دانلود مقاله نیروگاه جذر و مدی
نوع فایل:ورد
حجم فایل: 1.66mb
تعداد صفحات:205
فصل اول:
انرژيهاي قابل حصول از دريا
1-1- معرفي انرژي هاي قابل حصول از درياها:
در اين فصل انرژي هاي قابل حصول از آب درياها و تكنولوژي استحصال از آنها به اختصار بيان مي شود.
1- انرژي جزر و مد دريا
2- انرژي امواج دريا
3- انرژي حرارتي دريا
4- انرژي اختلاف غلظت نمك آب دريا
1-2- انرژي جزر ومد[1] دريا
در اين فصل به اختصار به انرژي جزر و مد درياها پرداخته شده است و در فصلهاي بعد جامع تر بيان خواهد شد.
جزر و مد و جريانات جزر و مدي نتيجه اثر نيروهاي جاذبه اجسام آسماني است. اين نيروها سبب افزايش ارتفاع سطح آب شده كه اين افزايش نيز سبب ايجاد جريانات افقي جزر و مدي مي شود.
انرژي اين جريانات افقي را مي توان از طريق ساختن سدهايي در كنار درياها مهار نمود. از نظر مقايسه انرژي حاصل از جزر و مد بسيار مشابه واحدهاي برق- آبي است. مقدار انرژي بدست آمده از جريانات جزر و مدي بسيار قابل ملاحظه است.
1-3- انرژي امواج[2]دريا
ويژگي هاي منبع
انرژي امواج دريا عبارت است از انرژي مكانيكي منتقل شده از باد كه امواجي با پريود كوتاه، آنرا بصورت انرژي پتانسيل و جنبشي در خود ذخيره مي كنند.
در ميان منابع متعدد انرژيهاي اقيانوسي، انرژي حمل شده توسط امواج داراي بيشترين درصد انباشتگي است. بعنوان نمونه، انرژي موثر موج در حالت هاي عمومي، نسبت به انرژي حاصل از تابش مستقيم خورشيد در شديدترين تابش ها، از تراكم بسيار بالاتري برخوردار است. بنابراين ابزاري كه بعنوان مبدلهاي انرژي امواج مورد استفاده قرار مي گيرند، انرژي خود را با چگالي به مراتب بالاتر نسبت به تجهيزات انرژي خورشيدي توليد و عرضه مي نمايند.
موج ها بخاطر جرم آبي كه نسبت به سطح متوسط دريا جابجا شده، انرژي پتانسيل و بخاطر سرعت ذرات آب، انرژي جنبشي با خود حمل مي كنند. انرژي ذخيره شده از طريق اصطكاك و اغتشاش، و با شدتي كه بستگي به ويژگي امواج و عمق آب دارد، تلف مي شود. موجهاي بزرگ در آبهاي عميق انرژي خود را با كندي بسيار از دست ميدهند، در نتيجه سيستمهاي امواج بسيار پيچيده هستند و اغلب هم از بادهاي محلي و هم از طوفانهايي كه روزهاي قبل در دوردست اتفاق افتاده اند سرچشمه مي گيرند.
امواج توسط ارتفاع، طول موج (فاصله بين قلههاي متوالي) و دوره تناوبشان (زمان بين قله هاي متوالي) مشخص مي شوند. قدرت امواج معمولاً برحسب كيلووات بر متر بيان مي شود كه نمايانگر نرخ انتقال انرژي از عرض يك خط فرضي بطول يك متر و موازي با جبهه موج مي باشد.
شكل موج دريا را ميتوان با يك تابع سينوسي بصورت زير نشان داد:
Y=a.sin (mx-nθ)
m=2p/l
n=2p/t
l=C.t
Y: ارتفاع موج از سطح آب
θ: زمان به ثانيه
l: طول موج
t: پريود موج
C: سرعت انتشار موج
با توجه به شكل 1-1 ملاحظهميشود كه مشخصه موج در زمان θ مشابه به آن در زمان O است. با اين تفاوت كه به اندازه فاصله x= θ/y= θ(n/m) نسبت به زمان O جابجا شده است. اين موج داراي حركت پيوستهاي در جهت x با سرعت است. بنابراين امواج دريا داراي هر دو نوع انرژي پتانسيل و جنبشي خواهد بود.
كل انرژي يك موج برابر مجموع انرژي هاي پتانسيل و جنبشي آن مي باشد كه در نهايت چگالي توان (در واحد سطح) برابر است با:
P: پريونيت توان g: شتاب جاذبه
A: واحد سطح gc: ضريب تبديل
ρ: چگالي آب f: فركانس موج
همانطور كه ملاحظه مي شود چگالي توان با مجذور دامنه (a2) مرتبط است.
