آب

فناوری های استفاده از انرژی دریایی

#انرژی_دریایی #دانستنی #بیشتر_بدانیم
استفاده مناسب از منابع و انرژی های ارزشمند نهفته در دریاها و آب‌های اطراف مستلزم برخورداری از ابزار و روش متناسب با آن است. با توجه به توسعه دانش و فناوری در دنیا، لازم است که در ابتدا فناوری‌های جدیدی که می‌توانند در استفاده بهتر از منابع موجود دریاها مؤثر باشند شناسایی شده و نحوه استفاده و به‌کارگیری آن‌ها با توجه به شرایط حاکم بر دریاها و آب‌های ایران معرفی گردند. علاوه بر این، بومی‌سازی فناوری‌های جدید و حرکت به سمت تحقیقات نوین که منجر به فناوری در حوزه مهندسی دریایی شود کاملاً ضروری است.

تاریخچه

انسان ها سال ها پیش از میلاد مسیح نیز از جزر و مد و جریانات موج آب بهره می‌گرفتند. برای مثال از نوسانات دوره‌ای موج به خوبی آگاه بودند و می‌دانستند چه زمانی و کجا با جریانات آبی قوی مواجه خواهند شد. تأسیسات و بناهای کوچک هیدرودینامیکی متعددی نظیر سیستم‌های پمپاژ آب و آسیاب‌های بادی از قرون وسطی در سرتاسر جهان به جا مانده است. برخی از این ابزار و وسایل هنوز و در دوران اخیر نیز استفاده می‌شدند. برای مثال چرخ آبی بزرگ برای پمپاژ آب در هامبورگ آلمان تا قرن نوزدهم همچنان مورد استفاده بود. لیکن با پیشرفت صنعتی بشر و جامعه، برق رسانی و الکتریکی کردن تمام جنبه‌های تمدن مدرن به توسعه مبدل‌های گوناگون جهت انتقال منابع انرژی پتانسیل به انرژی الکتریکی منجر شد. در این راستا مطالعات جدی به منظور طراحی نیروگاه‌های موجی در مقیاس صنعتی برای استفاده و بهره‌گیری از انرژی موج در قرن بیستم با رشد سریع دانش الکتریک در صنعت آغاز گردید.

تولید انرژی از دریا

انواع روش های استفاده از انرژی دریا به صورت های زیر می باشد:

۱- انرژی امواج ناشی از جزر و مد

فناوری های استفاده از انرژی دریایی

انرژی دریایی یا اقیانوسی یکی از انواع انرژی تجدیدپذیر است که در کنار منابع دیگری نظیر انرژی خورشیدی و باد، مورد توجه قرار گرفته است. انرژی امواج و انرژی جزر و مد را می‌توان مهم ترین زیر مجموعه‌های انرژی‌های دریایی به شمار آورد. به دلیل تفاوت‌های موجود در ویژگی‌ها و روش های فنی جذب آن ها، توسعه این دو منبع راه متفاوت و مستقلی را طی کرده است.
نیروگاه‌های جزر و مدی به دلیل مشابهت با نیروگاه آبی و استفاده از فناوری آماده آن ها، به پیشرفت‌های سریعی نایل آمده است. اما بروز مشکلات زیست محیطی باعث شده است که تحول و ایجاد تغییرات اساسی در روش کار ضروری شود. توسعه آن ها به روش قبل به رغم پیشرفت‌های ذکر شده، در عمل محدود شده است. نیروگاه های موجی از تنوع زیادی برخوردار هستند. برخی بر روی آب شناورند و برخی دیگر در ساحل نصب می‌شوند. همچنین نحوه درگیری آن ها با امواج و در نتیجه نوع حرکتی که جذب می‌کنند با هم تفاوت بسیار دارد. علاوه بر کارهای مطالعاتی نمونه‌های کوچکی نیز از برخی سیستم های موجی در نقاط مختلف جهان ساخته شده و مورد آزمایش قرار گرفته است.

