افزایش قیمت برق و تغییرات اقلیمی، مقامات را مجبور به انجام اقدامات فزاینده‌ای برای توسعه بخش انرژی‌های تجدیدپذیر می‌کند . ^۱٫ این امر در رشد تأمین مالی برای انواع پروژه‌های انرژی تجدیدپذیر مشهود است. ^۲ ، ۳٫ توسعه انرژی باد به ویژه قابل توجه است، زیرا به یکی از منابع اساسی کم کربن تولید برق از منابع تجدیدپذیر تبدیل شده است – ۱۵٪ در لهستان در سال ۲۰۲۳ و ۳۹٫۱٪ در اتحادیه اروپا-۲۷ در سال ۲۰۲۴٫ ^۴ ، ۵٫ افزایش سالانه مزارع بادی جدید بدون اراده سیاسی دولت فعلی لهستان و اتحادیه اروپا امکان‌پذیر نخواهد بود. قوانین قانونی به‌روز شده با کاهش حداقل فاصله مزارع بادی از ساختمان‌های مسکونی از ۷۰۰ به ۵۰۰ متر فعلی و با معرفی شرایطی برای نوسازی مزارع بادی موجود، به اصطلاح بازتوانی، تأثیر مطلوبی بر پتانسیل سرمایه‌گذاری کشور خواهد داشت. ^۶٫ معامله سبز اروپا یکی از جاه‌طلبانه‌ترین پروژه‌های اتحادیه اروپا برای کربن‌زدایی منطقه، نوسازی صنعت و تضمین امنیت انرژی است. بخشی از سرمایه‌گذاری برنامه‌ریزی‌شده ۱.۸ تریلیون یورویی به انرژی‌های تجدیدپذیر اختصاص خواهد یافت که تأثیر قابل‌توجهی بر صنعت خواهد داشت ^.

سیستم برق لهستان از نظر تاریخی بسیار کربن‌محور بوده و سهم زیادی از تولید آن از نیروگاه‌های زغال‌سنگی صورت گرفته است. با این حال، در سال‌های اخیر شاهد افزایش سهم منابع انرژی تجدیدپذیر، از جمله باد ساحلی، در شبکه ملی بوده‌ایم. ^۸ ، ۹٫ از سال ۲۰۲۴، انرژی باد بخش قابل توجهی از تولید کم کربن در لهستان را تشکیل می‌دهد و در صورت استقرار استراتژیک، پتانسیل کاهش بیشتر انتشار گازهای گلخانه‌ای را دارد. ^{۱۰ ، ۱۱} .

مطالعات متعدد نشان می‌دهد که گسترش انرژی بادی منجر به کاهش قابل اندازه‌گیری انتشار CO₂ هنگام جایگزینی تولید برق با سوخت فسیلی می‌شود ^{۱۲ ، ۱۳٫} به طور خاص، تجزیه و تحلیل‌های چند کشوری نشان می‌دهد که کشورهایی با سیستم‌های برق با کربن بالا، مانند لهستان، از ادغام انرژی‌های تجدیدپذیر متغیر، از جمله باد، در شبکه، به طور قابل توجهی سود می‌برند ^۱۴٫ این یافته‌ها بر اهمیت مکان‌یابی مؤثر مزارع بادی برای به حداکثر رساندن پتانسیل تولید آنها و در نتیجه، سهم آنها در کاهش تغییرات اقلیمی تأکید می‌کند.

انرژی بادی در مقایسه با روش‌های سنتی تولید انرژی، ردپای زیست‌محیطی کمتری دارد، اما این به معنای تأثیر صفر بر محیط زیست نیست ^{۱۵ ، ۱۶٫} در طول برنامه‌ریزی نصب مزرعه بادی، ارزیابی طیف گسترده‌ای از عواملی که مدل‌سازی آنها دشوار است، مانند تأثیر بصری، خطرات برای پرندگان، سر و صدا و پذیرش اجتماعی جمعیت انسانی ^{۱۷ ، ۱۸ ، ۱۹} ضروری است . این فرآیند نیازمند تجزیه و تحلیل عمیق معیارهای متعدد، اغلب اقتصادی، فناوری و زیست‌محیطی ^{۲۰ ، ۲۱ ، ۲۲} است . در ایران، پارامترهای انتخاب محل توربین بادی به طور سیستماتیک از سرعت باد، شیب زمین، نزدیکی به زیرساخت‌ها و متغیرهای کلیدی محیطی و اقلیمی ^۲۳ تعیین شدند. معیارهای مشابه – سرعت باد، چگالی هوا، شیب، مجاورت زیرساخت‌ها و ملاحظات زیست‌محیطی – در منطقه آند اکوادور ^۲۴ اعمال شدند . در وافانگدیان، چین، یک چارچوب فرآیند تحلیل سلسله مراتبی فاصله‌ای (IAHP) برای ارزیابی تناسب مکان، کمی‌سازی تأثیر اجتماعی، سود اقتصادی، ویژگی‌های زمین و معیارهای حفاظت از محیط زیست توسعه داده شد . ^۲۵٫ یک رویکرد تصمیم‌گیری چندمعیاره فازی مبتنی بر GIS در جنوب شرقی اسپانیا برای تعیین‌کننده‌های اصلی امکان‌سنجی مزرعه بادی ساحلی شامل سرعت باد، شیب، سازگاری کاربری زمین، ارتفاع، فاصله تا شبکه‌های برق و مراکز شهری و محدودیت‌های زیست‌محیطی مورد استفاده قرار گرفت. ^۲۶٫ در هلند، تناسب مکان برای نیروگاه‌های ترکیبی خورشیدی-بادی با استفاده از ۱۲ معیار – از جمله شیب، جهت، تابش خورشید، کاربری زمین، سرعت باد، دمای هوا و نزدیکی به زیرساخت‌ها – ارزیابی شد و فریسلند به عنوان مطلوب‌ترین منطقه ^۲۷ شناخته شد .

مطالعات اولیه به طور خاص بر کاربردهای مختلف تکنیک‌های هوش مصنوعی (AI) و ابزارهای آماری در جنبه‌های مختلف توسعه انرژی باد متمرکز بودند. تجزیه و تحلیل‌های آماری توزیع چگالی توان باد با استفاده از مدل‌های متعدد در مناطق با سرعت باد کم و زیاد انجام شده است ^۲۸٫ روش‌های غیر پارامتری، مانند آزمون‌های Mann-Whitney U و Kruskal-Wallis، برای ارزیابی برداشت عمومی از مزارع بادی در منطقه مدیترانه اسپانیا ^۲۹ ، برای ارزیابی تأثیر آنها بر کیفیت زندگی ^۳۰ و برای مقایسه فراوانی پرندگان در مناطق آسیب‌دیده ^۳۱ به کار گرفته شده‌اند . مدل‌های رگرسیون، تصمیم‌گیری چند معیاره را بهبود بخشیده‌اند و امکان نقشه‌برداری دقیق‌تر از مکان‌های بالقوه برای مزارع بادی و نیروگاه‌های هیبریدی ^{۳۲ ، ۳۳} را فراهم می‌کنند . علاوه بر این، نویسندگان نشان دادند که خطاهای پیش‌بینی توان باد از توزیع گاوسی که معمولاً فرض می‌شود، منحرف می‌شوند و از توزیع بتای دم پهن برای ثبت بهتر ویژگی‌های خطا و اطلاع‌رسانی در مورد اندازه سیستم ذخیره‌سازی انرژی ^۳۴ حمایت می‌کنند . کار Dörterler و همکاران. دیدگاه وسیع‌تری در مورد استفاده از هوش مصنوعی در حوزه انرژی باد ارائه می‌دهد ^۳۵ .

رویکردهای آماری و یادگیری ماشینی نیز در چارچوب‌های پیش‌بینی ادغام شده‌اند. به عنوان مثال، یک روش‌شناسی دو مرحله‌ای برای پیش‌بینی انرژی باد پیشنهاد شد که شامل متغیرهای محیطی، فنی، زمانی و مکانی ^۳۶ بود. در مرحله اول، الگوریتم‌های مختلف یادگیری ماشینی آزمایش شدند. در مرحله دوم، از آنالیز واریانس (ANOVA) برای تعیین اهمیت ویژگی‌های ورودی استفاده شد و سرعت باد و روتور به عنوان پیش‌بینی‌کننده‌های کلیدی برجسته شدند. مدل‌های آماری مشابهی برای بررسی رابطه بین آلودگی هوا و مصرف برق ^۳۷ به کار گرفته شد . در یک تحلیل مکانی در مقیاس بزرگ، یک مدل رگرسیون لجستیک برای شناسایی مکان‌های مناسب برای توسعه مزرعه بادی تجاری در سراسر ایالات متحده توسعه داده شد. در اینجا از داده‌های در دسترس عموم که در چندین وضوح مکانی جمع‌آوری شده و از طریق پیکربندی‌های مختلف پیش‌بینی‌کننده آزمایش شده‌اند، استفاده شده است ^۳۸ .

در کار قبلی، نویسندگان نقشه‌هایی را تهیه کردند که پتانسیل توسعه انرژی بادی آینده در لهستان را نشان می‌دهد. ابتدا، یک نقشه جامع از توزیع موجود توربین‌های بادی در سراسر لهستان، که یک مبنای دقیق از وضعیت فعلی استقرار انرژی بادی ارائه می‌دهد ^۲۰ ، و نقشه‌ای از مناطق مناسب برای ساخت مزارع بادی در لهستان ^۲۲ ، که ارزیابی‌های مکانی را ارائه می‌دهد که ملاحظات زیست‌محیطی، توپوگرافی و طبیعی را برای شناسایی مناطق مناسب برای گسترش انرژی بادی ادغام می‌کند. این نقشه‌ها هم زمینه تاریخی و هم سناریوهای آینده‌نگر را ارائه می‌دهند که تمرکز تحلیلی تحقیق حاضر را تکمیل می‌کنند.

این مطالعه از ابزارهای آماری برای تعیین تأثیر شرایط طبیعی، توپوگرافی و محیطی بر پارامترهای عملیاتی مزارع بادی در لهستان استفاده می‌کند. ما از نرم‌افزار RStudio استفاده کردیم که بر اساس داده‌های عمومی موجود از تمام مزارع بادی در لهستان تا آوریل ۲۰۲۳ (۲۵۸۵ توربین بادی) است. این مجموعه داده‌ها امکان استفاده جامع از ابزارهای آماری را برای ارزیابی تأثیر عوامل مختلف بر بهره‌وری انرژی مزارع بادی فراهم می‌کند.

معناداری تفاوت‌ها بین ویژگی‌های گروه‌های مقایسه‌شده، با پیروی از رویه‌های استاندارد برای انتخاب آزمون‌های آماری مناسب، ارزیابی شد. روش‌های ناپارامتری، از جمله آزمون شاپیرو-ویلک ^۳۹ برای ارزیابی نرمال بودن، آزمون هنز-زیرکلر ^۴۰ برای ارزیابی نرمال بودن چند متغیره، آزمون کروسکال-والیس ^۴۱ برای مقایسه نمونه‌های مستقل، و آزمون تعقیبی دان ^۴۲ با تصحیح نرخ کشف کاذب (FDR) ^۴۳ برای بررسی نتایج آماری معنادار از آزمون کروسکال-والیس، به کار گرفته شدند. همه تحلیل‌ها با استفاده از نرم‌افزار RStudio انجام شد.

