پایان نامه امکان سنجی انرژی خورشیدی در شهر اهواز
دانلود پایان نامه کارشناسی ارشد امکان سنجی انرژی خورشیدی در شهر اهواز |
![]() |
دسته بندی | جغرافیا |
فرمت فایل | doc |
حجم فایل | 12330 کیلو بایت |
تعداد صفحات فایل | 117 |
دانلود پایان نامه کارشناسی ارشد امکان سنجی انرژی خورشیدی در شهر اهواز
این پایان نامه با فرمت Word بوده و قابل ویرایش است و همچنین آماده پرینت 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
عنوان
|
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 |
فهرست جداول
عنوان
صفحه
جدول (2-1) : آمـار وزش بـاد در ایستـگاه هواشنـاسی اهـواز با تـوجـه به جهـت و فصـل وزش (1352-1371) شمسی...............................................................................................................................
37
جدول (3-1) : اطلاعـات هـواشناسی میـانگیری شـده از اطلاعـات روزانه اندازه گیـری شـده 10 سـال (2003-1994میلادی) مطابق با (1382-1373) شمسی.....................................................................
54
جدول (3-2) : مقادیر روزانه ساعات آفتابی، طول روز، تابش بالای جو و ضریب صافی آسمان ماه ژانویه در اهواز طی دوره آماری (2003-1994) مطابق با (1382-1373) شمسی....................................
57
جدول ( 3-3) : مقادیر روزانه ساعات آفتابی، طول روز، تابش بالای جو و ضریب صافی آسمان ماه فوریه در اهواز طی دوره آماری (2003-1994)مطابق با (1382-1373) شمسی........................................
58
جدول ( 3-4) : مقادیر روزانه ساعات آفتابی، طول روز، تابش بالای جو و ضریب صافی آسمان ماه مارس در اهواز طی دوره آماری (2003-1994) مطابق با (1382-1373) شمسی.....................................
59
جدول ( 3-5) : مقادیر روزانه ساعات آفتابی، طول روز، تابش بالای جو و ضریب صافی آسمان ماه آوریل در اهواز طی دوره آماری (2003-1994) مطابق با (1382-1373) شمسی.....................................
60
جدول ( 3-6) : مقادیر روزانه ساعات آفتابی، طول روز، تابش بالای جو و ضریب صافی آسمان ماه مــی در اهواز طی دوره آماری (2003-1994)مطابق با (1382-1373) شمسی......................................
61
جدول ( 3-7) : مقادیر روزانه ساعات آفتابی، طول روز، تابش بالای جو و ضریب صافی آسمان ماه ژوئـن در اهواز طی دوره آماری (2003-1994) مطابق با (1382-1373) شمسی....................................
62
جدول ( 3-8) : مقادیر روزانه ساعات آفتابی، طول روز، تابش بالای جو و ضریب صافی آسمان ماه جولای در اهواز طی دوره آماری (2003-1994) مطابق با (1382-1373) شمسی....................................
63
جدول ( 3-9) : مقادیر روزانه ساعات آفتابی، طول روز، تابش بالای جو و ضریب صافی آسمان ماه آگوست در اهواز طی دوره آماری (2003-1994) مطابق با (1382-1373) شمسی..................................
64
جدول ( 3-10): مقادیر روزانه ساعات آفتابی، طول روز، تابش بالای جو و ضریب صافی آسمان ماه سپتامبر در اهواز طی دوره آماری (2003-1994) مطابق با (1382-1373) شمسی....................................
65
جدول ( 3-11) : مقادیر روزانه ساعات آفتابی، طول روز، تابش بالای جو و ضریب صافی آسمان ماه اکتبـر در اهواز طی دوره آماری (2003-1994) مطابق با (1382-1373) شمسی.....................................
66
جدول ( 3-12) : مقادیر روزانه ساعات آفتابی، طول روز، تابش بالای جو و ضریب صافی آسمان ماه نوامبر در اهواز طی دوره آماری (2003-1994) مطابق با (1382-1373) شمس.......................................
67
جدول ( 3-13) : مقادیر روزانه ساعات آفتابی، طول روز، تابش بالای جو و ضریب صافی آسمان ماه دسامبر در اهواز طی دوره آماری (2003-1994) مطابق با (1382-1373) شمسی.....................................
68
جدول (3-14): مقادیر مربوط به برای ماه های مختلف سال.........................................................
71
جدول ( 3-15): روزهای پیشنهادی کلاین................................................................................................. 76
جدول (4-1): مقادیر انرژی خورشیدی تابش کل روزانه ماه ژانویه برحسب طی دوره
آماری(1994-2003) مطابق با (1382-1373) شمسی................................................................................
80
جدول (4-2): مقادیر انرژی خورشیدی تابش کل روزانه ماه فوریه برحسب طی دوره
آماری (1994-2003) مطابق با (1382-1373) شمسی...............................................................................
81
جدول (4-3): مقادیر انرژی خورشیدی تابش کل روزانه ماه مارس برحسب طی دوره
آماری (1994-2003) مطابق با (1382-1373) شمسی...............................................................................
82
جدول(4-4): مقادیر انرژی خورشیدی تابش کل روزانه ماه آوریل برحسب طی دوره
آماری (1994-2003) مطابق با (1382-1373) شمسی...............................................................................
