تولید انرژی از دریا

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

1-    انرژی امواج ناشی از جزر و مد

انرژی دریایی یا اقیانوسی یكی از انواع انرژی تجدیدپذیر است كه در كنار منابع دیگری نظیر انرژی خورشیدی و باد، مورد توجه قرار گرفته است. انرژی امواج و انرژی جزر و مد را می‌توان مهمترین زیر مجموعه‌های انرژی‌های دریایی به شمار آورد. به دلیل تفاوت‌های موجود در ویژگی‌ها و روشهای فنی جذب آنها، توسعه این دو منبع راه متفاوت و مستقلی را طی كرده است.

نیروگاه‌های جزر و مدی به دلیل مشابهت با نیروگاه آبی و استفاده از فناوری آماده آنها، به پیشرفت‌های سریعی نایل آمده است. اما بروز مشكلات زیست محیطی باعث شده است كه تحول و ایجاد تغییرات اساسی در روش كار ضروری شود. توسعه آنها به روش قبل به رغم پیشرفت‌های ذكر شده، در عمل محدود شده است. نیروگاههای موجی از تنوع زیادی برخوردار هستند. برخی بر روی آب شناورند و برخی دیگر در ساحل نصب می‌شوند. همچنین نحوه درگیری آنها با امواج و در نتیجه نوع حركتی كه جذب می‌كنند با هم تفاوت بسیار دارد. علاوه بر كارهای مطالعاتی نمونه‌های كوچكی نیز از برخی سیستمهای 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 داردكه در طول آن باد با سطح آب در فعل و انفعال بوده است. موج‌ها به دلیل جرم آبی كه نسبت به سطح متوسط دریا جابجا شده، انرژی پتانسیل و به خاطر سرعت ذرات آب، انرژی جنبشی را با خود حمل می‌كنند. انرژی ذخیره شده از طریق اصطكاك و اغتشاش و با شدتی كه بستگی به ویژگی امواج و عمق آب دارد، تلف می‌شود. موجهای بزرگ در آبهای عمیق انرژی خود ر ا با كندی بسیار از دست می‌دهند در نتیجه سیستمهای امواج بسیار پیچیده هستند و اغلب هم از بادهای محلی و هم از توفان‌هایی كه روزها قبل در دور دست اتفاق افتاده‌اند سرچشمه‌ می‌گیرند. امواج توسط دامنه و دوره تناوبشان مشخص می‌شوند. قدرت امواج معمولاً برحسب كیلووات بر متر بیان می‌شود كه نمایانگر شدت انتقال یا عبور انرژی از یك خط فرضی به طول یك متر و موازی با موج است. امروزه فناوری تولید انرژی از موج اقیانوس‌ها وجود دارد، به طوری كه بیش از 400 اختراع در این زمینه به ثبت رسیده است كه ازآنها به سه روش اصلی استفاده از كانال به شكل مخروط ناقص، استفادهاز حركت عمومی امواج اقیانوس توسط مكانیزم‌های گوناگون واستفاده ازیك ستون نوسانی آب می‌توان اشاره كرد.

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 می‌كند در نتیجه موج‌هایی با دوره 12 ساعت و 25 دقیقه ایجاد می‌شود. كه دامنه نوسان آنها در اقیانوسهای بزرگ درحدود 0/5 متراست. اثر نیروی جاذبه خورشید نیز مشابه ولی ضعیف‌تراست و هر 12 ساعت یك 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 كه ماه و خورشید در یك راستا قرار گرفته باشند (اقران) و برعكس هنگامی كه آنها در بربیع باشند این دامنه حداقل است. هنگامی كه امواج جزر و مدی به سواحل و فلات قاره می‌رسند، دامنه آنها 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 كانادا به بیش از 10 متر می‌رسد. به رغم پیچیدگی خاصی كه در مورد جزر و مد وجود دارد پیش‌بینی و محاسبه دقیق آن در هر محل ممكن است.

استحصال انرژی از جزر و مد در نقاطی عملی است كه انرژی زیادی به صورت جزر و مدهای بزرگ در آنها متمركز شده باشد و به علاوه جغرافیای محل نیز برای احداث نیروگاه جزر و مدی مکان مناسبی فراهم كرده باشد. چنین مكانهایی در همه جا یافت نمی‌شوند. اما تا بحال تعداد نسبتاً زیادی شناسایی شده‌اند. در حال حاضر تعداد كمی نیروگاه جزر و مدی در جهان احداث شده است. نخستین و بزرگترین آنها كه از نوع تك حوضچه‌‌ای و دو اثری بوده‌، با ظرفیت 240 مگاوات در لارانس فرانسه تأسیس شده است كه جنبه تجاری دارد. به غیر از آن، نیروگاه 20 مگاواتی آناپولیس در كانادا، نیروگاه آزمایشی ‌400 كیلوواتی كیسلایاگوبا در شوروی سابق و نیروگاه 3/2 مگاواتی جیانگیز در چین را می‌توان نام برد. همچنین چند ایستگاه كوچك چند منظوره در چین احداث شده است. علاوه بر انرژی جزر و مد و امواج، انرژی حرارتی اقیانوس‌ها یا دریاها كه از اختلاف دمای آبهای سطحی و آبهای عمیق 1000 متری دریاهای بزرگ استفاده كرده و یك سیكل كم راندمان و دما پایین‌ ترمودینامیكی را بین این دو منبع حرارتی سرد و گرم برقرار می‌كند نیز مورد توجه و بهره‌برداری آزمایشی قرار گرفته است.