این مطالعه روابط مستند نشده قبلی بین معیارهای مختلف و پارامترهای عملیاتی مزارع بادی را نشان می‌دهد و راهنمایی ارزشمندی را برای نهادهای دولتی و ذینفعان بخش خصوصی ارائه می‌دهد. این تحقیق با استفاده از داده‌های تجربی برای شناسایی مکان‌های بهینه برای پروژه‌های جدید انرژی بادی، از برنامه‌ریزی فضایی کارآمدتر پشتیبانی می‌کند. این امر به نوبه خود، توجیه اقتصادی تأسیسات جدید را افزایش می‌دهد و در عین حال تأثیر بالقوه زیست‌محیطی آنها را به حداقل می‌رساند.

تغییرات اخیر در مقررات قانونی، فرصت‌های جدیدی را برای بخش انرژی بادی کشور ایجاد کرده است که بر به‌موقع بودن این تحقیق تأکید دارد. اصالت این مطالعه در استفاده از تکنیک‌های آماری پیشرفته برای ارزیابی چگونگی تأثیر عوامل مختلف بر پارامترهای عملیاتی مزرعه بادی نهفته است. این مطالعه بینش عمیقی در مورد تعاملات بین عملکرد توربین و شرایط محیطی ارائه می‌دهد و مکان‌های بالقوه مناسب برای مزارع بادی را نشان می‌دهد.

بخش نتایج و بحث بر اساس سه گروه از متغیرها سازماندهی شده است: محیطی، توپوگرافی و طبیعی، که با عوامل اصلی شناسایی شده در مقالات به عنوان عوامل تعیین کننده مکان یابی و عملکرد عملیاتی مزرعه بادی مطابقت دارند. این یافته ها، انتخاب متغیرها و تصمیم گیری برای بررسی تغییرات آنها در دو پارامتر گروه بندی مزارع بادی موجود در لهستان را شکل داد: مساحت کل مزرعه (کیلومتر ^مربع ) و ظرفیت توان توربین های منفرد (مگاوات).

بخش‌های فرعی زیر، نتایج تحلیل آماری را ارائه می‌دهند که با شاخص‌های محیطی (سرعت باد، شیب زمین و ارتفاع) شروع می‌شود و پس از آن روابط توپوگرافی (مناطق شهری، زیرساخت‌ها، میراث فرهنگی، شبکه‌های آب، جنگل‌ها، محصولات کشاورزی و سایر موارد) و در نهایت با محدودیت‌های طبیعی مرتبط با مکان‌های تحت حفاظت قانونی خاتمه می‌یابد. برای هر گروه، نتایج آزمون‌های کروسکال-والیس گزارش شده است تا مشخص شود که آیا و چگونه ویژگی‌های مکانی و عملیاتی مزارع بادی در دو پارامتر گروه‌بندی متفاوت است. جداول  ۱ ، ۲ و ۳ نتایج تمام آزمون‌های آماری کروسکال-والیس انجام شده را ارائه می‌دهند.

تحلیل آماری متغیرهای محیطی برای پارامترهای گروه‌بندی مزرعه بادی

تجزیه و تحلیل آماری، تغییرات قابل توجهی را در متغیرهای محیطی در پارامترهای عملیاتی باد، مانند سرعت باد، شیب و ارتفاع نشان داد (جدول  ۱ ).

آزمون کروسکال-والیس (شکل  ۱ الف) تفاوت‌های قابل توجهی را در سرعت متوسط ​​باد در بین زیرگروه‌های مختلف مساحت مزرعه بادی نشان داد. مزارع بادی با مساحت متوسط ​​و بزرگ (۱۰-۱۵ کیلومتر ^مربع و ۲۵-۳۰ کیلومتر ^مربع ) در مقایسه با مزارع کوچک (۰-۵ کیلومتر ^مربع ) و متوسط ​​(۱۵-۲۰ کیلومتر ^مربع ) سرعت باد به طور قابل توجهی بالاتری را تجربه کردند. این تحقیق نشان داد که مزارع بادی متوسط ​​اغلب به دلیل زمین مساعد، به طور استراتژیک در مناطقی با شرایط باد مطلوب قرار می‌گیرند. در عین حال، مزارع بادی بزرگ برای به حداکثر رساندن خروجی در مناطقی با حداکثر سرعت باد قرار می‌گیرند. این یافته‌ها با یافته‌های هوفر و همکاران ^۴۴ که بر نقش تحلیل چند معیاره مکانی در شناسایی مکان‌های بهینه مزرعه بادی بر اساس عوامل محیطی و زیرساختی تأکید کردند، همسو است. یافتن مکانی برای مزارع بادی با مساحت سطح کوچکتر آسان‌تر است، اما در این صورت تعداد کمی از توربین‌ها انرژی کمی تولید می‌کنند. به دلیل عوامل محیطی، مکان‌یابی مزارع بادی در یک سطح وسیع دشوارتر است، اما در این صورت تعداد زیادی توربین، دستیابی به مقدار زیادی انرژی را تضمین می‌کنند. ^۴۵ .

تغییرات قابل توجهی در سرعت باد نیز در زیرگروه‌های ظرفیت توان توربین مشاهده شد. توربین‌های با ظرفیت ۳ تا ۴ مگاوات در مناطقی با سرعت باد به طور قابل توجهی پایین‌تر از توربین‌های با ظرفیت ۱ تا ۲ مگاوات و ۲ تا ۳ مگاوات قرار داشتند (شکل  ۱ ب). نتایج نشان داد که یک استراتژی آگاهانه برای قرار دادن توربین‌های با ظرفیت بالاتر در مکان‌های بادخیز برای به حداکثر رساندن خروجی وجود دارد، که با یک مطالعه امکان‌سنجی مزارع بادی، به عنوان مثال، در ویتنام ^۴۶ سازگار است. با این حال، روند معکوسی با افزایش ظرفیت توربین وجود دارد. توربین‌هایی با ظرفیت توان بالاتر در جایی قرار دارند که باد ضعیف‌تر از توربین‌های با توان کمتر می‌وزد و رابطه خطی است. این نشان دهنده استراتژی کلی است: اگرچه همه توربین‌ها به حداقل سرعت متوسط ​​سالانه نیاز دارند، ظرفیت نامی اوج با توزیع فرکانس سرعت باد وزن‌دهی می‌شود تا خروجی سالانه به حداکثر برسد، نه فقط ظرفیت اوج ^{۴۷ ، ۴۸ ، ۴۹} .

تجزیه و تحلیل آماری تفاوت‌های قابل توجهی را در درجه شیب (شکل  ۱ ج) در بین زیرگروه‌های مساحت مزرعه بادی نشان داد. مزارع بادی با مساحت متوسط، به ویژه آنهایی که در زیرگروه ۱۵ تا ۲۰ کیلومتر مربع قرار دارند ^، نسبت به سایر مزارع، با زمین‌های مسطح مرتبط بودند. این ممکن است نشان‌دهنده ترجیح زمین‌های مرتفع و شیب‌دار برای افزایش قرار گرفتن در معرض باد و پایداری جریان باشد. ملاحظات شیب زمین در کار ماسنی و همکاران ^۵۰ ، که رها کردن زمین را در رابطه با شیب و ارتفاع در اسلواکی مرکزی و پیامدهای آن برای مناسب بودن زمین بررسی کردند، تکرار شده است. تجزیه و تحلیل‌های نظری نشان می‌دهد که شیب زمین ویژگی‌های قدرت توربین‌های بادی را تعدیل می‌کند – شیب‌های تندتر می‌توانند قرار گرفتن در معرض باد را افزایش دهند اما پیچیدگی ساخت و ساز را افزایش دهند ^۵۱ .

هنگام بررسی شیب بر اساس ظرفیت توربین (شکل  ۱d )، تفاوت‌های قابل توجهی فقط بین زیرگروه‌های ۰-۱ مگاوات و ۳-۴ مگاوات مشاهده شد، و توربین‌های بزرگتر معمولاً در زمین‌های مسطح‌تر قرار دارند. این احتمالاً نشان دهنده چالش‌های لجستیکی و ملاحظات هزینه‌ای قرار دادن توربین‌های بزرگتر در زمین‌های ناهموار یا شیب‌دار است.

تفاوت‌های قابل توجهی در ارتفاع از سطح دریا (شکل  ۱ ه) بین زیرگروه‌های مزارع بادی مشاهده شد. مزارع کوچک (۰ تا ۱۰ کیلومتر مربع ⁾ اغلب در ارتفاعات متوسط ​​از سطح دریا (حدود ۹۰ متر) قرار داشتند. این امر ممکن است برای جبران کمبود زمین با پتانسیل بالای منابع بادی انجام شده باشد. مزارع بزرگ با مساحت ۱۰ تا ۱۵ کیلومتر مربع ^در ارتفاعات پایین‌تر (حدود ۴۵ متر) قرار داشتند، در حالی که مزارع با مساحت ۱۵ تا ۲۰ کیلومتر مربع ^در ارتفاعات تندتر (حدود ۱۳۰ متر) قرار داشتند تا فاصله بین توربین‌ها و دسترسی به منابع فراهم شود. این روند با ارزیابی‌های منطقه‌ای از تأثیر ارتفاع بر مناسب بودن برای توسعه انرژی ^۵۲ مطابقت دارد . مزارع بادی با حداکثر مساحت ۲۵ تا ۳۰ کیلومتر مربع در ارتفاع حدود ۷۰ متر واقع شده‌اند که ممکن است نشان‌دهنده مشکلاتی باشد که در ساخت پروژه‌های بزرگ در ارتفاعات بالا با آن مواجه هستیم.

الگوی مشابهی با ظرفیت توربین مشاهده شد (شکل  ۱ و): توربین‌های با ظرفیت بالاتر (۳-۴ مگاوات) اغلب در ارتفاعات بالاتر قرار داشتند. این یک بده بستان بین سهولت دسترسی به تجهیزات بزرگ و مزایای آیرودینامیکی ارتفاع است. نوع توربین و ارتفاع از سطح دریا به طور قابل توجهی بر بازده انرژی و امکان سنجی پروژه در مناطقی با توپوگرافی پیچیده ^۴۶ تأثیر می‌گذارد .

تحلیل آماری متغیرهای توپوگرافی برای پارامترهای گروه‌بندی مزرعه بادی

تجزیه و تحلیل آماری، تغییرات قابل توجهی را در متغیرهای توپوگرافی در پارامترهای عملیاتی باد نشان داد (جدول  ۲ ).

تحلیل آماری مناطق شهری

آزمون کروسکال-والیس تفاوت‌های قابل‌توجهی را در مکان‌یابی مزارع بادی با اندازه‌های مختلف نسبت به فاصله تا مرزهای شهر نشان داد. مزارع بادی با مساحت ۰ تا ۱۵ کیلومتر مربع، ^{بیشترین} میانگین فاصله تا مرزهای شهر، حدود ۵۷۰۰ متر را نشان می‌دهند (شکل  ۲ الف). چنین توسعه‌هایی با هدف به حداقل رساندن نویز و مزاحمت بصری در شهرداری‌های مجاور انجام می‌شود ^۵۳٫ در مقابل، مزارع با مساحت بیشتر ۱۵ تا ۲۰ کیلومتر مربع ^در فاصله ۳۳۲۹ متر مکان‌یابی شده‌اند. این نشان دهنده یک بده بستان است که در آن قطعات زمین بزرگتر در نزدیکی شهرها، اتصال شبکه آسان‌تر و هزینه‌های انتقال کمتری را فراهم می‌کنند. مناطق حائل ۱ تا ۳ کیلومتری در اطراف مناطق شهری برای محافظت از ساکنان در برابر نویز توربین و سوسو زدن سایه، با فواصل تا ۵ کیلومتر برای افزایش راحتی بصری در مناطق خوش‌منظره ^۵۴ .

