X
تبلیغات
علمی - انرزی جزرومد

 
تاريخ : جمعه دوازدهم آبان 1391

تاكنون تلاشهاي بشر براي دستيابي به انرژي‌هاي تجديدپذير، حول محور توربين‌هاي بادي و صفحات خورشيدي متمركز شده است. اما چرا قدرت عظيم نهفته در امواج دريا مورد بي‌اعتنايي و كم توجهي دانشمندان قرار گرفته است؟

تصويري كه ما از امواج سهمگين و پرتلاطم درياها و اقيانوس‌ها داريم، به زيبايي آنها و ضرباتي كه بر پيكر ساحل وارد  مي‌آورند خلاصه مي‌شود. اما آيا نبايد دست به كار شويم و از اين قدرت بي‌كران براي تأمين انرژي استفاده كنيم؟ با افزايش بي‌سابقه قيمت نفت و بالا گرفتن نگراني‌ها در مورد تغييرات آب و هوايي و گرم شدن كره زمين نياز به يافتن منابع جديد و دائمي انرژي‌هاي تجديدپذير بيش از پيش احساس مي‌شود. هم‌اكنون دانشمندان به تكاپو افتاده‌اند تا از امواج درياها و اقيانوس‌ها به عنوان عامل توليد انرژي استفاده كنند.

تحقيقات نظري در اين باره حكايت از آن دارد كه با فعال‌سازي بخش ناچيزي از قدرت نهفته در اقيانوس‌ها و درياها، مي‌توان تمام نياز جهان به انرژي الكتريسيته را تأمين كرد. با اين همه، پياده كردن ايده توليد انرژي از امواج دريا با پيچيدگي‌ها و دشواري‌هاي زيادي در عرصه عمل همراه خواهد بود.

وضعيت كنوني سيستمهاي بازيابي انرژي امواج دريا

در حال حاضر   از انرژي امواج دريا براي توليد الكتريسيته استفاده مي‌شود. به عنوان نمونه پيش‌بيني  مي‌شود كه ظرفيت انرژي قابل حصول از سواحل ژاپن تا حدود 106×35 كيلووات برسد كه معادل يك چهارم انرژي الكتريكي توليد شده در ژاپن است. از ديرباز روشهاي گوناگوني در مورد بازيابي انرژي موج در نظر بوده است. در علم از بين اين روشها به دليل هزينه بالاي ساخت سازه‌هاي ديابي روشي كه بتوانند در شرايط طوفاني امواج دريا مقامت كنند از مقياسهاي كوچك توليد انرژي استفاده شده است. با اين وجود امروزه پيشرفتهايي در زمينه موج‌شكن‌ها و حفظ سواحل و بنادر حاصل شده و طرحهاي اقتصادي و در مقياس كامل از مبدل انرژي امواج دريا در دست بررسي است. در اين سيستمهاي موضوع دور نگاه داشتن امواج دريا از ديوارهاي ساحلي با مسأله توليد انرژي تركيب شده است. در اين گزارش به موقعيت سيستمهاي مبدل انرژي امواج و كاركرد آنها در ژاپن و تعدادي از كشورهاي ديگر مي‌پردازيم.

انرژي‌هاي تجديدپذير

انرژي در حيات اقتصاد صنعتي جوامع، نقش زيربنايي را ايفا مي‌كند، به اين معنا كه هر گاه انرژي به مقدار كافي و به موقع در دسترس باشد توسعه اقتصادي نيز ميسر خواهد بود. انرژي در دنياي امروز نقش خون در بدن را دارد و نگاهي به معضلات گذشته نشان مي‌دهد كه همواره رقابت‌هاي بزرگي در سطح جهاني بر سر تصاحب انرژي وجود داشته است. چرا كه امنيت ملي و پايداري نظام‌هاي حكومتي تا حد زيادي در گرو دسترسي به اين منابع است. خوشبختانه ايران از نظر دارا بودن منابع و ذخاير متنوع انرژي از ثروتمندترين كشورهاي جهان به حساب مي‌آيد. اين منابع در كشور ما با قيمت‌هايي به مراتب نازل‌تر از ساير كشورها و با سهولت  بيشتري به مصرف‌كننده عرضه مي‌شود. آيا اين بهره‌برداري تا بي‌نهايت ادامه خواهد يافت؟ و آيا اين سفره طبيعت و نعمت‌هاي خدادادي براي ما هميشه گسترده خواهد بود؟ بدون شك اين منابع انرژي‌زا روزي پايان خواهد پذيرفت. از آنجايي كه ديگر زندگي عادي انسان امروزي بدون استفاده از منابع انرژي ممكن نيست، بايد همزمان با توسعه روزافزون فن‌آوري‌هاي نوين استحصال انرژي، در روشهاي مصرف بهينه انرژي نيز سرمايه‌گذاري نمود.

وضعيت انرژي‌هاي تجديدپذير در جهان و ايران

اين آمار و ارقام،نشانگر اين واقعيت است كه كشورهاي پيشرفته دنيا عزم جدي بر جايگزيني انرژي‌هاي تجديدپذير به جاي انرژي‌هاي فسيلي دارند. مقالات پژوهشي متعدد و هزينه كردن مبالغ هنگفت و حمايت از پژوهشگران در اين زمينه  خود حاكي از آن است كه اين كشورها در ميان مدت در صدد كاهش وابستگي به سوخت‌هاي فسيلي كشورهايي مانند ايران هستند. براي روشن‌تر شدن اين موضوع وضعيت ايران و جهان را در عرصه بين‌المللي انرژي مورد بررسي قرار مي‌دهيم.

اين دومين عضو اپك از نظر توليد نفت است و حدود 8/6% (12/3 ميليارد تن) از منابع نفتي جهان و %17 (26/6 تريليون متر مكعب) از منابع گازي جهان در ايران واقع شده است. توليد نفت در سال  2000 حدود 16/6 ميليون تن با 3/8 ميليون بشكه در روز بوده است. توليد گاز 287 ميليون متر مكعب در روز است كه در  سال 1991 حدود 204 ميليون متر مكعب در روز بوده است. اين آمار و آمارهاي  تفصيلي ديگر به وضوح نشا‌ن‌دهنده استخراج سريع منابع فسيلي كشور است. از سوي ديگر كشورهاي صنعتي و پيشرفته كه مصرف‌كنندگان عمده انرژي در جهان هستند،همواره سعي دارند بر سهم انرژي‌هاي تجديدپذير در انرژي مصرفي خود بيفزايند. اين معادله، دير يا زود نتيجه خواهد داد كه انرژي‌هاي فسيلي حتي اگر در كوتاه مدت زوال نيابند- قدرت رقابت كمتري در بازار انرژي خواهند داشت.

 انرژي‌ها

از ميان انرژي‌هاي تجديدپذير، انرژي‌هاي دريايي از پاك‌ترين و پرظرفيت‌ترين انرژي‌ها به شمار مي‌روند. و به همين دليل همانگونه در فصل دوم بررسي مي‌كنيم كشورهاي پيشرفته دنيا برنامه‌هاي جامعي براي استحصال انرژي از درياها و اقيانوس‌ها دارند. در ادامه به معرفي مختصر انواع انرژي هاي تجديدپذير دريايي مي‌پردازيم.  منشأ انرژي‌هاي دريايي  نيز مانند همه انرژي‌هاي مورد استفاده ماف خورشيد است. انرژي‌هاي قابل استحصال از دريا به طور كلي شامل منابع زير است.

به اختصار در ادامه مي‌

·        جزر و مد- روش سنتي به دام انداختن آب و ايجاد اختلاف

·        امواج شامل امواج خط ساحلي، نزديك ساحل و فراساحل

·        باد فراساحل داراي مزايايي نسبت به باد

·        جريانات عموماً ناشي از جزر و مد

·        اختلاف گرمايي سامانه هاي موسوم به

·        اختلاف چگالي

·        منابع زيستي و رسوبات

انرژي جزر و مد

تاريخچه استفاده از انرژي جزر و مد به قرن يازدهم ميلادي بر مي‌گردد كه سدهاي متعدد كوچكي در دهانه نهرها و خورها زده  مي‌شد و از آب پشت آنها جهت؟؟كردن غلات استفاده مي‌گردد. انرژي جزر و مد معمولاً توسط سامانه‌هايي شبيه هيدروليكي معمولي مهار مي‌شود. به اين ترتيب كه در هنگام بالا آمدن آب مخازني در ساحل پر شده كه در آن به دام افتاده است در هنگام پايين رفتن تراز آب درياچه‌هاي سد عبور داده مي‌شود و توربينهاي آبي را براي توليد برق مي‌چرخاند. البته مي‌تواند به صورت شرايط مناسب منطقه‌اي و تأسيسات لازم در هنگام بالا بودن تراز از  آب هم عكس اين عمل را انجام داد و از يك جزر و مد دوبار انرژي استحصال كرد. براي بهره‌برداري اقتصادي از اين سامانه‌ها، اختلاف تراز آب در حالت جزر و مد بايد متوسطي معادل حداقل 5 متر داشته باشد كه طبق مطالعات ديگر سياسي و راهبردي، مي‌توان گفت يكي از مهمترين توانمندي‌ها و نقاط قوت كشور ايران، قدرت آن در بازار انرژي‌هاي فسيلي جهان است كه كشورهاي پيشرفته فعلاً به آن وابسته‌اند. از سوي ديگر مسأله  گرم شدن جهاني كه به حد بحراني رسيده است و ديگر مسايل زيست محيطي سبب شده است كه استفاده از انرژي‌هاي فسيلي در معرض انتقادهاي فسيلي است. در آينده نه چندا دور اين احتمال قوت مي‌يابد كه انرژي‌هاي  فسيلي، به دليل عدم تقاضاي كافي بسيار ارزان‌تر شود و يا به دليل  اعمال محدوديت‌ها، به كالايي لوكس تبديل  شده و كاركرد آن در تأمين انرژي جهاني تضعيف گردد. با توجه به تحريم‌هاي  جهاني و سوءاستفاده قدرت‌هاي خودكامه جهاني از وابستگي شديد كشور به منابع انرژي فسيلي، اهميت  پرداختن به اين موضوع بيش از پيش شده است.

انرژي‌هاي نو و تجديدپذير در كشور ما و در جهان موضوع نسبتاً جديدي است. در عين حال مراحل توسعه و پيشرفت فن‌آوري‌هاي مختلف انرژي‌هاي نو متفاوت است. برخي همچون  انرژي باد و فتوولتائيك به درجه بالايي به منظور بهبود عملكرد دارند. با توجه به نو بودن فن‌آوري انرژي‌هاي تجديدپذير، تحقيق و نوآوري در مورد اين سامانه‌ها به مراتب از اهميت بالاتري برخوردار است، به طوري كه مسئله تحقيقات جزء لاينفك سامانه‌هاي تجديدپذير بوده و تنها راه غلبه بر موانع توسعه  و ترويج انرژي‌هاي تجديدپذير ايجاد زمينه‌هاي توسعه‌ تحقيقات، انتقال فن‌آوري‌ و نوسازي فن‌آوري‌ها است. در همين راستا كشورها صنعتي جهان  توجه ويژه  و بودجه‌هاي دولتي كلاني به امر تحقيق و توسعه در حوزه انرژي‌هاي تجديدپذير اختصاص داده‌اند كه به عنوان نمونه بودجه دولتي كه كشورهاي عضو اتحاديه IEA كه از كشورهاي پيشتاز صنعتي جهان نظير آمريكا، آلمان، ژاپن، ايتاليا، دانمارك، هلند و ... تشكيل شده است. اين كشورها در طي سالهاي 1974 تا 2003  به تحقيق، توسعه  و پروژه‌هاي ترويجي داده‌اند.

بودجه D&RD انرژي‌هاي تجديدپذير كشورهاي عضو IEA بر اساس نوع انرژي به صورت  تفكيك شده نمايش داده شده است. همچنين ميزان سهم انرژي‌هاي تجديدپذير در كل انرژي مصرفي كشورهاي عضو IEA در شكلهاي زير نشان داده شده است.

از ميان انرژي‌هاي تجديدپذير، انرژي‌هاي دريايي از پاكترين و پرظرفيت‌ترين انرژي‌ها به شمار مي‌روند. و به همين دليل همانگونه كه در فصل دوم بررسي مي‌شود، كشورهاي پيشرفته دنيا برنامه‌هاي جامعي براي استحصال انرژي از درياها و اقيانوس‌ها دارند. در ادامه به معرفي مختصر انواع انرژي‌هاي تجديدپذير دريايي مي‌پردازيم. منشأ انرژي‌هاي دريايي نيز مانند انرژي‌هاي مورد استفاده ما، خورشيد است.

دريا به طور كلي شامل منابع زير است، كه به اختصار در ادامه مي‌آيد:

·        جزر و مد- روش سنتي به دام انداختن آب و ايجاد اختلاف تراز

·        امواج – شامل امواج خط ساحلي، نزديك ساحل و فراساحلي

·        باد فراساحل- داراي مزايايي نسبت به باد خشكي

·        جريانات –عموماً ناشي از جزر و مد

·        اختلاف گرمايي – سامانه‌هاي موسوم به OTEC

·        اختلاف چگالي (شوري)

·        منابع زيستي و رسوبات دريايي

نكته:

 جزر و مدها به بالا آمدن و پايين رفتن سطح آب اقيانوسها مربوط هستند، جزر يعني پايين رفتن آب يعني بالا آمدن سطح آب.

