مکان یابی برای پانل های خورشیدی فتوولتائیک بر اساس نقشه تابش خورشیدی
کادر ۷-۸ مکان یابی برای پانل های خورشیدی فتوولتائیک بر اساس نقشه تابش خورشیدی |
مطالعه موردی |
| پانل های خورشیدی PV در سقف خانه ها و مشاغل از تابش خورشید برای تولید برق تمیز و بی صدا استفاده می کنند. تبدیل نور خورشید به الکتریسیته در سلول های کریستال های نیمه هادی مخصوص ساخته شده صورت می گیرد. سیستم های PV خورشیدی در مقیاس کوچک بدون نیاز به انتقال انرژی در مسافت های طولانی با استفاده از زیرساخت های الکتریکی گران قیمت، در نقطه تقاضا (یعنی محل زندگی و کار مردم) برق تولید می کنند. با این حال ، سایتهای مناسب برای صفحات PV خورشیدی دارای ویژگیها و الزامات خاصی هستند. به عنوان مثال، پنل های خورشیدی باید در بالای ساختمان ها قرار گیرند تا در سطح زمین، در شیب های رو به جنوب اگر در نیمکره شمالی هستند یا در شیب های رو به شمال اگر در نیمکره جنوبی هستند، که خروجی انرژی خورشیدی بالاتری دارند. در شیبهای کمتر از ۳۵ درجه و در مکانهایی با تابش زیاد خورشید. شکل ۳۵-۷ رویکرد آنها را نشان می دهد. |
شکل ۷-۳۵ یک رویکرد GIS برای مکان یابی سایت های صفحات PV خورشیدی بر اساس Chaves و Bahill (2010)
| DSM و DEM زمین برهنه از داده‌های LiDAR مشتق شده‌اند، که سپس به صورت جغرافیایی ارجاع داده شده و در ArcGIS به‌عنوان رسترهای ممیز شناور ذخیره شده‌اند (به کادر ۸-۳ مراجعه کنید). بر اساس DSM، نقشه تابش خورشید با استفاده ازتابش خورشیدی منطقه ابزار در ArcGIS با تعیین عرض جغرافیایی توسان ۳۲ درجه و یک بازه سالانه. نقشه تابش خورشیدی تغییرات در آزیموت و موقعیت خورشید و همچنین سایه های ایجاد شده توسط ساختمانها و سایر ویژگیهای سطحی را در نظر می گیرد. نقشه های جنبه و شیب از یک DSM صاف که با اعمال فیلتر پایین گذر بر روی DSM تولید شده است، به دست آمده است. پنج ماسک باینری برای انتخاب مکانهایی که معیارهای مکان را رعایت می کنند، ایجاد شد : |
| ۱) ماسک زمینی – یک رستر باینری که در آن مقدار ۱ برای هر سلولی با ارتفاع بیشتر یا مساوی آن تعیین شده است |
| ارتفاع زمین برهنه بعلاوه ۵ فوت و مقدار ۰ به سلولهای زمین داده شد. آن سلولها با مقدار ۱ نشان دهنده ساختمانها و اجسام دیگر با ارتفاع مشخص از سطح زمین است. این ماسک با مقایسه DSM و DEM ایجاد شد. |
| ۲) ماسک جنبه – یک نقشه باینری ایجاد شده با طبقه بندی مجدد نقشه جنبه، که در آن مقدار ۱ نمایانگر جنبه های جنوبی، جنوب شرقی، جنوب غربی یا مسطح است و صفر جنبه های دیگر را نشان می دهد. |
| ۳) ماسک شیب – با طبقه بندی مجدد نقشه شیب با ۱ که شیب های کمتر یا مساوی ۳۵ درجه و ۰ را برای سایر شیب ها نشان می دهد، ایجاد می شود. |
| ۴) ماسک تابشی – با تعیین حداقل آستانه تابش بر اساس توان خروجی مورد نظر و طبقه بندی مجدد نقشه تابش خورشیدی به گونه ای که به هر سلولی که دارای مقدار تابش معادل یا بیشتر از مقدار آستانه باشد ، مقدار ۱ داده شود و به سایر سلول ها مقدار داده شود. از ۰صفر. |
| ۵) ماسک انسانی – رستر باینری که در آن به هر سلولی که سایت نامطلوب تلقی می‌شد (مانند صندلی‌های استادیوم ورزشی، یا سقف‌هایی با لوله‌ها و واحدهای تهویه مطبوع) مقدار صفر و به سایر سلولها مقدار ۱ اختصاص داده شد. |
شکل ۷-۳۶ مناطق مناسب و تعداد نظری صفحات PV خورشیدی (با اجازه Andrea Chaves و A. Terry Bahill تکثیر شده است).