در مورد ظرفیت توان توربین‌های بادی، مشخص شد که توربین‌های ۱ تا ۲ مگاواتی در نزدیکی مرزهای شهر (۴۸۶۷ متر) قرار دارند که نشان‌دهنده‌ی هزینه‌های اتصال و حمل و نقل به حداقل رسیده است (شکل  ۲ ب). توربین‌های با توان بالاتر (۲ تا ۴ مگاوات) معمولاً در فاصله‌ی دورتری قرار می‌گیرند، جایی که فاصله تا مرزهای شهر، اثرات صوتی و سایه را کاهش می‌دهد. این با اعمال یک منطقه‌ی حائل ۳ کیلومتری در نزدیکی سکونتگاه‌های متراکم مطابقت دارد ^۵۵. این الگوها، دسترسی به شبکه و زیرساخت‌ها، کاهش نویز و اثرات بصری و مقررات برنامه‌ریزی را متعادل می‌کنند.

آزمون کروسکال-والیس تفاوت‌های قابل توجهی را در مکان‌یابی مزارع بادی با اندازه‌های مختلف نسبت به فاصله از ساختمان‌ها نشان داد (شکل S1a). مزارع بادی در گروه منطقه‌ای ۱۰ تا ۱۵ کیلومتر ^مربعی بیشترین فاصله متوسط ​​تا ساختمان‌ها (۸۹۰ متر) را دارند، در حالی که کوچکترین مزارع (۰ تا ۵ کیلومتر مربع ⁾ در نزدیکترین فاصله محلی (۶۹۸ متر) قرار دارند. با توجه به ملاحظات مربوط به سر و صدا و تأثیر بصری، این نشان می‌دهد که مزارع بادی متوسط ​​در فاصله دورتری از مناطق مسکونی قرار گرفته‌اند. مطالعات قبلی نشان داده است که پذیرش عمومی پروژه‌های بادی فراساحلی با فاصله از ساختمان‌ها افزایش می‌یابد ^۵۶٫ گرایش‌های مشابهی در ظرفیت توان توربین‌های بادی یافت شد (شکل S1 b). مزارع بادی با توربین‌های ۰ تا ۱ مگاوات در مقایسه با مزارع با توربین‌های ۱ تا ۴ مگاوات (همه بالای ۷۰۰ متر) به طور قابل توجهی به ساختمان‌ها (میانگین ۵۳۶ متر) نزدیک‌تر هستند. این با شیوه‌های معمول مکان‌یابی سازگار است که در آن توربین‌های با ظرفیت بالاتر به دلیل سطح سر و صدای بیشتر، اندازه و اثرات سوسو زدن سایه، دورتر از شهرک‌ها قرار می‌گیرند ^۵۷ . در لهستان، این یافته‌ها همچنین با مقررات قبلی که حداقل ۷۰۰ متر فاصله بین توربین‌های بادی و ساختمان‌ها را الزامی می‌کرد، همسو است (sejm.gov.pl).

یکی دیگر از موارد توپوگرافی در مناطق شهری، موقعیت مزارع بادی در رابطه با فاصله حفاری‌ها و تپه‌ها است. آزمون کروسکال-والیس تفاوت‌های آماری معنی‌داری را در فاصله تا حفاری‌ها و تپه‌ها نشان داد. با این حال، داده‌ها هیچ روند ثابتی را در رابطه بین اندازه مناطق مزرعه بادی و ظرفیت برق توربین بادی نشان ندادند. حداقل میانگین فاصله از حفاری‌ها برای مزارع بادی ۱۰ تا ۱۵ کیلومتر مربع ۳۱۲۰ متر ^و حداکثر میانگین فاصله برای ۲۵ تا ۳۰ کیلومتر مربع ۸۰۷۰ متر بود ⁽ شکل S1 ج). حداقل میانگین فاصله از حفاری‌ها برای توربین‌های ۰ تا ۱ مگاوات ۱۷۵۰ متر و حداکثر میانگین فاصله برای ۲ تا ۳ مگاوات ۵۴۵۰ متر بود (شکل S1 د). مطالعات روی پایه‌های توربین بادی روی تپه‌های معدن نشان می‌دهد که ناهمگونی زمین نیاز به طراحی‌های تخصصی پایه‌های کم‌عمق دارد. بنابراین، توربین‌های بزرگتر ترجیحاً در زمین طبیعی و دور از تپه‌ها قرار می‌گیرند تا از کارهای پرهزینه بهسازی زمین جلوگیری شود ^۵۸ . از سوی دیگر، تحقیقاتی در حال انجام است تا از توده‌های زمین احیا شده برای ساخت مزارع بادی و پنل‌های خورشیدی استفاده شود ^۵۹٫ این تفاوت‌ها بیشتر نشان‌دهنده الگوهای مکانی هستند تا رابطه علت و معلولی مستقیم. توربین‌های بزرگتر و پروژه‌های چند توربینی معمولاً به شرایط زمینی پایدارتر و بافرهای ساختمانی وسیع‌تری نیاز دارند که زمین‌های دست نخورده را از دیدگاه مهندسی و هزینه عملی‌تر می‌کند. مواد فاسد ناهمگن روی تپه‌ها می‌تواند به راه‌حل‌های تخصصی فونداسیون نیاز داشته باشد و این مناطق را برای تأسیسات بزرگتر نامطلوب‌تر کند. در عین حال، توربین‌های کوچکتر ممکن است به راحتی در نزدیکی مناطق قبلاً دست خورده ادغام شوند، جایی که زیرساخت‌های موجود (به عنوان مثال، مسیرهای دسترسی یا پست‌های برق با ولتاژ پایین‌تر) می‌توانند هزینه‌های توسعه را کاهش دهند.

تحلیل آماری مناطق زیرساختی

آزمون کروسکال-والیس تفاوت‌های آماری معنی‌داری را در توزیع مکانی مزارع بادی با اندازه‌های مختلف مساحت نسبت به فاصله آنها از جاده‌ها نشان داد. مزارع بادی با مساحت ۱۵ تا ۲۰ کیلومتر مربع ^، که به طور متوسط ​​۱۲۶٫۷ متر از جاده‌ها فاصله دارند (شکل  ۲c )، با دستورالعمل‌هایی که فاصله کافی را برای امکان حمل و نقل تجهیزات سنگین بدون ساخت و ساز جاده‌ای داخلی بیش از حد توصیه می‌کنند، مطابقت دارد ^۵۳٫ در مقابل، فاصله متوسط ​​مزارع با مساحت ۲۵ تا ۳۰ کیلومتر مربع، ۲۷٫۳ متر، نشان دهنده سناریوهایی است که در آنها قطعات زمین در راهروهای جاده‌ای موجود قرار می‌گیرند و هزینه‌های دسترسی جدید را به حداقل می‌رسانند، اما نگرانی‌هایی را در مورد مزاحمت بصری و ایمنی ایجاد می‌کنند ^{۶۰٫ همچنین} ، این نزدیکی به جاده‌ها ممکن است به این دلیل باشد که مزارع بادی بزرگ در مکان‌های مختلف در دو طرف جاده ساخته می‌شوند تا هزینه‌های لجستیکی بهینه شود. با توجه به ظرفیت توان توربین‌های بادی، واحدهای ۲ تا ۴ مگاواتی به طور متوسط ​​۷۰ متر از جاده‌ها فاصله داشتند (شکل  ۲ د)، که نشان دهنده نیاز به تطبیق مسیرهای حمل و نقل سنگین برای پره‌ها و برج‌ها و فراهم کردن مناطق دور زدن برای وسایل نقلیه ساختمانی است . ^۶۱. برعکس، توربین‌های ۰ تا ۲ مگاواتی که اغلب در زمین‌های کشاورزی مستقر می‌شوند، به طور متوسط ​​​​فقط ۳۰ متر از جاده‌ها فاصله دارند و از خطوط مزرعه موجود استفاده می‌کنند و به حداقل کارهای جاده‌ای جدید نیاز دارند. ^۲۱ .

تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از آزمون کروسکال-والیس، تنوع قابل توجهی را در مکان‌یابی مزارع بادی با اندازه‌های مختلف از نظر نزدیکی به شبکه‌های برق نشان داد. نتایج، نقش حیاتی نزدیکی به شبکه را در مدل‌های هزینه، امکان‌سنجی فنی و مناسب بودن مکان نشان می‌دهد. مزارع بادی با مساحت ۲۵ تا ۳۰ کیلومتر مربع ⁽ شکل  ۲ e) بیشترین میانگین فاصله شبکه (۹۳۰ متر) را نشان می‌دهند، احتمالاً به این دلیل که این پروژه‌های بزرگ اغلب فراتر از خطوط توزیع موجود امتداد می‌یابند و به پست‌های برق یا نقاط اتصال جدید نیاز دارند ^{۵۳ ، ۶۲٫} در مقابل، سایر مزارع به طور متوسط ​​تنها ۵۵۰ متر فاصله دارند، که نشان می‌دهد توسعه‌دهندگان قطعات نزدیک به زیرساخت را برای به حداقل رساندن هزینه‌های اتصال در اولویت قرار می‌دهند، که با یافته IRENA مطابقت دارد که اتصال به شبکه ۹ تا ۱۴ درصد از CAPEX بادی ساحلی را نشان می‌دهد ^۶۳٫ چارچوب‌های مناسب بودن مکان در سایر مناطق نیز به طور مشابه نزدیکی به شبکه را به عنوان یک معیار اصلی برجسته می‌کنند، با بافرهای توصیه شده کمتر از ۶۰۰ متر برای تعادل بهینه هزینه-فایده ^۶۴ . از نظر توان خروجی توربین بادی، واحدهای ۳ تا ۴ مگاواتی (شکل  ۲ و) به طور متوسط ​​۶۵۰ متر تا شبکه فاصله دارند که نشان دهنده نیاز به انتقال قوی برای مدیریت توان خروجی بالاتر است، در حالی که واحدهای ۰ تا ۱ مگاواتی به طور متوسط ​​۴۶۰ متر فاصله دارند و اغلب در نزدیکی خطوط ولتاژ پایین موجود برای خدمت رسانی به شبکه‌های محلی یا عمومی قرار می‌گیرند. این فواصل با مطالعات بهینه‌سازی هزینه جهانی-محلی مطابقت دارد که نشان دهنده کاهش هزینه‌های هر کیلووات کیلومتر برای پروژه‌های بزرگتر است، اما برای اتصالات ولتاژ بالا به سرمایه اولیه بیشتری نیاز دارند ^۶۵ .

این یافته‌ها نشان می‌دهد که چگونه مقیاس مزرعه و توربین، نزدیکی به زیرساخت‌های حمل و نقل و شبکه برق را تعیین می‌کند و بر نیاز به برنامه‌ریزی خاص سایت برای ایجاد تعادل در هزینه‌های سرمایه‌ای، امکان‌سنجی فنی و ملاحظات زیست‌محیطی تأکید دارد.