امواج در اثر انتقال انرژی از باد به دریا به وجود می‌آیند. نرخ این انتقال انرژی بستگی به سرعت باد و نیز به مسافتی داردکه در طول آن باد با سطح آب در فعل و انفعال بوده است. موج‌ها به دلیل جرم آبی که نسبت به سطح متوسط دریا جابجا شده، انرژی پتانسیل و به خاطر سرعت ذرات آب، انرژی جنبشی را با خود حمل می‌کنند. انرژی ذخیره شده از طریق اصطکاک و اغتشاش و با شدتی که بستگی به ویژگی امواج و عمق آب دارد، تلف می‌شود. موج های بزرگ در آب های عمیق انرژی خود ر ا با کندی بسیار از دست می‌دهند در نتیجه سیستم های امواج بسیار پیچیده هستند و اغلب هم از بادهای محلی و هم از توفان‌هایی که روزها قبل در دور دست اتفاق افتاده‌اند، سرچشمه‌ می‌گیرند. امواج توسط دامنه و دوره تناوبشان مشخص می‌شوند. قدرت امواج معمولاً برحسب کیلووات بر متر بیان می‌شود که نمایانگر شدت انتقال یا عبور انرژی از یک خط فرضی به طول یک متر و موازی با موج است. امروزه فناوری تولید انرژی از موج اقیانوس‌ها وجود دارد، به طوری که بیش از ۴۰۰ اختراع در این زمینه به ثبت رسیده است که ازآن ها به سه روش اصلی استفاده از کانال به شکل مخروط ناقص، استفاده از حرکت عمومی امواج اقیانوس توسط مکانیزم‌های گوناگون واستفاده ازیک ستون نوسانی آب می‌توان اشاره کرد.

جزر و مد دریا در اثر جاذبه ماه و خورشید به هنگام گردش زمین به وجودمی‌آید. نیروی جاذبه ماه باعث ایجاد برآمدگی درآب‌ها شده و به علت گردش وضع زمین این برآمدگی به سمت غرب جریان پیدا می‌کند در نتیجه موج‌هایی با دوره ۱۲ ساعت و ۲۵ دقیقه ایجاد می‌شود. که دامنه نوسان آن ها در اقیانوس های بزرگ درحدود ۰/۵ متراست. اثر نیروی جاذبه خورشید نیز مشابه ولی ضعیف‌تراست و هر ۱۲ ساعت یک مرتبه ظاهر می‌شود. به این ترتیب جزر و مد به صورت منظم در قالب امواج قمری رخ می‌دهد. بیشترین دامنه جزر و مد زمانی به وجود می‌آید که ماه و خورشید در یک راستا قرار گرفته باشند (اقران) و برعکس هنگامی که آن ها در بربیع باشند این دامنه حداقل است. هنگامی که امواج جزر و مدی به سواحل و فلات قاره می‌رسند، دامنه آن ها می‌تواند در اثر هجوم آب، قیفی شدن آبراه و ایجاد رزنانس به طور قابل ملاحظه‌ای افزایش یابد. مثلاً دامنه جزر و مد در نقاط مناسبی از کشور کانادا به بیش از ۱۰ متر می‌رسد. به رغم پیچیدگی خاصی که در مورد جزر و مد وجود دارد پیش‌بینی و محاسبه دقیق آن در هر محل ممکن است.

