Оцінка вітрових ресурсів Аравійського півострова і можливість їх використання в цілях вітроенергетики - Автореферат

Проблема забезпечення енергією господарської діяльності людини не тільки в майбутньому, але і в даний час викликає заклопотаність багатьох країн, у тому числі і розташованих на Аравійському півострові. Її основу можуть скласти як наявні фактичні дані спостережень, так і дані, отримані з інших джерел, наприклад, з матеріалів обєктивного аналізу або ре-аналізу. Тому основною метою даної роботи було отримання більш повної інформації про вітер, необхідної для використання у вітроенергетиці. Згідно мети дослідження були поставлені наступні задачі: отримати по можливості повну просторово-часову характеристику розподілу швидкості вітру у поверхні землі на Аравійському півострові, використовуючи сучасні інформаційні технології; розробити метод відновлення вертикальних профілів швидкості вітру на Аравійському півострові за допомогою теорії подібності Моніна-Обухова;Звичайно визнається, що ВЕУ працює вельми обмежений час внаслідок її простою при швидкостях менш швидкості "чіпання" і максимальних швидкостей. Важливий аспект оцінки вітрових ресурсів повязаний з тим, що висота вітроколеса виявляється вище за рівень вимірювання вітру на метеостанціях, а вітер з висотою змінюється, що означає, що всі оцінки вітроресурсів, виконані на рівні вітровимірювача, виявляються неадекватними реальним швидкостям вітру в даній місцевості. Звичайно з цією метою використовується будь-яка модель для відновлення вертикального профілю вітру на рівень вітроколеса за даними стандартних спостережень або вводяться будь-які поправки в отримані оцінки вітроресурсів. Враховуючи ту обставину, що вітер був повязаний з розподілом тиску, на початку другого параграфа були розглянуті особливості розподілу приземного тиску і полів середнього вектора вітру. , (1) де, , , , - універсальні функції профілів швидкості в приземному шарі,-функції, які визначають відхилення профілів від логарифмічного, конкретний вид яких залежить від умов стійкості в приземному шарі, - масштаб Моніна-Обухова, - масштаби швидкості вітру і температури в приземному шарі, k - стала Кармана, - параметр плавучості, - рівень, на якому треба знайти швидкість вітру, - рівень вимірювання швидкості вітру, - параметр шорсткості.У дисертаційній роботі виконані оцінки просторового розподілу характеристик вітру у поверхні Землі і на рівні вітроколеса, що дозволило проаналізувати просторово-часові зміни швидкостей вітру і зробити певні висновки про вітрові ресурси на території Аравійського півострова. За даними ОА для полів вітру на рівні 10 м якнайменші значення (1 - 2 м/с) були отримані в гірських масивах південного заходу півострова на території Йємену та Саудівської Аравії, а також на сході Омана. Порівняння середньомісячних полів швидкості вітру за 00 і 12 ГСЧ показало, що в денні строки швидкості вітру над сушею вище на 1-2м/с, а в гірських районах на 3-4 м/с. Запропонований метод розрахунку профілів швидкості вітру в приземному шарі, заснований на теорії подібності Моніна - Обухова, показав задовільну згоду з даними спостережень. Краща згода з даними вимірювань на рівнях 50 і 100 м була отримана при використанні швидкості вітру не нижче 10 м і обліку температурної стратифікації у всьому приземному шарі.

Основний зміст роботи

У дисертаційній роботі виконані оцінки просторового розподілу характеристик вітру у поверхні Землі і на рівні вітроколеса, що дозволило проаналізувати просторово-часові зміни швидкостей вітру і зробити певні висновки про вітрові ресурси на території Аравійського півострова. В результаті проведеного дослідження нами були отримані наступні висновки: 1. За даними ОА для полів вітру на рівні 10 м якнайменші значення (1 - 2 м/с) були отримані в гірських масивах південного заходу півострова на території Йємену та Саудівської Аравії, а також на сході Омана. Тільки над пустелею Руб ель Халі практично круглий рік розташовані зони підвищених швидкостей вітру (4 - 5 м/с). Найбільші швидкості були відзначені в Аравійському морі, поблизу о. Сокотра - близько 13 м/с в період літнього мусону. В той же час над всіма акваторіями швидкості вітру виявляються вище на 1-3 м/с, ніж над прилеглими частинами суші.

2. Порівняння середньомісячних полів швидкості вітру за 00 і 12 ГСЧ показало, що в денні строки швидкості вітру над сушею вище на 1-2м/с, а в гірських районах на 3-4 м/с. Найбільші річні амплітуди середньомісячних швидкостей 10-11 м/с отримані над Аравійським морем, а над сушею - 2-3 м/с.