تحلیل آماری مناطق میراث فرهنگی

نتایج آزمون کروسکال-والیس نشان می‌دهد که فاصله تا مجتمع‌های مقدس به طور قابل توجهی موقعیت مکانی مزارع بادی را در دسته‌های مختلف اندازه متمایز می‌کند. مزارع کوچک و متوسط ​​با مساحت ۰ تا ۲۰ کیلومتر مربع ^در فاصله متوسط ​​۲۱۰۰ متری از مجتمع‌های مقدس قرار دارند (شکل S1 e)، در حالی که بزرگترین مزارع با مساحت ۲۵ تا ۳۰ کیلومتر مربع ^در فاصله ۱۱۵۱ متری واقع شده‌اند. یونسکو توصیه می‌کند که با قرار دادن توربین‌ها در خارج از مناطق حائل کلیدی، معمولاً ۱ تا ۳ کیلومتر برای اماکن مذهبی یا باستانی، از اثرات نامطلوب بصری یا صوتی بر اماکن میراثی جلوگیری شود . ^۶۶ مطالعات تجربی نشان می‌دهد که برنامه‌ریزان اغلب برای حفظ یکپارچگی محیط و ارزش‌های جامعه، جداسازی بیشتر از مجتمع‌های مقدس را در اولویت قرار می‌دهند . ^۶۷ با توجه به ظرفیت برق نصب شده توربین‌های بادی، واحدهای ۳ تا ۴ مگاواتی (شکل S1 f.) در دورترین فاصله از مجتمع‌های مقدس (۲۳۸۳ متر) و واحدهای ۰ تا ۱ مگاواتی در نزدیکترین فاصله (۱۷۶۷ متر) قرار دارند. توربین‌های بزرگ‌تر سر و صدای بیشتری ایجاد می‌کنند و «آشکار» بصری ایجاد می‌کنند، که توسعه‌دهندگان را بر آن می‌دارد تا به موانع وسیع‌تر احترام بگذارند – که اغلب بیش از ۲ کیلومتر برای کاهش تأثیرات بر مناظر حساس میراث فرهنگی است . ^۶۸ این الگوهای مکان‌یابی ترکیبی از الزامات حفاظت از میراث فرهنگی و عوامل پذیرش جامعه را منعکس می‌کنند. با این حال، فواصل کاهش‌یافته مشاهده‌شده برای بزرگترین مزارع بادی احتمالاً ناشی از فشارهای کاربری زمین و کارایی زیرساخت‌ها است، جایی که ردپاهای فضایی وسیع‌تر با بافرهای میراث فرهنگی تلاقی می‌کنند.

همانطور که توسط آزمون کروسکال-والیس نشان داده شد، رابطه معناداری بین اندازه مزرعه بادی و موقعیت مکانی در رابطه با مجموعه‌های تاریخی مشاهده شد. مزارع بادی با مساحت ۲۵ تا ۳۰ کیلومتر مربع ⁽ شکل S1 g) بیشترین میانگین فاصله را تا مجموعه‌های تاریخی (۱۱۷۲۲ متر) نشان می‌دهند، در حالی که مزارع با مساحت ۱۵ تا ۲۰ کیلومتر ^مربع بسیار نزدیکتر هستند (۳۷۵۱ متر). این تغییرپذیری، توصیه یونسکو مبنی بر اینکه مناطق حائل، مکان‌های با ارزش جهانی برجسته را احاطه کرده‌اند – که اغلب ۱ تا ۳ کیلومتر، بسته به حساسیت محیط – را احاطه می‌کنند، منعکس می‌کند. رویکرد ویدویلت و ویرث نشان می‌دهد که ردپای مزارع بادی بزرگتر اغلب با مناطق حائل گسترده تلاقی می‌کنند و این امر مستلزم انتخاب دقیق مکان برای احترام به بافت‌های میراثی است. در مورد ظرفیت تولید توربین‌های بادی، واحدهای ۳ تا ۴ مگاواتی (شکل S1 h) به طور متوسط ​​​​دورترین (۷۷۷۸ متر) از مجموعه‌های تاریخی هستند، در حالی که توربین‌های ۰ تا ۱ مگاواتی نزدیکترین (۳۱۸۳ متر) هستند. به دلیل ارتفاع بیشتر و جابجایی روتور، این توربین‌های بزرگتر برای حفظ یکپارچگی بصری مکان‌های میراثی به عقب‌نشینی‌های وسیع‌تری نیاز دارند. این الگوها بر یک ضرورت دوگانه در برنامه‌ریزی انرژی بادی تأکید می‌کنند: دستیابی به اهداف انرژی تجدیدپذیر در عین احترام به حفظ میراث فرهنگی.

مکان‌یابی مزارع بادی نشان‌دهنده‌ی تمایل به رعایت دستورالعمل‌های بین‌المللی برای حفاظت از میراث فرهنگی است. با این حال، شیوه‌های واقعی انتخاب مکان متفاوت است. در نتیجه، نیاز به ایجاد تعادل بین اهداف توسعه‌ی پایدار انرژی و حفظ میراث فرهنگی وجود دارد.

تحلیل آماری توسعه شبکه آب

کاربرد آزمون کروسکال-والیس نشان داد که مزارع بادی با وسعت مکانی مختلف، الگوهای محلی‌سازی متمایزی را با توجه به فاصله از آب‌های سطحی نشان می‌دهند. مزارع بادی با مساحت ۰ تا ۱۵ کیلومتر مربع ⁽ شکل S1 i) به طور متوسط ​​۷۰۰ متر از نزدیکترین توده آب سطحی فاصله داشتند، در حالی که مزارع بزرگتر با مساحت ۱۵ تا ۳۰ کیلومتر مربع ^به طور متوسط ​​تنها ۵۳۰ متر فاصله داشتند، که نشان می‌دهد برای پروژه‌هایی با مساحت بیشتر، یافتن مناطقی با فاصله مشابه مزارع بادی کوچکتر دشوارتر است. با تمرکز بر ظرفیت اسمی توان توربین‌های بادی، داده‌ها روند ثابتی را در مورد چگونگی وابستگی ظرفیت توان توربین‌های بادی به فاصله از آب‌های سطحی نشان ندادند (شکل S1 j). همه آنها در فاصله‌ای دورتر از ۶۵۰ متر قرار گرفته‌اند، که ممکن است منعکس کننده شیوه‌های ساخت و سازی باشد که از خاک‌های اشباع از آب جلوگیری می‌کنند و نیاز به کارهای زهکشی گسترده را کاهش می‌دهند.

نتایج آزمون کروسکال-والیس نشان می‌دهد که مکان‌یابی مزارع بادی با توجه به نزدیکی آنها به نهرهای زهکشی، به طور قابل توجهی بر اساس اندازه متفاوت است. با این حال، داده‌ها روند ثابتی را در مورد چگونگی وابستگی مساحت مزارع بادی به فاصله تا نهرهای زهکشی نشان ندادند (شکل S1 k). هنگام تجزیه و تحلیل ظرفیت برق توربین‌های بادی، داده‌ها همچنین هیچ روند ثابتی را در رابطه بین ظرفیت برق یک توربین بادی و فاصله تا نهرهای زهکشی نشان ندادند (شکل S1 l). برای برنامه‌ریزان، ایجاد تعادل بین کنترل فرسایش، پایداری فونداسیون و بهره‌وری هزینه به معنای انتخاب مکان‌هایی است که زهکشی طبیعی نیاز به ساخت گسترده نهرها را کاهش می‌دهد و در نتیجه خطرات زیست‌محیطی و هزینه‌های بهره‌برداری و نگهداری بلندمدت را کاهش می‌دهد . ^۶۹

همانطور که توسط آزمون کروسکال-والیس نشان داده شده است، تفاوت‌های قابل توجهی در قرارگیری مکانی مزارع بادی با اندازه‌های مختلف در رابطه با رودخانه‌ها و چشمه‌ها مشاهده شد. با این حال، داده‌ها روند ثابتی را در مورد چگونگی وابستگی مساحت مزارع بادی به فاصله از رودخانه‌ها و چشمه‌ها نشان ندادند (شکل S1 m). مدل‌های چند معیاره مبتنی بر GIS به طور معمول فاصله از رودخانه‌ها را به عنوان یک معیار حذف یا لایه بافر، معمولاً ۱۰۰ متر تا ۱ کیلومتر برای محافظت از اکوسیستم‌های آبی ^۷۰ در نظر می‌گیرند . در زمینه خروجی انرژی توربین بادی، واحدهای ۰ تا ۱ مگاواتی به طور متوسط ​​۱۲۲۰ متر از رودخانه‌ها و چشمه‌ها فاصله دارند که نشان دهنده استقرار آنها در محیط‌های پراکنده و در مقیاس جامعه است که در آن زیرساخت‌های هیدرولوژیکی موجود اغلب انتخاب مکان را هدایت می‌کنند (شکل S1 n)، در حالی که توربین‌های ۲ تا ۳ مگاواتی به طور متوسط ​​حدود ۹۰۰ متر فاصله دارند، زیرا ماشین‌های بزرگتر به مکان‌های وسیع‌تر و مسطح‌تری نیاز دارند که اغلب با راهروهای کم‌ارتفاع و زهکشی شده در مجاورت نهرها منطبق هستند. مطالعات چندمعیاره نشان می‌دهند که فاصله تا منابع آبی برای توربین‌های کوچک‌تر وزن کمتری دارد، اما برای پروژه‌های در مقیاس شبکه به دلیل افزایش خطر زیرسازی فونداسیون و شسته شدن جاده‌های دسترسی، حیاتی می‌شود . ^۵۵

تجزیه و تحلیل از طریق آزمون کروسکال-والیس، تفاوت‌های آماری معنی‌داری را در الگوهای محلی‌سازی مزارع بادی در گروه‌های با اندازه‌های مختلف، بسته به فاصله از کانال‌های آب، تأیید کرد. مزارع بادی متوسط ​​با مساحت ۱۵ تا ۲۰ کیلومتر مربع، ^{بیشترین} فاصله متوسط ​​تا کانال (۱۳۶۸۰ متر) را حفظ می‌کنند که احتمالاً از مناطق سیل‌خیز پویا جلوگیری کرده و زیرساخت‌های پایدار را حفظ می‌کند (شکل S1 o). در مقابل، مزارع وسیع با مساحت ۲۵ تا ۳۰ کیلومتر مربع، ^بسیار نزدیک‌تر به هم قرار می‌گیرند (میانگین ۹۷۰ متر)، شاید به دلیل مناطق مزرعه‌ای بزرگتر که با شبکه‌های آبیاری یا زهکشی تلاقی دارند. مدل‌های مناسب بودن مکان به طور معمول آبراه‌ها را به عنوان مناطق ممنوعه در نظر می‌گیرند، اغلب با بافرهای ۲۰۰ تا ۱۰۰۰ متری در اطراف رودخانه‌ها و کانال‌ها برای محافظت از اکوسیستم‌های آبی ^۶۴. در مورد ظرفیت اسمی توربین‌های بادی، واحدهای ۲ تا ۳ مگاواتی در دورترین فاصله از کانال‌ها (۱۰۶۴۳ متر) قرار می‌گیرند، در حالی که واحدهای ۰ تا ۱ مگاواتی به طور متوسط ​​تنها ۲۴۸۱ متر تا نزدیکترین کانال فاصله دارند (شکل S1 p). این الگو احتمالاً منعکس کننده مدیریت ریسک سیل و الزامات حائل محیطی در مکان‌یابی مزارع بادی است. دستورالعمل‌های IFC بر قرار دادن توربین‌ها در خارج از حائل‌های حساس بدنه آبی تأکید دارند تا از فرسایش خاک و تأثیرات کیفیت آب در طول ساخت و بهره‌برداری جلوگیری شود ^۷۱٫ همانطور که نتایج ما نشان می‌دهد، در حالی که مزارع متوسط ​​و توربین‌های با ظرفیت متوسط ​​​​به شدت به این حائل‌ها پایبند هستند، مزارع وسیع و توربین‌های کوچک ممکن است به دلیل محدودیت‌های کاربری زمین یا الزامات عملیاتی از وضعیت ایده‌آل خود فاصله بگیرند، که این امر بر نیاز به ارزیابی‌های خاص مکانی از ریسک هیدرولوژیکی در کنار ارزیابی منابع بادی تأکید می‌کند.