فصل دوم

تاريخچه

در قرن يازدهم از انرژي جزر و مد در ساحل اقيانوس اطلس در فرانسه انگلستان و اسپانيا با قرار دادن دستگاههايي استفاده شد. استفاده عملي از انرژي جزر و مد در ابعاد تجربي بزرگ در قرن نوزدهم ادامه داده شد. تأسيسات استفاده از انرژي  جزر و مد در انگلستان، آلمان، ايتاليا، شوروي سابق و آمريكا بكار گرفته شد.

ماشينهاي جزر و مدي قديمي   قسمت كوچكي از انرژي جزر و مد موجود را براي توليد انرژي مكانيكي فراهم مي‌كردند توان مكانيكي چنين ماشينهايي بين 30 تا 100 كيلو وات بوده است. استفاده از انرژي جزر و مد براي توليد الكتريسيته اخيراً پيشنهاد شده است. تكنولوژي نو و مهندسي پيشرفته در ساختن سدهاي آب و توربين‌ها و بالا رفتن قيمت ديگر منابع انرژي سبب توسعه بيشتر استفاده از انرژي جزر و مد شده است.

در حالي كه  نيروگاههاي بادي و مراكز ذخيره‌سازي انرژي خورشيدي در نقاط جهان گسترش يافته‌اند و حتي به درون منازل شهروندان نيز راه پيدا كرده‌اند. عينيت بخشيدن به رؤياي توليد انرژي از محل كنترل امواج دريا از اكتبر سال 2007  آغاز شد. در اين تاريخ، نخستين مركز تجاري انرژي امواج در سواحل پرتغال تأسيس شد. در اين مركز، سه تيوپ  مار مانند در جهت امواج سهمگين اقيانوسي كه بر سواحل پرتقال فرود مي‌آيند، نصب شده است قادر به جنب قدرت كوبنده امواج و تبديل آن به انرژي الكتريكي هستند.

در ماه دسامبر سال 2007 شركت آمريكايي pacific gas an electric موافقت‌نامه خريد الكتريسيته  را با مركز توليد انرژي كاليفرنيا كه از سال 2012 فعاليت عملياتي‌اش را آغاز خواهد كرد، امضا كرد علاوه بر اين چند برنامه ملي و بين‌المللي براي ايجاد مراكز توليد انرژي امواج در ساير نقاط جهان در دست بررسي و اجراست.

با اين همه، نتايج اين تلاش‌ها و نوآوري‌ها در هاله‌اي از ابهام، نااميدي و تأخير پوشيده شده است و همين مسأله از سرعت پيشرفت‌ها در اين زمينه كاسته است. به نحوي كه هنوز هيچ‌گونه اقدام جدي براي جذب و توليد انرژي امواج در سطح گسترده و قابل توجهي از سوي شركت‌هاي بزرگ و دولت‌ها صورت نگرفته است.

فصل سوم

تعريف و انواع اين انرژي و  ساختمان آنها  همچنين استفاده‌هاي  غيره‌اي كه از اين نوع انرژي صورت مي‌گيرد.


انرژي جزر و مد و امواج دريا

انرژي دريايي يا اقيانوسي يكي از انواع انرژي تجديدپذير است كه در كنار منابع ديگري نظير انرژي خورشيدي و باد، مورد توجه قرار گرفته است. انرژي امواج و انرژي جزر و مد را مي‌توان مهمترين زير مجموعه‌هاي انرژي‌هاي دريايي به شمار آورد. به دليل تفاوت‌هاي موجود در ويژگي‌ها و روشهاي فني جذب آنها،توسعه اين دو منبع راه متفاوت و مستقلي را طي كرده است.

نيروگاه‌هاي جزر و مدي به دليل مشابهت با نيروگاه آبي و استفاده از فناوري آماده آنها، به پيشرفت‌هاي سريعي نايل آمده است. اما بروز مشكلات زيست محيطي باعث شده است كه تحول و ايجاد تغييرات اساسي در روش كار ضروري شود. توسعه آنها به روش قبل به رغم پيشرفت‌هاي ذكر شده، در عمل محدود شده است. نيروگاههاي موجي از تنوع زيادي برخوردار هستند. برخي بر روي آب شناورند و برخي ديگر در ساحل نصب مي‌شوند. همچنين نحوه درگيري آنها با امواج و در نتيجه نوع حركتي كه جذب مي‌كنند با هم تفاوت بسيار دارد. علاوه بر كارهاي مطالعاتي نمونه‌هاي كوچكي نيز از برخي سيستمهاي موجي در نقاط مختلف جهان ساخته شده و مورد آزمايش قرار گرفته است.

امواج در اثر انتقال انرژي از باد  به دريا به وجود مي‌آيند. نرخ اين انتقال انرژي  بستگي به سرعت باد و نيز بهع مسافتي دارد كه در طول آن باد با سطح آب در فعل و انفعال  بوده است.  موج‌ها به خاطر جرم آبي كه نسبت به سطح متوسط دريا جابجا شده، انرژي پتانسيل و به خاطر سرعت ذرات آب، انرژي جنبشي را با خود حمل مي‌كنند. انرژي ذخيره شده از طريق اصطكاك و اغتشاش و با شدتي كه بستگي به ويژگي امواج و عمق آب دارد، تلف مي‌شود. موجهاي بزرگ در آبهاي عميق  انرژي خود را با كندي بسيار از دست مي‌دهند در نتيجه سيستمهاي امواج بسيار پيچيده هستند و اغلب هم از بادهاي محلي و هم از توفان‌هايي كه روزها قبل در دور دست اتفاق افتاده‌اند سرچشمه‌ مي‌گيرند. امواج توسط ارتفاع طول موج و دوره تناوبشان مشخص مي‌شوند. قدرت امواج معمولاً برحسب كيلووات بر متر بيان مي‌شود كه نمايانگر شدت انتقال يا عبور انرژي از يك خط فرضي به طول يك متر  و موازي با جبهه موج است. امروزه فناوري توليد انرژي  از موج اقيانوس‌ها وجود دارد،  به طوري كه بيش از 400 اختراع در اين زمينه به ثبت رسيده است كه از آنها به سه روش اصلي استفاده از كانال  به شكل مخروط ناقص، استفاده از حركت عمومي امواج اقيانوس توسط مكانيزم‌هاي گوناگون و استفاده از يك ستون نوساني آب مي‌توان اشاره كرد.

جزر و مد  دريا در اثر جاذبه ماه و خورشيد به هنگام گردش زمين به وجود مي‌آيد نيروي جاذبه ماه باعث ايجاد برآمدگي در آبها شده و به علت گردش وضع زمين اين برآمدگي  به سمت غرب جريان پيدا مي‌كند در نتيجه موج‌هايي با دوره 12 ساعت و 25 دقيقه ايجاد مي‌شود. كه دامنه نوسان آنها در اقيانوسهاي بزرگ در حدود 0/5 متر است. اثر نيروي جاذيه خورشيد نيز مشابه ولي ضعيف‌تر است و هر 12  ساعت يك مرتبه ظاهر مي‌شود. به اين ترتيب جزر و مد به صورت منظم در قالب امواج قمري رخ مي‌دهد. بيشترين دامنه جزر و مد زماني به وجود مي‌آيد كه ماه و خورشيد در يك راستا قرار گرفته باشند (اقران) و برعكس هنگامي كه آنها در بربيع باشند اين دامنه حداقل است. هنگامي كه امواج جزر و مدي به سواحل و فلات قاره مي‌رسند. دامنه آنها مي‌تواند در اثر هجوم آب قيفي شدن آبراه و ايجاد رزنانس به طور قابل ملاحظه‌اي افزايش يابد. مثلاً دامنه جزر و مد در نقاط مناسبي از كانادا به بيش از 10 متر مي‌رسد. به رغم پيچيدگي خاصي كه در مورد جزر و مد وجود دارد پيش‌بيني و محاسبه دقيق آن در هر محل ممكن است.

استحصال انرژي از جزر و مد در نقاطي عملي است كه انرژي زيادي به صورت جزر و مدهاي بزرگ در آنها متمركز شده باشد و به علاوه جغرافياي محل نيز براي احداث نيروگاه جزر و مدي سايت مناسبي فراهم كرده باشد. چنين مكانهايي در همه جا يافت نمي‌شوند. اما تا بحال تعداد نسبتاً زيادي شناسايي شده‌اند. در حال حاضر تعداد كمي نيروگاه جزر و مدي در جهان احداث شده است. نخستين و بزرگترين آنها كه از نوع تك حوضچه‌‌اي و دو اثري بوده‌، با ظرفيت 240 مگاوات در لارانس فرانسه تأسيس شده است كه جنبه تجاري دارد. به غير از آن، نيروگاه 20 مگاواتي آناپوليس در كانادا، نيروگاه آزمايشي ‌400 كيلوواتي كيسلاياگوبا در شوروي سابق و نيروگاه 3/2 مگاواتي جيانگيز در چين را مي‌توان نام برد. همچنين چند ايستگاه كوچك چند منظوره  در چين احداث شده است. علاوه بر انرژي جزر و مد و امواج، انرژي حرارتي اقيانوس‌ها يا درياها كه از اختلاف دماي آبهاي سطحي و آبهاي عميق 1000 متري درياهاي بزرگ استفاده كرده و يك سيكل كم راندمان و دما پايين‌ ترموديناميكي را بين اين دو منبع حرارتي سرد و گرم برقرار مي‌كند نيز مورد توجه و بهره‌برداري آزمايشي قرار گرفته است.

منشأ جزر و مد

اساساً جزر و مد بر اثر نيروهاي برهمكنش جاذبه‌اي و سينماتيكي دستگاه زمين ماه خورشيد بوجود مي‌آيد. تأثيرات خورشيد و ماه بر روي زمين تئوري تعادلي جزر و مد را مشخص مي‌كند. نيروي مولد جزر و مدي ساير اجسام سماوي به علت دوري فاصله يا كوچكي جرم قابل چشم‌پوشي هستند. جزر و مدها اثر قابل ملاحظه‌اي در پارامترهاي مداري دستگاه زمين ماه را دارند. حركت ماه را در بررسي دقيق جزر و مد دخيل مي‌دانند كل نيروهاي مولد جزر و مد كوچك است. نيروي اساسي مواد جزر و مد مربوط به ماه است.

انرژي جزر و مد و انتخاب محل

كل انرژي جزر و مدي توزيع شده روي زمين حدود MW 106×3 است. مهمترين عامل تخمين انرژي جزر و مدي عبارتست از ارتفاع جزر و مد و سطح حوضه جزر و مدي است. ماكزيمم انرژي كه مي‌توان به هنگام دوره جزر و مد توليد كرد عبارت است ازEmax=dgsh2 در اين فرمول h ارتفاع جزر و مد و s سطح محصور و d جرم مخصوص آب و g شتاب گرانش زمين است.

اولين طرح بزرگ انرژي الكتريكي از جزر و مد در فرانسه در سال 1966 شروع به كار كردد. در اين واحد ضريب توان، تبديل انرژي جزر و مد به الكتريسيته در حدود 18 تا 25 درصد است. انرژي جزر و مد آلوده‌كننده نيست و براي موجودات دريايي نيز اثرات كمي دارد.

تكنيك‌هاي استفاده از انرژي جزر و مد

يكي از روشهاي ساده و قديمي استفاده از انرژي جزر و مد ايجاد يك حوض تنها است. اين تكنيك فقط يك حوض را با مسدود كردن خليج حاصله از مصب رود يا خليج  اصلي توسط يك سد مورد استفاده قرار مي‌دهد. در طول دوره تناوب يا بالا آمدن آب از دريچه‌هاي راههاي كانالي حوض را پر مي‌كند. وقتي كه سطح آب در حوض بالاتر از سطح دريا هست، انرژي پتانسيل آب مسدود شده حوض با گذشتن از توربين مولد الكتريسيته انرژي توليد مي‌كند. در اين طرح حدود 5 ساعت توليد و 6 تا 7 ساعت پر كردن مجدد و توقف مشخص مي‌شود. تكنيك انرژي خروجي يك راهه حوض تنها با قرار دادن توربين، مولدي كه مي‌تواند موتور پمپ كمكي  به هنگام عمليات پر كردن مجدد مورد استفاده قرار گيرد، اصلاح مي‌شود.

طرح ديگر عبارت از يك حوض با دو راه است. كه توليد انرژي بر اثر حركت آب از طرف دريا به حوض و از طرف حوض به دريا صورت مي‌گيرد. با بكار بردن چنين دستگاهي انرژي بيشتري نسبت به طرح قبلي توليد مي‌شود. با وجود اين انرژي توليد شده در اين طرح مانند طرح يك راهه آن چنان زياد نيست، بنابراين توربين‌هاي طرح دو راهه بسيار بزرگ و گرانقيمت هستند.  انرژي خروجي تكنيك مولد يك دو راهه نيز بايد با پمپ كمكي اصلاح شود، توسعه طرح انرژي جزر و مد لارانس براي دو راه عمليات حوض تنها با پمپ بوده است.

