مکان یابی نیروگاه‌های بادی در استان سمنان با استفاده از روشAHP

علوم و تکنولوژی محیط زیست، دورهبیست و دوم، شماره دوازده، اسفند ماه 99

مکان یابی نیروگاه­های بادی در استان سمنان با استفاده از روشAHP

حسن رضایی[1]

Rezaei_hasan63@yahoo.com

مختار کرمی[2]

فهیمه شاکری[3]

چکیده

زمینه و هدف:محدودیت ذخایر انرژی فسیلی در جهان و افزایش سطح مصرف انرژی، همواره بشر را برای جایگزین کردن منابع انرژی جدید به چالش کشیده است. در این بین، باد به عنوان یکی از مظاهر انرژی­های نو از جایگاه ویژه­ای برخوردار است. استان سمنان با توجه به وضعیت توپوگرافی و موقعیت نسبی خود یکی از مناسب­ترین مکان ها  برای احداث نیروگاه بادی می­باشد.

روش بررسی: در این پژوهش برای تعیین مکان­های مناسب جهت احداث نیروگاه بادی در این استان، معیارها و زیر معیارهای مختلفی مد نظر قرار گرفت و با توجه به اهمیت تلفیق اطلاعات، فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) برای وزن­دهی به لایه­ها انتخاب و به کمک نرم­افزار Expert choice پیاده­سازی گردید. از نرم­افزار Arc GIS، به منظور تحلیل فضایی و همپوشانی لایه­ها استفاده شد و بعد از تجزیه و تحلیل اطلاعات، استان سمنان از نظر قابلیت احداث نیروگاه بادی به چهار سطح عالی، خوب، متوسط و ضعیف تقسیم گردید.

یافته ها: در نهایت نتایج حاصل نشان گر آن است که سیستم اطلاعات جغرافیایی به عنوان یک سیستم حمایتی تصمیم­گیری، می­تواند هم در آماده­سازی داده­ها و هم در مدل کردن اولویت­ها و نظرات کارشناسان در رابطه با عوامل مختلف بسیار کارامد باشد و طراحان را در انتخاب مکان مناسب جهت احداث نیروگاه بادی یاری کند.

بحث و نتیجه گیری: در این تحقیق، 3 منطقه، با در نظر گرفتن همپوشانی و انطباق نقشه­های محدودیت، شرایط اقلیمی و نیز بازدید میدانی تعیین گردیدند که این مناطق به ترتیب دامغان، شمال غرب گرمسار و به صورت رگه­هایی در شرق شاهرود می­باشند.

واژه­های کلیدی: مکان­یابی، سیستم اطلاعات جغرافیایی، نیروگاه بادی، فرآیند  تحلیل سلسله مراتبی، سمنان.

Site selection of wind farms in Semnan province by using AHP method

 Hasan Rezaei^[4]*

Rezaei_hasan63@yahoo.com

Mokhtar Karami^[5]

Fahimeh Shakeri^[6]

Abstract

Background and Objective: Limited fossil energy source and increase of energy demand is always pushed man to search for new energy sources as replacement. In this case the winds always have a special place in the new generation of energy sources. Semnan province with favourable topographical and relativity suitable situation is one of the best places for building a wind farm.

Method: Therefore, in this research different criteria and sub criteria have been used to identify the suitable location for building wind farms in Semnan province, As the importance of information fusion, Analytic Hierarchy Process (AHP) method were employed for weighting the layers and the Expert Choice software implemented for this purpose. The Arc GIS program has been used for special analyses and overlapping of layers. After the analysis of information, according to the capacity of building wind farms, province of Semnan has been divided to four parts of great, good, normal and weak.

Findings: At last, it is indicated that Geographic Information System as a Supportive Decision making system can be practical both in preparing of data and designing the priorities and giving expert's ideas dealing with different factors and also help the designers to select the proper location for the wind farms.

Discussion and Conclusion: In this research, three regions have been determined, considering priority of overlaying and limitation of land and places, survey of priority area also considering the climate condition and personal observation have been determined that this places are Damghan, Nothwestern of Garmsar and and some part of eastern Shahroud.

Keywords: Site Selection, Geographic Information System, Wind Farm, Analytic Hierarchy Process, Semnan.

مقدمه

گستردگی نیاز انسان به منابع انرژی همواره از مسایل مهم و اساسی محسوب می­شود (1). تلاش برای دستیابی به یک منبع انرژی پایان­ناپذیر از آرزوهای دیرینه انسان بوده است. منابع انرژی فسیلی نظیر نفت، گاز، زغال سنگ، اورانیوم و غیره روزی به اتمام خواهند رسید (2). با اتمام انرژی­های فسیلی غیر قابل تجدید، تمدن بشری که به انرژی وابسته است، مختل خواهد شد(3). از طرف دیگر، مصرف منابع تولید انرژی فسیلی مشکلات و هزینه‌های مادی و زیست محیطی خاص خود را در پی دارد. استفاده از انرژی اتمی نیز صرف نظر از پیامدهای شدید زیست­محیطی نظیر زباله­های اتمی و غیره، هزینه بالا و تکنولوژی پیشرفته­ای می­طلبد. این مساله سبب شده است که بشر همواره در پی منابع انرژی نو جهت جایگزینی دو منبع انرژی مذکور باشد؛ منابعی که نه تنها ارزان قیمت و قابل دسترس باشد، بلکه مصرف آن ها آلودگی چندانی به بار نیاورد (4). با در نظر گرفتن پارامترهای جغرافیایی، اقتصادی، زیست­محیطی و زمین­شناسی می­توان به پتانسیل­یابی مناطق برای نیروگاه بادی از طریق سیستم اطلاعات جغرافیایی دست یافت.

تاکنون پژوهش‌های زیادی در داخل و خارج در رابطه با امکان استفاده از پتانسیل انرژی باد برای مناطق مختلف جغرافیایی انجام شده است. یکی از پژوهش­ها در این زمینه، کار بابان و پاری^[7](5) است که توسعه و اعمال یک رویکرد به کمک ^[8]GIS به منظور مکان­یابی نیروگاه باد در انگلستان را مورد بررسی قرار دادند. آن ها با استفاده از GIS از 2 روش مختلف برای ترکیب لایه­های اطلاعاتی ایستگاه لنکشایر^[9] استفاده کردند. اول همه لایه­ها به یک اندازه مهم در نظر گرفته شدند و به آن ها وزن برابر داده شد. دوم، لایه­های اطلاعاتی گروه ­بندی شده و با توجه به درجه اهمیت شان رتبه­بندی شدند و نشان دادند که از این نقشه­ها می­توان برای کمک به فرآیند  تصمیم­گیری و یافتن محل مناسب نیروگاه بادی استفاده کرد. در پژوهشی دیگر، بنیوی^[10]و همکاران (6) مکان مناسب برای توربین­های بادی بزرگ با استفاده از GIS را انتخاب نمودند. این تحقیق که بر روی 5 استان کشور تایلند انجام شده است، با هدف به کار بردن جامع سیستم اطلاعات جغرافیایی با ترکیب سیستم تصمیم­گیری چند معیاره (MCDM) برای انتخاب بهتر و موثرتر مکان توربین­های بادی بزرگ در تایلند است. برای دستیابی به این منظور از پارامترهایی هم چون: اطلاعات سرعت باد، ارتفاع، شیب، بزرگ ­راه ها، راه­آهن­ها، مناطق ساخته شده، مناطق جنگلی و مناطق خوش منظره استفاده شده است که در نهایت بهترین مکان برای نصب توربین بادی در سواحل شرقی تایلند از استان ناخن سی تام­مارت^[11] تا استان ناراتی­واس^[12] انتخاب شدند. تحقیقات انجام یافته در گذشته نشان­گر توانایی بالای سیستم اطلاعات جغرافیایی در مشخص کردن مکان­های مستعد برای استفاده از انژی بادی می­باشد. از دیگر پژوهش­ها در این زمینه، می­توان به کار پرابام­رونگ^[13] و همکاران (7)، مصطفایی پور، و همکاران^[14] (8)، شاتا احمد^[15] (9)، ماسّران^[16]و همکارانش (10)، همودا^[17] (11) و .... اشاره کرد. می­توان از پژوهش­های انجام یافته در داخل به پتانسیل­سنجی انرژی باد برق منطقه­ای باختر با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) توسط نوراللهی و همکاران(12) در سال 1390 نام برد. در روش محاسبه پتانسیل باد در این مقاله معیارهای مورد نظر با اهمیتی یکسان مورد بررسی قرار گرفته­اند و این معیارها شامل معیارهای فنی، زیست محیطی، اقتصادی و جغرافیایی می­باشند. این مطالعات نشان داده است که با فرض استفاده از توربین Gamesa G58 می­توان حداکثر 1897 مگاوات برق بادی در منطقه مورد مطالعه تولید کرد که این مقدار تامین کننده­ی 26% برق منطقه در افق 1404 می­باشد. هم چنین به ­پتانسیل­سنجی انرژی باد در استان کرمانشاه اشاره نمود که در سال 1391 توسط محمدی و همکاران(13) بر پایه داده­های جهت و سرعت سه ساعته باد ایستگاه­های همدید کرمانشاه، اسلام­آباد غرب، روانسر، کنگاور و سرپل ذهاب، در طول سال­های 1997 تا 2006 انجام شده است. نتایج این پژوهش گویای آن است که سه ایستگاه روانسر، سرپل ذهاب و کنگاور، پتانسیل مناسبی برای تولید انرژی باد دارند. منطقه اسلام آباد غرب در صورت استفاده از توربین­های بادی مرتفع، برای بهره­ بردای از انرژی باد مناسب است و کرمانشاه برای استفاده از انرژی باد، پتانسیل مناسبی ندارد. به همین منظور سعی بر این است که در استان سمنان با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی به مکان­یابی و شناسایی نیروگاه­های بادی پرداخته و توان منطقه در تولید انرژی الکتریسیته مورد ارزیابی قرار گیرد.