آزمون کروسکال-والیس نشان داد که اندازه مزرعه بادی عامل مهمی است که بر توزیع مکانی آنها نسبت به تالاب‌ها تأثیر می‌گذارد. مزارع بادی با مساحت ۰ تا ۱۵ کیلومتر مربع ⁽ شکل S1 q) بیشترین فاصله را از تالاب‌ها (میانگین ۱۲۰۰ متر) حفظ می‌کنند، احتمالاً به این دلیل که پروژه‌های کوچک و متوسط ​​اغلب برای کاهش موانع صدور مجوز و هزینه‌های کاهش، اجتناب از مناطق حساس هیدرولوژیکی را در اولویت قرار می‌دهند . ^۳۲٫ در مقابل، مزارع با مساحت ۲۵ تا ۳۰ کیلومتر مربع ^به طور متوسط ​​تنها ۵۵۰ متر فاصله دارند، که ممکن است نشان دهد مکان‌های مناسب دورتر از تالاب‌ها در دسترس نیستند. در مورد توان نامی توربین‌های بادی، واحدهای ۲ تا ۴ مگاواتی (شکل S1 r) بیشترین میانگین فاصله از تالاب (۱۳۵۰ متر) را نشان می‌دهند، که نشان می‌دهد ماشین‌های مقیاس بزرگ به مناطق ممنوعه گسترده‌ای برای مرحله ساخت و ساز و ایمنی عملیاتی، به ویژه در خاک‌های اشباع مستعد نشست ^، نیاز دارند . در مقابل، توربین‌های ۰ تا ۲ مگاواتی که اغلب در محیط‌های توزیع‌شده یا عمومی استفاده می‌شوند، به طور متوسط ​​فقط ۹۸۲ متر مکعب مساحت دارند، زیرا می‌توانند از زمین‌های پاکسازی‌شده موجود با حداقل تأثیر جدید استفاده کنند و فونداسیون‌های کوچک‌تر آنها نیاز به اجتناب گسترده از تالاب را کاهش می‌دهد.

با افزایش اندازه مزرعه بادی، فاصله تا منابع آبی مختلف اغلب به دلیل محدودیت زمین موجود و تمایل به حداقل رساندن هزینه‌های مهندسی کاهش می‌یابد. ظرفیت توربین به طور انتخابی بر بافر تأثیر می‌گذارد: ماشین‌های بزرگتر نیاز به قطع دقیق‌تر منابع آبی دارند، اما تأسیسات کوچکتر را می‌توان با استفاده از مناطق توسعه‌یافته در نزدیکی قرار داد. طراحی مزارع بادی باید به دقت بین دسترسی به محل، الزامات حفاظت از اکوسیستم‌های آبی و مقرون به صرفه بودن ساخت و بهره‌برداری تعادل برقرار کند.

تحلیل آماری مناطق جنگلی و زراعی

بر اساس آزمون کروسکال-والیس، چیدمان مکانی مزارع بادی در بین دسته‌های اندازه مساحت با توجه به فاصله آنها از جنگل‌ها به طور قابل توجهی متفاوت است. مزارع بادی با مساحت ۵ تا ۱۰ کیلومتر مربع ⁽ شکل S1 ) بیشترین میانگین فاصله از جنگل‌ها (۵۷۰ متر) را حفظ می‌کنند، احتمالاً به این دلیل که این پروژه‌های متوسط ​​اغلب زمین‌های کشاورزی باز را هدف قرار می‌دهند و به طور فعال از قطعات جنگلی اجتناب می‌کنند تا موانع مربوط به قطع درختان و صدور مجوز را به حداقل برسانند. در مقابل، مزارع با مساحت ۱۰ تا ۱۵ کیلومتر مربع ^به طور متوسط ​​تنها ۳۷۸ متر مربع فاصله دارند، که نشان می‌دهد وقتی دسترسی به زمین، توسعه‌دهندگان را مجبور به استفاده از قطعات مجاور بدون توجه به پوشش درختی می‌کند، ممکن است ردپاهای بزرگتر به لبه‌های حاشیه‌ای جنگل تجاوز کنند . ^۷۲٫ از منظر ظرفیت توربین‌های بادی، داده‌ها روند ثابتی را در مورد چگونگی وابستگی ظرفیت برق توربین‌های بادی به فاصله از جنگل‌ها نشان ندادند (شکل S1t ). همه آنها در فاصله بیش از ۴۵۰ متری از آن واقع شده‌اند. چارچوب‌های انتخاب مکان مبتنی بر GIS، حداقل عقب‌نشینی جنگل بین ۲۰۰ تا ۵۰۰ متر را برای کاهش اثرات بر تنوع زیستی اعمال می‌کنند . ^۷۳

آزمون کروسکال-والیس تفاوت‌های قابل‌توجهی را در مکان‌یابی مزارع بادی با اندازه‌های مختلف در رابطه با فاصله تا محصولات دائمی نشان داد. مزارع بادی با مساحت ۰ تا ۲۰ کیلومتر مربع ⁽ شکل S1 u) به طور متوسط ​​۱۲۰۰ متر از محصولات دائمی فاصله دارند، که نشان دهنده یک استراتژی انتخاب مکان است که از زمین‌های کشاورزی اصلی برای کاهش تلفات احیای این زمین‌ها اجتناب می‌کند ^۷۴٫ برعکس، مزارع با مساحت ۲۵ تا ۳۰ کیلومتر مربع ^به طور متوسط ​​تنها ۷۷۰ متر فاصله دارند، احتمالاً به این دلیل که پروژه‌های بزرگ اغلب از زمین‌های کشاورزی مجاور عبور می‌کنند و نیاز به اقدامات جبرانی برای مالکان زمین دارند. در رابطه با ظرفیت نصب شده توربین‌های بادی، واحدهای ۱ تا ۴ مگاواتی (شکل S1 v) به طور متوسط ​​۱۱۵۰ متر از محصولات دائمی فاصله دارند، زیرا تأسیسات بزرگتر نیاز به بافرهای ساخت و ساز وسیع‌تری دارند و هدف آنها جلوگیری از مناطق کشت فشرده است که در آنها خطرات تراکم خاک بیشترین است. در مقابل، دستگاه‌های ۰ تا ۱ مگاواتی به طور متوسط ​​۸۳۰ متر مربع مساحت دارند و می‌توانند در زمین‌های کشاورزی حاشیه‌ای یا اجاره‌ای که امکان استفاده از انرژی و زمین‌های کشاورزی وجود دارد، مستقر شوند و هزینه‌های جدید آماده‌سازی زمین را به حداقل برسانند.

استراتژی‌های انتخاب مکان برای مزارع بادی به اندازه و ظرفیت پروژه و لزوم در نظر گرفتن محدودیت‌های طبیعی و کشاورزی بستگی دارد. پروژه‌های متوسط ​​و بزرگ ممکن است مجبور شوند به جنگل‌ها یا زمین‌های کشاورزی نزدیک‌تر شوند، اما تلاش می‌کنند محدودیت‌های زیست‌محیطی و قانونی را رعایت کنند.

تحلیل آماری متغیرهای طبیعی در رابطه با پارامترهای گروه‌بندی مزرعه بادی

تجزیه و تحلیل آماری، تغییرات قابل توجهی را در متغیرهای طبیعی در پارامترهای عملیاتی باد نشان داد (جدول  ۳ ).

آزمون کروسکال-والیس، تمایزات قابل توجهی را در تخصیص مکانی مزارع بادی با مساحت‌های مختلف زمین، بسته به فاصله آنها تا شبکه Natura 2000 (زیستگاه‌ها) نشان داد. داده‌ها روند ثابتی را در چگونگی وابستگی مساحت مزارع بادی به فاصله تا Natura 2000 نشان ندادند. مزارع بادی ۱۵ تا ۲۰ کیلومتر مربع ⁽ شکل  ۳ الف) بیشترین فاصله از سایت‌های Natura 2000 (7674 متر) را حفظ می‌کنند، در حالی که مزارع ۲۵ تا ۳۰ کیلومتر مربع ^به طور متوسط ​​​​فقط ۲۷۸۲ متر فاصله دارند. این ممکن است نشان دهد که پروژه‌های با ردپای بزرگ بیشتر در مجاورت یا همپوشانی شبکه‌های زیستگاهی قرار دارند و باعث ایجاد اقدامات کاهش یا اجتناب می‌شوند ^۷۵٫ در غربالگری اولیه، اسناد عملی اتحادیه اروپا توصیه می‌کنند مناطق حائل اولیه ۲ تا ۵ کیلومتری در اطراف سایت‌های Natura 2000 ایجاد شود تا درگیری‌های احتمالی شناسایی شده و طرح سایت اطلاع‌رسانی شود. این فاصله‌ها نقطه شروعی برای ارزیابی‌های دقیق‌تر و خاص سایت هستند.

با توجه به پتانسیل تولید برق توربین‌های بادی، واحدهای ۳ تا ۴ مگاواتی (شکل  ۳ ب) به طور متوسط ​​۷۹۵۵ متر از زیستگاه‌های حفاظت‌شده فاصله دارند که به طور قابل توجهی دورتر از ماشین‌های ۰ تا ۱ مگاواتی در فاصله ۵۱۴۰ متری است. توربین‌های بزرگتر با برج‌های بلندتر و شعاع روتور وسیع‌تر، خطرات برخورد و اختلال بیشتری را برای جمعیت پرندگان و خفاش‌ها ایجاد می‌کنند. از این رو، پیچیدگی در مدل‌سازی خطر برخورد اغلب باعث ایجاد موانع بیشتری نسبت به مناطق Natura 2000 می‌شود ^۷۶٫ مطالعات نشان می‌دهد که حداقل فاصله توربین تا زیستگاه ۲ تا ۵ کیلومتر معمولاً برای جلوگیری از اثرات جابجایی در گونه‌های حساس، مانند پرندگان شکاری، مورد نیاز است که با مقادیر میانگین مشاهده شده برای واحدهای با ظرفیت بالا ^۷۷ مطابقت دارد .