مباحث مرتبط با انرژي جزر و مد

·        تبديل انرژي جزر و مد به الكتريسته

·        تئوري تعادلي جزر و مد

·        توربين

·        توربين مولد الكتريسيته

·        توربين جزر و مدي

·        سطح حوضه جزر و مد

·        طرح انرژي جزر و مد لارانس

·        موتور پمپ

·        نيروي مولد جزر و مد

1- انرژي جزر و مد

به طور كلي براي استفاده از انرژي جزر و مدي از سد جزر و مدي استفاده مي‌كنند كه در عرض يك خليج يا مدخل يك رودخانه جايي كه تغييرات گسترده‌ي جزر و مدي مناسب و كافي است، ساخته مي‌شوند. اين سدها معمولاً از يك سري صندوق‌هاي پيش ساخته از جنس بتون يا فولاد ساخته شده‌اند كه در مكان مناسب در مدخل رودخانه يا خليج به همراه توربين ‌ها قرار مي‌گيرند قسمت‌هايي از سد براي عبور قايق‌هاي كوچك و يا كشتي‌ها به صورت متحرك ساخته شده است. براي يك سد جزر و مدي سه روش عملكردي وجود دارد.

الف) ساده‌ترين روش  در دوره‌ي عقب‌نشيني يا پايين‌آمدگي آب دريا مي‌باشد. توليد الكتريسيته هنگامي كه آب از ميان توربين‌ها از حوضچه به دريا جريان مي‌يابد، ممكن مي‌شود. در واقع سد داراي دريچه‌هايي است كه اجازه مي‌دهد هنگام مد آب عبور كرده و حوضچه پر شود. سپس به هنگام توقف جزر و مد دريچه‌ها بسته شده و آب جمع شده در حوضچه ايجاد يك ارتفاع هيدرواستاتيك مي كند به هنگام پايين آمدن آب دريا دريچه‌ها باز شده و آب از حوضچه به سمت توربين‌ها جريان مي‌يابد و توليد الكتريسيته مي‌كند تا جايي كه تراز آب حوضچه كاهش يابد. دوباره دريچه‌ها بسته شده تا جزر و مد بعدي اتفاق افتد و اين چرخه تكرار شود.

ب) دوره‌ي سيلان يا بالاآمدگي آب دريا كه شامل يك چرخه‌ي معكوس است در اين روش تراز آب حوضچه به پايين  تراز متوسط دريا كاهش مي‌يابد. كه به طور جدي مي‌تواند نتايجي براي شناور سدها و اثرات اكولوژيكي داشته باشد.

ج) دوره‌ي دو‌گانه‌ي سيلان و عقب‌نشيني نيز عملي است. اين روش معمولاً انرژي ببيشتري توليد نمي‌كند و پيچيدگي‌هاي بيشتري دارد و از توربين‌هاي برگشت‌پذير استفاده مي‌شود.

كه در آن A مساحت قطعه برحسب متر مربع، p چگالي آب برحسب كيلوگرم بر مترمكعب و cd ضريب تخليه براي محدود كردن  اثر عبور جريان  از ميان سد مي‌ باشد. اين معادله اختلاف بين ترازهاي آب دريا و حوضچه را هنگام محاسبه انرژي توليدي نشان مي‌دهد.

 

 

2- انرژي امواج

انرژي امواج نتيجه تأثير باد روي اقيانوس‌ها و درياهاست. در واقع باد كه در اثر  اختلاف دماي زمين توليد شده  با وزش روي محيط‌هاي آبي قسمتي از انرژي‌اش  تبديل به انرژي موج مي‌گردد. ميزان انرژي منتقل شده به موج بستگي به سرعت باد، مدت زمان براي هر وزش باد و فاصله‌اي كه باد روي آب مي‌وزد (طول بادگير) دارد.

انرژي امواج سطحي به دو صورت پتانسيل و جنبشي مي‌باشد. كل انرژي بر واحد عرض تابع موج به شكل رابطه‌اي [ مي‌باشد كه در آن H ارتفاع موج، L طول موج و لاوزن مخصوص آب درياست.

توان قابل دسترس در درياهاي واقعي در آبهاي عميق به صورت توان بر واحد طول در عرض تابع موج بيان شده است كه P برحسب كيلووات بر متر، برحسب متر و ثانيه مي‌باشد.

در آبهاي عميق كه طول موج كوچك‌تر  از نصف عمق آب است امواج انرژيشان را به آهستگي از دست مي‌دهند. پس  مي‌توان با كمترين استهلاك انرژي در فواصل دور به صورت امواج مرده به پيش روند. بنابراين سواحلي با طول بادگيرهاي بزرگ و بيشترين جهت باد غالب براي داشتن بيشترين تحصيل انرژي امواج اساساً بين عرض جغرافيايي 40 تا 60 در نيمكره‌ي شمالي و جنوبي مانند سواحل غربي آمريكا، اروپا بخصوص انگلستان، استراليا و نيوزلند مناسب مي‌باشند. توان نيروگاه‌هاي موجي در جهان 1-10TW تضمين زده شده است و در مناطق معتدل بين  30 تا 60 درجه توان متوسط ساليانه بين 20 تا 70 كيلو وات بر متر پيدا شده است البته اين تخمين با توجه به پديده‌هاي موجي مختلف محاسبه شده است.

3- انرژي جريانات دريايي

استفاده از انرژي جريانات اقيانوسي با استفاده از تكنيك‌هاي شبيه به استخراج انرژي از باد ابتدا در اروپا به طور تئوري مطرح شد. توان كلي جزئيات اقيانوسي حدود 5Tw تخمين زده شده كه همان مقدار مصرف الكتريسيته جهاني است. البته بهره‌برداري از انرژي جريانات فقط در محيط‌ هايي كه جريانات  متمركز شده‌اند مانند تنگه‌ها و آبراهه‌هاي باريك بين جزاير و خشكي‌ها عملي است. بنابراين  فقط يك قسمت كوچك از اين انرژي مي‌تواند به الكتريسيته با شكلهاي ديگر انرژي تبديل گردد.

به طور كلي جريانات اقيانوسي دو دسته‌اند: 1- جريانات جزر و مدي2- جريانات غيرجزر و مدي

جريانات جزر و مدي جريان سريع توده‌هاي ‌آب در اثر حركت جزر و مد هستند كه معمولاً در مناطق كم عمق دريا اتفاق افتاده و سرعت جريان آب را بالا مي‌برد. فناوري مورد استفاده شبيه به انرژي باد است با اين تفاوت كه چون آب 800 بار چكال‌تر از هواست و آهنگ جريان كندتري دارد توربين، نيرو و گشتاور بزرگتري را تحمل مي‌كند بنابراين توربين هم بايد قادر به توليد انرژي و هم مقاوم در مقابل فشار باشد. جريانات غيرجزر و مدي توسط يك عملكرد پيچيده جذب سطحي تابش خورشيدي در اقيانوس و اتمسفر اتفاق مي‌افتد با توجه به چرخش زمين تمركز اين جريانات در مرزهاي غربي اقيانوس‌هاست. جريان گلف استريم در اقيانوس اطلس، جريان كوروشيو در ژاپن و جريان سومالي در سواحل شرقي آفريقا از مهمترين جريانات مي‌باشد. توان يك جريان با رابطه‌ي 2 محاسبه مي‌شود كه در آن  A سطح مقطع پره توربين چگالي آب و V سرعت جريان است.

براي جريانات جزر و مدي نزديك ساحل در مدخل رودها و كانال‌ها بين جزاير خشكي‌ها، سرعت به صورت سينوسي تغيير مي‌كند. در جاهايي كه سرعت پيشينه در جريان بالغ بر 1/5m/s و با 1

انرژي جزر و مد

تاريخچه استفاده  از انرژي جزر و مد به قرن يازدهم ميلادي بر مي‌گردد كه سدهاي متعدد كوچكي در دهانه نهرها و خورها زده مي‌شد و از آب پشت آنها جهت آسياب كردن غلات استفاده مي‌گرديد.

انرژي جزر و مد معمولاً  توسط سامانه‌هاي شبيه سدهاي هيدروليكي معمولي مهار مي‌شود به اين ترتيب كه در هنگام بالا آمدن آب مخازني در ساحل پر شده و آبي كه در آن به دام افتاده است در هنگام پايين رفتن تراز آب از دريچه‌هاي سد عبور داده مي‌شود و توربين‌هاي آبي را  براي توليد برق مي‌چرخاند. البته مي‌توان در صورت وجود شرايط مناسب منطقه‌اي و تأسيسات لازم، در هنگام بالا بودن تراز آب هم عكس اين عمل را انجام داد و از يك جزر و مد دو بار انرژي استحصال كرد. براي بهره‌برداري اقتصادي از اين سامانه‌ها، اختلاف تراز آب در حالت جزر و مد و حالت مد بايد متوسطي معادل حداقل 5 متر داشته باشد كه طبق مطالعات تنها 40 نقطه در دنيا چنين اختلاف ترازي را تجربه مي‌كنند. نود درصد كل انرژي كه در دنيا به اين روش توليد مي‌شود تنها در يك چنين اختلاف ترازي را تجربه مي‌كنند. نود درصد كل انرژي كه در دنيا به اين روش توليد مي‌شود تنها در يك كشور و در منطقه La Rance فرانسه است كه اولين نيروگاه جزر و مدي جهان نيز به شمار مي‌آيد. اين نيروگاه در طول 6 سال از 1960 تا 1966 ساخته شده و 240 مگاوات ظرفيت توليد برق دارد.

اين شيوه بهره‌برداري از انرژي جزر و مد هزينه اوليه  بسيار بالايي دارد چون معمولاً نياز به ساخت سد بسيار عريضي در دهانه رود يا خليج دارد كه بايد در محيطي آبي تأسيس شود. همچنين اين گونه مناطق معمولاً از نظر زيست‌محيطي در برگيرنده بوم سامانه‌هاي غني دريايي و بسيار حساس هستند كه به شدت تحت تأثير تأسيسات نيروگاهي قرار مي‌گيرند. حتي با وجود اين مشكلات كشورهاي پيشرفته از جمله فرانسه، آمريكا، كانادا، روسيه، و چين از اين سامانه توليد انرژي استفاده مي‌كنند و كره جنوبي به تازگي بزرگترين پروژه  انرژي جزر و مدي جهان را با زدن سدي عظيم روي درياچه Sihwa  با توان توليد 260 مگاوات انرژي الكتريكي را در دستور كار قرار داده است كه در اواخر سال 2009 به بهره‌برداري خواهد رسيد.

انرژي امواج

انرژي امواج عمدتاً ناشي از تأثير باد روي سطح دريا است و باد، خود حالت خاصي از انرژي خورشيدي است كه به عنوان منبع انرژي پاك و تجديدپذير مي‌تواند نقش مهمي در تأمين نيازهاي روزافزون انرژي جهان ايفا نمايد. انرژي موج نامنظم، نوساني و داراي فركانس پايين است كه قبل از اضافه شدن به شبكه بايد به فركانس پايين است كه قبل از اضافه شدن به شبكه بايد به فركانس 60 هرتز تبديل شود. بر اساس برآوردهاي انجام شده، كل انرژي امواج در جهان 2 تراوات (2 ميليون مگاوات) انرژي الكتريكي باشد. به طور تقريبي حداكثر 20 درصد از اين انرژي  قابل استحصال است. تا اواسط دهه 90 بيش ازض12 سامانه متمايز براي استحصال اين انرژي پيشنهاد شده و اكنون تعداد بيشتري از سامانه‌هاي جديد معرفي شده‌اند كه تنها تعداد كمي از آنها از نظر اقتصادي و فني امكان‌پذير هستند.

انرژي موج را نمي‌توان در هر نقطه‌اي استحصال كرد. بهترين مناطق جهت احداث نيروگاه، نقاطي است كه ارتفاع موج زياد باشد بنابراين مناطق بادخيز كه عموماً بين عرض‌هاي جغرافيايي 40 و 60 درجه هستند، يا تنگه‌هاي باريك، حاشيه جزاير و قطعات خشكي مرتفع كنار دريا مناطق مناسبي محسوب مي‌شوند. سواحل غربي اسكاتلند، شمال كانادا، جنوب آفريقا، و سواحل شمال شرقي و شمال غربي ايالات متحده امريكا از نظر پتانسيل انرژي امواج غني هستند. برآوردها حاكي از آن است كه تنها در شمال غربي اقيانوس آرام امكان توليد 40 تا 70 كيلووات انرژي الكتريكي از هر متر از سواحل غربي وجود دارد. اين سواحل بيش از 1600 كيلومتر طول دارند كه به طور متوسط از هر كيلومتر سواحل لااقل مي‌توان 10 مگاوات انرژي توليد كرد.

فن‌آوري‌ توليد انرژي از امواج شامل تهيه انرژي از موج و تبديل آن به انرژي الكتريكي از طريق تبديل اوليه، تبديل با واسطه، توليد انرژي و انتقال انرژي است. مبدل‌هاي اوليه انرژي در طول سال‌هاي شروع تحقيقات خيلي سريع توسعه يافتند. به طور كلي مي‌توان مبدل‌هاي اوليه را به 5 گروه  تقسيم كرد.

1-جسم متحرك : اين روش از انرژي موج براي حركت دادن  يك جسم  و تبديل حركت آن به انرژي الكتريكي بهره‌ مي‌جويد.