مواد و روش­ها

منطقه مورد مطالعه

منطقه مورد مطالعه، با وسعتی حدود 96815 کیلومتر مربع، در محدوده­ی جغرافیایی، بین مدارهای 51 درجه و 51 دقیقه تا 57 درجه و 3 دقیقه طول شرقی و 34 درجه و 13 دقیقه تا 37 درجه و 20 ددقیقه عرض شمالی از نصف النهار گرینویچ قرار گرفته است. این استان از جانب شمال به استان­های خراسان شمالی، گلستان و مازندران، از جنوب به استان­های یزد واصفهان، از مشرق به استان خراسان رضوی و از مغرب به استان­های تهران و قم محدود می­باشد.

شکل 1- موقعیت منطقه مورد مطالعه در کشور(منبع: نویسندهمقاله).

Figure 1. Location of the study area in the country. (Source: Authors)

در مکان­یابی نیروگاه بادی، به عنوان یک مساله تصیم­گیری به مواد و ابزار خاص این موضوع نیاز می­باشد. در این تحقیق، از آمار 25 ساله (2012-1987) اقلیمی استان سمنان استفاده شد و برای تجزیه و تحلیل فضایی و تهیه نقشه­های معیارهای اقلیمی، جغرافیایی، اقتصادی- اجتماعی، زیست­محیطی و زمین شناسی از نرم­افزار ARC GIS9.3 بهره برداری گردید. به منظور بررسی کاربری اراضی از تصویر ماهواره‌ای سنجنده ETM+ ماهواره لندست مربوط به سال 2008 و برای تحلیل و تفسیر اطلاعات آن از نرم­افزار ENVI+8 و از تابع الحاقی Spatial Analyst استفاده شد. هم چنین برای وزن­دهی به لایه­ها از نرم­­افزار Expert choice بهره برداری گردید.

روش پردازش فرآیند  تحلیل سلسله مراتبی (^[18]AHP) و تعیین اهمیت ضریب معیارها:

فرآیند تحلیل سلسله مراتبی یکی از بهترین روش­های تصمیم­گیری برای زمانی است که تصمیم­گیرنده دارای معیارهای چندگانه باشد (14)، زیرا تحلیل­گران یا تصمیم­گیرند­گان را جهت سازماندهی مسایل حساس و حیاتی یاری می­نماید (15). فرآیند  تحلیل سلسله مراتبی با شناسایی و اولویت­بندی عناصر تصمیم­گیری شروع می­شود. این عناصر شامل اهداف، معیارها و گزینه­های احتمالی است که در اولویت­بندی به کار گرفته می­شوند. در این فرآیند ، شناسایی عناصر و ارتباط بین آن ها منجر به ایجاد یک ساختار سلسله مراتبی می­شود. دلیل سلسله ­مراتبی بودن، ساختار خلاصه­سازی عناصر تصمیم­گیری هم چون زنجیری در سطوح مختلف است. پس، ایجاد یک ساختار سلسه­ مراتبی از موضوع مورد بررسی، نخستین گام در فرآیند  تحلیل سلسله­ مراتبی به شمار می­رود و اهداف، معیارها و گزینه­ها و نیز ارتباط آن ها در همین ساختار نشان داده می­شود. مراحل بعد در فرآیند  تحلیل سلسله­ مراتبی شامل محاسبه وزن (ضرایب اهمیت) معیارها و زیر معیارها، محاسبه­ی ضریب اهمیت (وزن) گزینه­ها محاسبه­ی نهایی گزینه­ها، و بررسی سازگاری منطقی قضاوت­هاست (17-16).

در فرآیند  تحلیل سلسله مراتبی، برتری بین گزینه­ها به وسیله­ی مقایسه جفتی بین آن ها تعیین می­شود. در مقایسه جفتی روال کار چنین است که برای بررسی دو گزینه یکی از آن ها را در نظر گرفته و به وسیله­ی آن ارجحیت یا اهمیت دو گزینه را نسبت به هم می­سنجند (18). در این فرآیند  از اعداد 1 تا 9 به عنوان یک مقیاس استاندارد، برای مشخص کردن اهمیت گزینه­ها (از اهمیت مساوی تا اهمیت فوق العاده زیاد) نسبت به هم استفاده می­شود. در ماتریس مقایسه جفتی، عدد 9 نشان دهنده اهمیت فوق العاده زیاد یک معیار نسبت به دیگری است و عدد 9/1 نشان دهنده­ی ارزش فوق العاده پایین یک معیار نسبت به معیار دیگر و ارزش عددی 1 نیز نشان دهنده­ی اهمیت­های برابر می­باشد (19). شکل (2) مراحل مختلف تحقیق را به شکل شماتیک نشان می­دهد.

جدول 1- مقیاس 9 ساعتی برای مقایسه جفتی (20-21).

Table 1. 9-hour scale for pair comparison (20-21).

شکل 2- مراحل مختلف تحقیق.

Figure 2. Different stages of research.