ارتباط آماری معنی‌داری بین اندازه مزرعه بادی و فاصله تا شبکه Natura 2000 (پرندگان) مشاهده شد، که توسط آزمون کروسکال-والیس تعیین شد. مزارع بادی با مساحت ۰ تا ۱۵ کیلومتر مربع ⁽ شکل  ۳ ج) بیشترین میانگین فاصله را تا مکان‌های متمرکز بر پرندگان در Natura 2000 (11500 متر) حفظ می‌کنند، در حالی که مزارع با مساحت ۱۵ تا ۳۰ کیلومتر مربع ^به طور متوسط ​​حدود ۸۰۰۰ متر فاصله دارند، که نشان می‌دهد پروژه‌های با ردپای بزرگتر بیشتر به مسیرهای مهاجرت کلیدی یا زیستگاه‌های تولید مثل تجاوز می‌کنند. در طول غربالگری، دستورالعمل‌های اروپایی مناطق حائل اولیه ۲ تا ۵ کیلومتری در اطراف مکان‌های پرندگان Natura 2000 را توصیه می‌کنند و اصلاحات بعدی بر اساس محدوده پرواز خاص گونه‌ها و مدل‌سازی خطر برخورد ^۷۷ انجام می‌شود. ابزارهای مکان‌یابی مبتنی بر GIS اغلب نمرات جریمه را برای قطعاتی در فاصله ۳ تا ۸ کیلومتری از مناطق حفاظت‌شده پرندگان اعمال می‌کنند تا از رعایت اهداف حفاظتی ^۷۸ اطمینان حاصل شود . در رابطه با ظرفیت الکتریکی توربین‌های بادی، واحدهای ۱ تا ۳ مگاواتی (شکل  ۳ د) بیشترین فاصله یعنی ۱۰۵۰۰ متر را از سایت‌های پرندگان Natura 2000 دارند. در مقابل، توربین‌های ۰ تا ۱ مگاواتی به طور متوسط ​​۵۴۵۰ متر فاصله دارند که نشان‌دهنده استقرار در مناظر ناهمگن است که در آن توربین‌های کوچک می‌توانند در نزدیکی لبه‌های زیستگاه و تحت ریسک اکولوژیکی پایین‌تر همزیستی داشته باشند. ارزیابی‌های خطر برخورد برای گونه‌های پرندگان، مانند پرندگان شکاری و گنجشک‌سانان، نشان می‌دهد که فواصل توربین تا زیستگاه بیش از ۵ کیلومتر به طور قابل توجهی میزان مرگ و میر را کاهش می‌دهد و از روندهای بافر مشاهده شده برای توربین‌های بزرگتر پشتیبانی می‌کند ^۷۱ .

بر اساس آزمون کروسکال-والیس، مکان‌یابی مزارع بادی، که بر اساس اندازه منطقه طبقه‌بندی شده‌اند، با توجه به نزدیکی به پارک‌های ملی به طور قابل توجهی متفاوت بود. مزارع بادی با مساحت ۱۰ تا ۱۵ کیلومتر مربع ⁽ شکل  ۳ ه) بیشترین فاصله متوسط ​​تا پارک‌های ملی، حدود ۸۲ کیلومتر را دارند. برعکس، مزارع با مساحت ۲۵ تا ۳۰ کیلومتر مربع ^به طور متوسط ​​تنها ۴۹ کیلومتر را طی می‌کنند، که نشان می‌دهد پروژه‌های با مساحت بیشتر اغلب از کریدورهای زمینی موجود نزدیک‌تر به مرزهای پارک‌ها، زمانی که قطعات زمین مجاور محدود هستند، استفاده می‌کنند. چنین بافرهایی از مرزهای پارک‌های ملی می‌توانند از یکپارچگی مناظر و زیستگاه حیات وحش محافظت کنند. در رابطه با ضریب ظرفیت توربین‌های بادی، واحدهای ۳ تا ۴ مگاواتی (شکل  ۳ و) به طور متوسط ​​بیشترین فاصله ۷۱ کیلومتری از پارک‌های ملی را دارند که نشان‌دهنده الزامات عقب‌نشینی بیشتر برای ماشین‌های بزرگ برای به حداقل رساندن خطرات در مناظر حفاظت‌شده است. در مقابل، واحدهای ۰ تا ۱ مگاواتی به طور متوسط ​​۴۶ کیلومتر را طی می‌کنند، زیرا تأسیسات در مقیاس جامعه می‌توانند تحت کنترل‌های عملیاتی سختگیرانه‌تر، در نزدیکی مناطق حفاظت‌شده همزیستی داشته باشند.

آزمون کروسکال-والیس تأیید کرد که مزارع بادی با مقیاس‌های مکانی مختلف، نسبت به فواصل ذخایر، به طور ناهموار توزیع شده‌اند. داده‌ها روند ثابتی را در مورد چگونگی وابستگی مساحت مزارع بادی به فاصله تا ذخایر نشان ندادند. کوچکترین مزارع بادی با مساحت ۰ تا ۵ کیلومتر مربع ^به طور متوسط ​​تنها ۸۶۸۰ متر از ذخایر فاصله دارند، زیرا پروژه‌های مقیاس اجتماعی و مقاوم‌سازی اغلب از قطعات موجود نزدیک‌تر به مرزهای ذخایر استفاده می‌کنند (شکل S2a). مزارع بادی با مساحت ۱۵ تا ۲۰ کیلومتر مربع، ^{بیشترین} میانگین جدایی از ذخایر طبیعی را نشان می‌دهند، تقریباً ۱۱۵۷۰ متر مربع، که نشان دهنده ترجیح استراتژیک برای مکان‌یابی توسعه‌های بزرگتر به دور از زیستگاه‌های حساس است. مزارع بادی با مساحت ۲۵ تا ۳۰ کیلومتر مربع، ^۸۸۹۰ متر مربع را نشان می‌دهند که نشان دهنده کمبود احتمالی مکان برای ساخت مزارع بادی با مساحت بزرگ است. در ارزیابی ظرفیت برق توربین‌های بادی، واحدهای ۰ تا ۳ مگاوات (شکل S2b) به طور متوسط ​​تقریباً ۹۰۰۰ متر از ذخایر فاصله دارند و ظرفیت متوسط ​​را با در دسترس بودن زمین و حفاظت‌های زیست‌محیطی متعادل می‌کنند. توربین‌های ۳ تا ۴ مگاواتی بیشترین میانگین جداسازی ۱۱۱۲۰ متری را از ذخایر حفظ می‌کنند که نشان‌دهنده‌ی کاربرد بافرهایی است که برای کاهش سر و صدا، مزاحمت‌های بصری و اختلال در حیات وحش طراحی شده‌اند ^۷۱ .

تجزیه و تحلیل با استفاده از آزمون کروسکال-والیس نشان داد که نزدیکی به مجموعه‌های طبیعت و چشم‌انداز به طور قابل توجهی بر موقعیت مکانی مزارع بادی در دسته‌های مختلف اندازه تأثیر می‌گذارد. داده‌ها روند ثابتی را در مورد چگونگی وابستگی مساحت مزارع بادی به فاصله از مجموعه‌های طبیعت و چشم‌انداز نشان ندادند. مزارع بادی با مساحت ۱۰ تا ۱۵ کیلومتر مربع ⁽ شکل S2 ج) به طور متوسط ​​در فاصله ۲۸۰۸۰ متری از مجموعه‌های طبیعت و چشم‌انداز واقع شده‌اند، در حالی که مزارع با مساحت ۲۵ تا ۳۰ کیلومتر مربع ^به طور متوسط ​​۱۹۷۰۰ متر مربع فاصله دارند، که نشان می‌دهد توسعه‌های با ردپای بزرگ گاهی اوقات به مجتمع‌های تعیین شده نزدیک می‌شوند و نیاز به ارزیابی دقیق تأثیر بصری و زیستگاه دارند. دستورالعمل‌های IFC توصیه می‌کند که توربین‌ها را برای به حداقل رساندن تأثیرات بر چشم‌انداز، با استفاده از نقشه‌برداری تأثیر بصری برای حفظ ویژگی چشم‌انداز، ^۷۱، قرار دهید . با در نظر گرفتن قابلیت‌های خروجی توان توربین‌های بادی، واحدهای ۰ تا ۱ مگاوات (شکل S2 د) به طور متوسط ​​۲۷۶۳۰ متر از مجتمع‌های طبیعت فاصله دارند، در حالی که توربین‌های ۳ تا ۴ مگاوات به طور متوسط ​​تنها ۲۰۴۵۸ متر مربع فاصله دارند که در مناطق بالقوه حساس چشم‌انداز واقع شده‌اند. تحقیقات روی مدل‌های چندمعیاره نشان می‌دهد که فاصله تا مجتمع‌های چشم‌انداز، در کنار منابع بادی و نزدیکی به شبکه برق، مرتباً در میان عوامل اصلی در تحلیل‌های تناسب مزارع بادی قرار ^{می‌گیرد} .

آزمون کروسکال-والیس، تنوع قابل توجهی را در توزیع مزارع بادی با اندازه‌های مختلف، در رابطه با فاصله آنها از مکان‌های اکولوژیکی نشان داد. داده‌ها روند ثابتی را در مورد چگونگی وابستگی مساحت مزارع بادی و ظرفیت توان توربین‌های بادی به فاصله تا مکان‌های اکولوژیکی نشان ندادند. مزارع بادی با مساحت ۱۵ تا ۲۰ کیلومتر مربع ⁽ شکل S2 e) بیشترین میانگین فاصله (۹۵۴۰ متر) را از مکان‌های اکولوژیکی تعیین‌شده حفظ می‌کنند، در حالی که مزارع با مساحت ۲۵ تا ۳۰ کیلومتر مربع نزدیکترین فاصله (۳۵۲۰ متر) را دارند. با توجه به تفاوت در پتانسیل خروجی توربین‌های بادی، واحدهای ۰ تا ۱ مگاواتی (شکل S2 f.) بیشترین فاصله ⁽ ۸۷۰۰ متر ) را دارند، در حالی که دستگاه‌های ۱ تا ۲ مگاواتی به طور متوسط ​​کمترین فاصله (۷۴۰۰ متر) را دارند. این الگوهای قرارگیری ممکن است منعکس‌کننده تعادل بین حفاظت از تنوع زیستی، اتصال زیستگاه و محدودیت‌های دسترسی به شبکه باشد که زیربنای دستورالعمل‌های مدرن برنامه‌ریزی مزارع بادی است.

همانطور که توسط آزمون کروسکال-والیس نشان داده شد، تفاوت‌های قابل توجهی در مکان‌یابی مزارع بادی با اندازه‌های مختلف از نظر رابطه مکانی آنها با پست‌های مستندسازی مشاهده شد. داده‌ها روند ثابتی را در مورد چگونگی وابستگی مساحت مزارع بادی و ظرفیت توان توربین‌های بادی به فاصله تا پست‌های مستندسازی نشان ندادند. مزارع بادی با مساحت ۱۵ تا ۲۰ کیلومتر مربع ⁽ شکل S2 g) به طور متوسط ​​بیشترین فاصله (۷۸.۷ کیلومتر) را دارند، در حالی که مزارع با مساحت ۲۵ تا ۳۰ کیلومتر مربع ^در نزدیکترین فاصله (۳۱.۷ کیلومتر) قرار دارند. با در نظر گرفتن ظرفیت تولید توربین بادی، واحدهای ۳ تا ۴ مگاواتی (شکل S2 h) بیشترین فاصله (۵۵.۰ کیلومتر) را از پست‌های مستندسازی دارند، در حالی که واحدهای ۰ تا ۱ مگاواتی نزدیکترین فاصله (۲۷.۴ کیلومتر) را دارند. فاصله تا پست‌های مستندسازی برای نقاط کنترل نقشه‌برداری مورد استفاده برای نقشه‌برداری و ثبت بسیار مهم است. این الگوها نشان دهنده بده بستان بین دسترسی به کنترل قابل اعتماد و بهینه‌سازی پوشش کاربری زمین و شبکه‌های ثبت در مناظر روستایی هستند.