2- ستون نوسانگر آب (OWC): ستوني از آب در يك لوله بدون كف يا جعبه شناور روي سطح دريا بالا و پايين مي‌رود و اين حركت توليد جرياني از هوا با سرعت زياد مي نمايد كه مي‌تواند توربين را به حركت در آورد.

3- سطح فشرده شونده: از تغييرات  فشار آب براي ايجاد هواي فشرده درون يك سيستم مستغرق استفاده مي‌كند. اين فشار مي‌تواند تبديل به جرياني از هوا يا آب شود و به انرژي الكتريكي تبديل گردد.

4- دستگاه سرريزكننده موج: در اين روش ارتفاع  موج با كم كردن عمق آب افزايش پيدا كرده و آب تا ارتفاع بيشتري به بالا پمپ مي‌شود.

5- دستگاههاي متمركزكننده موج: تراز متوسط آب دريا را در نقاط مشخص افزايش داده  و از روشهاي سازه‌هاي قيفي شكل و به تله انداختن امواج بلند استفاده مي‌نمايد.

اين تقسيم‌بندي را مي‌توان از لحاظ مكان نصب به صورت فراساحل نزديك ساحل و در ساحل نيز در نظر گرفت. اين سامانه‌ها ممكن است  به حالت‌هاي مختلفي نصب شوند؛ ثابت در كف دريا، شناور روي آب، غوطه‌ور در زير آب  در مناطق فراساحلي و يا  در بستر دريا در مناطق كم‌عمق ساحلي،   مي‌توان آنها را در منطقه فراساحلي به صورت كاملاً مغروق نصب كرد كه در اين صورت تأسيسات را مي‌توان تا سطح آب هم امتداد داد. البته در عمل به جز بوته‌هاي ناوبري كه از امواج براي تأمين انرژي خود استفاده مي‌كنند. بيشتر نمونه‌هاي عملي اين سامانه‌ها در نزديكي ساحل ساخته مي‌شوند. با ساخت تأسيسات تبديل انرژي موج در منطقه فراساحلي مي‌تواند 3 تا 8 برابر بيشتر از مناطق ساحلي انرژي الكتريكي برداشت كرد اما هزينه‌هاي ساخت تأسيسات فراساحلي و خطوط انتقال برق از فراساحل آنقدر زياد است كه پروژه را غيرعملي مي‌سازد.

3-انواع اين انرژي 

انرژي باد فراساحل

باد يكي از مظاهر  انرژي خورشيدي و همان هواي متحرك است و پيوسته جزء كوچكي از تابش خورشيد كه ازخارج به اتمسفر مي‌رسد، به انرژي باد تبديل مي‌شود. گرم شدن زمين و جو آن به طور نامساوي سبب توليد جريانهاي همرفت (جابجايي مي‌شود و نيز حركت نسبي جو نسبت  به زمين سبب توليد باد است. اخيراً پيشرفتهاي زيادي در مورد استفاده از انرژي باد حاصل شده است. انرژي باد اغلب  در دسترس بوده و هيچ نوعي آلودگي بر جاي نمي‌گذارد و مي‌تواند از نظر اقتصادي  نيز در درازمدت قابل مقايسه با ساير منابع انرژي  شود. در سالهاي اخير كوشش فراواني براي استفاده از انرژي باد به كار رفته و توليد انرژي باد به كار رفته و توليد انرژي از باد با استفاده ار فن‌آوري‌ پيشرفته در ابعاد بزرگ لازم و ضروري مي‌نمايد.

مزاياي انرژي بادي

يكي از مزاياي انرژي باد آن است كه وزش باد  در زمستانها سريعتر است و هنگامي كه نياز بيشتري به برق داريم، الكتريسيته بيشتري توليد مي‌شود. اين انرژي بدون ايجاد آلودگي، داراي منبع انرژي پايان‌ناپذير و فن‌آوري آزموده شده است. پيشرفتهاي اخير در صنعت، همواره سبب كاهش هزينه الكتريسيته توليد شده توسط زغال‌سنگ و شكافت هسته‌اي است و از نظر اقتصادي قابل رقابت با ساير منابع است. همچنين مانند ديگر انرژي‌هاي تجديدپذير و ادامه‌دار مخالفان زيادي ندارد. بريتانيا داراي موقعيتهاي خوبي از  نظر منبع باد در اروپا است. دانمارك در مقايسه با انگلستان كه فقط 25% درصد الكتريسيته مورد نياز خود را از نيروي باد تأمين مي‌كند، 3.7 درصد( 600 ميليون وات ) الكتريسيته مورد نياز را از انرژي باد تهيه مي‌كند؛ در صورتي كه منبع باد انگلستان 28 برابر بيش از دانمارك است.

ناكارآمدهاي انرژي بادي

گفته مي‌شود كه يكي از بزرگترين  موانع بهره‌برداري از نيروي باد در بريتاني  مسأله تأثير زيست محيطي آن است. بسياري از مردم مي‌گويند مولدهاي بادي از نظر ظاهري  ناخوشايند بوده و پر سر و صدا هستند؛  بخصوص چون در نواحي زيباي خارج از مناطق شهري قرار دارند. اما بايد گفت مولدي كه سوخت آن زغال‌سنگ است، مسلماً پر سر و صداتر و زشت‌تر از دكل‌هاي آسياب بادي خواهد بود. صداي متوالي توربين‌هاي دكلهاي آسياب بادي براي كساني كه در نزديكي آنها هستند، موضوع مهمي به شمار مي‌رود. اكنون صداي اين مولدها به كمك فناروي چرخ‌دنده‌ها و توربين‌هاي سه تيغه‌اي قابل كنترل است. يكي از راههاي پيشگيري از شكايات مذكور، بنا كردن مجموعه دكلهاي بادي در پايگاههاي ساحلي است كه هيچ كس نه آنها را  مي‌بيند و نه صدايشان را مي‌شنود؛ همچنين در آنجا اغلب وزش باد دو برابر خشكي است. با اينكه هواي دريا طبيعتي تباه‌كننده دارد و سبب كاهش عمر مولدها مي‌گردد، اما در عوض احتمال تخريب و خرابكاري در آنها كاسته مي‌شود. سرعت باد براي توليد اقتصادي برق بايد حداقل 5 نات (5/2 m/s) باشد. هزينه توليد برق از باد بر اساس بادخيزي منطقه و هزينه اوليه ساخت تجهيزات محاسبه مي‌شود كه اين هزينه با فن‌آوري‌هاي روز مي‌تواند تا 6 سنت بر هر كيلووات كاهش داد. گاهي باد مورد نياز در منطقه فراساحلي به دست  مي‌آيد كه عمق آب عامل تعيين‌كننده هزينه است. عموماً تا 40 كيلومتري ساحل مي‌توان تأسيسات را برپا كرد. فن‌آوري استحصال انرژي باد فراساحلي كاملاً مهيا است ولي هزينه كار در منطقه فراساحلي و انتقال انرژي به ساحل عموماً توليد برق را غيراقتصادي مي‌نمايد.

به طور خلاصه مي‌توان مزاياي زير را براي استفاده از انرژي باد فراساحلي بر شمرد:

·        منابع بسيار گسترده

·        هزينه كمتر نسبت به باد در خشكي(هزينه اوليه بيشتر)

·        ريسك پايين

·        صدمه كمتر به زيستگاههاي دريايي

·  قابليت پيش‌بيني نسبتاً دقيق باد جهت برنامه‌ريزي براي تزريق برق به شبكه

·        قابليت تبديل انرژي به هيدروژن و انتقال راحت آن به ساحل

برخي از معايب استفاده از باد فراساحل عبارت هستند از:

·        ايجاد نازيبايي، محدوديت ديد، محدوديت مانور شناور و ...

·        هزينه اوليه بسيار زياد

·        برگشت سرمايه‌گذاري طولاني

·        ناوبري و صيادي مشكل‌تر

·        وضعيت آب و هوايي سخت در منطقه فراساحلي

·        هزينه تعمير و نگهداري بالا

·        الزام به نصب توربين‌هاي بزرگتر براي اقتصادي شدن

·        هزينه‌هاي زياد انتقال برق

انرژي جريانات دريايي

انرژي حاصل از جريانات كمتر مورد بررسي قرار گرفته است و حتي در برخي منابع معتبر انرژي‌هاي تجديدپذير، از اين منبع به عنوان انرژي نام برده نشده است. استحصال انرژي از اين طريق نيز نسبت به بقيه منابع جديدتر است و تنها مي‌توان به يك يا دو نمونه كه در عمل ساخته شده‌اند اشاره كرد.

شركت انگليسي Marine Current Turbine  يا MCT در اين زمينه پيشرو بوده و پس از نصب توربين‌ هاي 300 كيلوواتي Seagen در خليج Bristol هم‌اكنون در حال نصب توربين‌هاي 1.2 مگاواتي در شمال ايرلند است. اين تكنولوژي بسيار شبيه توربين‌هاي بادي كار مي‌كند و از جريان سيال آب جهت چرخاندن پره‌هاي بزرگ استفاده مي‌نمايد. مي‌توان اين فناوري را در مناطقي كه سرعت جريان  جزر و مدي بالا است و يا در مناطقي كه جريانات پايداري اقيانوسي سرعت قابل قبولي دارند نصب كرد. محصول اين شركت كه Seagen نام دارد از  دو پره دايره‌اي با قطر 15 تا 20 متر تشكيل  شده كه موتوري را مي‌چرخانند. سرعت چرخش اين پره‌ها 12 دور در دقيقه است كه براي جانوران بزرگ دريايي عبوركننده خطرناك نباشد. در كشور ما نيز به علت وجود تنگه‌ها و خورهاي داراي جريانات با سرعت قابل توجه، احتمالاً امكان استفاده از اين فناوري وجود دارد. فناوري‌ها و روشهاي ديگري هم وجود دارد كه در فصل دوم بررسي كاملتري خواهد شد .

انرژي ناشي از اختلاف گرمايي OTC (Ocean Thermal Energy Conversion)

اين نيروگاهها با بهره‌برداري از اختلاف دماي ميان سطح و عمق اقيانوس يك سيكل حرارتي باد و چشمه عظيم گرم و سرد تشكيل مي‌دهند و از اين راه مي‌توان با استفاده از ايجاد بخار و تقطير موادي مانند پروپان با آمونياك، سيكل حرارتي كاملي را تشكيل داد و به وسيله تجهيزات ويژه‌اي انرژي مكانيكي و در نهايت انرژي الكتريكي توليد نمود.

انرژي ناشي از اختلاف چگالي (شوري)

از اختلاف چگالي و لايه‌بندي شدن آب درياها و اقيانوس‌ها مي‌توان اختلاف فشار ايجاد كرده و از اين اختلاف فشار براي توليد الكتريسيته استفاده كرد.

انواع انرژي‌ها

انرژي‌ اقيانوسي سرانجام شايد اقيانوسهاي جهان انرژي لازم براي توليد برق خانه‌ها و مراكز تجاري را تأمين نمايند. در حال حاضر، فقط تعداد كمي از نيروگاههاي موجود از انرژي  اقيانوسي استفاده مي‌كنند كه اكثر آنها نيز بسيار كوچك هستند اما چگونه مي‌توانيم از اقيانوس انرژي بگيريم؟

سه روش اصلي براي بهره‌برداري از انرژي اقيانوسي وجود دارد. اين روشها عبارتند از:

انرژي، انرژي جزر و مدي و اختلاف درجه حرارت آب، اجازه دهيد كه هر يك از آنها را جداگانه بررسي كنيم.

انرژي موج

امواج متحرك اقيانوس داراي انرژي جنبشي است. از اين انرژي مي‌توان جهت چرخش يك توربين استفاده نمود. در تصوير، مثال ساده‌اي از اين نوع انرژي را مي‌بيند.

همانطوري كه در تصوير نشان داده شده است، موج در محفظه به طرف بالا حركت نموده و باعث خروج هوا از طرف ديگر آن مي‌شود. سپس هواي متحرك باعث چرخش توربين شده و در نتيجه ژنراتور را به گردش در مي‌آورد. زماني كه موج پايين مي‌رود، جريان هوا از توربين عبور كرده و مجدداً از طريق درهايي، كه معمولاً بسته‌اند وارد محفظه مي‌شود. اين صرفاً يكي از سيستمهاي توليد انرژي از موج است. در ساير سيستمها، بالا  و پايين رفتن موج باعث حركت يك پيستون به طرف بالا و پايين در داخل سيلندري مي‌شود. حركت اين پيستون نيز مي‌تواند باعث گردش ژنراتور شود. اكثر سيستمهاي توليد انرژي از موج بسيار كوچك هستند، اما از آنها نمي‌توان جهت تأمين برق يك فانوس دريايي كوچك استفاده نمود.

انرژي جزر و مدي

انرژي جزر و مدي نوع ديگر از انرژي اقيانوسي است. در هنگام مد، مي‌توان آب را پشت مخزن سد جمع نمود. سپس در هنگام جزر، مي‌توان آب جمع شده در پشت سد را درست مثل يك نيروگاه برق آبي، به خارج هدايت كرد.