تعیین امتیاز نهایی (اولویت) گزینه­ها و میزان سازگاری

تا این مرحله، ضرایب اهمیت معیارها و زیر معیارها در ارتباط با هدف مطالعه و نیز ضرایب اهمیت (امتیاز) گزینه­ها در ارتباط با هریک از زیر معیارها تعیین شده است. در این مرحله، از تلفیق ضرایب اهمیت مزبور، امتیاز نهایی هر یک از گزینه­ها تعیین خواهد شد. برای این کار از «اصل ترکیب سلسله مراتبی» ساعتی که منجر به بردار اولویت، با در نظر گرفتن همه قضاوت­ها در تمامی سطوح سلسله مراتبی می­شود، استفاده خواهد شد (22).

یکی از مزیت­های فرآیند  سلسله مراتبی این است که میزان سازگاری مقایسه­های انجام شده را مشخص می­کند. این میزان نشان می­دهد که تا چه اندازه می­توان به اولویت­های حاصل از اعضای گروه یا اولویت­های جدول­های ترکیبی اعتماد کرد. تجربه نشان داده است که اگر میزان سازگاری (C.R) کمتر از 10/0 باشد، می­توان سازگاری مقایسه­ها را پذیرفت، در غیر این صورت باید مقایسه­ها مجددا انجام گیرد (23). میزان سازگاری به روش ذیل قابل محاسبه می­باشد.

در روابط فوق n تعداد گزینه­های رقیب و R.I. شاخص سازگاری تصادفی است. با توجه به این که  مقدار سازگاری کمتر از 1/0به دست آمد، ماتریس تلفیق شده گروهی مقایسات زوجی انواع معیارهای مکان­یابی نیروگاه بادی از سازگاری برخوردار است.

حداقل محدودیت­های اعمال شده بر روی لایه­ها

در هر عملیات یا پژوهش مکان­یابی نیاز است تا برای جلوگیری از تلف شدن وقت و هزینه، از بین رفتن محیط زیست و حیات جانوری و نیز برای دوری کردن از بلایایی طبیعی مانند زلزله، سیل، ..... حداقل محدودیت­هایی در نظر گرفته شود. این کار در محیط نرم­افزار  Arc GIS به صورت باینری یا همان 0 و 1  انجام گرفت و به مناطقی که در کم­تر از حداقل فاصله­های در نظر گرفته شده قرار داشتند عدد 0 و به مناطقی که در محدوده­ مناسب قرار داشتند عدد 1 اختصاص داده شد. جدول (2) نشان گر عوامل محدود کننده، حداقل و حداکثر فاصله از معیارهای مورد بررسی می­باشد.

جدول 2- عوامل محدود کننده، حداقل و حداکثر فاصله از معیارهای مورد بررسی (5).

Table 2. Limiting factors, minimum and maximum distance from the studied criteria (5).

نتایج و بحث

وزن معیارها

در اولین اقدام، وزن معیارها تعیین می­شود. این وزن­ها، با توجه به اهمیت معیارها در مقابل یک دیگر، نسبت به هدف "مکان­یابی احداث نیروگاه بادی" تعیین می گردد. ابتدا معیارهای لایه­­های اصلی با یک دیگر مقایسه می­شوند. در شکل (3) مقایسه زوجی معیارهای لایه­های اصلی در مکان­یابی احداث نیروگاه بادی نشان داده شده که در آن معیار اقلیمی با وزن 515/0 و معیار زمین­شناسی با وزن 053/0 به ترتیب بیشترین (زیرا عوامل اقلیمی که شامل گزینه­های سرعت باد، سرعت باد غالب ، فشار و دما می­باشد از اصلی­ترین عوامل مکان­یابی نیروگاه بادی می­باشد به همین دلیل وزن بیشتری را به خود اختصاص داده­اند) و کمترین تاثیر را در احداث نیروگاه بادی دارد و شکل (3) وزن­های محاسبه شده معیارها در نرم افزار  Expert Choiceرا نشان داده

که میزان سازگاری در آن 08/0 می­باشد این مقدار کمتر از مقدار استاندارد آن یعنی 1/0 بوده و این نشان دهنده­ی دقت وزن­دهی­های انجام شده است.

معیارهای اقلیمی

معیارهای اقلیمی یکی از مهم­ترین معیارها جهت احداث نیروگاه­های بادی می­باشند. در این تحقیق، عناصر اقلیمی، در مقایسه با معیارهای دیگر دارای اهمیت بالاتری بوده و در نتیجه وزن بیشتری را به خود اختصاص داده­اند. در این خصوص پارامترهای اقلیمی سرعت باد، سرعت باد غالب، فشار و دما از زیر معیارهای اقلیمی بوده که برای مکان­یابی احداث نیروگاه بادی انتخاب شده­اند.

معیارهای جغرافیایی

یکی از عوامل اصلی که باید در مکان­یابی احداث نیروگاه بادی مورد توجه قرار گیرد، معیارهای جغرافیایی است. زیر معیارهای جغرافیایی مورد بررسی، ارتفاع از سطح دریا و شیب زمین می­باشند که هر چه ارتفاع و شیب (در شیب­های منفی یا چاله­ها نباید اقدام به احداث نیروگاه بادی نمود، زیرا که این گودی­ها به صورت مانع در برابر باد عمل می­کنند) کم باشد بنابر، این حمل تجهیزات آسان تر شده و لذا از لحاظ اقتصادی باصرفه خواهد بود. این معیارها پس از وزن­دهی، در محیط نرم­افزار ArcGIS مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفتند.

