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
پایان نامه ارشد امکان سنجی انرژی خورشیدی در شهر اهواز
