054.
[6] P. S. D. M. 8. CANMET, Available from Natural Resources Canada, CANMET, 580 Booth Street, Ottawa, ON, Canada, K1A 0E4, 1991.
[7] Asgari, E., Ehyaei, M., "Exergy analysis and optimisation of a wind turbine using genetic and searching algorithms", International Journal of Exergy, Vol. 16, pp. 293-314, 2015. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2019.01.008
[8] Jamali, J. M., Larik, N.A., Sodhro, D. A., "Energy And Exergy Analysis With Regression and Optimization Of Wind Power Plant Of Jamshoro Pakistan", EasyChair 2516-2314, 2024. https://easychair.org/publications/preprint/SP3c.
[9] Singh, R. K., Ahmed, M. R., "Blade design and performance testing of a small wind turbine rotor for low wind speed applications", Renewable Energy, Vol. 50, pp. 812-819, 2013. https://doi.org/10.1016/j.renene.2012.08.021.
[10]         Shahbazi, R., Kouravand, S ., Hassan-Beygi, R., "Analysis of wind turbine usage in greenhouses: wind resource assessment‏, distributed generation of electricity and environmental protection", Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, pp. 1-21, 2019. https://doi.org/10.1080/15567036.2019.1677810.
[11]         Rezaeiha, A., Montazeri, H., Blocken, B., "A framework for preliminary large-scale urban wind energy potential assessment: Roof-mounted wind turbines", Energy Conversion and Management, Vol. 214, pp. 112770, 2020.                https://doi.org/10.1016/j.enconman.2020.112770.
[12]         Mostafaeipour, A., Jadidi, M., Mohammadi, K., Sedaghat, A., "An analysis of wind energy potential and economic evaluation in Zahedan, Iran", Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 30, pp. 641-650, 2014. https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.11.016.
[13]         Ehyaei, M., Ahmadi, A., Rosen, M, A., "Energy, exergy, economic and advanced and extended exergy analyses of a wind turbine", Energy conversion and management, Vol. 183, pp. 369-381, 2019.              https://doi.org/10.1504/IJEX.2015.068228.
[14]         Yıldız, G., et al., "Exergy, sustainability and performance analysis of ground source direct evaporative cooling system", Case Studies in Thermal Engineering, Vol.31: p. 101810, 2022. https://doi.org/10.1016/j.csite.2022.101810.
[15]         Diyoke, CH., "Comparative Thermo-Economic and Advanced Exergy Performance Assessment of Wind Energy for Distributed Generation in Four Sites in Nigeria", Int. Journal of Renewable Energy Development (IJRED), Vol. 9, pp. 339-351, 2020. https://doi.org/10.14710/ijred.9.3.339-351.
[16]         Zhang, Z., Pate, M, B., "A methodology for implementing a psychrometric chart in a computer graphics system", Iowa State University College of Engineering, 1987.
[17]         Aghbashlo, M., Tabatabaei, M., Hosseini, S, S., Dashti, B, B., Soufiyan, M, M.,  "Performance assessment of a wind power plant using standard exergy and extended exergy accounting (EEA) approaches", Journal of Cleaner Production, Vol. 171, pp. 127-136, 2018. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.09.263.
[18]         CANMET, Available from Natural Resources Canada, CANMET, 580 Booth Street, Ottawa, ON, Canada, K1A 0E4, 1991. https://natural resources.canada.ca/energy/offices-labs/canmet/ottawa-research-centre/5753
[20]         www.irimo.ir
[21]         Danook, S,H., Jassim, K, J., Hussein, A, M., "The impact of humidity on performance of wind turbine", Case Studies in Thermal Engineering, Vol. 14, p. 100456, 2019.         https://doi.org/10.1016/j.csite.2019.100456.
[22]  https://www.cbi.ir/inflation/inflation_fa.aspx