83
جدول (4-5): مقادیر انرژی خورشیدی تابش کل روزانه ماه مــی برحسب طی دوره
آماری (1994-2003) مطابق با (1382-1373) شمسی...............................................................................
84
جدول (4-6): مقادیر انرژی خورشیدی تابش کل روزانه ماه ژوئـن برحسب طی دوره
آماری (1994-2003) مطابق با (1382-1373) شمسی...............................................................................
85
جدول(4-7): مقادیر انرژی خورشیدی تابش کل روزانه ماه جولای برحسب طی دوره
آماری (1994-2003) مطابق با (1382-1373) شمسی...............................................................................
86
جدول(4-8): مقادیرانرژی خورشیدی تابش کل روزانه ماه آگوست برحسب طی دوره
آماری (1994-2003) مطابق با (1382-1373) شمسی........................................................................
87
جدول (4-9): مقادیر انرژی خورشیدی تابش کل روزانه ماه سپتامبر برحسب طی دوره
آماری (1994-2003) مطابق با (1382-1373) شمسی...............................................................................
88
جدول (4-10): مقادیر انرژی خورشیدی تابش کل روزانه ماه اکتبر برحسب طی دوره
آماری (1994-2003) مطابق با (1382-1373) شمسی...............................................................................
89
جدول (4-11): مقادیرانرژی خورشیدی تابش کل روزانه ماه نوامبر برحسب طی دوره
آماری (1994-2003) مطابق با (1382-1373) شمسی...............................................................................
90
جدول(4-12): مقادیرانرژی خورشیدی تابش کل روزانه ماه دسامبر برحسب طی دوره
آماری (1994-2003) مطابق با (1382-1373) شمسی...............................................................................
91
جدول(4-13) : مقادیر متوسط ماهانـه تابش کل روزانه انرژی خورشیدی در مدلهای مختلف طـی دوره آماری (2003-1994): میلادی مطابق با (1382-1373) شمسی.................................................................
94
جدول (4-14): مـقـادبـر متـوسـط ضریـب صـافی آسمـان در طـول سال برای شش مدل و داده های اندازه گیری شده طی دوره آماری (2003-1994) میلادی مطابق با (1382-1373) شمسی.......................
97
جدول (4- 15): مقادیر انـرژی خورشیدی در روزهـای کلایـن برای مـدل هـای مـختـلف طـی آماری (2003-1994) میلادی مطابق با (1382-1373) شمسی.............................................................................
98
فهرست نمودار
عنوان
صفحه
نمودار (2-1) : تغییرات میانگین روزانه دمـا در دو دوره 10 ساله (1370-1361) و (1380-1371) نسبت به هـم 36
نمودار (4-1) : مقادیر متوسط ماهانه تابش کل روزانه انرژی خورشیدی شش مدل و داده های اندازه گیری طی دوره آماری (2003-1994) مطابق با (1382-1373) شمسی........................................................................
95
نمودار (4-2) : مقادیر واقعی متوسط ماهانه تابش کل روزانه انرژی خورشـیدی طـی دوره آمـاری (2003-1994) میلادی مطابق با (1382-1373) شمسی.....................................................................................................................
96
نمودار (4-3) : مقادیر انرژی خورشیدی روزانه در روزهای کلاین و متوسط ماهانه کل روزانه طی دوره آماری (2003-1994) میلادی مطابق با (1382-1373) شمسی.................................................................
99
فهرست اشکال
عنوان
صفحه
شکل (2-1) : توزیع طیف الکترومغناطیسی انرژی اشعه خورشیدی قبل و بعد از نفوذ در اتمسفر ........ 43
شکل (2-2) : توزیع طیف انرژِی تابش خورشید.................................................................................... 44
شکل (2-3): پراکندگی جغرافیایی تابش کلی سالانه به کیلو کالری در سانتیمتر مربع............................... 45
شکل (2-4) : فاصله زمین تا خورشید در فصول مختلف سال................................................................... 47
شکل( 2-5 ) : زاویه ی میل یا انحراف خورشیدی ( δ)........................................................................... 50
شکل (2-6) : زوایه ی تابش یا سمت الراس خورشیدی ( θ).................................................................. 51
شکل (4-1) : سلولهای خورشیدی جاذب اشعه خورشیدی....................................................................... 101
شکل (4-2) : سلولهای خورشیدی جاذب اشعه خورشیدی....................................................................... 102
شکل (5-1) : پمپ آب خورشیدی..................................................................................................... 109
شکل (5-2) : علمک روشنایی خورشیدی........................................................................................ 110
شکل (5-3) : کیوسک تلفن خورشیدی................................................................................
شکل (5-4) : علمک روشنایی و تلفن خورشیدی.................................................................................. 110
111
فهرست نقشه ها و گلباد
عنوان
صفحه
نقشه (2-1) : موقعیت مکانی استان خوزستان در کشور......................................................................... 17
نقشه (2-2) : وسعت و محدوده ی شهرستان اهواز........................................................................ 33
گلباد (2-1) : گلباد ایستگاه سینوپتیک اهواز (1382-1330) شمسی........................................................ 38