بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله یکی از روش های تولید انرژی قابل بازیافت و تجدید پذیر برای تولید الکتریسته ارزان و پاک مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین تاثیرات این روش بر روی اکوسیستم و جاندران پیرامونی و انواع روش های موجود برای تولید انرژی الکتریسیته با استفاده از انرزی ناشی از اختلاف گرمایی اقیانوس با توجه به شرایط محلی و توپوگرافی، عمق دریا، اختلاف گرمایی بین سطح و عمق اقیانوس و مزایا و معایب آن به طور جداگانه مطالعه می گردد. اخیرا انرژی تولید شده با استفاده از این روش با توجه به قابل تجدید بودن آن و هزینه نسبتا کم آن بسیار مورد توجه گرفته است و در آینده نه چندان دور نقش مهمی را در تولید الکتریسیته مصرفی کشورها ایفا خواهد کرد.
انرژی الکتریکی تولید شده از دریا را می توان به صورت های جریان دریایی و اختلاف گرمایی اقیانوس و امواج ناشی از باد و امواج جزرومدی بیان نمود. هزینه سالیانه تولید برق در دنیا هر روز در حال افزایش می باشد.در این میان کشورهایی همچون آمریکا و روسیه و آلمان و نروژ و دانمارک وچند کشور دیگر در این زمینه پیشتاز بوده و در این راستا سرمایه گذاری زیادی نموده اند. با یک بررسی دقیق تر می توان فهمید که استفاده از انرژی های دریایی در دراز مدت اقتصادی بوده و در حال حاضر کشور ما این پتانسیل را برای تولید انرژی در این زمینه دارا می باشد و می توان در این راستا پیشرفت های بسیاری را در آینده نه چندان دور شاهد بود.
.1 مقدمه
منابع انرژی طبیعی به شدت مورد نیاز کشور های در حال توسعه می باشد، OTEC می تواند یک ایده بسیار مناسب برای تامین نیاز هزاران مگاوات نیروی الکتریکی با حداقل اثرات زیست محیطی و همچنین به عنوان یکی از تمیزترین اشکال انرژی های تجدید پذیر با تولید دی اکسید کربن صفر باشداقیانوسها. تقریباً 70 درصد از سطح زمین را فراگرفته اند. این امر آنها را به بزرگترین منبع جمع آوری انرژی خورشیدی و سیستم ذخیره انرژی می سازد.
به طور میانگین روزانه هر 60 میلیون کیلومتر مربع از دریاهای گرم همان مقدار تابش خورشیدی را جذب می کند که برابر است با گرمای حدود 250 میلیون بشکه نفت. اگر کمتر از یک دهم یک درصد از این انرژی خورشیدی ذخیره شده را بتوان به انرژی الکتریکی تبدیل کرد , بیش از 20 برابر مقدار کل الکتریسیته مصرفی در ایالات متحده در هر روز تامین می شود .[1] با طراحی مناسب OTEC نیروگاه هیچ گونه گاز گلخانه ای یا آلودگی تولید نمی کند. سیستم OTEC علاوه بر برق، آب شیرین نیز تولید می کند که می تواند نقش قابل توجهی در مناطقی که آب شیرین کمیاب است ایفا کند .[2]
.2 گرادیان حرارتی طیبعی اقیانوس
OTEC تکنولوژی ایست که انرژی خورشیدی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. این سیستم با استفاده از گرادیان حرارتی طیبعی اقیانوس الکتریسیته تولید می کند. روش کار این سیستم چنین است که آب سرداز اعماق اقیانوس به سطح اقیانوس پمپاژ می کند و از اختلاف درجه حرارت بین سطح و عمق اقیانوس استفاده می کند.آب گرم سطح اقیانوس موتور حرارتی را به حرکت در می آورد.سپس با به حرکت در آمدن موتور حرارتی، الکتریسیته تولید می کند.
انتظار می رود که به صورت سالانه مقداری انرژی خورشیدی که اقیانوس جذب می کند برابر است با حداقل 4000 برابر انرژی که توسط انسان مصرف می شود.اگر چه بازده OTEC نزدیک به 3درصد است ولی کمتر از 1 درصد برای برآورده کردن خواسته های ما نسبت به انرژی کافی است .[3] جکس آرسون Jacques Arsonval فیزیکدان فرانسوی در سال 1881 اولین کسی بود که پیشنهاد استخراج انرژی حرارتی از اقیانوس را داد . جورج کلود George claude دانشجوی جکس در 1930 یک سیستم آزمایشی سیکل باز OTEC ساخت که 22 کیلووات الکتریسیته تولید می کرد . سپس محققان فرانسوی در 1956 یک نیروگاه 3MW سیکل باز در سواحل غربی آفریقا بنا کردند. اولین نیروگاه سیکل بسته OTEC در NELHA ساخته شد.
1-2 تکنولوژی استحصال انرژی از OTEC
به طور کلی سه نوع سیستم برای تبدیل الکتریسته وجود دارد : سیکل بازٌ، سیکل بستهٍ، هیبریدَ، سیکل بسته در واقع یک سیکل ترمودینامیکی می باشند. مشابه سیکل های تولید توان متداول این سیکل های بسته نیز دارای بخش های مختلف از قبیل اواپراتورُ، کندانسورِ، سیال کاریّ، توربین و ژنراتور هستند. معمولا از یک سیال با دمای جوش پایین مانند آمونیاک به عنوان سیال کاری استفاده می شود. اواپراتور این سیستم ها در تماس با آب سطحی اقیانوس است که دمای بیشتری دارد.
با جذب گرما، سیال کاری تبخیر شده و بخار تولیدی وارد توربین می گردد. در اثر دوران توربین، ژنراتور متصل به آن نیز دوران کرده و برق تولید می گردد. سیال کاری در خروج از توربین وارد کندانسور می گردد تا دمای خود را از دست داده و چگالیده شود. برای این منظور کندانسور در تماس با آب های سرد در اعماق اقیانوس قرار می گیرد. نمای این سیکل ها در شکلهای 1 و 2 نشان داده شده اند.
شکل شماره : 1 سیکل بسته [4]
سیکل های باز به طور مستقیم از آب سطح اقیانوس به عنوان سیال کاری استفاده می کنند. در سیستم سیکل های باز، فشار درون اواپراتور سیستم را کاهش می دهند تا آب با دمای ورودی خود مستقیما تبخیر شود. بخار تولید شده وارد توربین شده و در اثر دوران توربین و متصل بودن آن به ژنراتور - توربوژنراتور - ، جریان الکتریسیته تولید می شود. بخار خروجی از توربین نیز وارد کندانسوری می شود که با آب سطوح پایین تر اقیانوس که دمای کمتری نسبت به آب های سطحی دارند در تماس است. در اثر تبادل حرارت، بخار ورودی به کندانسور چگالیده شده و مجددا وارد اقیانوس می شود.
شکل شماره : 2 سیکل باز [4]
سیکل های هیبریدی حرارتی اقیانوسی ترکیبی از هر دو سیکل باز و بسته تولید الکتریسیته از اختلاف دمای آب های اقیانوسی هستند. در سیکل های هیبریدی، آب گرم سطح اقیانوس وارد محفظه ای که فشار درون آن پایین است می شود.