معیارهای اقتصادی – اجتماعی

از دیگر معیارهای مهمی که در مکان­یابی احداث نیروگاه بادی باید به آن توجه داشت، معیارهای اقتصادی – اجتماعی می­باشد. معیارهای اقتصادی – اجتماعی شامل زیر معیارهای فاصله از راه های  ارتباطی (جاده­های فرعی، جادهای اصلی، خطوط راه آهن)، فاصله از شهرها و روستاها (مراکز جمعیتی) می­باشند. فاصله استاندارد از راه های  ارتباطی دستیابی به شبکه­های برق سراسری را راحت­تر خواهد نمود و نیازی به احداث جاده­های جدیدتر نخواهد بود هم چنین ساختمان­ها در شهرها و روستا به دلیل این که نوعی مانع در برابر عملکرد باد محسوب می­شوند، باعث پایین آمدن توان قابل استحصال از توربین بادی خواهد شد. لذا در احداث نیروگاه بادی باید فاصله­های استاندارد از این مناطق حفظ شود.

معیارهای زیست­محیطی

توجه به مسایل زیست­محیطی در مکان­یابی احداث نیروگاه بادی در حال حاضر یکی از مهم­ترین اهداف پژوهشی در ایران و جهان می­باشد. معیارهای زیست محیطی شامل زیر معیارهای فاصله از مناطق حفاظت شده، کاربری اراضی و فاصله از رودخانه­ها می­باشد، زیرا که این مناطق همواره محل زندگی گونه­های نادر گیاهی و جانوری هستند مخصوصا ساحل دریاها که محل زندگی پرندگان مهاجر است و احداث نیروگاه بادی در مناطق باعث برخورد پرندگان به پره­های توربین بادی و تلف شدن آن ها خواهد شد.

معیارهای زمین­شناسی

بررسی معیارهای زمین­شناسی جهت احداث نیروگاه بادی از اهمیت ویژه­ای برخوردار است، زیرا که عدم توجه به معیارهای زمین­شناسی برای احداث نیروگاه بادی باعث آسیب دیدن شدید نیروگاه و اتلاف سرمایه­ها در احداث نیروگاه خواهد شد. زیر معیارهای زمین­شناسی عبارتند از فاصله از کانون­های لغزشی و فاصله از گسل­ها که برای تعیین مکان مناسب جهت احداث نیروگاه بادی مورد توجه قرار می­گیرند.

شکل 3- وزن­های محاسبه شده معیارها در نرم­افزار Expert Choice.

Figure 3. Calculated weights of criteria in Expert Choice software.

وزن زیر معیارها

با توجه به این که برای هر معیار، زیر معیارهایی تعریف شده است، در این مرحله، برای وزن­دهی به زیر معیارها، دو به دو آن­ها با هم مقایسه می­شوند. بدین صورت برای هر کدام از زیر معیارها، به طور جداگانه مقایسه زوجی انجام می­گیرد. در ادامه به طور جداگانه به بررسی و ارزیابی هر یک از زیر معیارها پرداخته شده است.

زیر معیار اقلیمی

سرعت باد، سرعت باد غالب، فشار و دما جزء زیر معیارهای معیار اقلیمی می­باشند که بعد از وزن­دهی مورد آنالیز قرار گرفتند. در بررسی شکل (4) که مقایسه زوجی معیار اقلیمی در آن انجام گرفته و میزان سازگاری مقایسه زوجی بین معیارها در آن 07/0 می­باشد، سرعت باد بیشترین وزن (549/0) و دما کمترین وزن (074/0) را بخود اختصاص داده است در این جا  با توجه به این که سرعت باد اصلی­ترین عامل در مکان­یابی نیروگاه بادی­ می­باشد، وزن بیشتری به خود اختصاص داده است. دلیل پیشی گرفتن وزن سرعت باد به سرعت باد غالب این است که امروزه با پیشرفت تکنولوژی توربین­هایی تولید می­شوند که توانایی چرخش را در همه جهات باد دارا می­باشند، بنابراین وزن کمتری به سرعت باد غالب نسبت به سرعت باد اختصاص داده شد.

زیر معیارهای جغرافیایی

زیرمعیارهای جغرافیایی شامل ارتفاع از سطح دریا و شیب می­باشد. این لایه­ها بعد از وزن­دهی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. شکل (5) نمودار وزن­های محاسبه شده را نشان می­دهد که ضریب یا میزان سازگاری در آن صفر می­باشد همچنین با توجه به این که ارتفاع هر چه کمتر باشد در نتیجه حمل تجهیزات توربین به منطقه آسان­تر خواهد شد و لذا از لحاظ اقتصادی به صرفه­تر خواهد بود، بنابراین معیار ارتفاع از سطح دریا، وزن (800/0) بیشتری نسبت به شیب (200/0) به خود اختصاص داده است.

شکل 4- نمودار وزن محاسبه شده در نرم­افزار Expert choice.

Figure 4. Weight chart calculated in Expert choice software.

شکل5- نمودار وزن­های محاسبه شده در نرم­افزار Expert choice.

