Просторово-часовий розподіл показників швидкості вітру і добового максимуму швидкості вітру на території Марокко у 2020-2050 рр.

V. Khokhlov, Doctor of Science in Geography, Professor,

El Hadri Y., PhD Student

Odessa State Environmental University, Odessa, Ukraine

SPATIO-TEMPORAL DISTRIBUTION OF WIND SPEED AND DAILY MAXIMUM WIND SPEED

IN MOROCCO FOR THE PERIOD 2020-2050

The Moroccan energy system is highly dependent on external energy markets. Therefore, the current renewable energy strategy is focused on deployment of large-scale renewable technologies projects. Morocco has abundant wind resources. Estimations made by development organizations in Morocco quantify that the economic and technical potential of wind energy in Morocco amount to 26 GW. The aim of this study is to determine the possible quantitative indicators of wind speed, the daily maximum wind speed and their space-time distribution in the period 20202050 on the territory of Morocco. In study used data from regional climate modelling with a high spatial resolution of the project CORDEX. Simulations of regional climate models provide opportunities for a better understanding of atmospheric processes in the region and their possible future change. In the study use of regional climate models simulations for the RCP 4.5 scenario for the Africa region, presented in a rectangular coordinate system with a spatial resolution of a 44 km. As a result of the regional climate models calculation, the mean monthly Near-Surface Wind Speed, and Daily Maximum Near-Surface Wind Speed values for the period 2020-2050 for the territory of Morocco were obtained. Regional climate models simulations showed that in Morocco will be dominated by gentle and moderate winds. The smallest values of the average wind speed are predicted in Fez - Meknes and Beni-Mellal - Henifra regions and will be about 3 m/s, the highest values can reach 9 m/s on the Atlantic coast to the south of Dakhla village. An analysis showed that in the future a character of annual course, in general, will have two types: in central mountain regions of Atlas, in the northeastern part of country and on the Mediterranean coast maximum wind speed will be register in winter; summer seasonal maximum of wind speed will be typical on the flat areas of the Atlantic coast, in the southern part of the country and on areas located behind the ridges of the Atlas mountains on the border with Algeria. The most favorable for the development of wind energy will be areas located on the shore of the Mediterranean Sea and the Atlantic Ocean and in the southern part of Morocco.

Вступ

Нині людство усвідомило, що єдиним реалістичним засобом для досягнення сталого розвитку й уникнення катастрофічних змін клімату є швидкий і глобальний перехід до відновлюваних енергетичних технологій. За результатами конференції зі змін клімату в Парижі у 2015 р. був розроблений глобальний план, метою якого є подвоєння частки відновлюваних енергетичних джерел у загальносвітовому виробництві енергії до 2030 р. [13]. Утілення в життя цього плану має важливе значення для досягнення "carbonfree" (енергія, виробництво якої не супроводжується викидами двоокису вуглецю) - енергетичної системи - протягом найближчих 50 років, а також зменшення викликів глобальній енергетичній безпеці й ризиків для навколишнього середовища і здоров'я людини. Використання вітрової енергії є одним з найперспективніших напрямів у розвитку відновлюваних джерел енергії.

У 2009 р. уряд Марокко розробив національну енергетичну стратегію, одним із пріоритетних напрямів якої є збільшення частки поновлюваних технологій в енергетиці країни. Марокко володіє багатими вітровими ресурсами. Розрахунки, зроблені організаціями, які беруть участь у розвитку вітроенергетики в Марокко, дають обґрунтування тому, що технічний потенціал вітрової енергії в Марокко становитиме 26 ГВт [12]. На поточний момент існує кілька сценаріїв розвитку відновлюваних джерел енергії в Марокко, які не збігаються лише в кількісних оцінках; усі вони мають на меті нарощування вироблення екологічно чистої вітрової енергії - від повного забезпечення всіх потреб марокканських споживачів до можливості експорту її частини до Європи.

Метою пропонованого дослідження є визначення можливих кількісних показників середньорічної та середньомісячної швидкості вітру, добового максимуму швидкості вітру та їх просторово-часового розподілу в період 2020-2050 рр. на території Марокко.