بر اساس آزمون آماری کروسکال-والیس، مزارع بادی با مساحت‌های مختلف، تغییرات قابل توجهی در مکان‌یابی خود نسبت به مناطق حفاظت‌شده نشان دادند. مزارع بادی با مساحت ۱۰ تا ۱۵ کیلومتر مربع ⁽ شکل S2 i) بیشترین میانگین جدایی (۸۶۶۰ متر) را از مناطق حفاظت‌شده ملی حفظ می‌کنند، در حالی که مزارع با مساحت ۱۵ تا ۲۰ کیلومتر مربع ^در نزدیکترین فاصله (۲۸۰۰ متر) قرار دارند. با در نظر گرفتن تغییرات در ظرفیت توربین‌های بادی، واحدهای ۲ تا ۳ مگاواتی (شکل S2 j) به طور متوسط ​​دورترین فاصله (۷۲۰۰ متر) را دارند، در حالی که واحدهای ۳ تا ۴ مگاواتی نزدیکترین فاصله (۴۶۸۰ متر) را دارند. این الگوهای مکان‌یابی، نیاز به ایجاد تعادل بین یکپارچگی بصری-منظره، حفاظت از زیستگاه و دسترسی به زیرساخت‌ها را منعکس می‌کنند، اصولی که در شورای اروپا ^۷۹ گنجانده شده است .

ارزیابی آماری از طریق آزمون کروسکال-والیس نشان داد که الگوهای محلی‌سازی مزارع بادی بر اساس اندازه و فاصله از بناهای طبیعی (نقاط و چندضلعی‌ها) به طور قابل توجهی متفاوت است. نزدیکی به بناهای طبیعی، چه نقاط، یعنی درختان منفرد، و چه مناطق چندضلعی، یعنی ذخایر کوچک، به طور قابل توجهی با اندازه مزرعه بادی متفاوت است، اما الگوهای مختلطی را با ظرفیت توربین نشان می‌دهد. مزارع بادی با مساحت ۰ تا ۵ کیلومتر مربع ⁽ شکل S2m) بیشترین میانگین جدایی از بناهای طبیعی نقطه‌ای (۳۲۲۰ متر) را حفظ می‌کنند، در حالی که مزارع با مساحت ۱۵ تا ۲۰ کیلومتر مربع ^{نزدیکترین} فاصله را دارند (۲۱۹۰ متر). بناهای طبیعی چندضلعی روند متفاوتی را دنبال می‌کنند: مزارع با مساحت ۱۰ تا ۱۵ کیلومتر مربع ⁽ شکل S2k) به طور متوسط ​​دورترین فاصله ۴۶۶۸۰ متر و مزارع با مساحت ۲۵ تا ۳۰ کیلومتر مربع ^{نزدیکترین} فاصله (۲۴۶۴۰ متر) را دارند. ظرفیت توان توربین به طور قابل توجهی بر فواصل نقطه‌ای-بنای طبیعی تأثیر نمی‌گذارد (p = 0.06). با این حال، توربین‌های ۳ تا ۴ مگاواتی نسبت به توربین‌های ۰ تا ۳ مگاواتی، دورتر از بناهای چندضلعی قرار می‌گیرند (شکل S2l). این الگوها بر لزوم ادغام مناطق میراث فرهنگی و حفاظت از طبیعت در مکان‌یابی مزارع بادی تأکید می‌کنند . ^۲۱

مزارع بادی بزرگتر (۲۵ تا ۳۰ کیلومتر مربع ⁾ اغلب به مناطق طبیعی حفاظت‌شده نزدیک‌تر هستند که ممکن است به دلیل محدودیت دسترسی به زمین مناسب باشد، در حالی که پروژه‌های متوسط ​​(۱۵ تا ۲۰ کیلومتر مربع ⁾ در برخی موارد، بیشترین فاصله بافر را نشان می‌دهند. مزارع بادی کوچکتر (۰ تا ۵ کیلومتر مربع ⁾ اغلب به مرزهای مکان‌های حفاظت‌شده نزدیک‌تر هستند، به ویژه در مورد پروژه‌های محلی یا بازتولید برق. توربین‌های با ظرفیت بالا (۳ تا ۴ مگاوات) معمولاً دورتر از مناطق حفاظت‌شده قرار می‌گیرند، که با الزامات کاهش خطرات برای پرندگان و خفاش‌ها مطابقت دارد، در حالی که واحدهای با ظرفیت کمتر (۰ تا ۱ مگاوات) اغلب در نزدیکی مناطق حساس، به ویژه در مناظر روستایی با فشار اکولوژیکی کمتر، مستقر می‌شوند.

این مطالعه، ارزیابی جامع و آماری از مکان‌یابی مزارع بادی در سراسر لهستان ارائه می‌دهد و بر روابط مکانی بین زیرساخت‌های انرژی بادی و طیف وسیعی از محدودیت‌های محیطی، توپوگرافی و طبیعی تمرکز دارد. با استفاده از روش‌های غیرپارامتری مانند آزمون‌های Kruskal-Wallis و Dunn’s post-hoc، تجزیه و تحلیل تأیید کرد که بسته به مساحت مزرعه بادی و ظرفیت توان توربین‌های منفرد، تفاوت‌های قابل‌توجهی در بیشتر متغیرهای مورد بررسی وجود دارد.

نتایج به وضوح نشان می‌دهد که مزارع بادی از نظر بافت خود تفاوت‌های قابل توجهی دارند. مزارع متوسط ​​و بزرگ معمولاً در مناطقی با سرعت باد بالاتر و شیب‌ها و ارتفاعات مطلوب‌تر قرار می‌گیرند که نشان‌دهنده قرارگیری استراتژیک برای حداکثر بازده انرژی است. توربین‌هایی با ظرفیت برق بیشتر (۳-۴ مگاوات) اغلب دورتر از سکونتگاه‌ها، مجتمع‌های مقدس و تاریخی، پست‌های مستندسازی و مکان‌های طبیعی حفاظت‌شده قرار می‌گیرند که نشان‌دهنده رعایت استانداردهای برنامه‌ریزی و حفظ میراث است.

ویژگی‌های توپوگرافی مانند نزدیکی به جاده‌ها، کانال‌های آب، شبکه‌های برق و ویژگی‌های طبیعی مانند تالاب‌ها و جنگل‌ها نیز الگوهای متفاوتی را نشان می‌دهند. این الگوها نشان می‌دهند که محدودیت‌های مکانی و ملاحظات لجستیکی به طور قابل توجهی بر تصمیمات مکان‌یابی تأثیر می‌گذارند. به طور مشابه، فاصله تا مناطق طبیعی حفاظت‌شده (مانند سایت‌های Natura 2000، ذخایر، پارک‌های ملی، بناهای طبیعی) نشان‌دهنده‌ی تعادل بین توسعه‌ی انرژی و حفظ محیط زیست است. جالب توجه است که در حالی که ظرفیت توربین اغلب تأثیر آشکاری بر الگوهای مکانی نشان می‌دهد، اندازه‌ی مساحت مزرعه‌ی بادی اغلب روندهای کمتری را نشان می‌دهد که بر پیچیدگی تصمیمات مکان‌یابی تأکید دارد.

نکته مهم این است که این مطالعه با ادغام داده‌های مکانی با وضوح بالا از مجموعه داده‌های ملی با تجزیه و تحلیل آماری دقیق، شکاف تحقیقاتی را پر می‌کند تا پویایی‌های مکانی ظریف اما قابل توجه در توسعه انرژی باد را آشکار سازد. یافته‌ها بر نیاز به استراتژی‌های برنامه‌ریزی متناسب و مختص به مکان که مشخصات توربین را در کنار زمینه‌های محیطی و نظارتی محلی در نظر می‌گیرند، تأکید می‌کنند.

این مطالعه توصیه‌های مکانی دقیقی برای مکان‌یابی مزارع بادی در لهستان ارائه می‌دهد. مکان‌یابی استراتژیک مزارع بادی در مناطقی با منابع بادی بهینه و حداقل محدودیت‌های زیست‌محیطی و اجتماعی، کارایی و خروجی را بهبود می‌بخشد و مزایای کلی اقلیمی، از جمله کاهش انتشار CO₂ را افزایش می‌دهد . ^{۱۳ ، ۱۴.} بنابراین، استقرار مناسب توربین‌های بادی، با توجه به عواملی که در این مطالعه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته‌اند، می‌تواند گذار لهستان به یک سیستم انرژی کم کربن را تسریع کند و در عین حال به اهداف اقلیمی اروپا نیز کمک کند.

این بینش‌ها برای سیاست‌گذاران، برنامه‌ریزان و توسعه‌دهندگان به طور یکسان ارزشمند هستند. آن‌ها مبنایی مبتنی بر شواهد برای بهینه‌سازی انتخاب سایت، به حداقل رساندن اثرات زیست‌محیطی و اجتماعی و پیشبرد گذار انرژی بادی لهستان به شیوه‌ای پایدار و مطابق با قانون ارائه می‌دهند. با تکامل چارچوب‌های نظارتی، به ویژه در مورد فواصل بازگشت به عقب و ابتکارات بازتوانی، این یافته‌ها مبنایی قوی برای برنامه‌ریزی استراتژیک آینده فراهم می‌کنند.

اگرچه این مطالعه ارزیابی جامعی ارائه می‌دهد، اما باید به چندین محدودیت اذعان کرد. در طول مطالعه، نویسندگان میزان همبستگی بین تمام جفت‌های ممکن پارامترها را بر اساس ضرایب همبستگی اسپیرمن ^۸۰ با استفاده از طبقه‌بندی گیلفورد ^۸۱ تعیین کردند . هیچ یک از جفت‌ها همبستگی بالاتر از کم (۰-۰.۳) نشان ندادند. مشکل در تفسیر نتایج ارائه شده در نمودارهای جعبه‌ای در این واقعیت نهفته است که داده‌های جمع‌آوری‌شده به سال‌های خاص مرتبط نیستند، که مقایسه آنها را در چارچوب‌های قانونی مختلف غیرممکن می‌سازد. محدودیت‌های بالقوه این مطالعه همچنین شامل عدم دقت در پایگاه‌های داده است که ممکن است از مختصات نادرست توربین روی نقشه‌ها ناشی شود. چنین خطاهایی می‌تواند منجر به عدم دقت جزئی در محاسبه فواصل بین توربین‌ها و ویژگی‌های مختلف شود که به طور بالقوه بر نتایج تأثیر می‌گذارد. محدودیت دیگر مربوط به مقیاس کلان داده‌ها است: هر پیکسل در نقشه‌های توپوگرافی نشان دهنده یک منطقه خاص در دنیای واقعی است، بنابراین تصمیمات مربوط به قرارگیری توربین در یک مکان خاص باید با پارامترهای دنیای واقعی تأیید شود. علاوه بر این، محدودیت‌های قانونی و زمانی ممکن است بر نتایج مدل‌سازی تأثیر بگذارند، زیرا استقرار توربین‌ها تحت شرایط اجتماعی-محیطی مشابه ممکن است به دلیل محدودیت‌های اقتصادی یا نظارتی همیشه امکان‌پذیر نباشد.