Figure 5. Graphs of weights calculated in Expert choice software.

زیر معیارهای اقتصادی-اجتماعی

زیر معیارهای اقتصادی_اجتماعی شامل فاصله از راه های  ارتباطی، فاصله از شهرها و فاصله از روستاها می­باشد. پس از تولید رسترهای فاصله از تک­تک این زیر معیارها، اوزان محاسباتی به طبقات مختلف هر زیر معیار اعمال گردیده است. شکل (6) مقایسه زوجی معیار اجتماعی- اقتصادی را نشان می­دهد و ضریب سازگاری 02/0 می­باشد. در این شکل براساس نظرات کارشناسی راه های  ارتباطی وزن (0655/0) بیشتری را به خود اختصاص داده­اند چرا که نیروگاه بادی با قرار گرفتن در فاصله مناسب از راه های  ارتباطی از لحاظ اقتصادی به صرفه خواهد بود چون دیگر نیازی به احداث راه های  ارتباطی جدید نخواهد بود و هم از لحاظ زیبایی شناسی جلوه­ی خاصی به منطقه قرارگیری نیروگاه خواهد بخشید و از طرف دیگر باعث کاهش خطرات ناشی از کنده شدن پره­ها در کناره جاده­ها خواهد شد که می­تواند صدمات شدیدی را به وسایل نقلیه وارد نماید. همچنین نزدیکی به روستا نیز باعث می­شود تا بتوان از منابع انسانی و مادی روستا به صورت ارزان تر استفاده کرد، یا دوری از شهرها باعث خواهد که در آینده با گسترش شهرها ساختمان­های بلند به مانند مانع در برابر باد عمل نکنند و توان استحصالی توربین را کاهش ندهند.

شکل 6- مقایسه زوجی زیرمعیارهای اجتماعی- اقتصادی.

Figure 6. Paired comparison of socio-economic sub-criteria.

زیر معیارهای زیست محیطی

زیر معیارهای معیار زیست محیطی نیز شامل فاصله از مناطق حفاظت شده، کاربری اراضی و فاصله از رودخانه­ها می­باشد. در شکل (7) مقایسه زوجی زیرمعیارهای معیار زیست­محیطی انجام گرفت و ضریب سازگاری 00877/0 می­باشد که نزدیک به صفر است  فاصله از مناطق حفاظت شده با توجه به این که  اکثرا محل زندگی گونه­های نادر گیاهی و جانوری می­باشد، با احداث نیروگاه در این مکان باعث وارد آمدن لطمات شدید به محیط زیست و از بین رفتن گونه­های گیاهی و جانوری نادر خواهد شد، همچنین فاصله از رودخانه­ها نیز به نوبه­ی خود می­تواند مانع از صدمه دیدن به پرندگانی باشد که در اطراف رودخانه زندگی می­کنند، زیرا با حضور نیروگاه در کنار رودخانه امکان برخورد پرندگان به توربین­ها و از بین رفتن آن ها افزایش خواهد یافت. لذا براساس نظرات کارشناسان فاصله از مناطق حفاظت شده وزن (540/0) بیشتری را به خود اختصاص داد.

شکل 7- وزن­های محاسبه شده زیرمعیارهای، معیار زیست­محیطی در نرم­افزار Expert Choice.

Figure 7. Calculated weights of sub-criteria, environmental criteria in Expert Choice software.

زیرمعیار زمین­شناسی

در تعیین زیر معیارهای زمین­شناسی، فاصله از کانون­های لرزش و فاصله از گسل­ها مورد بررسی قرار گرفتند که در تعیین مکان نیروگاه بادی باید به نقش عوامل فوق توجه نمود. در شکل (8) مقایسه زوجی زیر معیارهای معیار زمین­شناسی در مکان­یابی احداث نیروگاه بادی ارایه گردیده است که در آن فاصله از کانون­های لرزشی براساس نظرت کارشناسان به معیار فاصله از گسل­ها وزن 750/0 تعلق گرفت چرا که احداث نیروگاه بادی در مناطق لرزشی باعث آسیب دیدن توربین­های بادی و کاهش توان استحصال از توربین­ها خواهد شد. در این مورد نیز ضریب سازگاری صفر شد.

شکل 8- وزن محاسبه شده زیر معیارهای زمین شناسی در نرم­افزار Expert Choice.

Figure 8. Weight calculated under geological criteria in Expert Choice software.

وزن گزینه­ها

بعد از تعیین وزن زیر معیارها نوبت به تعیین وزن گزینه­ها      می­شود و اهمیت هر گزینه نسبت به گزینه­ی دیگر مورد ارزیابی قرار می­گیرد. در این جا  به دلیل تعدد مقایسه­ها فقط به 2 مورد از آن ها (ارتفاع و گسل) اشاره شده است (جدول 9 و 10) (شکل 9 و 10). در جدول (9) که مقایسه­های زوجی گزینه­های ارتفاع در آن انجام گرفته، سرعت 1000 تا 2000 متر وزن (502/0) بیشتری را به خود اختصاص داده چرا که بر اساس نظرات کارشناسان امر، ارتفاع مذکور هم از لحاظ سرعت باد و هم از لحاظ حمل تجهیزات حالت متوسط داشته و این امر توان قابل استحصال از توربین بادی را افزایش خواهد داد.