استفاده از انرژي جزر و مدي به قرن 11 زماني كه سدهاي كوچكي در مدخل درياها و رودخانه‌هاي كوچك احداث مي‌شد، بر مي‌گردد. آب جزر و مدي پشت اين سدها براي گردش چرخهاي آسياب مورد استفاده قرار مي‌گرفت. براي استفاده بهتر از انرژي جزر و مدي به امواج بزرگي نياز است. به عبارت ديگر حداقل ارتفاع بين امواج جزر و مد بايد 16 فوت باشد. در سرتاسر جهان صرفاً نواحي كمي داراي چنين شرايط جزر و مدي هستند. در حال حاضر تعداد كمي از نيروگاهها از اين نوع انرژي جهت توليد برق استفاده مي‌كنند. يكي از اين نيروگاهها كه در فرانسه واقع است، برقي در حدود 240 مگاوات را براي 240000 خانه تأمين مي‌كند. نام اين نيروگاه لارنس بوده و در سال 1966 شروع به كار نموده است. ميزان برق توليدي اين نيروگاه برابر يك پنجم برق توليدي يك نيروگاه فسيلي يا هسته‌اي است. همچنين برق توليدي اين نيروگاه 10 برابر برق توليدي دومين نيروگاه بزرگ جزر و مدي جهان در آناپوليس (Annapolis) كانادا است كه حدود 17 مگاوات برق توليد مي‌كند.

 تبديل انرژي حرارتي اقيانوس (OTEC)

ايده استفاده از اين نوع انرژي جديد نيست. در واقع استفاده از حرارت آب براي توليد انرژي به سال 1881 بر مي‌گردد. در آن سال يك مهندس فرانسوي بنام Jaques D'ARSonval براي اولين بار به فكر استفاده از اين نوع انرژي (OTEC) افتاد. براي توليد اين نوع انرژي از اختلاف درجه حرارت اقيانوس استفاده مي‌شود. اگر تاكنون براي شنا به دريا رفته باشيد، حتماً متوجه شده‌ايد كه هر قدر بيشتر به عمق آب برويد، آب سردتر مي‌شود.

سطح آب به دليل  تابش نور خورشيد، گرم‌تر است. اما آب در زير سطح دريا سردتر است. به اين دليل غواصان هنگام رفتن به اعماق آب، لباس مرطوب مي‌پوشند. لباس مرطوب باعث حفظ گرماي بدن آنها در زير آب مي‌شود. با استفاده از اختلاف درجه حرارت آب مي‌توان نيروگاههايي را براي توليد برق احداث نمود. براي اين منظور حداقل اختلاف درجه حرارت بين گرم‌ترين (سطح آب) و سردترين (عمق آب) نقطه آب بايد 36 درجه فار نهايت باشد.

استفاده از اين نوع منبع انرژي حرارتي اقيانوس يا OTEC ناميده مي‌شود. در حال حاضر استفاده از اين نوع انرژي در جزيره هاوايي صورت مي‌گيرد.

طرحهاي متنوعي در زمينه جذب انرژي از امواج دريا كار شده و طرح‌هايي نيز در مرحله تحقيقات و آزمايش مي‌باشد. بر حسب موقعيت قرارگيري تجهيزات اين طرح‌ها به سه دسته a) طرحهاي خط ساحلي b) طرحهاي زير دريا در نزديك ساحل c) طرحهاي دور از ساحل تقسيم مي‌گردند. طرحهاي خط ساحلي داراي مزاياي  بسياري از جمله آنكه هزينه نگهداري و نصب آن كمتر است و مانند طرحهاي آب عميق نياز به سيستم‌هاي مهاري و نگهداري ندارد. همچنين براي انتقال برق توليدي احتياج به كابل‌هاي طولاني در زير دريا نيست. از جمله طرحهاي اصلي ستون نوسانگر آب OWC  و كانال باريك‌شونده مي‌باشد. از طرحهاي زير دريا در نزديك ساحل مي‌توان از طرح AWS نام برد. طرحهاي شناور دور از ساحل نيز از تنوع زيادي برخوردارند.

انرژي اقيانوس‌ها

اقيانوسها داراي مخازن انرژي هستند كه مي‌توان از آنها بهره جست. انواع انرژي‌هاي اقيانوسها با سرچشمه‌هاي متفاوت در دريا وجود دارد. از جمله آنها كه  قابل تبديل است. عبارتند از : a) انرژي جزر و مد b) انرژي جريانهاي دريايي c) انرژي امواج d) انرژي حرارتي e) انرژي فشار اسمزي

1-استفاده از نيروي جزر و مد در نجات كشتي‌ها

در اين روش شناورهاي  متناسب با وزن جسم غرق شده انتخاب و به هنگام جزر، محكم به جسم غرق شده متصل مي‌گردند. اين شناورها عموماً بارج‌ها و يا شبكه‌هاي آب‌بندي شده مي‌باشند. با  شروع مد شناور به طرف بالا حركت و زمان بالا آمدن جسم مغروق را از بستر جدا مي‌كند.

2-آبياري زمينهاي ساحلي

در اين روش كانالهاي مزارع كه هم‌تراز با سطح متوسط آب رودخانه مي باشند به هنگام مد آب دريافت كرده و آن را به سطح مزارع منتشر مي‌كنند به هنگام جزر، سطح آب رودخانه پائين آمده و كانالها خشك مي‌شوند. به اين ترتيب زمينها به صورت خودكار دوباره در روز آبياري مي شوند در بعضي جاها مي‌توان با ساخت دريچه‌هايي در دهانه كانالها كنترل دقيق‌تري بر ميزان آبگيري انجام داد. به نمونه‌اي از كاربرد اين روش مي‌توان به روش سنتي آبياري مزارع اطراف رودخانه‌هاي اروند و بهمنشير در استان خوزستان اشاره نمود.

3- استفاده از جزر و مد  براي ماهيگيري

در مناطقي كه داراي اختلاف جزر و مد قابل توجهي مي‌باشند مي‌توان با بستن تورهاي عمومي در بخشهايي كه در آب مد پر شده و در آب جزر خشك  مي‌شود براي ماهيگيري استفاده كرد. اين نوع ماهيگيري از نوع ساحلي مي‌باشد و صياد نيازي به واحد شناور خاصي ندارد.

4- آسياب‌هاي جزر و مدي

تاريخچه شناخت جزر و مد به قبل از ميلاد مسيح باز  مي‌گردد. دريانوردان در آن زمان مي‌دانستند كه چه زماني آب دريا بالا مي‌آيد و چه زماني پايين مي‌رود. از آسيب‌هاي جزر و مدي در قرون يازدهم ميلادي در كشورهاي فرانسه، انگلستان و اسپانيا به كار مي‌رفته است. اساس كار بر اين بود كه آب در حالت مد وارد يك حوضچه مي‌گرديد. سپس دريچه ورودي بسته مي‌شد و در حالت جزر آب براي مدت چند ساعت پره‌هاي چرخ آسياب را به حركت در مي‌آورد.

5- استفاده جهت توليد انرژي مكانيكي

استفاده عملي از انرژي جزر و مد در ابعاد بزرگ براي توليد انرژي مكانيكي در قرن نوزدهم تا توليد 30 كيلو وات ادامه يافت تا در اواخر قرن نوزدهم با بكار آمدن ماشين‌هاي الكتريكي اين روش به فراموشي سپرده شد.

6- استفاده از برق توليدي جهت الكتروليز آب به منظور توليد هيدروژن

يكي از مسايل مهم در مورد نيروگاههاي جزر و مدي نحوه بكارگيري انرژي توليدي است. توان توليد از نيروگاه غالباً بايد مسافت طولاني را به سمت مناطق پرجمعيت طي كند.

يكي از مواردي كه گفته مي‌شود كاربرد مناسبي براي نيروگاههاي جزر و مدي است، استفاده از برق توليدي براي الكتروليز آب در جهت توليد هيدروژن هم به عنوان سوخت جايگزين و هم در پيل سوختي مي‌توان استفاده كرد. بنابراين اين روش در حقيقت توليد سوختي پاك از روشي پاك است.

فصل چهارم

كارهايي كه در جهان در اين زمينه صورت گرفته است.


تاريخچه و روش و كارهاي مختلف آزمايشي شده از ابتدا تاكنون كه در جهان صورت گرفته است؟

ايده توليد انرژي از امواج دريا، از قرن هيجدهم به ذهن بشر رسيد؛ اما تا سالهاي مياني دهه 1970 اقدامات عملي خاص براي توليد انرژي از طريق مهار امواج دريا صورت نگرفت. پس از بروز بحران نفتي در اين سال‌ها بود كه دولتمردان و دانشمندان به لزوم استفاده از منابع جايگزين انرژي پي بردند و در اين راستا دست به اقدامات گسترده‌اي زدند. مهمترين گام در اين عرصه را استفن سالتر از مهندسان مبتكر در دانشگاه ادينبورگ اسكاتلند برداشت. او يك ژنراتور مخصوص امواج دريا موسوم به سالترداك اختراع كرد كه شامل چند مخزن شناور و انعطاف‌پذير بود كه هر كدام به اندازه يك خانه كوچك بودند و به صورت متصل به هم بر روي سطح دريا رها مي‌شدند. با برخورد امواج به اين مخازن، هر كدام از آنها به مانند گهواره تكان خورده و انرژي مكانيكي قابل توجهي توليد مي‌كردند كه به وسيله بازوهاي هيدروليكي تعبيه شده در درون اين مخازن، اين انرژي به حركت چرخشي تبديل و سبب چرخاندن ژنراتور مي‌شد. بر اساس ادعاي طراحان اين سيستم، هر كدام از اين مخازن قادر به توليد 6 مگاوات الكتريسيته بودند كه برق 4 هزار خانه را تأمين مي‌كرد.

برآوردهاي اوليه در مورد هزينه توليد برق از اين طريق نزديك به يك دلار براي توليد هر كيلووات ساعت بود كه بسيار بيشتر از هزينه برق هسته‌اي (گرانقيمت منبع توليد برق) در آن زمان بود. با اين همه، دكتر سالتر و گروه تحقيقاتي‌اش توانستند با بهبود و تقويت طرح خود، تا حد قابل ملاحظه‌اي  از هزينه توليد برق با استفاده از روش ابداعي خود بكاهند و هزينه آن را هم‌تراز با برق هسته‌اي كنند. اما اين پيشرفت‌ها مانع از آن نشد كه اين برنامه در سال 1982 توسط دولت انگلستان متوقف نشود. هر چند دليل اصلي و رسمي تعطيلي اين پروژه هيچ‌گاه به صورت علني اعلام نشد، اما بسياري از كارشناسان و آگاهان امر بر اين اعتقادند كه مخالفان اصلي ادامه يافتن اين طرح، دست‌اندركاران و سهامداران ذي‌نفع در بخش هسته‌اي در نهادهاي حكومتي و قانون‌گذاري انگلستان بودند كه گسترش برنامه انرژي امواج را به زيان خود مي‌ديدند.

دكتر سالتر خود نيز خطاب به كميته تحقيق و تفحص مجلس اعيان انگلستان در اين زمينه گفت: تلاش براي يافتن انرژي‌هاي جايگزين بايستي فارغ از اعمال نفوذ صاحبان و دست‌اندركاران انرژي هسته‌اي صورت پذيرد. در غير اين صورت بحث انرژيهاي تجديدپذير در حد شعار و حرف باقي خواهد ماند.

متأسفانه مخازن طراحي شده توسط سالتر هيچگاه به درياها و اقيانوس‌ها فرستاده نشد؛ اما عاملي شد براي شكل گرفتن ايده‌هايي  نو در زمينه استفاده بهينه از قدرت امواج دريا به عنوان نمونه، يكي از دانشجويان قديمي دكتر سالتر توانسته است راه استادش را ادامه دهد و با اختراع يك ابزارجالب و پركار برد، رؤياي استادش را به واقعيت نزديك كند.

او در حال نصب تأسيساتي در نواحي اسكاتلند، انگلستان و پرتغال است كه هر كدام مشتمل بر سه مخزن مخصوص توليد برق با كمك امواج به ظرفيت 750 مگاوات هستند. اين سه مخزن كه طول هر كدام نزديك‌تر به 140 متر است، از جهات مختلف به هم متصل هستند و با وارد آمدن امواج بر هر كدام از آنها،  هر سه مخزن به طور همزمان و به شدت به هم برخورد مي‌كنند كه حاصل اين برخوردها، توليد نيرويي است كه به وسيله اهرم‌هاي هيدروليك براي به چرخش در آوردن ژنراتورها و توربين‌هاي نصب شده در ميان اين مخازن مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

نكته جالب و در عين حال تعجب‌ برانگيز در مورد اين تأسيسات اين است كه توليد برق با بهره‌گيري از امواج كوچك‌تر و ضعيف‌تر دريا ( به ويژه در مناطق نزديك به ساحل) به مراتب آسان‌تر و مقرون به صرفه‌‌تر است و طراحان اين تأسيسات از قرار دادن آن در قسمت‌هاي توفان‌خيز و پرتلاطم درياها و اقيانوس‌ها پرهيز مي‌كنند. زيرا از در هم شكستن و نابودي مخازن در نتيجه وارد آمدن امواج سهمگين مي‌هراسند.

