بخشی از مقاله
چکیده
این مقاله با توجه به اهمیت استفاده از منابع تجدیدپذ ری انرژی در عصر حاضر، به ارائه ی طراح ی مفهوم ی یک سامانه آزمایشگاهی برای تولید برق از امواج در ایی مازندران میپردازد . بخشها ی مختلف ا ین دستگاه شامل بدنه، مدار هیدرولیک و سامانهی الکتریکی با الهام از یک نمونهی خارجی طراحی میشوند که پس از مطالعه و بررسی تعداد زیادی از طرحهای مشابه اجرا شده ایدر حال اجرای موجود در سرتاسر جهان به عنوان بهینهتر ین طرح مورد استفاده بر اساس ویژگیهای در ایی مازندران مد نظر قرار گرفته است.
مدل سازی بدنهی دستگاه، با توجه به فرم بهینه ساز ی شده برا ی نمونهی خارجی و جانمایی اجزای داخلی مورد نیاز توسط نرم افزار طراح ی مهندسی Solid Works 2010 انجام شدهاست. یک مدار هیدرولیک برای انتقال انرژی حرکتی امواج در ایی مازندران به سامانهی الکتریکِ تولید برق طراحی، و پس از انتخاب و استاندارد سازی ملزومات آن، توسط نرمافزار Automation Studio 5 شبهی سازی شدهاست تا صحت عملکرد و حالات مختلف کارکرد مدار مورد بررسی قرار گیرد.
برای سامانهی الکتریکی این مجموعه پس از مطالعه و بررسی تعداد متنوعی از ژنراتورهای موجود در طرحهای مشابه و با توجه به ام کان ساخت یا خرید، کارا یی و سا ری پارامترهای مهم، از ژنراتور القایی با تحریک دوبل استفاده نمودها می. در نگاهی جزئیتر، محاسبات مربوط به تعیین میزان نیرو و انرژی حاصل از عملکرد مدار ه یدرولیک انجام و انرژی الکتریکی تولید شده توسط دستگاه به طور تقریبی تخم ین زده شدهاست.
مقدمه
انرژی نهفته در در ای یکی از منابع تجدیدپذ ری انرژی است که استفاده از آن امکان تأمین انرژی مورد نیاز بخشی از جهان و کاهش میزان مصرف سوختهای فسیلی و سا ری منابع تجدیدناپذ ری را فراهم خواهد آورد.
تکنولوژی بهرهوری از انرژی امواج، صنعتی نوپاست و هنوز دوران طفولیت خود را طی میکند و وضع آن مشابه تکنولوژی انرژی باد در ًٍ سال گذشته است ] ٌ[ که برای پیشرفت باید موانع زیادی را از پیش رو بردارد. هنوز معلوم نیست تجهیزات مورد استفاده در این سامانهها تا چه حد تحمل فشار بالای آب را خواهند داشت یا در برابر شوری آب دریاها مقاوم خواهند ماند؟ به سوالات اقتصادی نیز هنوز پاسخ روشنی داده نشده و معلوم نیست نصب، راه اندازی و برپایی نیروگاهها چقدر هزینه خواهد برد؟!
در حال حاضر حدود فناوری برای نیروگاههای امواج و نزدیک به فناوری برای استفاده از انرژی جزر و مد دریا وجود دارد و اما هنوز نمیتوان گفت که کدامیک از این فناوریها در عرصهی عمل از دیگر فناوریها پیشی خواهد گرفت.
با توجه به وضعیت جریانهای جزر و مدی سواحل دریای مازندران استفاده از روشهای زیرگروه اول بازدهی قابلتوجهی نخواهد داشت؛ بنابراین توجه خود را تنها به روشهای مبتنی بر حرکت دائمی امواج معطوف داشته ایم. برای این تکنولوژی ملاحظات فنی عمده ای مثل توانایی مقاومتکردن مجموعه در برابر محیط خشن دریا و حصول راندمان مناسبِ انرژیِ استخراج شده از منبع، موجود میباشد که جایگاه کلیدی در تعیین موقعیت اقتصادی طرح دارد.
چالشهای اساسی این مبدلها نه تنها به نحوهی تولید و میزان خروجی الکتریسیته بلکه به سامانههای مکانیکی مورد استفاده، نحوهی مهاربندی مجموعه به ساحل یا در میانهی دریا، قابلیت مقاومت در برابر حوادث و قابلیت اعتماد، توانایی پیش بینی وضعیت امواج برای بهرهوری بهینه و پیوستگی تأمین قدرت شبکهی برق عمومی مربوط می شودسایر. ملاحظات در رابطه با ضربات مخربی است که احتمالاً از جانب محیط دریایی اطراف، مثلاً به واسطه ی آبزیان یا انتقال رسوبات دریایی و غیره، به مجموعه وارد میگردد.