| پنج ماسک از طریق جبر نقشه در یک رستر باینری نهایی ضرب شدند، که در آن مقدار ۱ نشان دهنده یک سایت مناسب است که تمام معیارها را برآورده می کند و صفر نشان دهنده سایت نامناسب است. سپس این رستر باینری با استفاده از این به لایه برداری تبدیل شد Raster To Polygon ابزار هر چند ضلعی نشان دهنده منطقه مناسب برای پانل های PV خورشیدی است. تعداد پانل ها برای هر منطقه مناسب نیز بر اساس اندازه پنل های خورشیدی که بیشتر در منطقه مورد مطالعه استفاده می شود با بافر ۱۵ درصد برای قرار دادن قاب نصب و فاصله بیشتر محاسبه شد. شکل ۷-۳۶ خروجی نهایی را نشان می دهد که مناطق مناسب (چند ضلعی ها) و تعداد نظری پنل های خورشیدی که می تواند در هر منطقه قرار گیرد را مشخص می کند. رویکرد GIS عوامل دیگری مانند هزینه‌های پنل PV و اینورتر، بازگشت سرمایه یا نگرانی‌های مهندسی را در بر نمی‌گیرد. منبع : ( چاوز و باهیل ، ۲۰۱۰). |
خلاصه
- مدلهای زمین دیجیتال بخشی جدایی ناپذیر از GIS هستند و اجزای اساسی تجزیه و تحلیل و مدل سازی محیط هستند. DEM و TIN دو مدل اصلی زمین دیجیتال هستند که در تجزیه و تحلیل زمین دیجیتال استفاده می شوند.
- DEM های هیدرولوژیکی صحیح بدون سینک هستند و معمولاً برای کاربردهای هیدرولوژیکی مورد نیاز هستند.
- از مدل های دیجیتال زمین می توان برای استخراج ویژگی های زمین که مورفولوژی منظره را توصیف می کند، مانند ارتفاع در هر نقطه، شیب، جنبه، مشخصات زمین و انحنای سطح، برای بدست آوردن پارامترهای هیدرولوژیکی ، مانند جهت جریان، تجمع جریان و ترتیب جریان استفاده کرد. برای یافتن ویژگی هایی در زمین، مانند حوضه های آبریز و شبکه های زهکشی، و محاسبه اقدامات برای تعیین کمی تأثیر توپوگرافی بر فرآیندهای محیطی، مانند رطوبت توپوگرافی، قدرت جریان، انتقال رسوبات و شاخص های تابش.
- تجزیه و تحلیل دید روشی برای مدلسازی آنچه از یک یا چند مکان قابل مشاهده است. دو نوع تحلیل دید در GIS موجود است : تحلیل خط دید و تحلیل دید. هر دو بر اساس مدل های دیجیتال زمین طراحی شده اند.
- نقشه برداری از تابش خورشیدی یکی دیگر از کاربردهای مدل های دیجیتال زمین است. این ابزار مفید برای ارزیابی پتانسیل انرژی خورشیدی در مکان خاص یا در منطقه خاص است.
برگرفته از کتاب کاربرد GISدر محیط زیست
ترجمه:سعید جوی زاده،شهناز تیموری،فاطمه حسین پور فرزانه