شركت انرژي‌هاي تجديدپذير، و نكوور از ديگر پيشگامان عرصه توليد انرژي از امواج دريا به شمار مي‌آيد. اين شركت مجموعه‌اي را طراحي كرده و ساخته است كه با روشي متفاوت با روش دكتر سالتر كار مي‌كند و اخيراً در سواحل كاليفرنيا مورد آزمايش قرار گرفته است. اين مجموعه شامل چندين لوله 25 متري است كه به صورت عمودي بين كف و سطح دريا قرار مي‌گيرند و با وارد آمدن هر موج به بالا و پايين حركت مي‌كنند؛ كه اين حركت موجب چرخش توربين‌ها و ژنراتورهاي برق نصب شده در مجموعه مي‌شود.

در نقطه ديگري از جهان، در سواحل اسكاتلند، شركت آكوامارين پاور از ساختاري متفاوت براي توليد برق از امواج دريا استفاده كرده است. تأسيسات توليد انرژي موجي اويستر شامل يك سري استوانه‌هاي چرخنده به ارتفاع 12 متر و پهناي 18 متر است كه در مناطق كم عمق نزديك به ساحل نصب مي‌شوند و با برخورد امواج به آنها، به عقب و جلو حركت مي‌كنند و با حركت خود، پيستون‌هايي را كه وظيفه چرخاندن ژنراتورهاي هيدروليك را بر عهده دارند، به حركت در مي‌آورند. اين ژنراتورها كه بر روي خشكي مستقر هستند، قابل اتصال به چندين استوانه به طور همزمان بوده و بيش از 600 كيلووات برق توليد مي‌كنند. نمونه اوليه اين تأسيسات در تابستان سال 2008 در سواحل اوركني مورد آزمايش قرار گرفت. كه به صورت آزمايشگاهي موفق به توليد انرژي از امواج جزر و مد درياها شده است، شركت Renew Blue  تصميم دارد براي نخستين بار اين طرح را به صورت گسترده در ايالت تگزاس آمريكا به مرحله اجرا برساند. به گزارش سرويس علم و فن‌آوري پايگاه اطلاع‌رساني صبا به نقل از خبرگزاري فارس اين شركت كه از زيرمجموعه‌هاي مركز منابع طبيعي مستقل آمريكا محسوب مي‌شود، اوايل  ماه جاري ميلادي  براي نخستين بار موفق شد از انرژي امواج ساحلي در تگزاس انرژي الكتريسيته توليد كند اعلام كرد كه هم‌اكنون موفق به دريافت مجوز از مركز منابع طبيعي تگزاس شده است و با شركت Renew Blue همكاري اين مركز در 18 نقطه ساحلي مختلف سيستمهاي خود را راه‌اندازي مي‌كند تا ضمن توليد انرژي الكتريسيته از امواج دريا آب شرب را نيز توليد كند مركز منابع طبيعي تگزاس اعلام كرده است كه براي راه‌اندازي اين پروژه تجهيزات  و دستگاههاي خود را در فاصله يك مايلي از ساحل تگزاس نصب خواهد كرد بر اساس برنامه‌ريزي‌هاي انجام شده، آبي كه در جريان اين پروژه توليد مي‌شود، داخل بطري‌هاي پلاستيكي قابل  بازيافت در بازار Renew Blue بسته‌بندي مي‌شود و در بازار با نام Renew Blue به فروش مي‌رسد.

در بخش ديگري از اسكاتلند، شركت ويوگن با همكاري شركت آلماني ووس سيمنس هايدرو يك مجموعه تأسيسات ساحلي طراحي كرده  و ساخته است كه با روشي  بديع و مبتكرانه انرژي ناشي از فرود آمدن امواج دريا بر ساحل را به انرژي الكتريكي تبديل مي‌كند. اين تأسيسات كه ليمپ نام دارد، از يك سري اتاقك‌هايي تشكيل شده است كه لب ساحل ساخته مي‌شود. اين اتاقك‌ها فاقد كف هستند و آب دريا مي‌تواند وارد آنها شود. در زماني كه موج‌هاي بزرگ از دريا به سمت ساحل حركت مي‌كنند، آب با فشار وارد اين اتاقك‌ها شده و هواي درون آنها را به سمت بالا هل مي‌دهد. اين انتقال هوا از پايين به بالا، موجب چرخيدن توربين‌هاي حساسي مي‌شود كه در سقف اتاقك‌ها تعبيه شده‌اند. پس از عقب‌نشيني آب از درون اتاقك‌ها و تخليه آب، هوايي كه به سمت بالا رانده شده بود مجدداً به سمت پايين حركت كرده و دوباره توربين‌ها را به چرخش در مي‌آورد؛ و اين روند با وارد آمدن هر موج به ساحل، تكرار مي‌شود.

مزيت اصلي اين روش نسبت به روشهاي ديگري كه پيش از اين بدان‌ها اشاره كرديم، در استقرار تمامي تأسيسات بر روي خشكي و بالا بودن ضريب امنيتي تأسيسات در برابر توفان‌هاست. هم‌اكنون شركت ليمپت سه اتاقك در ساحل ايسلي اسكاتلند مستقر كرده است كه هر كدام قادر به توليد 300 كيلو وات برق هستند.

در جستجوي آينده‌اي بهتر

در حال حاضر طرح ها و ايده‌هاي متنوعي در زمينه فناوريهاي مبتني بر نيروي امواج دريا در سرتاسر جهان مطرح مي‌شود؛ با اين همه، توان رقابتي اين ايده‌ها با طرح‌هاي مربوط به انرژي خورشيدي و بادي بسيار ناچيز به نظر مي‌رسد. به عقيده بسياري از كارشناسان دليل اصلي عدم گسترش و جدي گرفتن اين ايده‌ها، نوپا بودن و ناشناخته بودن فناوري‌هاي مربوط به توليد برق از طريق مهار امواج درياست. از سويي ديگر وجود موانع فني و مشكلات مالي فناوري پروژه‌هاي مرتبط به اين حوزه، موجب شده تا كمتر شركت يا سازماني ريسك تأمين مالي و حمايت از چنين پروژه‌هايي را بپذيرد. به همين دليل  است كه بسياري از ابتكارات و پيشنهادهاي مطرح شده در اين زمينه تنها در مرحله اختراع و معرفي جدي گرفته مي‌شود و اميدي به عملي شدن و پياده شدن آنها نيست.

متأسفانه تصميم عجيب دولت انگلستان به توقف برنامه‌ تحقيقاتي انرژي امواج كه بزرگترين و جامع‌ترين برنامه تحقيقاتي در اين زمينه در زمان خود بود، موجب شد تا تحولات و پيشرفت‌ها در اين عرصه به مدت دو دهه متوقف شود حال آنكه اين كشور مي‌توانست با گسترش و جدي گرفتن اين برنامه، به بهترين  نحو از دستاوردهاي آن در سواحل پهناور و مستعد خود بهره گيرد.

با وجود تمام مشكلات و موانعي كه بر سر راه گسترش طرحهاي مرتبط با انرژي امواج دريا وجود دارد و پياده شدن اين ايده‌ها را پرهزينه‌و گاه غيرعملياتي و ناممكن مي‌سازد، بارقه‌هايي از اميد و تحول به چشم مي‌خورد. هم‌اكنون سرمايه‌گذاران جسور و ماجراجو، به سرمايه‌گذاري در زمينه توليد مقادير عظيم انرژي برق از طريق امواج متمايل شده‌اند و از مبتكران و ايده‌پردازان اين عرصه حمايت مالي و معنوي مي‌كنند. به هر حال چنين به نظر مي‌رسد كه دهه آينده، دهه نقش‌آفريني پررنگ‌تر و جدي‌تر امواج دريا به عنوان منبع توليد انرژي الكتريسيته خواهد بود.

برق گرفتن از مار، اژدها و حلزون

تحقيق و توليد

سه حريف در مقابل هم‌صف‌آرايي مي‌كنند مار دريايي اژدهاي موجي وحلزون كاسه‌اي كسي نمي‌داند كه كدام يك از اين سه جانور مكانيكي  درياها پيروز خواهد بود.

در نهايت برنده بزرگ اين زورآزمايي بخش انرژي است . انرژي كه از موج اقيانوس‌ها به دست مي‌آيد.طبق محاسبه شوراي جهاني انرژي مي‌توان 15 درصد از نياز جهاني به انرژي را از موج دريا   به دست آورد. به عبارتي دو برابر ميزان انرژي كه هم‌اكنون در كليه نيروگاههاي اتمي در جهان توليد مي‌شود.

اكنون نزديك به 100 سال است كه دانشمندان  در پي كشف و استفاده از انرژي دريا هستند گرچه تاكنون تنها موفق به توليد برقي شده‌اند كه فقط كفاف چراغهاي علامت‌گذاري درون درياها را مي‌دهد.

اما در اين ميان يك استثنا وجود دارد: جزيره ايسلي (Isly) در ساحل غربي اسكاتلند. اولين نيروگاه موجي جهان ليمپت يا حلزون كاسه‌اي در اين جزيره ساخته شده است. اين نيروگاه 250 كيلوواتي كه درست در كنار ساحل دريا بنا شده و برق توليدي خود را به شبكه عمومي تزريق مي‌كند، شامل بناي بتني به عرض 20 متر است كه رو به سوي  دريا قرار گرفته و در آن يك توربين نصب شده است.

اين نيروگاه كه 7 سال پيش توسط شركت ويوگن (wavegen) طراحي و ساخته شده، نيروي موج را تبديل به فشار هوا مي‌كند.

موجهايي كه به ساحل مي‌رسند به درون بناي بتني مي‌غلتند. هوا درون بنا فشرده مي‌شود و سپس با حركت  آن دوباره منبسط مي‌شود هوايي كه به اين شكل جريان پيدا مي‌كند يك توربين را حركت مي‌دهد. در اين توربين جهت حركت پره‌ه‌ها هميشه به يك سمت است اگر چه جهت جريان هوا به طور متناوب تغيير مي‌كند.

كارشناسان نيروگاه ليمپت را پروژه‌اي براي آينده ارزيابي مي‌كنند. اين نيروگاه با وجود مشكلاتي كه هنوز با آنها دست به گريبان است، چنان موفقيتي كسب كرده كه در حال حاضر در كنار نمونه اصلي ليمپت با توربين ده متري آن يك توربين سه متري ظرفيت اسمي 5/18 كيلووات در حال آزمايش است.

كارشناسان آينده را از آن اين مبني ليمپتها مي‌دانند: نمونه‌هاي كوچكتري كه در كنار يكديگر قرار گيرند از مدل بزرگتر كارآمدتر هستند.

ظاهراً طرفداران تكنيك موج هوا به تدريج در حال افزايشند به گونه‌اي كه يك شركت توليدكننده برق در ايالت باسك اسپانيا تصميم گرفته است 16 عدد از اين توربين‌هاي موج‌شكن را در ديوار بندر شهر موتريكو (Mutriku) نصب كند.

البته اين پروژه تنها با كمك اتحاديه اروپا قابل اجراست و در آن صورت مي‌توان برق 200 خانوار را از اين طريق به دست آورد.

علاوه بر اين در جزيره لوئيس يك شركت زير مجموعه شركت انگليسي RWE در نظر دارد يك مجموعه از توربين‌هاي موج‌شكن را با ظرفيت 6/3 كيلووات نصب نمايد. شركت برق EnBW در جنوب آلمان نيز به طور مشترك با Voith در حال مكان‌يابي در سواحل ايالت Niedersachsen آلمان است تا به عنوان اولين عرضه‌كننده انرژي دريا در آلمان فعاليت خود را آغاز كند.

در حال حاضر متخصصان در پي يافتن راهكاري هستند كه تجهيزات مورد نياز را مستقيماً در تأسيسات ساحلي نصب كنند و به اين ترتيب قيمت تمام شده اين پروژه را كاهش دهند. عدم مزاحمت اين تأسيسات براي فوكهاي دريايي و كشتي‌ها از ديگر مزاياي نيروگاه حلزون كاسه‌اي به شمار مي‌رود.

اژدهاي موج

تكنيكي كه پايه آن بر خشكي باشد در مقابل نيروگاههاي بادي شانسي نخواهند داشت اين نظر اريك فريز مادسن (Erick Friis-Madsen) دانماركي است كه نيروگاهي به نام اژدهاي موج طراحيك كرده است.

به گفته مادسن موج‌ها در درياي باز 5 برابر  بيشتر از كنار ساحل انرژي دارند موج‌ها در درياي شمال داراي پتانسيلي معادل 75 كيلووات در هر متر هستند اما با پتانسيل متوسط 5 تا 15 كيلووات به ساحل مي‌رسند.

اين محقق دانماركي كه براي تكميل اختراع خود از دانشگاه فني مونيخ كمك گرفته است. آزمايش‌هاي خود را در دريا و با فاصله از ساحل انجام مي‌دهد. مكانيسم اژدهاي موجي بر اساس تغيير جهت جريان موج در سرازير شدن آب است.

موج‌ها بر روي سكويي كه در ارتفاع بالاتر نصب شده مي‌ريزند و در سمت ديگر در حوضچه‌‌اي جمع مي‌شوند سپس از طريق چندين دريچه كه توربين‌هاي آبي فشار ضعيف در آنها نصب شده‌اند دوباره به دريا مي‌ريزند.

