شبیه سازی امواج دریا و بررسی انرژی قابل استحصال از امواج در سواحل مکران با استفاده از مدل SWAN

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشگاه هواشناسی و علوم جو، تهران، ایران

2 دکترای فیزیک دریا، گروه دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات،تهران، ایران

3 دانشیار پژوهشکده هواشناسی و علوم جو، تهران، ایران

4 استادیار پژوهشکده هواشناسی و علوم جو، تهران، ایران

10.30467/nivar.2024.426307.1274

چکیده

طی سال‌های اخیر نیاز به انرژی در جهان افزایش یافته است. با توجه به تغییر اقلیم و مشکلات آن و نیاز روز افزون جهانی به انرژی، تمایل به استفاده از انرژی‌های فسیلی کاهش یافته و توسعه انرژی‌های نو به یکی از مهم‌ترین مسائل روز تبدیل شده است. در این پژوهش به بررسی یکی از انواع انرژی‌های نو به نام انرژی امواج ناشی از باد پرداخته شده است.در این پژوهش از مدل سوان(SWAN: Simulating Waves Nearshore) برای شبیه‌سازی مشخصات امواج استفاده شد و مشخصات امواج(ارتفاع موج شاخص، جهت موج و پریود موج) در بازه زمانی6 ساله پیش بینی گردید. برای تولید میدان باد ورودی مدلSWAN از خروجی مدل WRF اطلس باد پژوهشگاه هواشناسی دربازه زمانی 2013-2015 و اجرای سه ساله این مدل در بازه 2019-2021 استفاده شد. ﭘﺲ از ﺷﺒﻴﻪ‌ﺳﺎزی اﻣﻮاج، از دادهﻫﺎی ﺛﺒﺖ ﺷﺪه ﺑﻮﻳﻪ چابهار و داده‌های جهانی بازتحلیل Era5 به صورت ساعتی در بازه زمانی 2013-2015 و 2019-2021 ﺑﺮای واسنجی و اﻋﺘﺒﺎرﺳﻨﺠﻲ ﻣﺸﺨﺼﻪﻫﺎی ﻣﻮج از ﺟﻤﻠﻪ ارﺗﻔﺎع ﻣﻮج ﺷﺎﺧﺺ(Hs)و دوره ی ﺗﻨﺎوب ﻣﻮج (Ts) اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪ . سپس میزان انرژی قابل استحصال در سواحل مکران محاسبه شد. نتایج حاصل از میانگین گیری شش ساله نشان داد که بیشترین توان موج در فصل تابستان در نواحی نزدیک به اقیانوس هند قابل استحصال است که به میزان 7.84 وات بر متر برآورد شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Simulation of sea waves and investigation of extractable energy from waves in Makran coastal zone by using SWAN model

نویسندگان [English]

  • Mona Kashizonozi 1
  • Behzad Layeghi 2
  • Abbas Ranjbar 3
  • Sahar tajkbakhsh 4
  • Mehdi Rahnama 4
1 Research Institute of Meteorology and Atmospheric Science , Tehran, Iran
2 Ph.D. of Physical Oceanography, Department of Islamic Azad University Science and Research Branch, Tehran, Iran
3 Associate Prof., Research Institute of Meteorology and Atmospheric Science, Tehran, Iran
4 Assistant Prof., Research Institute of Meteorology and Atmospheric Science, Tehran, Iran
چکیده [English]

In recent years, the need for energy in the world has increased. Due to climate change and its problems and the increasing global need for energy, the desire to use fossil energy has decreased and the development of new energy has become one of the most important issues of the day. In this research, one of the new types of energy, called wind wave energy, has been investigated. In this research, the Swan model (SWAN: Simulating Waves Nearshore) was used to simulate the characteristics of the waves (Significant wave height, wave direction and wave period) were predicted in a period of 6 years. The output of the WRF model was used to generate the wind field of the SWAN model input. After simulating the waves, the Chabahar buoy and Era5 data were used to verify the wave characteristics, including the height of the wave index (Hs) and the period of wave repetition (Ts). Then, the amount of energy that can be extracted in Makran beaches was calculated. The results of the six-year averaging showed that the highest wave power can be obtained in the summer season in the areas near the Indian Ocean, which was estimated about 7.84 W/m.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Renewable energies
  • SWAN model
  • Wave power
  • Monsoon

