انرژی جزر و مد


 

 

 

توضیحات فوق تنها یک بیان شماتیک از گرانش ماه بود که بر اساس عوامل ﺗﺄثیرگذار در کشند و جزر و مد امواج بیان گردید.

 
 

سایر عوامل که در گستره موج ﺗﺄ ثیر می گذارند عبارتند از: کشش خورشید نیروهای سانتریفوژی چرخشی در نتیجه گردش زمین و در برخی از موارد رزونانس و تشدید محلی خلیج دهانه و مدخل رودخانه ها.

 

انرژی امواج

 

انرژی امواج جزر و مد مشتمل بر دو ﻤﺅلفه است که پتانسیل و جنبشی نامیده می شوند. انرژی پتانسیل معادل کاری است که جرم آب را از سطح اقیانوس ها بلند می کند و به سمت خود میکشد.

 

این انرژی می توان از رابطه زیر محاسبه گردد:

 

 

 

 

که در آن  بیانگر انرژی

 

بیانگر شتاب گرانشی  g

 

و ρ نمایانگر دانسیته و چگالی آب دریا که برابر با جرم واحد حجم می باشد

 

 سطح در نظر گرفته شده A

 

بردار عمودی از سطح اقیانوس Z

 

دامنه موج  h و

 

برای آب دریا بطور میانگینمی باشد.

 

 که برای سیکل موج یک متر مربع از سطح اقیانوس می توانیم داشته باشیم:

 

 

یا

 

 

آب بیانگر ظرفیت و توانایی آن برای انجام کار با مشخصه سرعت  m  جرم T   انرژی جنبشی

 

می باشد که با رابطه V

 

 

تعریف می گردد.  

 

دانستن انرژی پتانسیل موج به منظور طراحی اصولی  نیروگاه موجی که از سد آب و ایجاد مصنوعی ارتفاع اجباری بهره می گیرد بسیار مهم است.

 

برخی از نیروگاهها از انرژی پتانسیلی که از ارتفاع گیری آب و سپس فرو ریختن آن ایجاد می شود بهره برداری می کنند. جهت طراحی نیروگاههای شناور یا دیگر انواع نیروگاههای موجی

 

باید بدانیم در مقایسه انرژی جنبشی موجی که از آن نوع نیروگاهها بدست می آید در اینجا  انرژی موجی جریانات افقی آب  توسط جریانات موج آب ایجاد و مهارمی شود و مانند آنها مشتمل بر ایجاد سد و آب بند نمی باشد.

 

استخراج انرژی از جزر و مد: روش سنتی

 

انسانها سالها پیش از میلاد مسیح نیز از جزر و مد و جریانات موج آب بهره می گرفتند.

 

برای مثال از نوسانات دوره ای موج به آن خوبی آگاه بودند که می دانستند چه زمانی و کجا با جریانات آبی قوی مواجه خواهند شد.

 

ﺗﺄسیسات و بناهای کوچک هیدرودینامیکی متعددی نظیر سیستمهای پمپاژ آب و آسیاب های بادی از قرون وسطی در سرتاسر جهان به جا مانده است.

 

برخی از این ابزار و وسایل هنوز و در دورانهای اخیر نیز استفاده می شوند.

 

برای مثال چرخ آبی بزرگ برای پمپاژ آب در هامبورگ آلمان تا قرن نوزدهم همچنان مورد استفاده بود.

 

شهر لندن از چرخ آبی بزرگی استفاده می کرد که در سال 1580 میلادی بر روی پل لندن تعبیه شده بود و بمدت 250 سال آب سالم برای شهر فراهم می نمود. هر چند که مطالعات جدی به منظور طراحی نیروگاههای موجی در مقیاس صنعتی برای استفاده و بهره گیری از انرژی موج در قرن بیستم با رشد سریع دانش الکتریک در صنعت آغاز گردید.

 

برق رسانی و الکتریکی کردن تمام جنبه های تمدن مدرن به توسعه مبدل های گوناگون جهت انتقال منابع انرژی پتانسیل به انرژی الکتریکی منجر شد.

 

به موازات نیروگاههای سوخت فسیلی و رآکتورهای اتمی که مسائل جدید آلودگی های زیست محیطی را ایجاد می کردند انرژیهای پاک تجدید پذیر جهت تولید انرژی الکتریکی دانشمندان و مهندسان را به سمت و سوی بهره گیری از این منابع تشویق نموده است.  انرژی جزر و مد و امواج به طور جزئی یکی از بهترین منابع تجدید پذیر در دسترس محسوب می شود. در مقایسه با سایر منابع انرژی پاک نظیر انرژی باد  انرژی خورشیدی  انرژی گرمایی زمین و غیره.

 

می توان پیش بینی کرد انرژی موجی و جزر و مد برای قرن های متمادی  از نقطه نظر زمانی و دامنه و گستره استفاده از سایر انرژی ها پیشی بگیرد.