شکل 9- وزن محاسبه شده گزینه­های ارتفاع در نرم­افزار Expert Choice .

Figure 9. Calculated weight of height options in Expert Choice software.

براساس نظرات کارشناسان فعالیت­ گسل­ها می­توانند باعث وارد شدن آسیب­های جبران ناپذیری به نیروگاه بادی بشوند. بنابراین هرچه در احداث نیروگاه بادی از گسل­ها فاصله بگیریم، نیروگاه بادی همان­قدر از آسیب­های ناشی از فعالیت گسل در امان خواهد بود. بنابراین فاصله بیشتر از 10 کیلومتر وزن (547/0) را در مکان­یابی احداث نیروگاه بادی به خود اختصاص داد.

شکل 10- وزن محاسبه شده گزینه­های گسل در نرم­افزار Expert Choice.

Figure 10. Calculated weight of fault options in Expert Choice software.

تلفیق لایه­های اطلاعاتی

پس از تهیه تمام لایه­های اطلاعاتی و تعیین عوامل موثر در مکان­یابی احداث نیروگاه بادی و نقش آن ها در مکان­یابی، و با انجام مدل­سازی و تجزیه و تحلیل داده­های فضایی به کمک GIS، به تهیه نقشه­های عوامل موثر در مکان­یابی نیروگاه بادی پرداخته شد. پس از وزن­دهی لایه­های موثر در مکان­یابی نیروگاه بادی بر اساس فرآیند تحلیل سلسه مراتبی (AHP)، از قابلیت- های سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) به منظور تلفیق و هم پوشانی نقشه­ها استفاده شد و نقشه مکان­های مناسب جهت احداث نیروگاه­های بادی تهیه گردید. نقشه حاصله در 4 کلاس (عالی، خوب، متوسط و ضعیف) طبقه­بندی گردید. منطقه عالی جهت احداث نیروگاه بادی در منطقه مورد بررسی، در محدوده شمال منطقه مورد مطالعه در ایستگاه دامغان با مساحتی بالغ بر 25/363178 هکتار قرار دارد و مناطق خوب با مساحتی بالغ بر 60/1162110 هکتار شامل ایستگاه ­های دامغان، گرمسار و رگه هایی در شرق شاهرود واقع می باشند. این در حالی است که کلاس ضعیف با مساحت بالغ بر 46/9723475 هکتار، سطح وسیعی از مناطق جنوب، جنوب غرب، جنوب شرق، شرق، مرکز و به صورت نواری شمال منطقه مورد مطالعه را به خود اختصاص داده است. در شکل (11) نقشه مکان­یابی مناطق مستعد جهت احداث نیروگاه بادی مشخص گردیده است. جدول 3 مشخصات نقشه مکان­یابی احداث نیروگاه بادی را نشان می­دهد.

جدول 3- مشخصات نقشه مکان­یابی.

Table 3. View map locating.

شکل 11- نقشه مکان­یابی مناطق مستعد جهت احداث نیروگاه بادی.

Figure 11. Location map of areas prone to wind power plant construction.

نتیجه­گیری

در مکان­یابی سایت توربین­های بادی باید از وجود بادهای غالب و همیشگی مطمئن بود و  از طرفی در طول مسیر جهت این بادها کم­ترین مانع وجود داشته باشد. به علاوه جهت، سرعت و تداوم باد غالب آن نیز از عوامل بسیار مهم تلقی می­شوند. با وجود این­ها، تپه­های وسیع، مسطح و تقریبا گرد، مناسب­ترین محل نصب توربین­های بادی هستند.

با استفاده از مدل AHP و براساس معیارهای مورد نظر و با توجه به نقشه نهایی، مناطق مستعد جهت احداث نیروگاه بادی در سطح استان سمنان شناسایی شدند. نتایج به دست آمده       نشان گر پتانسیل بالای شهرهای دامغان، شمال غرب گرمسار و به صورت رگه­هایی در شرق شاهرود برای احداث نیروگاه بادی می­باشند. این مناطق با در نظر گرفتن مجموعه­ای از عوامل سرعت باد، سرعت باد غالب، وسعت، محدودیت و ... تعیین شده­اند. در این تحقیق، از بین معیارهای اقلیمی، جغرافیایی، زیست­محیطی، اقتصادی-اجتماعی و زمین­شناسی، معیارهای اقلیمی و جغرافیایی شامل سرعت باد، سرعت باد غالب، شیب و ارتفاع با اهمیت بیشتر در مکان­یابی احداث نیروگاه بادی ارزیابی شده­اند. یافته­های این تحقیق توانایی سیستم­های اطلاعات جغرافیایی را در مدل­سازی و کمک به برنامه­ریزی محیطی و نیز ترکیب معیارهای کمی و کیفی با مقیاس­های مختلف نشان می­دهد. با توجه به قابلیت­هایی که این سیستم­ها در مدل­سازی فضایی داده­ها دارند؛ تعمیم اطلاعات، ساخت مدل­های جدید و آزمون روش­های مختلف را دارا می­باشند. مکان­یابی و تحلیل با روش  AHPبه برنامه­ریزان کمک می­کند تا بتوانند بر اساس داده­های مکانی بهتر تصمیم بگیرند. قدر مسلم است که هر چه از معیارهای بیشتر و دقیق­تری استفاده شود نتایج بهتری را می­توان انتظار داشت. علی­رغم انتقاداتی که بر این روش وارد می­شود، این روش دارای مزایای بسیاری می­باشد و جهت استقرار و مکان­یابی انواع تاسیسات انسانی و زیست محیطی کاربرد فراوان دارد و کارایی­های خود را به اثبات رسانیده است.