Фізико-географічна характеристика. Марокко знаходиться на північному сході Африки, на широті від 20 до 35° пн. ш. Площа території становить 446550 км 2 На півночі Марокко омивається водами Середземного моря, а на заході - Атлантичного океану. Марокко відокремлюється від Європи Гібралтарською протокою. Східні кордони проходять усередині континенту.

Територію країни можна поділити на чотири фізико- географічні регіони: Ер-Риф (гірський район) розташований паралельно Середземноморському узбережжю, його висота не перевищує 1500 м; Атлаські гори, які пролягають із південного заходу на північний схід і розділені на три основні хребти: Антиатлас (2360 м), Високий Атлас, вершини якого перевищують 3700 м, і Середній Атлас, північна частина якого - це плато, розташоване на висоті близько 1800 м; регіон прибережних рівнин, що лежать на Атлантичному узбережжі; долини, розташовані на південь від Атлаських гір, що переходять у пустелю.

Гірський хребет Атлас проходить через центр країни, утворюючи розділову лінію між двома основними кліматичними зонами, середземноморським північним прибережним регіоном і південним, внутрішнім, районом, який лежить на краю пустелі Сахара.

Методи і матеріали дослідження. До кліматичних характеристик, за якими оцінюють вітроенергетичний потенціал, належать [5]: середня швидкість вітру (за рік і по місяцях); амплітуда добового ходу швидкості вітру за сезонами року; розподіл (повторюваність) швидкості вітру за градаціями; вертикальний профіль середньої швидкості вітру; густина повітря; інтенсивність турбулентності вітрового потоку та ін. У першому наближенні вітроенергетичний потенціал можна оцінити за величиною середньорічної швидкості вітру, яка має становити > 5 м/с на висоті 10 м над поверхнею землі [3].

Величина максимальної швидкості вітру належить до екстремальних кліматичних показників, які дозволяють точніше оцінити можливі ризики, пов'язані з погод- ними катаклізмами.

У дослідженні використано дані регіонального кліматичного моделювання з високим просторовим дозволом, отримані з проекту CORDEX-Africa [11]. Кліматичні дані CORDEX-Africa одержані з аналізу даних спостережень (1988-2010 рр.) або глобальних кліматичних моделей (1950-2100 рр.). Масштабування виконується з використанням кількох регіональних моделей клімату і методів статистичного зменшення масштабу.

Результати розрахунків регіональних кліматичних моделей (РКМ) дозволяють глибше розуміти атмосферні процеси в досліджуваному регіоні та їх можливі зміни в майбутньому. Найвищу успішність відтворення середніх кліматичних характеристик при порівнянні з даними спостережень зазвичай показує результат осе- реднення за ансамблем моделей. Це пов'язано з тим, що систематичні помилки, властиві кожній моделі окремо, часто є випадковими щодо ансамблю моделей і при осередненні за ансамблем взаємно компенсуються [6].

У роботі використовувались результати моделювання РКМ за сценарієм RCP 4.5 для регіону Африка, які подані в прямокутній системі координат із просторовим дозволом = 44 км. Для аналізу використовувався ансамбль з 11 кліматичних моделей, розроблених у дослідних інститутах і метеорологічних центрах різних країн світу (табл. 1).

Таблиця 1. Характеристики регіональних кліматичних моделей

Список використаних джерел

1. Алисов Б.П. Климатология / Б.П. Алисов, Б.В. Полтараус. - М., 1974.

2. Воробьев В.И. Синоптическая метеорология / В.И. Воробьев. - Л., 1991.

3. Де Рензо Д. Ветроэнергетика / под ред. Д. де Рензо: пер. с англ. ; под ред. Я.И. Шефтера. - М., 1982.

4. Климатология / О.А. Дроздов, В.А. Васильев, Н.В. Кобышева и др. - Л., 1989.

5. Методические указания "Проведение изыскательских работ по оценке ветроэнергетических ресурсов обоснования схем размещения и проектирования ветроэнергетических установок". РД 52.04.275-89. - М., 1991.

6. Новое поколение климатических моделей / Т.В. Павлова, В.М. Катцов, В.П. Мелешко и др. // Труды ГГО. - 2014. - Вып. 575. - С. 5-64.