شكل 1-1- شكل موج با دامنه a و طول موج λ براي زمانهاي θ و 0
شديدترين بادهاي بين عرض هاي جغرافيايي 40 تا 60 درجه در هر دونيمكره شمالي و جنوبي مي وزند. همچنين بادهايي با سرعت كمتر در مناطق بادهاي تجاري (بين عرض هاي جغرافيايي 30 درجه از خط استوا) بعلت نظم نسبي شان، وضعيت موجي بالقوه جذابي را ايجاد مي كنند.
سواحلي كه در معرض بادهاي غالب و ميدان وزش طولاني هستند، احتمالاً داراي بزرگترين دانسيته انرژي موجي مي باشند.
بعنوان مثال، انگلستان، سواحل غربي ايالات متحده و سواحل جنوبي نيوزيلند بطور عالي در معرض عوامل فوق بوده و از وضعيت موجي بسيار خوبي برخوردارند. شكل 1-2 دانسيته انرژي امواج را در بعضي نقاط منتخب نشان مي دهد.
شكل 1-2- انرژي سالانه امواج در مناطق خاص
1-3-1- مبدل هاي انرژي امواج
فكر استخراج انرژي از امواج دريا در طي قرن اخير، گاه و بيگاه نظر بعضي ها را بخود جلب كرده است. ولي كوشش جدي براي بنيانگذاري يك تكنولوژي موثر، از اواسط دهه 1970 ميلادي شروع شده از آن زمان تابحال تحقيقاتي در 13 كشور جهان انجام شد و دستگاهها و ماشين آلات زيادي ساخته شده اند.
دستگاهها را براساس نوع حركت مي توان دسته بندي كرد. اين حركتها به دستههاي زير تقسيم مي شوند:
1- بالا و پايين رفتن
2- بالا و پائين رفتن و غلتيدن
3- غلتيدن، نوسان كردن ستون آب
4- پس زني
در ادامه به اختصار روش كار سه نوع از مبدل هاي امواج ارائه شده است:
1- طرح ستون نوسانگر آب (OWC)
2- طرح ماشين شناور موج- نيرو
3- طرح ژنراتور نوع دلفين
1- طرح ستون نوسانگر آب[3] (OWC)
بعنوان يكي از رضايت بخش ترين روشهاي استحصال انرژي اقيانوسي، گزينهاي است كه در سالهاي اخير فعاليت هاي دامنه داري در جهت اجرا و بهينه سازي آن صورت پذيرفته است. در اين روش، از توليد جريان هواي فشرده توسط حركت رفت و بازگشتي سطح موثر موج، بعنوان عامل محرك يك توربين هواي متصل به ژنراتور استفاده مي شود.
هندسه عمومي در طرحهاي مختلف واحدهاي نيروگاهي با ستون نوسانگر آب عبارت است از محفظه اي با دو انتهاي باز كه بصورت قائم در معرض امواج قرار مي گيرد. سطح آزاد آب، حجم داخل استوانه را به دو ناحيه تقسيم مي كند، بگونه اي كه هردو ناحيه در يك انتهاي خود، داراي بازشدگي با ابعاد مشخص مي باشند. وضعيت نصب سازه به شكلي است كه جهت بازشدگي تحتاني به سمت امواج قرار داشته و در نتيجه، در هنگام كار نيروگاه سطح آب داخل محفظه متأثر از تلاطم خارجي امواج، بصورت واداشته به نوسان در مي آيد. در اثر حركت رفت و بازگشتي سطح آب داخل محفظه، حجم ناحيه فوقاني متناوباً تغيير نموده و متأثر از آن، فشار نسبي هواي محصور در اين قسمت – متناسب با تابع تغييرات حجم مزبور- بصورت ضرباني حول مقدار فشار سطح آزاد نوسان مينمايد. مجراي تعبيه شده در منتهياليه ناحيه فوقاني، جريان تحت فشار هواي داخل محفظه را به سمت يك توربين هوا هدايت مي سازد. حاصل اين فرآيند، انتقال انرژي جنبشي جريان هواي مزبور به محور يك ژنراتور الكتريكي و در نتيجه توليد برق خواهد بود.
در رابطه با طرحهاي نيروگاهي اجرايي نيز در كشورهايي نظير ژاپن، انگلستان، نروژ، پرتقال و ايرلند واحدهاي آزمايشي و نمونه مختلفي با ساز و كار ستون نوسانگر آب به مرحله اجرا در آمده است.
در حال حاضر هند تنها كشوري است كه برق حاصل از نيروگاه موجي خود را به شبكه برق سراسري متصل نموده و طرحهاي كاربردي ديگري را در دست اجرا دارد.
2- طرح ماشين شناور موج- نيرو
همچنانكه شرح داده شد حركت از لبه موج بصورت افقي است ولي ذرات آب بصورت عمودي جابجا مي شوند با استفاده از شناورها مي توان اين حركت عمودي را تبديل به انرژي مكانيكي كرد يكي از طرحهاي ارائه شده توسط آقاي مارتين در شكل 1-3 آمده است.
[1]– Tidal Energy
[2]– Wave Energy
[3]– Oscillating Water Coulumn Method