مواد

این مطالعه شامل یک مجموعه داده باز شامل ۲۵۸۵ توربین بادی مستقر در لهستان تا آوریل ۲۰۲۳ است ^[۲۲] . گروه‌بندی ظرفیت‌های توربین بادی در این مطالعه از یک ساختار بازه غیر همپوشانی پیروی می‌کند که در آن مرز پایینی حذف و مرز بالایی گنجانده شده است. به عنوان مثال، کلاس ۰-۱ مگاوات شامل توربین‌هایی با ظرفیت‌های بیشتر از ۰ مگاوات و تا ۱ مگاوات است. آستانه بالایی ۴ مگاوات نشان‌دهنده چشم‌انداز فناوری در زمان جمع‌آوری داده‌ها است، زیرا هیچ توربین ساحلی با ظرفیت‌های بالاتر از ۴ مگاوات در لهستان عملیاتی نشده است. در مجموعه داده‌ها، کوچکترین ظرفیت توربین مشاهده شده ۰.۶ مگاوات و بزرگترین آن ۳.۵ مگاوات بود. علامت “۰” در مرزهای بازه فقط به عنوان یک نقطه مرجع ریاضی عمل می‌کند.

منبع اصلی، پایگاه داده Bdot10k با داده‌های توپوگرافی با وضوح بالا در مقیاس ۱:۱۰۰۰۰ است ^۸۲٫ از مدل ارتفاعی دیجیتال (DEM) برای نمایش دیجیتالی زمین استفاده شد ^۸۳٫ داده‌های پایگاه داده GDEP بینش‌هایی در مورد مناطق حفاظت‌شده متعدد لهستان ارائه می‌دهد ^۸۴٫ سایر مجموعه داده‌های کلیدی شامل نقشه سرعت باد (wind_speed_100m) از اطلس جهانی باد ^۸۵ و داده‌های OpenStreetMap است که مزارع بادی ساخته شده را شناسایی می‌کند ^۸۶٫ تقریباً ۹۰٪ از داده‌های شناسایی مزارع بادی ساخته شده از OpenStreetMap می‌آید. ۱۰٪ باقی مانده با یافتن توربین‌ها در منطقه جستجو روی تصاویر ماهواره‌ای و افزودن آنها به مجموعه داده‌های اصلی به دست آمد. برای انجام این کار، از اطلاعات وب‌سایت‌های شرکت‌های انرژی (شرح سرمایه‌گذاری، پروژه‌های فنی، اطلاعیه‌های مطبوعاتی) و مقالات پورتال‌های خبری تخصصی استفاده شد.

پایگاه داده Bdot10k اطلاعات مکانی دقیقی را در مورد ۱۴ دسته از زیرساخت‌ها، از جمله رودخانه‌ها و چشمه‌ها (SWRS)، کانال‌های آب (SWKN)، نهرهای زهکشی (SWRM)، تالاب‌ها (OIMK)، آب‌های سطحی (PTWP)، ساختمان‌ها (BUBD)، خطوط برق (SULN)، جاده‌ها (SKDR)، جنگل‌ها (PTLZ)، محصولات دائمی (PTUT)، مجتمع‌های خاجی (KUSC)، اماکن تاریخی (KUZA)، مرزهای اداری (ADMS) و حفاری‌ها (PTWZ) ارائه می‌دهد. مناطق غیرمسکونی در این تحلیل لحاظ نشده‌اند. زیرساخت شبکه مورد استفاده در این تحلیل شامل خطوط انتقال ولتاژ فوق فشار قوی، ولتاژ بالا و ولتاژ متوسط ​​است. همه انواع جاده‌ها در نظر گرفته شدند زیرا ساخت مسیرهای دسترسی، جزء اصلی هزینه برای توسعه مزرعه بادی است. در تکمیل این، سیستم حفاظت از محیط زیست لهستان شامل ده طبقه‌بندی مجزا است: پارک‌های ملی، ذخایر طبیعی، زیستگاه‌های Natura 2000 و مناطق پرندگان، مجتمع‌های طبیعی و چشم‌انداز، مناطق چشم‌انداز حفاظت شده، مکان‌های زیست‌محیطی، بناهای طبیعی (نقاط و چندضلعی‌ها) و پست‌های مستندسازی. این مجموعه داده‌ها، یک دیدگاه مکانی یکپارچه در مورد عوامل محیطی، توپوگرافی و طبیعی ضروری برای برنامه‌ریزی انرژی باد ارائه می‌دهند.

با استفاده از اطلاعات منابع فوق، یک مجموعه داده جدید برای تجزیه و تحلیل مزرعه بادی گردآوری شده است که شامل متغیرهای کلیدی مانند ظرفیت توان توربین، مساحت مزرعه بادی و سرعت باد در ارتفاع ۱۰۰ متر است. ویژگی‌های محیطی، از جمله ارتفاع (DEM) و شیب نیز در نظر گرفته شده‌اند. دو زیرمجموعه از این مجموعه داده‌ها ایجاد شد که هر کدام بر اساس یکی از دو پارامتر گروه‌بندی طبقه‌بندی شده‌اند: مساحت مزرعه بادی (مساحت مزرعه کیلومتر مربع ⁾ و ظرفیت توان یک توربین بادی واحد (قدرت مگاوات). داده‌های این زیرمجموعه‌ها مستقل هستند که تجزیه و تحلیل‌های قابل اعتماد را تضمین می‌کند. تعداد توربین‌ها در هر زیرگروه در زیر داخل پرانتز نشان داده شده است.

پارامتر گروه‌بندی – مساحت مزرعه بادی:

1. (الف)WF_0_5 km ^۲ – داده‌های مربوط به توربین‌های بادی در مزارع بادی با مساحت ۰ تا ۵ km ^۲ (۱۷۸۷)،
2. (ب)WF_5_10 km ^۲ – داده‌های مربوط به توربین‌های بادی در مزارع بادی با مساحت ۵ تا ۱۰ کیلومتر مربع ⁽ ۴۶۵)،
3. (ج)WF_10_15 km ^۲ – داده‌های مربوط به توربین‌های بادی در مزارع بادی با مساحت ۱۰ تا ۱۵ کیلومتر مربع ⁽ ۱۲۴)،
4. (د)WF_15_20 km ^۲ – داده‌های مربوط به توربین‌های بادی در مزارع بادی با مساحت ۱۵ تا ۲۰ کیلومتر مربع ⁽ ۱۵۶)،
5. (هـ)WF_25_30 km ^۲ – داده‌های مربوط به توربین‌های بادی در مزارع بادی با مساحت ۲۵ تا ۳۰ کیلومتر مربع (۵۳) ^.

گروه WF_20_25 km2 ^وجود ندارد زیرا مجموعه داده‌ها شامل مزارع بادی با مساحت ۲۰ تا ۲۵ km2 ^{نمی‌شود} .

پارامتر گروه‌بندی – ظرفیت توان یک توربین بادی:

1. (الف)WF_0_1 MW – داده‌های مربوط به توربین‌های بادی در مزارع با ظرفیت توان بین ۰ تا ۱ مگاوات (۳۳)،
2. (ب)WF_1_2 MW – داده‌های مربوط به توربین‌های بادی در مزارع با ظرفیت برق بین ۱ تا ۲ مگاوات (۱۴۲۶)،
3. (ج)WF_2_3 MW – داده‌های مربوط به توربین‌های بادی در مزارع با ظرفیت برق بین ۲ تا ۳ مگاوات (۸۷۵)،
4. (د)WF_3_4 MW – داده‌های مربوط به توربین‌های بادی در مزارع با ظرفیت توان بین ۳ تا ۴ مگاوات (۲۵۱).

روش‌ها

کوتاه‌ترین فاصله از هر توربین بادی تا عوارض موجود در پایگاه داده Bdot10k و تا تمام مناطق حفاظت‌شده تعیین‌شده محاسبه شد تا امکان ارزیابی تأثیر مکانی فراهم شود. الگوریتم کوتاه‌ترین خط بین عوارض در QGIS یک روش تحلیل مکانی است که حداقل فاصله اقلیدسی بین هندسه‌های دو لایه بردار ورودی را محاسبه می‌کند. برای هر عارضه در لایه ورودی، الگوریتم نزدیکترین عارضه را در لایه پوششی شناسایی می‌کند و یک خط مستقیم ایجاد می‌کند که نزدیکترین نقاط دو هندسه را به هم متصل می‌کند. خروجی حاصل، یک لایه برداری از عوارض خطی غنی‌شده با اطلاعات ویژگی، مانند شناسه‌های عوارض منبع و هدف و طول خط است.

به دلیل توزیع غیرنرمال متغیرهای مورد تجزیه و تحلیل، از آزمون‌های ناپارامتری برای نمونه‌های مستقل استفاده شد. نرمال بودن با استفاده از آزمون شاپیرو-ویلک برای توزیع‌های تک متغیره و آزمون هنز-زیرکلر برای نرمال بودن چند متغیره ارزیابی شد. از آنجایی که این آزمون‌ها انحراف از نرمال بودن را تأیید کردند، آزمون کروسکال-والیس برای مقایسه میانه‌های گروهی ^۸۷ با استفاده از تابع `kruskal.test` از بسته `stats` اعمال شد. برای مواردی که تفاوت‌های آماری معنی‌داری مشاهده شد، آزمون تعقیبی دان برای شناسایی تفاوت‌های خاص گروهی انجام شد که از طریق تابع `dunn_test` از بسته `rstatix` اجرا شد. با توجه به خطر خطاهای نوع اول ذاتی در آزمایش فرضیه‌های چندگانه، مقادیر p از آزمون دان با استفاده از روش FDR ^۴۳ ، از طریق تابع `p.adjust.method` از بسته `rstatix` تنظیم شدند. مقدار p تنظیم شده زیر سطح معنی‌داری نشان می‌دهد که حداقل میانه یک گروه به طور قابل توجهی با سایرین متفاوت است. سطح معنی‌داری (p < 0.05) برای تمام آزمون‌های آماری در نظر گرفته شد.

انتخاب آزمون‌های آماری توسط چارچوب تصمیم‌گیری مندرج در راهنمای PQStat ^۸۸ هدایت شد . بر اساس این چارچوب، آزمون کروسکال-والیس به عنوان مناسب‌ترین روش برای تجزیه و تحلیل داده‌ها شناسایی شد و از آزمون تعقیبی دان برای انجام مقایسه‌های زوجی استفاده شد.

محاسبات با استفاده از نرم‌افزار RStudio نسخه ۲۰۲۳٫۱۲٫۱٫۴۰۲ ^۸۹ که R نسخه ۴٫۴٫۱ ^۹۰ را اجرا می‌کند، انجام شد .

فرضیه‌های این آزمون‌ها به شرح زیر است:

• فرضیه صفر (H0): میانه‌های همه گروه‌ها برابر هستند.
• فرضیه جایگزین (H1): میانه‌های حداقل یک جفت از گروه‌ها متفاوت هستند.