3. Над всім Аравійським півостровом вірогідність слабких вітрів (менше 5 м/с) може досягати 60%, а в гірських областях - 95 %. Найбільша вірогідність для швидкостей більше 7 м/с отримані над Аравійським морем в період літнього мусону, зокрема для о. Сокотра близько 100 %.

4. Територія Аравійського півострова за виконаними нами оцінками полів обєктивного аналізу вітру для рівня 10 м може вважатися непридатною для розвитку вітроенергетики, за винятком прибережних і острівних зон.

5. Запропонований метод розрахунку профілів швидкості вітру в приземному шарі, заснований на теорії подібності Моніна - Обухова, показав задовільну згоду з даними спостережень. Краща згода з даними вимірювань на рівнях 50 і 100 м була отримана при використанні швидкості вітру не нижче 10 м і обліку температурної стратифікації у всьому приземному шарі. Використання логарифмічного або степеневого закону призводить до заниження розрахованих швидкостей вітру. Вплив величини параметра шорсткості на розраховані швидкості на рівні вітроколеса має другорядне значення.

6. Практично над всією територією півострова швидкості вітру на рівні 50 м зросли в порівнянні з тими, що були отримані для рівня 10 м. Зростання швидкостей з висотою вночі склало 3-4 м/с, а вдень 1-2 м/с. Різниці швидкостей між двома рівнями 50 і 10 м обумовлені впливом температурної стратифікації: вони зростають вночі через зменшення турбулентності, а вдень зменшуються, оскільки турбулізація призводить до вирівнювання швидкості з висотою. Тому основна надбавка швидкостей на рівні вітроколеса виходить вночі, вдень вона убуває, а при сильних вітрах співпадає з тою, що отримана за допомогою логарифмічного закону.

7. Основні зони посилення швидкостей вітру (в середньому до 6-7 м/с) над Аравійським півостровом розташовуються в предгірних районах двічі: на більш низовинних ділянках суші в пустелі Руб ель Халі і високих плоскогір?ях області Асир. В самих гірських масивах отримані мінімальні швидкості 4-5 м/с. Найбільші середньомісячні швидкості були помічені над Сокотрой - близько 18 м/с - в період літнього мусону.

8. В результаті перерахунку швидкості вітру на рівень 50 м на ньому відбулося зменшення вірогідності слабких вітрів менше 5 м/с: в одних районах в 2.5-3 рази весь рік, в інших - в окремі сезони, взимку, весною або влітку, а в третіх - в межах 20-30 % також весь рік. Особливо несприятливим для використовування енергії вітру є жовтень місяць, коли в багатьох центральних районах вірогідності швидкості вітру менше 5 м/с зростають до 60 %, а в гірських районах Йємену - навіть до 90 %.

9. Вірогідність швидкостей вітру більше 10 м/с найбільш велика (більше половини випадків) в районі о. Сокотра, а на більшій частині Аравійського півострова їх вірогідності все ж таки менше 5 %. Таким чином виходить, що найчастішими вітрами над пустелею Руб ель Халі, областю Асир і північно-східною частиною півострова є вітри в діапазоні 6-9 м/с, і ця область розташовується на схід від центрального і південно-західного гірського масивів, як би опоясуючи їх.

Проведений вище аналіз середніх і максимальних швидкостей на рівні 50 м, розрахованих за допомогою теорії Моніна-Обухова, указує на цілком відчутні "надбавки" швидкостей, достатні для можливого використання вітроенергетичних установок.

1. Тарнопольский А.Г., Джамал Абубакар Авад Абад. Восстановление вертикальних профилей метеорологических величин в приземном слое атмосферы // Метеорологія, кліматологія та гідрологія. -2002. - Вип. 46. - С.3 - 12.

2. Джамал Абубакар Авад Абад. Физико-географические особенности и метеорологический режим Аравийского полуострова // Метеорологія, кліматологія та гідрологія. -2003. - Вип.47. - С. 63 - 70.

3. Казаков А.Л., Джамал Абубакар Авад Абад Восстановление вертикального профиля ветра в целях ветроэнергетики // Метеорологія, кліматологія та гідрологія. -2004. - Вип.48. - С. 103 - 111.

4. Джамал Абубакар Авад Абад. Статистический анализ восстановленных скоростей ветра // Метеорологія, кліматологія та гідрологія. -2004. - Вип.49. - С. 180 - 189.

5. Джамал Абубакар Авад Абад. Восстановление вертикальных профилей метеорологических величин в приземном слое атмосферы. -Тези доповідей ІІІ наукової конференції молодих вчених Одеського державного екологічного університету. Одеса: ТЭС. - 2003. - С.87-90.

Размещено на .ru