7. Слиже М.О. Современное распределение ветра в Марокко /М.О. Слиже, А.Б. Семергей-Чумаченко, Ю. Эль Хадри // Укр. гідроме- теорол. журн. - 2016. - № 17. - С. 61-69.

8. Donat M.G., Leckebusch G.C., Wild S., Ulbrich U. Future changes in European winter storm losses and extreme wind speeds inferred from GCM and RCM multi-model simulations. Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 2011. no. 11. рр. 1351-1370. doi:10.5194/nhess-11-1351-2011

9. Graybeal D.Y. Relationships among daily mean and maximum wind speeds, with application to data quality assurance. Int. J. Climatol. 2006, no 26. pp. 29-43. DOI: 10.1002/joc.1237

10. Harris A.R. On Establishing a Climatology of Gust Factors and Assessing Their Ability to Forecast Wind Gusts in Milwaukee, WI. Theses and Dissertations. 2016. URL:https://dc.uwm.edu/etd/1150

11. IS-ENES climate4impact portal. URL:https://climate4impact.eu/ (дата звернення: 23.09.2017)

12. Renewable Energy Transitions in Jordan and the MENA Region. Amman, 2015.

URL:http://library.fes.de/pdf-files/bueros/amman/12045.pdf (дата звернення: 10.03.2018)

13. Roadmap for a renewable energy future.

URL:http://www.irena.org/DocumentDownloads/Publications/IRENA_R Emap_2016_edition_summary.pdf (дата звернення: 10.01.2018)

14. Tong W. Wind Power Generation and Wind Turbine Design. Southampton, 2010.

References:

1. AlisovB.P., Poltaraus B.V. Klimatologiya. M., 1974.

2. Vorob'ev V.I. Sinopticheskaya meteorologiya. St. Petersburg, 1991.

3. D. de Renzo (Ed.) Vetrojenerretika. M., 1982.

4. Drozdov O.A., Vasil'ev V.A., Kobysheva N.V., Raevskij A.N., Smekalova L.K., Shkol'nyjE.P. Klimatologiya. St. Petersburg, 1989.

5. Metodicheskie ukazanija "Provedenie izyskatel'skih rabot po ocenke vetrojenergeticheskih resursov obosnovanija shem razmeshhenija i proektirovanija vetrojenergeticheskih ustanovok". RD 52.04.275-89. M., 1991.

6. Pavlova T.V., Katsov V.M., Meleshko V.P., Shkol'nik I.M., Govorkova V.A., Nadezhina E.D. Novoe pokolenie klimaticheskih modelej. Trudy GGO im. A.I. Voeykova, 2014, no. 575. pp. 5-64.

7. Slizhe M.O., Semergej-Chumachenko A.B., Jel' Hadri Jussef. Sov- remennoe raspredelenie vetra v Marokko. Ukrayins'kyy hidrometeorolohichnyy zhurnal, 2016. №17. pp. 61-69.

8. Donat M.G., Leckebusch G.C., Wild S., Ulbrich U. Future changes in European winter storm losses and extreme wind speeds inferred from GCM and RCM multi-model simulations. Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 2011. no. 11. рр. 1351-1370. doi:10.5194/nhess-11-1351-2011

9. Graybeal D.Y. Relationships among daily mean and maximum wind speeds, with application to data quality assurance. Int. J. Climatol. 2006, no. 26. pp. 29-43. DOI: 10.1002/joc.1237

10. Harris A.R. On Establishing a Climatology of Gust Factors and Assessing Their Ability to Forecast Wind Gusts in Milwaukee, WI. Theses and Dissertations. 2016. URL:https://dc.uwm.edu/etd/1150

11. IS-ENES climate4impact portal. URL:https://climate4impact.eu/ (accessed 23.09.2017)

12. Renewable Energy Transitions in Jordan and the MENA Region. Amman, 2015. URL:http://library.fes.de/pdf-files/bueros/amman/12045.pdf (accessed: 10.03.2018)

13. Roadmap for a renewable energy future.

URL:http://www.irena.org/DocumentDownloads/Publications/IRENA_R Emap_2016_edition_summary.pdf (accessed: 10.01.2018)

14. Tong W. Wind Power Generation and Wind Turbine Design. Southampton, 2010. В. Хохлов, д-р геогр. наук, проф.,

Размещено на Allbest.ru