2-    انرژی جریانات دریایی

انرژی حاصل از جریانات کمتر مورد بررسی قرار گرفته است و حتی در برخی منابع معتبر انرژی‏های 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 توربین‏های 300 کیلوواتی Seagen در خلیج Bristol هم اکنون در حال نصب توربین‏های 1.2 مگاواتی در شمال ایرلند است. این فن‏آوری بسیار شبیه توربین‏های بادی کار می کند و از جریان سیال آب جهت چرخاندن پره‏های بزرگ استفاده می نماید. می توان این فن‏آوری 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 دایره‏ای با قطر 15 تا 20 متر تشکیل شده که موتوری را میچرخانند. سرعت چرخش این پره‏ها 12 دور در دقیقه است تا برای جانوران بزرگ دریایی عبور کننده خطرناک نباشد. در کشور ما نیز به علت وجود تنگه‏ها و خورهای دارای جریانات با سرعت قابل توجه، احتمالاً امکان استفاده از این فن آوری وجود دارد.

 3-    اختلاف دمای زیاد بین کف و سطح

این نیروگاهها 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 بوسیله تجهیزات ویژه‌ای انرژی مکانیکی و در نهایت انرژی الکتریکی تولید نمود.

4-    اختلاف چگالی(شوری)

 از اختلاف چگالی و لایه بندی شدن آب دریاها و اقیانوس‏ها می توان اختلاف فشار ایجاد کرده و از این اختلاف فشار برای تولید الکتریسیته استفاده کرد.

مزایا:

انرژی موج دریا از نوع تجدیدپذیر است. چنین منابعی ، نیازی به میلیون‌ها سال زمان برای بوجود آمدن ندارند و بی‌پایان هستند. تولید انرژی به این روش آلودگی در بر ندارد. این نیروگاه‌ها در طول زمستان می‌توانند بیش‌ترین میزان انرژی را تولید كنند و خوشبختانه در چنین زمان‌هایی به انرژی بیش‌تری نیازمند هستیم.

مولدهای كوچك موجی می‌توانند در نواحی دور دست كه انتقال برق مقرون به صرفه نیست بكار روند.

معایب و مضرات :

توان تولید شده در نیروگاه‌های موجی ثابت نبوده و بستگی به شرایط موج دریا دارد. هزینه ساخت مولدهای موجی زیاد و ساخت آن‌ها دشوار است. كابلی كه بوسیله آن مولدهای موجی به هم متصل می‌شوند برای قایق‌‌ها و كشتی‌ها مشكل آفرین است. در ضمن انتقال برق از طریق كابل نیز خطرناك است زیرا ممكن است كابل لخت شده و جریان برق وارد آب شود و موجودات دریایی را به خطر اندازد. در ضمن این نیروگاه‌ها باید طوری ساخته شوند كه در شرایط بد و طوفانی صدمه نبیند و این موضوع هزینه‌ی ساخت آن‌هارا بالا می‌برد.

در فیلم زیر یک طرح تحقیقاتی برای استفاده از انرژی موج را می‌بینید. در باره عملکرد آن توضیح دهید.

.

توان تولید شده در نیروگاه های موجی ثابت نبوده و بستگی به شرایط موج دریا دارد. هزینه ساخت ژنراتورهای موجی زیاد و ساخت آن ها دشوار است. کابلی که به وسیله آن مولدهای موجی به هم متصل می شوند برای قایق‏ها و کشتی ها مشکل آفرین می‏باشد. در ضمن انتقال برق از طریق کابل نیز خطرناک است زیرا ممکن است کابل لخت شده و جریان برق وارد آب شود و موجودات دریایی را به خطر اندازد. در ضمن این نیروگاه ها باید طوری ساخته شوند که در شرایط بد و طوفانی صدمه نبیند.

موج چیست و چگونه به ‌وجود می ‌آید؟

با شنیدن کلمه موج معانی مختلفی ممکن است به ذهن خطور کند. مثلاً در استادیوم فوتبال گاهی تماشاچیان به عنوان تشویق گروهی "موج مکزیکی می‌دهند" ! و با نظم خاصی در سر جای خود به بالا و پایین حرکت می ‌کنند.  

گاهی در مسائل اجتماعی - سیاسی از موج سخن به میان می ‌آید. مثل "موج بنیادگرایی"

البته در فیزیک، اصطلاح موج یک معنی خاص دارد.

وقتی سنگی را بر روی سطح دریاچه یا استخر آب می ‌اندازید، حلقه‌های موج شکل گرفته و به بیرون حرکت می ‌کنند.

   همچنین وقتی انتهای یک طناب را به بالا و پایین حرکت می ‌دهیم موج به‌وجود می ‌آید.