Statistical Analysis of Wind Speed for Energy Potential estimation in Bahir Dar, Ethiopia using Weibull

• Geletaw, B. ^[1] ; Gebregziabher, K. ^[1]
  1. [1] Bahir Dar University

     Bahir Dar University

     Etiopía

     
• Localización: Latin-American Journal of Physics Education, ISSN-e 1870-9095, Vol. 16, Nº. 4, 2022
• Idioma: inglés
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• Resumen
  • español

    En este estudio, se utilizó un método de análisis estadístico para evaluar el potencial de la energía eólica en Bahir Dar, Etiopía. El análisis se lleva a cabo en función de los datos de velocidad del viento recopilados por la Agencia Meteorológica Nacional (NMA) durante el período de 2006 a 2015. La función de distribución de Weibull se ha utilizado como modelo de análisis estadístico para ajustar los datos reales a través de la función de densidad de probabilidad y la densidad acumulada. función. Al estimar los parámetros de Weibull (forma y escala) en esta evaluación del potencial de energía eólica, se utilizaron tres métodos estadísticos, a saber, el método gráfico (GM), el método de momentos (MOM) y el método de desviación estándar (STDM). La comparación de estos métodos estadísticos para el buen ajuste se realizó mediante el análisis de los procedimientos de error porcentual relativo (RPE), desviación cuadrática media (RMSD), error porcentual medio (MPE) y coeficiente de varianza (R2). El coeficiente de regresión (R2) entre las velocidades reales del viento y los valores previstos por Weibull osciló entre 0,614 y 0,872. A partir de este resultado, el método del momento (MOM) es el mejor método eficiente para determinar el valor de la forma y la escala para ajustarse a las curvas de distribución de Weibull. La velocidad media anual del viento en Bahir Dar es de 6,864 m/s, mientras que la velocidad media del viento y la densidad de potencia previstas por la función de densidad de probabilidad de Weibull son 5,964 m/s y 11,373 kvatios/m2, respectivamente. La función de distribución de Weibull se puede utilizar con una precisión aceptable para la predicción de la producción de energía eólica requerida para el diseño preliminar y la evaluación de las plantas de energía eólica.

  • English

    In this study, statistical analysis method has been used to assess the wind energy potential in Bahir Dar, Ethiopia. The analysis is conducted based on the wind speed data collected by National Meteorological Agency (NMA) for the time span of 2006 to 2015. Weibull distribution function has been used as a statistical analysis model to fit the actual data via probability density function and cumulative density function. While estimating the Weibull parameters (shape and scale) in this wind energy potential assessment, three statistical methods, namely, the Graphical method (GM), method of moments (MOM) and standard deviation method (STDM) were used. Comparison of these statistical methods for the good fit was done by the analysis of the relative percentage error (RPE), root mean square deviation (RMSD), mean percentage error (MPE) and coefficient of variance (R2 ) procedures. The regression coefficient (R2 ) between the actual wind speeds and the Weibull predicted values ranged between 0.614-0.872. From this result, the method of moment (MOM) is the best efficient method for determining the value of shape and scale to fit the Weibull distribution curves.

    The annual mean wind speed in Bahir Dar is 6.864m/s, while the mean wind speed and the power density predicted by the Weibull probability density function are 5.964m/s and 11.373kwatt/m2 respectively. The Weibull distribution function can be used with acceptable accuracy for prediction of wind energy output required for preliminary design and assessment of wind power plants.