گفته مي‌شود دولت ولز در نظر دارد 5/7 ميليون يورو در يك اژدهاي موجي سرمايه‌گذاري كند وزن اين  مجموعه 33.000 تن و عرض آن 300 متر است. هزينه اين پروژه 17 ميليون يورو برآورد شده است.

در پرتغال نيز براي ساخت يك نيروگاه 50 مگاواتي با اين فناوري دانماركي مطالعاتي صورت گرفته است. اجرايي شدن اين پروژه‌ها دليلي است براي موفقيت نيروگاههاي دريايي Pelamis كه از خانواده اژدهاي دريايي است.

فناوري پلاميس ظاهري فريبنده دارد اژدهاي فولادي قرمز رنگ ساخت اسكاتلند كه نيروي برق را به طريق هيدروديناميك به دست مي‌آورد. اين نيروگاه شامل 4 محفظه است كه در مجموع طولي معادل 150 متر دارد و عمود بر جريان موج قرار مي‌گيرند.

هر كدام از اين محفظه‌ها با حركت موج به بالا و پايين حركت مي‌كنند و از طريق مايعي مخصوص آنها را در اتصالات اجزاي اين محفظه‌ها اين حركات را جذب مي‌كنند و از طريق مايعي مخصوص آنها را به 6 مولد منتقل مي‌كنند. بازده اين مجموعه 750 كيلووات است.

كارشناسان بزگترين مشكل نيروگاههاي دريايي را مقاومت در برابر طوفان مي‌دانند. براي غلبه بر اين مشكل يا بايد مجموعه افزايش وزن پيدا كند يا اينكه ميان موجها جا خالي بدهد و اين دقيقاً قابليتي است كه پلاميس دارد زيرا در برابر  امواج مقاومت نمي‌كند بلكه هنگام طوفان از ميان امواج مي‌گذرد.

پلاميس اولين امتحان خود را با موفقيت پشت سر گذاشته است. اين نيروگاه توانست در آب و هواي خشن درياي آتلانتيك شمالي در حوالي جزاير Orkney برق توليد كند. البته در كل به مدت 1000 ساعت، يعني به مراتب كمتر از نيروگاههاي رقبا.

البته مشخص است كه بهره‌وري اين سيستمها از نيروگاههاي بادي پايين‌تر است زيرا نيروگاههاي موجي تنها قسمتي از موج و توربين‌هاي آن تنها قسمتي از انرژي موج را جذب مي‌كنند.

با اين حال كارشناسان اميدوارند طي سه الي چهار سال آينده نيروي توليدي امواج قابل رقابت با نيروي باد در دريا باشد. ضمن اينكه مزيت اينگونه نيروگاهها صرفاً اقتصادي نيست و براي توليد مقدار معيني برق نيرورگاههاي موجي در حدود نصف پروانه‌هاي بادي جا اشغال مي‌كنند كه در آينده اين مسئله هم مزيتي عمده خواهد بود.

الف) دستگاه نوسان‌كننده ستون آب OWC

OWC شامل يك بدنه‌ي محكم فولادي است كه در بستر دريا نصب مي‌شود. داخل آن بالاي سطح آزاد آب هوا با دام افتاده است. با حركت نوساني آب توسط امواج، هوا از ميان يك توربين عبور كرده و ژنراتور را به حركت در مي‌آورد.

ب) دستگاه لوله‌دار چرخان

اين دستگاه  از صفحات شناور استوانه‌اي شكل كه با لوله  به هم متصل شده‌اند تشكيل شده و حركت امواج را دنبال مي‌كند، حركت امواج در لوله‌ها، پيستون‌هاي هيدروليك در نتيجه ژنراتورها را براي توليد انرژي حركت مي‌دهد. معمولاً براي توليد 750 كيلو وات توان يك دستگاه  5 قطعه‌اي با 150 متر  طول، 5/3 كتر عرض ساخته مي‌شود و توسط كابل‌ها در دريا مهار مي‌گردد.

ج) دستگاه شناور مهار شده در آب

نمونه اي از اين دستگاه به نام rocking duck  از چرخش مولكولي آب به دنبال عبور امواج از آن استفاده مي‌كند اين اردك‌هاي شناور به شكل استوانه‌اي به قطر 10 متر و درازاي  16 متر طوري ساخته شده است كه وقتي امواج شكسته  مي شوند پايداري‌شان حفظ مي‌گردد. اين اردك‌ها به كابلي به بلندي 1km متصل شده‌اند و در عمقي كمتر از 80 متر  روي آب آزادانه شناورند.  در هر اردك 48 پمپ هيدروليك  براي تبديل انرژي امواج به الكتريسيته وجود دارد. اين اردك‌ها توانايي بهره‌برداري 85% انرژي امواج را دارند.

يك ايده جديد

مهندسان انگليسي استوانه لاستيكي را توسعه داده‌اند كه شبيه به مار آبي است و مي‌تواند از حركت امواج دريايي انرژي الكتريكي ارزان توليد كند.

ايده ساخت اين مار لاستيكي را مهندسان شوراي مهندسي تحقيقات علوم فيزيك دانشگاه ساوت هامپتون ارائه كرده‌اند.

اين دستگاه يك لوله عريض لاستيكي پر شده از آب است كه هر دو انتهاي آن مسدود شده‌اند و زير سطح دريا كار گذاشته شده است. اين لوله  در زير دريا مي‌تواند تغيير شكل دهد و در مسير امواج همانند پرچمي كه در مسير باد تكان مي‌خورد حركت كند. با هر حركت اين توده آب، موج از تمام طول استوانه عبور مي‌كند و به انتهاي آن مي‌رسد. هنگامي كه به اين نقطه رسيد بر روي توربين‌هاي متصل به دستگاه تأثير مي‌گذارد و آنها را مي چرخاند. اين حركت مي‌تواند به راحتي تبديل به انرژي برق شود.

بر اساس گزارش ZDNet اين دستگاه كه آناكوندا (نوعي مار بزرگ آمريكاي جنوبي) نامگذاري شده در حال حاضر تنها به صورت نمونه آزمايشي در مقياس كوچك ساخته شده است.

در حال حاضر در ساخت اين مار لاستيكي از لوله‌هايي به قطر يك متر و نيم براي آزمايش توانايي دستگاه در مقابل امواج استفاده شده است.

در اين آزمايش پارامترهاي ديگري چون فشار داخلي لوله‌ها، تغييرات در شكل و نيروي لازم براي لنگرها اندازه‌گيري شده‌اند. اين اطلاعات به توسعه يك مدل رياضي براي توليد در مقياس بزرگ لوله‌هايي در حدود طول 200 متر و قطر 7 متر كمك مي‌كنند. به اعتقاد اين محققان آناكوندا مي‌تواند يك مگاوات برق توليد كند. اين ميزان برق براي تأمين انرژي دو هزار خانه كافي خواهد بود.

ابتكاري جديد براي استفاده از انرژي هاي نو

نيروگاه شناور به عنوان راهكار جديدي براي توليد برق از انرژي امواج خروشان دريا مورد استفاده قرار خواهد گرفت. به گزارش ايسنا، سرمايه‌گذاران بزرگي مانند شركت آمريكايي جنرال الكتريك و شركت نروژي نورسك هيدروليكي از مطرح ترين كنسرسيوم‌هاي نفت و گاز اروپا، روي اين طرح سرمايه گذاري كرده‌اند. نخستين نيروگاه شناور، تابستان امسال در شرق اقيانوس، آتلانتيك، نزديكي سواحل پرتقال نصب شده است.

خبرگزاري آلمان در گزارشي با بيان اين پرسش كه تا چند وقت ديگر نفت و گاز و سوختهاي فسيلي در اختيار داريم و پس از تمام شدن انرژي فسيلي چه خواهيم كرد؟ تأكيد كرده است كه هر چند استفاده از انرژي هسته‌اي همچنان به عنوان يك گزينه مطرح است، اما در نهايت ذخيره اورانيوم هم تمام شدني است.

پس از طرح موفق نيروگاههاي بادي، دانشمندان اروپايي در نظر دارند انرژي امواج خروشان دريا به  به برق تبديل كنند. چندي پيش 12 كشور اروپايي پيماني به نام تبديل انرژي آب‌ها امضا كرده‌اند؛ در حال حاضر اين كشورها در اين زمينه تحقيق مي‌كنند.

طرحهاي متفاوتي براي عملي كردن اين ايده، يعني استفاده از انرژي امواج دريا در دست بررسي است. در اين ميان طرح نيروگاه شناور كه به تازگي توسط شرك اسكاتلندي اوشن پاور ارائه شده توجه سرمايه‌گذاران بزرگ را به خود جلب كرده است.

نيروگاه شناور كه در مرحله آزمايشي موفق بوده است نيروگاهي است كه نيروي امواج دريا را به انرژي برق تبديل مي‌كند و سرمايه‌گذاران بزرگي روي اين طرح سرمايه‌گذاري كرده‌اند.

ديود ليندلاي مهندس انگليسي و يكي از طراحان نيروگاه پروژه را اين طور تعريف مي‌كند چهار برگه كالباس را تصور كنيد كه روي سطح آب شناورند، ببينيد وقتي موج به قسمت جلويي اين ورقه‌ها مي‌خورد، ورقه‌ها تا مي‌شوند و بالا مي‌روند.

البته ليندلاي سعي مي‌كند طرح را تا جايي كه ممكن است ساده توضيح دهد. آنچه كه او به ورقه‌هاي كالباس تشبيه مي‌كند، ميله‌هايي از جنس فولاد  و به طول 30 متر هستند كه از وسط تا مي‌شوند. اين ميله‌ها درون سيلندرهاي مخصوصي قرار مي‌گيرند كه مثل واگن‌هاي قطار، چهارتايي به هم متصلند. امواج دريا ميله‌هاي فولادي را بالا و پايين مي‌كند. در اصل مثل اين است كه پا را از زانو جمع و دوباره دراز كنيد و به اين ترتيب از اين بالا و پايين شدن مداوم، انرژي توليد مي‌شود.

ليندلاي ادامه مي‌دهد لوله ها با امواج بالا و پايين مي‌شوند و اين حركت مداوم پيستون‌هاي هيدروليكي سيلندرها را به كار مي‌اندازند؛ درست مثل اينكه با صرف نفت، موتور هيدروليك  را به حركت در آورده و برق توليد كند.

ظرفيت توليد نيروگاه در حال حاضر حدود 2 مگاوات است. اين پروژه در ابعاد بسيار كوچك آغاز شده است، اما در آينده نزديك گسترش پيدا خواهد كرد. در مرحله بعد ميله‌هاي فولادي چهارتايي درون سيلندرها تبديل به جفت‌هاي دوازده‌تايي خواهند شد و مرحله تكميلي سيلندرهاي صد و 10 تايي خواهند بود كه انرژي مورد نياز حدود 15 هزار خانواده را تأمين مي‌كنند.

بهره‌برداري از اين نيروگاه كه در پنج كيلومتري ساحل پرتقال در اقيانوس نصب شده، اواخر پاييز امسال آغاز مي‌شود و برق توليدي به ساحل ارسال خواهد شد.

نصب اولين نيروگاه شناور در پرتقال اتفاقي نبوده است. دولت پرتقال از اين طرح حمايت مي‌كند و توليد انبوه انرژي با صرف هزينه اندك هدفي است كه دولت پرتقال دنبال مي‌كند.

ورونيكا  لارگينا- يكي از كاركنان مركز تحقيقاتي انرژي امواج در ليسبون پايتخت پرتقال مي‌گويد: حداكثر تا پنج سال آينده در پرتقال پنج نيروگاه ساخته خواهد شد. پس از بررسي خطرات زيست محيطي اين نوع نيروگاه، مكانهاي مناسب نصب آنها مشخص خواهد شد.

البته غير از سواحل پرتقال، مكانهاي مناسبي براي نصب اين نيروگاه‌ها وجود دارد، مثلاً سواحل اسپانيا، فرانسه، انگليس و يا جنوب آفريقا  يا آمريكايي جنوبي.

در همين حال، مهندسان اين نيروگاه در حال بررسي سواحل آمريكا بزرگترين مصرف‌كننده انرژي جهان نيز هستند. بر اساس اين گزارش، محاسبه‌ها نشان مي‌دهند كه امواج طوفاني دريا مي‌توانند تا 300 گيگاوات برق توليد كنند.

ديود ليندلاي پيشنهادات جديدي براي طرحش دريافت  كرده است. وي مي‌گويد: شركت اسكاتلندي اسكاتيش پاور هم اعلام كرده است كه از طرح ما حمايت مالي مي‌كند. البته در سال جاري ميلادي سفارش‌هاي ديگري هم داريم و احتمال دارد بزودي براي پنج نيروگاه جديد قرارداد ببنديم.

روشن است كه نيروگاههاي شناور مانند نيروگاههاي بادي به زودي جاي خود را باز خواهند كرد. آنطور كه ليندلاي معتقد است، اين طرح موفق‌تر از نيروگاههاي بادي خواهد بود و آينده انرژي از آن نيروگاههاي شناور خواهد بود.