نکتهی اساسی دیگری که توجه به آن میتواند مسیر دست یابی به این دسته از تجهیزات را بیش از پیش فراهم نماید، توجه به روند صنعتی شدن این فناوریها در دنیا میباشد. قدر مسلم آن چه از مطالعات مجموعههای موجود در دنیا مشخص شده است، توجه به سه دسته از فعالیتهای اصلی میباشد که به دنبال هم اجرا می شوند. در این راستا در گام نخست، انتخاب یک مکانیزم مناسب و بهینه برای سامانهی مورد نظر حایز اهمیت فراوانی است. پس از مشخص شدن نوع مکانیزم و چگونگی عملکرد آن دو گام اساسی تا صنعتی شدن متصور است؛ به این ترتیب در گام اول با طراحی و ساخت یک نمونهی آزمایشگاهی که در ابعاد کوچکتر از نمونهی واقعی، طراحی و ساخته می شود، ویژگیهای اساسی این سامانه و عملکرد آن به دقت شناسایی می شود و پس از انجام کامل این گام است که میتوان مرحلهی ذوم که مرحلهی صنعتی نمودن محصول است را آغاز نمود.
این مقاله سعی در ارائهی طراحی مفهومی یک دستگاه آزمایشگاهی تبدیل انرژی امواج دریا به الکتریسیته و جمعبندی کلی از کارایی آن خواهد داشت که قابل اجرا در سواحل دریای مازندران باشد. شایان توجه است که سعی بر این بوده است تا مکانیزمها و زیرمجموعههای در نظر گرفته در این سامانه، مشابه یک نمونهی صنعتی باشد. روش کار
طراحی مفهومی دستگاه حاضر در قالب چند مرحله انجام شده است که عبارتند از:
1 - الگوبرداری
2 - مدل سازی بدنه و جانمایی اجزا
3 - طراحی و شبیهسازی مدار هیدولیک
4 - انتخاب سامانهی الکتریکی
الگو برداری
پس از مطالعهی جامع پیرامون طرحهای اجرا شده ایدر حال اجرای موجود در جهان و بررسی شرایط و ویژگیهای آب و هوایی و ساختاری در ایی مازندران و امکان سنجی اجرای هر یک از طرحها برای تولید برق از امواج در ایی مازندران، دستگاه ی به نامسی رِو - SEAREV - را که توسط کشور فرانسه و در مقیاس آزمایشی کار شده بود برای الگوبردار ی طرح حاضر انتخاب نموده ا می. شکل - 1 - نمایی از دستگاه سیرِو را نشان میدهد.
از جمله مزا ایی این سامانه میتوان به موارد ز ری اشاره نمود :
1 - تمامی قطعات متحرک در داخل پوستهی بدنهی شناور دستگاه جاسازی شده اند.
2 - مکانیزم حرکتی دستگاه بر خلاف مکان یزمهای د یگری مثل مکانیزم پیستونی خطی نیاز به متوقفکننده ی انتهایی کورس نخواهد داشت.
3 - دستگاه نیازی به یک مرجع خارج ی برای کارکردن ندارد؛ بد ین معنا که چرخ ط یار بصورت یک مرجع لخت برای پمپهای پیستونی عمل نموده و نیاز به تعبهیی مرجع خارجی لخت را مرتفع میسازد.
4 - استفاده از مدار هیدرولیک و آکومولاتورها امکان یکنواختتر کردن نوسانات ولتاژ خروجی را بهبود میبخشد.
شکل 2: نمایی از مدل آزمایشی دستگاهسیرِو، محصول کشور فرانسه
مدل سازی بدنهی شناور و جانمایی اجزای داخلی دستگاه
بدنهی بیرونی دستگاه طراح ی شده دارا ی دو قسمت اصلی از جنس آلوم ینیوم است که یکی درپوش بالا یی و د یگری قسمت پایینی بدنهی شناور دستگاه میباشد. این دو قسمت توسط تعداد ی پیچ به یکدیگر متصل میشوند و بهمنظور تأمین آببندی لازم، یک واشر سراسری در محل اتصال دو قسمت بدنه قرار خواهد گرفت.
این مجموعه را توسط نرم افزار طراح ی صنعتی Solid Works 2010 مدل سازی نموده ا می که نماهایی از آن در شکلها ی - ٍ الی ُ - نشان داده شده اند.