Reference

1. Amani, A., and Hosseini Shama Chi, A.2010, Investigation of wind energy potential in South Aras river basin stations, Journal of Geographical Space, 10(29),1-26. (In Persian)
2. Abdoli, H., Sari Sarraf, B., Hosseini Shama, Chi., 2009. Feasibility study of wind energy potential and its application in industrial development projects (Case study: East Azerbaijan province), Journal of Geographical Space, 9 (28), 74-57. . (In Persian)
3. Soltani, B., Gholamian, A., Dastjani Farahani, K., 2010, Investigation of wind energy potential in Amirabad port in order to feasibility of establishing a wind power plant ", Iranian Energy Journal, 13 (13), 1-15. (In Persian)
4. Zahedi, M, Salahi, B., Jamil, M, 2003. Calculation of wind density and power in order to use its energy in Ardabil, Geographical Research, 37 (53), 41-55. . (In Persian)
5. Baban, Serwan M, J, Tim P,.2000. Developing and applying a GIS assisted approach to locating wind farms in the UK, Renewable Energy 24(1), Pp. 59-71.
6. Bennui, A., Rattanamanee, P., Puetpaiboo وU., Phukpattaranont, P., Chetpa T, Tanan ondh, K., 2007. Site selection for large wind turbine using GIS. PSU-UNS International Conference on Engineering and Environment, Thailand,.1-6.
7. Prabamroong, A., Kasemsan, M., Wanvisa, Ch., and Nuttee, A.,2009. Development of a Gis Decision Support System for Wind Farm Installations in Thailand: Current State and Results. World Renewable Energy Congress– Asia, 690-695.
8. Mostafaeipour, A. A., Sedaghat, B., Dehghan-Niri, C., Kalantar, V., 2011. Wind Energy feasibility study for city of Shahrbabak in Iran, Renewable and Sustainable Energy Reviews,15, 2545- 2556. (In Persian)
9. Ahmed Shata, A.,2012. Potential wind power generation in South Egypt, Renewable and Sustainable Energy Reviews 16, 1528–1536.
10. Masseran, N, A.M, Razali, K. Ibrahim., 2012. An analysis of wind power density derived from several wind speed density functions: The regional assessment on wind power in Malaysia, Renewable and Sustainable Energy Reviews 16, 6476- 6487.
11. Yasmina, A., Abdullatif, H., 2012.Wind energy in Egypt Economic feasibility for Cairo. Renewable and Sustainable Energy Reviews 16, 3312- 3319.
12. Noorullahi, Y., Ashraf, M. A., Zamani, M., .2011. West Regional Wind Wind Energy Potential Assessment Using Geographic Information System (GIS), 8th National Energy Conference, Tehran.
13. Mohammadi, H., Rostami Jalilian, Sh. Taghavi, F. Shamsipour, A. A., 2012, Wind energy potential measurement in Kermanshah province, Natural Geography Research, 44 (2), 19-32.
14. Taylor, B.W., 2004. Introduction to Management Science.  Pearson Education Inc. New Jersey.
15. Bevilacqua, M. D., ’Amore, A., & Polonara, F., 2004. A Multi-Criteria Decision approach to Choosing the Optimal Blanching–Freezing System. Journal of Food Engineering, 63: 253-263.
16. Saaty, Thomas, L., 1990.Decision Making for Leaders.  Pittsburgh:  RWS Publications.
17. Saaty, Thomas L., 1996.the Analytic Network Process. Pittsburgh: RWS Publications.
18. Taha, H.A.,2003. Operations Research. Pearson Education Inc. Fayetteville.
19. Kunz, J., 2010.The Analytic Hierarchy Process (AHP), Eagle City Hall Location Options Task Force, pp.1-25.
20. Bowen, William M., 1990.Subjective judgments and data environment analysis in site selection, Computer, Environment and Urban Systems, Vol. 14, Pp. 133-144.
21. Dey, P.K., Ramcharan, E.K., 2008. Analytic hierarchy process helps select site for limestone quarry expansion in Barbados, Journal of Environmental Management. Pp. 1384-1395.
22. Bertolini, M., Braglia, M., 2006.  Application of the AHP methodology in making a proposal for a public work contract, International Journal of Project Management 24, pp. 422-430.
23. Moreno-Jimenez, J.M., 2005. A spread sheet module for consistent consensus building in AHP-group decision making, Group Decision and Negotiation.Vol, 14. pp 89–108.