استحصال انرژی از جزر و مد در نقاطی عملی است که انرژی زیادی به صورت جزر و مدهای بزرگ در آن ها متمرکز شده باشد و به علاوه جغرافیای محل نیز برای احداث نیروگاه جزر و مدی مکان مناسبی فراهم کرده باشد. چنین مکان هایی در همه جا یافت نمی‌شوند. اما تا بحال تعداد نسبتاً زیادی شناسایی شده‌اند. در حال حاضر تعداد کمی نیروگاه جزر و مدی در جهان احداث شده است. نخستین و بزرگ ترین آن ها که از نوع تک حوضچه‌‌ای و دو اثری بوده‌، با ظرفیت ۲۴۰ مگاوات در لارانس فرانسه تأسیس شده است که جنبه تجاری دارد. به غیر از آن، نیروگاه ۲۰ مگاواتی آناپولیس در کانادا، نیروگاه آزمایشی ‌۴۰۰ کیلوواتی کیسلایاگوبا در شوروی سابق و نیروگاه ۳/۲ مگاواتی جیانگیز در چین را می‌توان نام برد. همچنین چند ایستگاه کوچک چند منظوره در چین احداث شده است. علاوه بر انرژی جزر و مد و امواج، انرژی حرارتی اقیانوس‌ها یا دریاها که از اختلاف دمای آب های سطحی و آبهای عمیق ۱۰۰۰ متری دریاهای بزرگ استفاده کرده و یک سیکل کم راندمان و دما پایین‌ ترمودینامیکی را بین این دو منبع حرارتی سرد و گرم برقرار می‌کند نیز مورد توجه و بهره‌برداری آزمایشی قرار گرفته است.

۲- انرژی جریانات دریایی

فناوری های استفاده از انرژی دریایی1

انرژی حاصل از جریانات کمتر مورد بررسی قرار گرفته است و حتی در برخی منابع معتبر انرژی‏ های تجدیدپذیر، از این منبع به عنوان منبع انرژی نام برده نشده است. استحصال انرژی از این طریق نیز نسبت به بقیه منابع جدیدتر است و تنها می توان به یک یا دو نمونه که در عمل ساخته شده اند، اشاره کرد.
شرکت انگلیسی Marine Current Turbine یا MCT در این زمینه پیشرو بوده و پس از نصب توربین‏ های ۳۰۰ کیلوواتی Seagen در خلیج Bristol هم اکنون در حال نصب توربین‏ های ۱.۲ مگاواتی در شمال ایرلند است. این فن‏اوری بسیار شبیه توربین‏ های بادی کار می کند و از جریان سیال آب جهت چرخاندن پره ‏های بزرگ استفاده می نماید. می توان این فن‏اوری را در مناطقی که سرعت جریان جزرومدی بالا است و یا در مناطقی که جریانات پایدار اقیانوسی سرعت قابل قبولی دارند، نصب کرد. محصول این شرکت که Seagen نام دارد از دو پره دایره ‏ای با قطر ۱۵ تا ۲۰ متر تشکیل شده که موتوری را می چرخانند. سرعت چرخش این پره ‏ها ۱۲ دور در دقیقه است تا برای جانوران بزرگ دریایی عبور کننده خطرناک نباشد. در کشور ما نیز به علت وجود تنگه‏ ها و خورهای دارای جریانات با سرعت قابل توجه، احتمالاً امکان استفاده از این فن آوری وجود دارد.

۳- اختلاف دمای زیاد بین کف و سطح

این نیروگاه ها با بهره برداری از اختلاف دمای میان سطح و عمق اقیانوس یک سیکل حرارتی باد و چشمه عظیم گرم و سرد تشکیل می‌دهند و از این راه می‌توان با استفاده از ایجاد بخار و تقطیر موادی مانند پروپان با آمونیاک، سیکل حرارتی کاملی را تشکیل داد و به وسیله تجهیزات ویژه‌ای انرژی مکانیکی و در نهایت انرژی الکتریکی تولید نمود.

۴- اختلاف چگالی(شوری)

از اختلاف چگالی و لایه بندی شدن آب دریاها و اقیانوس ‏ها می توان اختلاف فشار ایجاد کرده و از این اختلاف فشار برای تولید الکتریسیته استفاده کرد.
منبع:سایت دانشگاه علم وصنعت ایران

مقالات تصادفی :

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Close