شوراي شهر نينس‌هامن، يكي از شهرداري‌هاي مناطق استكهلم بزرگ به منظور استفاده از انرژي تجديدشونده و پاك، تصميم به احداث 50 واحد نيروگاه برق بادي و 2000واحد نيروگاه برق با استفاده از نيروي حاصل از امواج درياي شرقي را «بالتيك» دارد. ليليا باتليان از حزب سوسيال دموكرات و عضو شوراي شهر ني‌نس‌هام مي‌گويد:

با اين كار ما قصد داريم منطقه‌ي خودمان را تبديل به مركز توليد انرژي تجديدشونده كنيم:

طرز كار ژنراتورهايي كه با استفاده نيروي حاصل از امواج دريا به كار مي افتند  اينست كه ژنراتورها را در عمق دريا، روي پايه‌اي بتوني نصب مي‌كنند. يك واير قدرتمند « بويه» يا جسم شناور موجود در سطح آب را به اهرم موجود در داخل  ژنراتور « آهن‌ربايي قوي» وصل مي‌كند. امواج شديد ناشي از وزش بادي‌هاي منطقه‌اي جسم شناور موجود در سطح دريا را بالا و پايين برده و واير متصل به آن سبب بحركت در آمدن ژنراتور مستقر در ته دريا مي‌گردد.

وزن هر يك از اين ژنراتورها حدود ده تن مي‌باشد. اين كار با همكاري ماتس ليون، پژوهشگر و استاد دانشگاه اويسالا در زمينه‌ي استفاده از نيروي حاصل از امواج دريا انجام مي‌گيرد. مطالعات مقدماتي نشان مي‌دهد كه با استفاده از امواج درياي شرقي مي‌شود. ساليانه 24 تراوات ساعت TWh برق توليد نمود. جالب اين كه به گفته‌ي بيلي يوهانسون نيروي برق حاصل از يك نيروگاه اتمي متوسط حدود ده تتراوات ساعت در سال است.

فصل پنجم

 پتانسيل‌هايي كه در كشور داريم و كارهايي كه در اين زمينه در ايران صورت گرفته است.


برآورد پتانسيل تأمين انرژي  باد، موج، جريان و جزر و مد در آب‌هاي خليج فارس، درياي خزر و درياي عمان، بر اساس شرايط و محدوديت هاي موجود در عرصه فناوري و محيط‌شناسي پيكره‌هاي آبي مسأله‌اي است كه تاكنون پاسخ مشخصي به آن داده نشده است. اين پروژه در نهايت منجر به ارزيابي پتانسيل استحصال انرژي از منابع دريايي كشور خواهد شد. اين طرح مي‌تواند مورد استفاده و راهگشاي پژوهشگراني باشد كه در زمينه انرژي‌هاي قابل استحصال از دريا فعاليت مي‌كنند. نتايج اين پروژه نه تنها اطلاعات مفيدي از پتانسيل‌هاي موجود در اختيار قرار مي‌دهد، بلكه مي‌تواند منجر به ابداع روشهاي  جديد ملي و بومي در استحصال انرژيهاي دريايي گردد. در حال حاضر بيشتر روشهاي توليد انرژي از منابع دريايي، در سطح جهاني، نسبتاً پرهزينه هستند و در كوتاه مدت توان رقابت با روشهاي سنتي را ندارند؛ اما هر روز به تعداد اختراعات ثبت شده در اين زمينه، افزوده مي‌شود. كشور ايران با توانمندي و دانش جوانان متخصص خود مي‌تواند در اين راستا گامهاي بلندي بردارد و چه بسا روشهاي اقتصادي و مقرون به صرفه‌اي در توليد انرژي‌هاي تجديدپذير دريايي در كشور عزيزمان تكامل يابد.

بررسي روشهاي آماري و نحوه محاسبه پتانسيل انرژي امواج دريا

اقدامات انجام شده دركشور

هدف از اين پروژه ارائه روشي براي محاسبه پتانسيل انرژي امواج دريا در مناطق خليج فارس و درياي عمان مي‌باشد. پتانسيل‌سنجي امواج يك ناحيه به منظور احداث نيروگاه و اتصال انرژي الكتريكي از آن اساسي‌ترين مسئله براي استفاده از اين انرژي به شمار مي‌آيد. معمولاً بررسي پتانسيل انرژي امواج به وسيله تجزيه و تحليل اطلاعات هواشناسي كه شامل ارتفاع و پريد امواج است؛ انجام مي‌شود. بدليل عدم دسترسي به اين اطلاعات در كشور ايران به كمك يكي از روشهاي تجربي مشخصات امواج اين مناطق پيش‌بيني شد. اطلاعات هواشناسي مربوط به باد هر منطقه به عنوان ورودي تمام روشهاي تجربي براي پيش‌بيني امواج بكار مي‌رود. در اين پروژه از ريزآمار سه ساعته بر در مناطق بندرعباس و چابهار استفاده شده  است. همچنين نرم‌افزاري تهيه گرديده كه طبق اطلاعات ده ساله مشخصات مربوط به امواج را تعيين نمايد. نتايج حاصل از برنامه بر مشاهدات چشمي انطباق نزديكي دارد.

كاربرد دستگاه OWC در خليج فارس

سيستم از داده‌هاي جذب انرژي امواج دريا در  خليج فارس مورد بررسي قرار گرفته و با توجه به مشخصات امواج با استفاده از داده‌هاي  باد براي7 منطقه سيستم OWC با بيشترين توان خروجي در بين سيستمهاي انتخاب شده است. 7 منطقه‌ي مورد نظر كيش، ماهشهر، بندرعباس، بندر بوشهر، بندر لنگه‌، جزيره‌ي ابوموسي، جزيره‌ي سري مي‌باش بيشترين توان در واحد عرضي موج مربوط به جزيره كيش و بند ماهشهر و كمترين توان مربوط به جزيره ابوموسي و سيري مي باشد. همچنين ميزان  انرژي در منطقه چابهار به طور جداگانه مورد بررسي قرار گرفت و نتيجه شد كه اين منطقه نيز از ميزان انرژي پاييني برخوردار است و به طور كلي درياي عمان به دليل داشتن طول حوزه بادگير مناسب و همچنين وزش مستمر باد در برخي از فصول سال نسبوت به خليج فارس داراي متوسط انرژي ماهيانه به مراتب بيشتري برخوردار مي‌باشد.

توان در واحد عرض موج در 7 منطقه از خليج فارس

بندر ماهشهر

بندرعباس

بندر بوشهر

بندر لنگه

جزيره ابوموسي

جزيره سيري

4/844

4/156

3/700

3/576

30/59

2/862

با توجه به ارزيابي‌هاي انجام شده  ظرفيت توليدي نيروگاه امواج mw 3/195 مي‌باشد كه نسبت به نياز كشور به نسبت 1% كم است و استفاده از انرژي امواج به طور كلي با ژنراتورهاي معمول در منطقه خليج فارس و درياي عمان مقرون به سرفه نيست.

نتيجه‌گيري

با توجه به تجارب و مطالعات انجام شده، بهره‌برداري از انرژي امواج در سطح گسترده با استفاده از ژنراتورهاي خاص امكان‌پذير مي‌باشد لازم است اين امر در راستاي استحصال انرژي عظيم امواج در وسعت سواحل شمال و جنوب ايران نيز مورد توجه واقع گردد. استفاده از ژنراتورهاي مناسب به ويژه ژنراتور القايي در توربين برق امواج و عملكرد ژنراتورهاي القايي متصل به شبكه در نيروگاههاي برق امواج و مسائل مربوط به اين گونه نيروگاهها شناسايي شده و برنامه توسعه‌ي بهره‌برداري انرژي امواج در مجموعه انرژيهاي تجديدپذير را در اولويت بالاتري قرار داد همچنين در مناطق تجاري توريستي بخصوص سواحل جنوبي خزر استفاده از سيستم تهويه مطبوع وابسته به آب دريا بسيار مهم است و اميد مي‌رود در آينده اين سيستم‌ها در سواحل شمالي كشور كاربرد داشته باشند.

منابع

-قرشي 01 ارائه مدل، نقش ژنراتور القايي در توربين برق امواج، سازمان انرژي اتمي ايران.

- ملازنيل م (1377) انتخاب سيستم بهينه جذب انرژي از امواج دريا در نواحي شمالي خليج فارس.

-پايان‌نامه كارشناسي ارشد مهندسي مكانيك، دانشگاه صنعتي شريف، 200 ص.

فصل ششم

مزايا و معايب اين انرژي


براي تبديل يا استفاده از يك انرژي برون شك هميشه مورادي وجود دارند يا به وجود مي‌آين كه ما به آنها آلودگي ، مضرات يا ...گوييم به طور مثال در يك واكنش شيميايي گرما به وجود مي‌آيند شايد به وجود آمدن اين مورد يا موارد خوشايند نباشد و مجبور باشيم آن را انتقال يا به نحوي آن را دفع كنيم پس مسلم است كه ما در همه فرآيندها به چنين مواردي برخورد مي كنيم اما آنچه مهم و ارزشمند است حاصل و نتيجه‌اي است كه ما از فرآيند مي‌گيريم.

هر كدام از انرژيهايي كه بشر تاكنون از آن استفاده كرده داراي مزايا و معايبي بوده است از جمله سوختهاي فسيلي كه گازهاي گلخانه‌اي فراواني را در جود به وجود آورده و همچنين آلودگيهايي كه از آن بر روي سطح زمين به جاي مانده و مي‌ماند.  از زماني كه بيشتر پي به اثرات مخرب اين آلودگي‌ها برده روز به روز در پي اصلاح استفاده از اين انرژي‌ها بوده تا آلودگي كمتري بجاي بگذارند همچنين تحقيقات و آزمايشهاي فراواني در جهت استفاده از انرژيهايي كه اخيراً كشف شده‌اند دارد كه يكي از اين انرژيهاي نو و تجديدپذير انرژي جزر و مد امواج دريا مي‌باشد از جمله مزاياي اين انرژي اين است كه تا زماني كه اقيانوسها و درياها وجود دارند و مي‌توانيم از آن بهره برداري كنيم و مي‌توان آنرا هميشگي و پايان‌ناپذير تلقي نمود از مزاياي ديگر آن فراوان بودن و در دسترس بودن آن براي اكثر كشورهاست و مثل انرژي باد نيست كه تنها در مناطق بادخيز مي‌توان از آن بهره‌برداري نمود يا اينكه مثل  انرژي خورشيد نمي‌باشد كه تنها ساعاتي از روز بتوان از آن بهره برد چون براي تبديل و استفاده انرژي تابش خورشيد تنها ساعاتي از روز بيشترين راندمان را دارد و در شب اين دستگاهها تقريباً بدون استفاده هستند.

1-دستگاههاي بادي با محدوديت سرعت هستند مثلاً تا شدت سرعت باد به يك حد نصاب نرسد و دستگاه به كار نمي‌افتد و اگر شدت وزش از يك ميزان تعيين شده كه دامنه كار دستگاه مي‌باشد بيشتر شود بايد براي جلوگيري  از آسيب رسيدن به دستگاه دستگاه از حركت بايستد.

اما در طراحي‌هايي كه در دستگاههاي بهره‌برداري از انرژي امواج صورت گرفته  اگر شدت امواج هر چه بيشتر شوند مي‌توان انرژي الكتريكي بيشتري توليد نمود و مي‌دانيم كه دريا حتي درآرام‌ترين لحظات كه سپري مي‌كند موجهاي كوتاه و ضعيفي دارد كه مي‌توان از آن انرژي توليد نمود.

از جمله معايب اين انرژي در بهره‌برداري  از آن مي‌توان به بالا بودن هزينه اوليه، نگهداري و تعميرات  آن ، مشكلات ذخيره انرژي الكتريكي توليد شده كه اين مورد مربوط به تمامي انرژي‌ها مي‌باشد.

البته قبلاً مزايا و معايب استفاده از هر يك از روشهاي بهره‌برداري از امواج جزر و مد در كنار تعاريفشان ذكر شده است.

فصل هفتم

جمع‌بندي از مسائل مطرح شده


در كل با اوصاف ذكر شده مي‌توان به اين نتيجه رسيد كه هر بهره‌برداري و استفاده از انرژي را مستلزم  هزينه و مورد ديگر مي‌باشد و كارهايي كه تا كنون صورت گرفته نشان‌دهنده آن است كه ميزان سودي كه اين انرژي‌ها براي ما دارند بيش از زيانهايشان بود كه اقدام به بهره‌برداري از آن نموده و بايد هم اينچنين باشد.

البته رشد و شكوفايي در زمينه بهره‌برداري از اين انرژي مستلزم اختصاص سرمايه بيشتر كشورهاست بدون شك اين انرژي داراي هزينه‌هاي اوليه فراواني مي‌باشند ولي ماندگاري اين انرژي مسئله‌ايست كه باعث مي‌شود توجه بيشتري به آن شود.

با توجه به اينكه سوختهاي فسيلي روزي به پايان مي‌رسند و سوختهاي اتمي هم با محدوديت برداشت و استفاده مواجه هستند اين انرژي‌هاي تجديدپذير هستند كه مي‌توانند حيات بشر را از لحاظ تأمين انرژي تضمين كنند.

پس با پتانسيلي كه در اين انرژي نهفته است شايسته مي‌باشد بيشتر و عميق‌تر در آن جهت جستجو كرد و كنكاش نمود.



ارسال توسط امین

اسلایدر

دانلود فیلم