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

انرژي دريايي يا اقيانوسي يكي از انواع انرژي تجديدپذير است كه در كنار منابع ديگري نظير انرژي خورشيدي و باد، مورد توجه قرار گرفته است. انرژي امواج و انرژي جزر و مد را مي‌توان مهمترين زير مجموعه‌هاي انرژي‌هاي دريايي به شمار آورد. به دليل تفاوت‌هاي موجود در ويژگي‌ها و روشهاي فني جذب آنها، توسعه اين دو منبع راه متفاوت و مستقلي را طي كرده است.

نيروگاه‌هاي جزر و مدي به دليل مشابهت با نيروگاه آبي و استفاده از فناوري آماده آنها، به پيشرفت‌هاي سريعي نايل آمده است. اما بروز مشكلات زيست محيطي باعث شده است كه تحول و ايجاد تغييرات اساسي در روش كار ضروري شود. توسعه آنها به روش قبل به رغم پيشرفت‌هاي ذكر شده، در عمل محدود شده است. نيروگاههاي موجي از تنوع زيادي برخوردار هستند. برخي بر روي آب شناورند و برخي ديگر در ساحل نصب مي‌شوند. همچنين نحوه درگيري آنها با امواج و در نتيجه نوع حركتي كه جذب مي‌كنند با هم تفاوت بسيار دارد. علاوه بر كارهاي مطالعاتي نمونه‌هاي كوچكي نيز از برخي سيستمهاي موجي در نقاط مختلف جهان ساخته شده و مورد آزمايش قرار گرفته است.

امواج در اثر انتقال انرژي از باد به دريا به وجود مي‌آيند. نرخ اين انتقال انرژي بستگي به سرعت باد و نيز به مسافتي داردكه در طول آن باد با سطح آب در فعل و انفعال بوده است. موج‌ها به دلیل جرم آبي كه نسبت به سطح متوسط دريا جابجا شده، انرژي پتانسيل و به خاطر سرعت ذرات آب، انرژي جنبشي را با خود حمل مي‌كنند. انرژي ذخيره شده از طريق اصطكاك و اغتشاش و با شدتي كه بستگي به ويژگي امواج و عمق آب دارد، تلف مي‌شود. موجهاي بزرگ در آبهاي عميق انرژي خود ر ا با كندي بسيار از دست مي‌دهند در نتيجه سيستمهاي امواج بسيار پيچيده هستند و اغلب هم از بادهاي محلي و هم از توفان‌هايي كه روزها قبل در دور دست اتفاق افتاده‌اند سرچشمه‌ مي‌گيرند. امواج توسط دامنه و دوره تناوبشان مشخص مي‌شوند. قدرت امواج معمولاً برحسب كيلووات بر متر بيان مي‌شود كه نمايانگر شدت انتقال يا عبور انرژي از يك خط فرضي به طول يك متر و موازي با موج است. امروزه فناوري توليد انرژي از موج اقيانوس‌ها وجود دارد، به طوري كه بيش از 400 اختراع در اين زمينه به ثبت رسيده است كه ازآنها به سه روش اصلي استفاده از كانال به شكل مخروط ناقص، استفادهاز حركت عمومي امواج اقيانوس توسط مكانيزم‌هاي گوناگون واستفاده ازيك ستون نوساني آب مي‌توان اشاره كرد.

جزر و مد دريا در اثر جاذبه ماه و خورشيد به هنگام گردش زمين به وجودمي‌آيد. نيروي جاذبه ماه باعث ايجاد برآمدگي درآب‌ها شده و به علت گردش وضع زمين اين برآمدگي به سمت غرب جريان پيدا مي‌كند در نتيجه موج‌هايي با دوره 12 ساعت و 25 دقيقه ايجاد مي‌شود. كه دامنه نوسان آنها در اقيانوسهاي بزرگ درحدود 0/5 متراست. اثر نيروي جاذبه خورشيد نيز مشابه ولي ضعيف‌تراست و هر 12 ساعت يك مرتبه ظاهر مي‌شود. به اين ترتيب جزر و مد به صورت منظم در قالب امواج قمري رخ مي‌دهد. بيشترين دامنه جزر و مد زماني به وجود مي‌آيد كه ماه و خورشيد در يك راستا قرار گرفته باشند (اقران) و برعكس هنگامي كه آنها در بربيع باشند اين دامنه حداقل است. هنگامي كه امواج جزر و مدي به سواحل و فلات قاره مي‌رسند، دامنه آنها مي‌تواند در اثر هجوم آب، قيفي شدن آبراه و ايجاد رزنانس به طور قابل ملاحظه‌اي افزايش يابد. مثلاً دامنه جزر و مد در نقاط مناسبي از کشور كانادا به بيش از 10 متر مي‌رسد. به رغم پيچيدگي خاصي كه در مورد جزر و مد وجود دارد پيش‌بيني و محاسبه دقيق آن در هر محل ممكن است.

استحصال انرژي از جزر و مد در نقاطي عملي است كه انرژي زيادي به صورت جزر و مدهاي بزرگ در آنها متمركز شده باشد و به علاوه جغرافياي محل نيز براي احداث نيروگاه جزر و مدي مکان مناسبي فراهم كرده باشد. چنين مكانهايي در همه جا يافت نمي‌شوند. اما تا بحال تعداد نسبتاً زيادي شناسايي شده‌اند. در حال حاضر تعداد كمي نيروگاه جزر و مدي در جهان احداث شده است. نخستين و بزرگترين آنها كه از نوع تك حوضچه‌‌اي و دو اثري بوده‌، با ظرفيت 240 مگاوات در لارانس فرانسه تأسيس شده است كه جنبه تجاري دارد. به غير از آن، نيروگاه 20 مگاواتي آناپوليس در كانادا، نيروگاه آزمايشي ‌400 كيلوواتي كيسلاياگوبا در شوروي سابق و نيروگاه 3/2 مگاواتي جيانگيز در چين را مي‌توان نام برد. همچنين چند ايستگاه كوچك چند منظوره در چين احداث شده است. علاوه بر انرژي جزر و مد و امواج، انرژي حرارتي اقيانوس‌ها يا درياها كه از اختلاف دماي آبهاي سطحي و آبهاي عميق 1000 متري درياهاي بزرگ استفاده كرده و يك سيكل كم راندمان و دما پايين‌ ترموديناميكي را بين اين دو منبع حرارتي سرد و گرم برقرار مي‌كند نيز مورد توجه و بهره‌برداري آزمايشي 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:

انرژي موج دريا از نوع تجديدپذير است. چنين منابعي ، نيازي به ميليون‌ها سال زمان براي بوجود آمدن ندارند و بي‌پايان هستند. توليد انرژي به اين روش آلودگي در بر ندارد. اين نيروگاه‌ها در طول زمستان مي‌توانند بيش‌ترين ميزان انرژي را توليد كنند و خوشبختانه در چنين زمان‌هايي به انرژي بيش‌تري نيازمند هستيم.

مولدهاي كوچك موجي مي‌توانند در نواحي دور دست كه انتقال برق مقرون به صرفه نيست بكار روند.

معايب و مضرات :

توان توليد شده در نيروگاه‌هاي موجي ثابت نبوده و بستگي به شرايط موج دريا دارد. هزينه ساخت مولدهاي موجي زياد و ساخت آن‌ها دشوار است. كابلي كه بوسيله آن مولدهاي موجي به هم متصل مي‌شوند براي قايق‌‌ها و كشتي‌ها مشكل آفرين است. در ضمن انتقال برق از طريق كابل نيز خطرناك است زيرا ممكن است كابل لخت شده و جريان برق وارد آب شود و موجودات دريايي را به خطر اندازد. در ضمن اين نيروگاه‌ها بايد طوري ساخته شوند كه در شرايط بد و طوفاني صدمه نبيند و اين موضوع هزينه‌ي ساخت آن‌هارا بالا مي‌برد.

در فيلم زير يک طرح تحقيقاتي براي استفاده از انرژي موج را مي‌بينيد. در باره عملکرد آن توضيح دهيد.

.

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.