 

هر چند که مشکلات و دشواریهای عدیده ای برای گردآوری ابن منبع انرژی در قیاس با انرژی خورشیدی و انرژی باد که در مناطق وسیعی مرسوم شده اند وجود دارد.

 

علاوه بر این ﺗﺄسیسات مرسوم و رایج نیروگاههای ترکیبی موجی که شامل سدهای عظیم در اقیانوسهای آزاد می باشد به دشواری می تواند از نظر صرفه اقتصادی با آن دسته از نیروگاههای سوخت فسیلی و حرارتی که با ذغال سنگ و سوخت ارزان  در دسترس و فراوان کار

 

می کنند رقابت کند.

 

این نیروگاههای حرارتی در حال حاضر ﻤﺅلفه های اصلی تولید انرژی الکتریکی در جهان هستند.

 

ضمن آنکه به هر حال منابع نفت و ذغال سنگ محدود هستند و در نهایت به پابان خواهند رسید.

 

از دیگر سو نفت و ذغال سنگ با داشتن موادی چون سولفور در ذغال سنگ سبب  انتشار گازهای گلخانه ای  و به دنبال آن آلودگی عظیم جوی خواهند شد.

 

نیروگاههای هسته ای پسماندها و ضایعات اتمی خطرناک تولید می کنند و برای تولید انرژی مسائل پرخطری را ایجاد می نمایند.

 

اما انرژی موجی یک انرژی پاک و تهی ناپذیر و تمام نشدنی است. این ویژگیهای برجسته انرژی موجی را در آینده ای نزدیک به منبعی مهم و در عین حال جهانی جهت تولید انرژی تبدیل خواهد کرد.

 

برای دستیابی به این هدف  صنعت تولید انرژی موجی جزر و مدی  باید در جهت بازدهی بالاتر و هزینه های کمتر و اجماع جهانی برای گسترش آن گام بردارد.

 

در حال حاضر تنها چهار نیروگاه موجی در مقیاس صنعتی در جهان وجود دارد که همگی آنها پس از جنگ جهانی دوم ساخته شده اند. که عبارتند از نیروگاه موجی لارانس در فرانسه (1976)

 

نیروگاه موجی کیس لایا گوبا در روسیه (1968) آناپولیس در کانادا (1984) و دست آخر جیانگ زی یا در کشور چین (1985).

 

 

اطلاعات عمده این نیروگاههای موجی در جدول 2 گردآوری شده اند.

 

نیروگاه موجی لارانس در شکل 1 نشان داده شده است.

 

در ساخت تمامی نیروگاههای موجی موجود طراحی یکسانی مورد استفاده قرار گرفته است که در ساخت نیروگاههای آبی مرسوم است. سه اصل عمده ساختاری و جزئیات مکانیکی این طراحی ها عبارتند از: سد در میان جریان آب واقع است که ارتفاع و هد مصنوعی برای آب جهت چرخاندن توربین هیدرولیکی ایجاد می نماید . توربین هایی که با ژنراتورهای الکتریکی نصب شده اند در نقطه پایین سد قرار دارند.

 

و دیگر اینکه گیت های هیدرولیکی درون سد جهت کنترل جریان آب دور از آب و پشت سد واقع شده اند. در هنگام لزوم آب بند ها برای هدایت جریان قفل می شوند. توربین ها در هنگام موج و جزر و مد  انرژی پتانسیل جرم انباشته شده ی  آب را  در طرف دیگر سد به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند.

 

 

 

انرژی جزر و مد 2

 

شکل 1

 

 

 

نیروگاههای موجی می توانند در دو حالت تک منظوره و دو منظوره طراحی و ساخته شوند. دو منظوره بدان معناست که توربین در هر دو حالتی که آب جریان دارد کار کند.

 

زمانی که آب بالا می آید و همچنین طی زمانی که آب فروکش کرده و به اقیانوس باز می گردد.

 

و در سیستم تک منظوره توربین فقط در زمان سیکل فروکش کار می کند.

 

در این نوع دریچه های آب در زمان  موج باز می مانند و اجازه می دهند که آب فضای آبگیر را پر نماید. سپس دریچه ها بسته می شوند. ارتفاع و هد آب افزایش می یابد  و توربینها روشن

 

می شوند و آب در دوره ی فروکش از آبگیر به درون اقیانوس باز می گردد.

 

مزایای روش توربین دومنظوره این است که بطور دقیق مدلی از پدیده طبیعی موج است و کمترین میزان ﺗﺄثیر در محیط را دارد واز قضا در بعضی از انواع خود بازدهی بسیار بالایی هم دارد.

 

هرچند که این روش به لوازم پیچیده و توربینهای دوجهته بازگردنده گرانقیمت و تجهیزات الکتریکی نیاز دارد .

 

روش تک منظوره اما بسیار ساده تر است. و به توربینهای چندان گرانقیمتی نیاز ندارد. از جمله جنبه های منفی روش تک منظور

/ 0 نظر / 55 بازدید