مراجع

1.    دردی زاده بصیرآبادی،ا. (1391). بررسی انرژی امواج در بندر امیر آباد دریای خزر با استفاده از مدل SWAN، پایان نامه کارشناسی ارشد دانشگاه هرمزگان.
2.    مشهدی، ل. حاجی زاده ذاکر، ن. سلطانپور، م. و مقیمی، س. (1392). شبیه سازی عددی امواج و مد ناشی از توفان گنو در خلیج چابهار، نشریه مهندسی دریا.
3.    Aderinto, T.,  and Hua Li, L., 2018. Ocean wave energy converter: Status and challenges. Energies 2018,11, 1250; doi:10.3390/en11051250.
4.    Chegini, v.,2011. Estimating the potential of renewable energy production in the sea. The research project report (In Persian).
5.    Falnes, J., 2015. Fundamental formulae for wave-energy conversion. Royal Society Open Science, Vol. 2, 34 pages, 18 March 2015; doi: 10.1098/rsos.140305.
6.    Lari, K., Abbasian, g. and Mohseni Arasteh, A., 2011. Investigating sea wave energy converter systems in Anzali port, journal of marine science and technology research (In Persian).
7.    Layeghi, B., Ghader, S., Bidokhti, A. and., 2017. Sensitivity analysis of WRF mode simulations to physical parametrizations in Persian Gulf and Oman sea area during the summer monsoon. Iran Geophysics Journal (In Persian).
8.    Mardani, M. and Zare, M., 2015. Investigating the energy production potential of waves, tides and wind currents in Hormozagn province . Master of Science Thesis, Hormozgan 
University, Faculty of Civil Engineering (In Persian).
9.    Pau Sierra, J., White, A.,  Mösso, C. and Mestres, M., 2017. Assessment of the intra-annual and inter-annual variability of the wave energy resource in the Bay of Biscay (France), doi:10.1016/j.energy.2017.09.112
10.    Purbaa, N., Kelvinb, J., Sandrob, R.,  Gibranb, S., A.I. Permatab, R., Maulidab, F. and  K. Martasuganda, M., 2015. Suitable Locations of Ocean Renewable Energy (ORE)  in Indonesia Region – GIS Approached. Energy Procedia   65  ( 2015 )  230 – 238;  doi: 10.1016/j.egypro.2015.01.035.
11.    Ringwood, J., 2008. Practical challenges in harvesting wave energy. ECOR Symposium, St. John’s, Newfoundland, 23-24 October 2008. 
12.    Shahidian, H., 2016. Measuring the renewable energy potential of waves in Nowshahr using SWAN numerical model. Master of Science Thesis,  Tehran University, Campus of technical faculties(In Persian). Tautra Hoen, M. K., 2009. Modeling and control of wave energy converters. NTNU. Master of Science Thesis ,Norwegian University of Science and Technology. Norway.
13.    Vining, J. G., 2007. Ocean Wave energy converters. Master of Science Thesis, Electrical Engineering, University of Wisconsin, Madison.
14.    Yusefi Khiaban, P., Abbaszade, M., Khorshidghazani, A. and Etefagh, M., 2016. Investigating the performance of the wave star energy converter under the parameters of Caspian Sea waves by simulating regular waves and landing force of krylov. Marine engineering journal,45-55;  URL: http://marine-eng.ir/article-1-420-fa.html (In Persian).
15.    Zabihian, F., 2004. Evaluating the energy of Iranian sea waves and building and testing a method to extract this energy.19th International electricity Conference (In Persian).
16.    IEA, 2021. Ocean Power. https://www.iea.org/reports/ocean-power.
17.    Hu, H., Xue, W., Jiang, P. and Li, Y., (2022). Bibliometric analysis for ocean renewable energy: an comprehensive review for hotspots, frontiers, and emerging trends. Renew. Sustain. Energy Rev. 167, 112739.
18.    Martineza, A. and  Iglesiasa, G., 2020. Wave exploitability index and wave resource classification. Renewable and Sustainable Energy Reviews 134 (2020) 110393. https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.110393
19.    Chena, Y., Zhangb, D., Lib, X., Yan Penga, Wud, C.,  Pub, H.,  Zhoue, D., Caoe, Y. and Zhangf, J., 2023. Significant wave height prediction through artificial intelligent mode decomposition for wave energy management. Energy and AI 14 (2023) 100257. https://doi.org/10.1016/j.egyai.2023.100257
20.    Fairley, I., Lewis, M., Robertson, B., Hemerd, M., Mastersa, I.,  Horrillo-Caraballoa, J., Karunarathnaa, H. and E.Reevea, D. 2020.  A classification system for global wave energy resources based on multivariate clustering. Applied Energy 262 (2020) 114515. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2020.114515.
21.    Hersbach, H., and Dee, D., ERA5 reanalysis is inproduction, ECMWF Newsletter 147,ECMWF, Reading, UK, available at:https://www.ecmwf.int/en/newsletter/147/news/ era5-reanalysis-production (last aRess: May2020), 2019 (data available at:
22.    https://cds.climate.copernicus.eu/cdsapp#!/dataset/reanalysis-era5-single-levels?tab=form,ast aRess: May 2020).
23.    Chee Loon, S. and Koto, J., (2016). Wave Energy for Electricity Generation in Malaysia -Merang Shore, Terengganu. International Journal of Environmental Research & Clean Energy  30nd October 2016. Vol.4 No.1.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 30 آبان 1402
  • تاریخ بازنگری: 11 دی 1402
  • تاریخ پذیرش: 11 بهمن 1402
  • تاریخ اولین انتشار: 11 بهمن 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار