انرژی موج

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

انرژی موج (به انگلیسی: Wave power) در اقیانوس باز بر اثر عمل باد روی سطح اقیانوس موج تولید می‌شوند. کل انرژی موج توزیع شده در زمین در حدود 2.5x106 MW تخمین زده می‌شود که در حدود انرژی کلی توزیعی جزر و مد است. انرژی موج منبع تجدید شونده است (انرژی برگشت‌پذیر) و معمولاً نسبت به انرژی باد بیشتر قابل تولید است. انرژیی که از امواج استخراج می‌شود، دوباره به سرعت توسط برهمکنش با دو سطح اقیانوس پر می‌شود. انرژی موج نامنظم، نوسانی و دارای فرکانس پائین است که قبل از اضافه شدن به شبکه باید یه فرکانس ۶۰ هرتز تبدیل شود و همچنین انرژی که از امواج استخراج می‌شود، دوباره به سرعت توسط برهمکنش با دو سطح اقیانوس پر می‌شود.

روشهای استفاده از انرژی امواج[ویرایش]

برای استفاده از انرژی امواج از سه طرح از انرژی آن بهره‌برداری می‌شود:

استفاده از استوانه‌های شناور[ویرایش]

استوانه‌ها را طوری می‌سازند که بیشترین وزن آنها در ته باشد و در قسمت پائین یک دریچه دارند. وقتی امواج می‌آید فشار آب دریچه (۲) بسته می‌شود و هوای متوسط دریچه (۱) تخلیه می‌شود، دریچه (۳) نیز بسته است و هوا از طریق دریچه (۴) خارج شده و موجب چرخش پره‌ها می‌گردد. وقتی موج پایین می‌رود، یک حالت مکش ایجاد می‌شود؛ لذا دریچه (۱و۲) بسته شده دریچه (۳و۴) باز می‌شود و هوا ضمن ورود به استوانه موجب چرخش پره‌ها می‌گردد. چرخش پره‌ها باعث چرخش توربینها و ژنراتورها برای تولید الکتریسته استفاده می‌شود.

استفاده از بادامک‌های شناور[ویرایش]

وقتی موج می‌آید بادامک‌ها را می‌چرخاند و این حرکت چرخشی را به ژنراتور وصل می‌کنند. در واقع تعداد زیادی از این بادامک‌ها را توسط میله‌ای بهم وصل می‌کنند و مجموعه را در نزدیکی ساحل روی امواج می‌گذارند، این سیستم‌ها برای امواج سنگین کاربرد دارد.

استفاده از جزایر طبلک[ویرایش]

سیستم طبلکی چیزی شبیه تیوپ اتومبیل می‌باشد که دیواره‌های آن قابل ارتجاع می‌باشد. قسمت‌های داخلی تقسیم‌بندی، توربین جاگذاری کرده‌اند. این سیستم را بصورت شناور روی آب می‌اندازند و موج به آنها ضربه وارد می‌کند. این ضربه به بدنه تیوپ وارد می‌شود و موجب فرورفتگی آن می‌شود. فرورفتگی باعث فشرده شدن هوای داخل آن شده، در نتیجه هوای فشرده از یک محفظه وارد محفظه دیگر می‌شود و باعث چرخش توربینها می‌گردد.

مبدل‌های اولیه موج[ویرایش]

۱- جسم متحرک: این روش از انرژی موج برای حرکت دادن یک جسم و تبدیل حرکت آن به انرژی الکتریکی بهره می‌جوید. ۲- ستون نوسانگر آب: ستونی از آب در یک لوله بدون کف یا جعبه شناور روی سطح دریا بالا و پائین می‌رود و این حرکت تولید جریانی از هوا با سرعت زیاد می‌نماید که می‌تواند توربین را به حرکت درآورد. ۳- سطح فشرده شونده: از تغییرات فشار آب برای ایجاد هوای فشرده درون یک سیستم مستغرق استفاده می‌کند. این فشار می‌تواند تبدیل به جریانی از هوا یا آب شود و به انرژی الکتریکی تبدیل گردد. ۴- دستگاه سرریز کننده موج: در این روش ارتفاع موج با کم کردن عمق آب افزایش پیدا کرده و آب تا ارتفاع بیشتری به بالا پمپ می‌شود. ۵- دستگاه‌های متمرکز کننده موج: تراز متوسط آب دریا را در نقاط مشخص به روش سازه‌های قیفی شکل و به تله انداختن امواج بلند افزایش می‌دهند.[۱]

دستگاه‌های مورد استفاده از نظر محل قرارگیری[ویرایش]

  1. دستگاه‌های ساحلی
  2. دستگاه‌های نزدیک ساحل
  3. دستگاه‌های دور از ساحل

دستگاه‌های استحصال انرژی امواج[ویرایش]

این دستگاه‌ها به شرح ذیل می‌باشند:

کانال تجمیع کننده[ویرایش]

کانالی به شکل مخروط ناقص، آب را در مخزنی مرتفع ذخیره کرده و این آب در بازگشت به سطح دریا توربینی را به حرکت درمی‌آورد. این سیستم‌ها به دو صورت قابل اجرا هستند: 1- ON SHORE: این نمونه را می‌توان در سایت تاپچان Tapchan که از سال ۱۹۸۵ تا ۱۹۸۸ در نروژ فعال بوده است، مشاهده نمود. 2- OFF SHORE: این نمونه را می‌توان در یک ساحل مصنوعی شناور به نام مری مک Merrimack که توسط آمریکایی‌ها ساخته شده است، مشاهده نمود.

ستون نوسانگر آب OWC[ویرایش]

ستونی از آب در یک لوله بدون کف یا جعبه شناور روی سطح دریا بالا و پائین می‌رود و این حرکت تولید جریانی از هوا با سرعت زیاد می‌نماید که می‌تواند توربین را به حرکت درآورد. آب بالا رونده در یک استوانه، هوای فشرده را از درون یک توربین عبور می‌دهد. سپس در بازگشت، هوا را در جهت مخالف فشرده و از توربین دیگری عبور می‌دهد.

سیستم پلامیس Pelamis[ویرایش]

این سیستم به مار دریایی بالا و پائین رونده نیز معروف است. ظرفیت هر واحد شناور ۷۵۰ کیلو وات و در اسکاتلند با ظرفیت ۳ مگا وات به صورت تجاری مورد بهره‌برداری قرار گرفته است.[۲]

فناوری ستو (CETO)[ویرایش]

این فناوری یکی از فناوری‌های مورد استفاده برای تبدیل انرژی امواج به الکتریسیته می‌باشد. در این فناوری دستگاه در زیر آب عمل می‌کند و در کف اقیانوس محکم شده‌است. در این سیستم چندین شناور به واحدهای پمپ مستقر در بستر دریا متصل شده‌اند. این شناورها با حرکت امواج، تکان می‌خورند و پمپ‌ها را به حرکت درمی‌آورند. پمپ‌های مستقر در بستر دریا آب را تحت فشار قرار می‌دهند در نتیجه آب از طریق یک لوله زیر آبی به سمت ساحل برده می‌شود و توربین را به حرکت درمی‌آورد که موجب تولید الکتریسیته می‌شود.

فناوری Power Bouy[ویرایش]

این دستگاه از شرکت آمریکایی Pacific Northwest Generating Cooperative که مجموعه‌ای از بویه‌های شناور هماهنگ با هم است. بالا و پائین رفتن ساختارهای بویه‌ای شکل تولید انرژی مکانیکی می‌نماید که به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود. این پروژه در Reedsport ایالت Oregon نصب شده است.

سیستم وال قدرتمند Mighty Whale[ویرایش]

سیستم وال قدرتمند که در ژاپن توسعه یافت ولی به تولید صنعتی نرسید. در واقع این سیستم از تعداد زیادی توربین‌های OWC تشکیل شده است که به صورت شناور از حرکت نسبی موج برای فشرده سازی هوا استفاده می‌کند. طول این دستگاه ۵۰ متر و عرض آن ۳۰ متر، ارتفاع آن ۱۲ متر و ارتفاع زیر آب آن ۸ متر بود و یکی از بزرگترین سیستم‌های استحصال انرژی از امواج است. طراحی، ساخت و آزمایش این سیستم از سال ۱۹۸۹ تا سال ۲۰۰۳ به طول انجامید.

انرژی باد فرا ساحل[ویرایش]

گاهی باد مورد نیاز در فراساحل به دست می‌آید که عمق آب عامل تعیین کننده هزینه‌ها است. عموماً تا ۴۰ کیلومتری ساحل می‌توان تأسیسات را برپا کرد. برآورد شده که منابع باد فراساحلی لااقل ۲ برابر منابع باد روی خشکی هستند. تکنولوژی استحصال انرژی باد فراساحل کاملاً مهیا است ولی هزینه کار در فراساحل و انتقال انرژی به ساحل عموماً تولید برق را غیر اقتصادی می‌نماید.

مزایای استفاده از باد فراساحل  منابع بسیار گسترده  ریسک پائین  صدمه کمتر به زیستگاه‌های دریایی  قابلیت پیش بینی نسبتاً دقیق باد جهت برنامه‌ریزی برای تزریق برق به شبکه  عدم مزاحمت برای عموم مردم از نظر سر و صدا و نازیبایی محیطی  قابلیت تبدیل انرژی به هیدروژن و انتقال راحت تر آن به ساحل

معایب استفاده از باد فرا ساحل  ایجاد محدودیت دید، محدودیت مانور شناور و …  هزینه اولیه بسیار زیاد  برگشت سرمایه‌گذاری طولانی  ناوبری و صیادی مشکل تر  وضعیت آب و هوایی سخت در فراساحل  هزینه تعمیر و نگهداری بالا  نصب توربین‌های بزرگتر برای اقتصادی شدن  هزینه‌های زیاد انتقال برق

مزایای انرژی امواج[ویرایش]

انرژی امواج دریا از نوع تجدیدپذیر می‌باشد. چنین منابعی نیازی به میلیون‌ها سال زمان برای به وجود آمدن ندارند و بی پایان می‌باشند. تولید انرژی به این روش آلودگی در برندارد. این نیروگاه‌ها در طول زمستان می‌توانند بیشترین میزان انرژی را تولید کنند و خوشبختانه در چنین زمان‌هایی به انرژی بیشتری نیازمند هستیم. مولدهای کوچک موجی می‌توانند در نواحی دور دست که انتقال برق مقرون به صرفه نیست، به کار روند.

معایب انرژی امواج[ویرایش]

توان تولید شده در نیروگاه‌های موجی ثابت نبوده و بستگی به شرایط موج دریا دارد. هزینه ساخت ژنراتورهای موجی زیاد و ساخت آنها دشوار است. کابلی که به وسیله آن مولدهای موجی به هم متصل می‌شوند برای قایق‌ها و کشتی‌ها 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 نیروگاه‌ها باید طوری ساخته شوند که در شرایط بد و طوفانی صدمه نبیند.[۳]

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]

  1. http://cdn.akairan.com
  2. Agucadoura Wave Farm in Portugal, first commercial aplication of the Pelamis design (208)
  3. تمامی مطالب بخش معایب و مزایا، افزوده شده برای پروژه تحقیقاتی درس معماری همساز با اقلیم طاهره توپال در دانشگاه آزاد اسلامی واحد شیراز می‌باشد