بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به نیاز روز افزون بشر به انرژی و محدودیت درمنابع سوخت فسیلی و رو به اتمام بودن این منابع در جهان بشر را مجبور به چاره اندیشی برای تامین این کمبود نموده است. در این مقاله یکی از انرژی های تجدید پذیر اقیانوسی مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا مختصری درباره انرژی های قابل حصول امواج و جزر ومد از اقیانوس - دریا - بررسی و سپس در مورد نحوه بوجود آمدن امواج و جزر ومد مطالبی ارائه گردد. با توجه به شرایط لازم مکانی، برای ایجاد نیروگاه های امواج و جزر ومدی و نکات اساسی برای این نیروگاه ها اشاره شده و سپس به روشها و تکنولوژی های مختلف تولید برق از طریق نیروی امواج و جزر و مد پرداخته شده است.
کلمات کلیدی: انرژی امواج، انرژی های نو، استحصال انرژی، تکنولوژی تبدیل انرژی، برآورد انرژی موج.
.1 مقدمه
جزر و مدها به بالا امدن و پایین رفتن سطح آب اقیانوسها مربوط هستند. جزر یعنی پایین رفتن و مد بالا آمدن سطح آب است. این رفت و آمد به نیروی گرانشی ماه، خورشید، گردش زمین مربوط می شود به شکل - 1 - دقت کنید. میزان جاذبه به جرم و فاصله آنها بستگی دارد ماه بر خلاف جرم کمترش نسبت به خورشید اثر بیشتری بر زمین می گذارد زیرا به آن نزدیکتر است نیروی گرانشی ماه موجب می شود اقیانوس ها در امتداد محوری که به طور مستقیم به ماه اشاره می کند تجمع کنند. گردش زمین موجب بالا امدن و پایین رفتن جزر و مد می شود. هنگامیکه ماه و خورشید در یک خط قرار دارند جاذبه گرانشی زمین ترکیب می شود و موجب جزر و مد بهاری می شود هنگامی که مانند نمودار بالا در 90 درجه از یکدیگر قرار می گیرند جاذبه گرانشی آنها آب را در جهات مختلف جا بجا میکند و باعث ضعیف ترین جزر و مد می شود.
«neap» موجب جزر و مد رفتار جزر و مدی براحتی قابل پیش بینی است و این به آن معناست که اگر مهار شود انرژی جزر و مدی می تواند برای دوره مشخصی از زمان نیرو تولید کند می توان از این دوره جهت جبران سایر فرم های تولید از قبیل فسیلی یا هسته ای - که عواقب محیطی دارند - استفاده کرد. گر چه این بدان معناست که عرضه تقاضا با هم مطابقت ندارد ولی جبران کردن اشکال مضر تولید یک نقطه شروع مهم برای انرژی تجدید پذیر است 1]و .[2 استفاده از امواج به عنوان یک منبع تجدیدپذیر انرژی، مزایای مهمی را نسبت به سایر روشهای تولید انرژی دارد. از این مزایا، موارد زیر قابل ذکر است 3]و :[4
· دارا بودن بیشترین چگالی انرژی در میان منابع مختلف انرژیهای تجدیدپذیر· تأثیرات زیست محیطی منفی اندک هنگام استفاده.
· همخوانی تغییرات فصلی طبیعی انرژی موج در دماهای اقلیمی با تقاضای الکتریسیته.
· کمک به حفاظت از خطوط ساحلی.
· دوره ی بازگشت سرمایه ی کوتاه.
· امکان توسعه ی بندرگاه.
· اثرات بصری کم در ساحل.
البته این روش دارای معایبی نیز می باشد که عبارتند از:
· محدودیت مناطق دارای امواج بلند و قابل ملاحظه.
· ضرورت مقاومت تاسیسات در مقابل طوفان های شدید احتمالی.
· خوردگی در اثر محیط خورنده دریا.
· رسوب نمک و املاح معدنی روی تاسیسات.
· خوردگی مکانیکی و فرسایش تاسیسات در اثر مواد معدنی و ماسه معلق در آب که با شدت و سرعت به تاسیسات برخورد می کند.
· انباشت گیاهان و موجودات زنده دریایی روی تجهیزات.
· خوردگی و قلوه کن شدن تجهیزات در اثر عمل جانورانی مانند صدف.
· بالا بودن قیمت برق حاصله.
· تصادفی بودن امواج و عدم داشتن روال قطعی و منظم و ثابت.
مشکلات انتقال برق از تاسیسات مستقر در دریاها به ساحل در کشور ایران که تولید انرژی الکتریسیته، عمدتاً بر سوخت های فسیلی استوار است، با توجه به محدود بودن اینگونه سوخت ها، لازم است مطالعاتی همه جانبه در زمینه جذب انرژی امواج، صورت پذیرد.
.2 برآورد انرژی موج
ترکیبی از نیروهای که به علت جاذبه، کشش سطحی دریا و شدت باد عوامل اصلی منشأ امواج دریا می باشد.اندازه امواج به سرعت باد و واکنشی - از راه دور که بر باد امواج را به هیجان می آورد - و عمق و توپوگرافی بستر دریا - که می تواند متمرکز و یا پراکنده کردن انرژی از امواج - تعیین می شود. وزش باد ذرات سطحی آب را متلاطم کرده و تشکیل یک مدار دایره ای از بالاترین قطر را می دهد که کاهش نمایی با عمق آب دارد. فاصله بین دو قله متوالی - - ، یا دو فرورفتگی متوالی که پارامتر طول موج است. ارتفاع موج - H - که متناسب با شدت باد و مدت زمان آن است. دوره موج - T - - تاج به تاج - زمان در ثانیه مورد نیاز برای جابجایی طول موج است و متناسب به عمق دریا می باشد.
امواج آب را می توان به جابجایی در امتداد سطح دریا با مشخصات تقریبی سینوسی در نظر گرفت. آنها می توانند در فاصله میان دو قله متوالی طول موج، - - و مدت زمان میان دو قله متوالی دوره - T - مشخص شود. در آب های عمیق این پارامترها به صورت زیر مرتبط است:که - g - شتاب با توجه به جاذبه سرعت امواج، - C - توسط رابطه زیر داده شده است:
