سلام خوبان همراه
تامین انرژی ارزان وراحت و همچنین انرژی پاک که محیط زیست را آلوده نکند از اصلی ترین دغدغه های بشر امروزی شده است .یکی از منابع انرژی ، انرژی جزر و مد دریا ها می باشد و در این مطلب درباره انرژی جزر و مد صحبت خواهیم کرد.
انرژی جـزر و مـد
جزر و مد در اثر جاذبه ماه و جاذبه خورشید بر زمین و چرخش ماه و زمین به وجود می آید. در دریاها جاذبه ماه ارتفاع آب را در هر دو طرف زمین یعنی نزدیک ترین و دورترین فاصله ماه نسبت به زمین ، بالا می برد.
آب دریا در اثر مد و گردش زمین به دور خود ، به سمت غرب جریان پیدا می کند و به صورت موج های دریایی ظاهر می شود که دامنه آن کمتر از یک متر است. اثر جاذبه خورشید بر زمین به سبب بعد فاصله ، کمتر از اثر ماه است. بدین ترتیب جزر و مد به صورت منظمی در قالب « امواج قمری» ظاهر می شود.
گرفتن انرژی از جزر ومد آب دریا هنگامی عملی است که انرژی زیادی به صورت جزر و مدهای بزرگ و ذخیره کردن آب به میزان زیاد صورت پذیرد و وضعیت محل برای ایجاد نیروگاه جزر و مدی مناسب باشد. بررسی های اخیر میزان انرژی بالقوه جزر ومدی را که اقتصادی باشد ، TWh 200 ( تریلیون وات ساعت ) در سال برآورد کرده است.
روی کره زمین تقریباً 20 نقطه وجود دارد که از انرژی جزر و مدی بالایی برخوردارند . فقط در چند نقطه از جهان که اختلاف ارتفاع بین جزر و مد بسیار زیاد است ، استفاده از این انرژی از لحاظ اقتصادی با صرفه می باشد ، از جمله بخش هایی از کانال مانش ، آب های ساحلی آمریکای شمالی و استرالیا و... چون تعداد این نقاط از 20 تجاوز نمی کند به سختی می توان جزر و مد را یک منبع انرژی جهان به حساب آورد.
به دلایل فنی کارخانه های تولید برق از جزر و مد تنها با 25 درصد ظرفیتشان می توانند کار کنند ، به همین جهت حداکثر ظرفیت جهانی انرژی جزر و مد GW 20 (گیگاوات) از مجموع GW 80 ظرفیت ممکن است. یک کارخانه بزرگ تولید برق از جزر و مد ساخته شده که در لارانس در ساحل دریای مانش در فرانسه قرار دارد که تولید آن در حدود MW 60(از مجموع MW 240ظرفیت ممکن آن) است و از نظر اقتصادی با صرفه می باشد .
شایان ذکر است در مکان های مناسب در ساحل ، هنگام مد یعنی بالا آمدن سطح آب ، مقدار زیادی از آب به کانال ها و مخازنی که قبلا ساخته شده است هدایت می گردد . قبل از اینکه جزر رخ دهد و سطح آب پایین رود ، جلوی کانال های ورودی آب را سد می کنند و آب در مخازن باقی می ماند . از اختلاف ارتفاعی که برای سطح آب هنگام جزر کامل به وجود آمده است ، برای به حرکت درآوردن توربین آبی و ژنراتور برق استفاده کرده و انرژی الکتریکی تولید می کنند .
فناوری انرژی جزر و مدی
انرژی جزر و مدی سابقه ای بس طولانی دارد. سوابق به کارگیری این انرژی به وسیله آسیاب هایی که با قدرت جزر و مدی کار می کردند ، در سواحل فرانسه ، انگلستان و اسپانیا به 1100 سال قبل از میلاد می رسد .
با پیدایش انقلاب صنعتی ، این آسیاب ها جای خود را به ماشین های احتراقی دادند که با سوخت فسیلی کار می کردند و بازده بهتری داشتند . برای کسب انرژی جزر و مدی روش هایی به کار می رفته است . ازآن جمله چرخ آبی ، کمپرسورهای هوایی و ... را می توان نام برد.
آسیاب های جزر و مدی عبارت بودند از یک حوضچه یا منبع ذخیره آب که هنگام مد از آب پر می شد سپس از طریق یک چرخ آبی ،آب داخل حوضچه به دریا سرازیر می گشت. این سیستم بنام "تک حوضچه ای ، تک اثری" موسوم است.
در شکل جدید این سیستم ، حوضچه ذخیره آب به دریچه های بالا و پایین رونده ، مجهز گشته و به جای چرخ آبی قدیمی از یک توربین آبی مطالعه شده کم ارتفاع استفاده می شود. چرخه عملیاتی این سیستم به چهار بخش زیر تقسیم می شود:
1- پر کردن منبع از آب هنگام مد
2- نگاه داشتن آب در منبع تا مد کامل که حد اکثر ارتفاع آب حاصل شود.
3- تخلیه آب حوضچه از طریق توربین آبی به دریا و دادن انرژی لازم به توربین آبی
4- توقف و منتظر شدن تا مد کامل مجدد و تکرار مرحله اول
روش فوق "تولید در جزر" نامیده می شود. زیرا در این مرحله است که می توان کسب انرژی کرد. این چرخه می تواند به عکس شود و دادن انرژی هنگام جریان آب از دریا به حوضچه صورت گیرد. به هر صورت به علت شیب دار بودن سواحل ، معمولا روش " تولید انرژی در جزر" موثرتر است. تولید انرژی دو طرفه یعنی هم در جزر و هم در مد امکان پذیر است. این روش به سیستم " تک حوضچه ای دو اثره" معروف است.
نیروگاه های جزر ومدی بیشتر برای تولید برق طراحی و ساخته می شود ، ولی تحت شرایطی می توان از نیروی آنها به منظور پمپ کردن آب استفاده کرد. یک نیروگاه جزر و مدی تک حوضچه ای در هر بار جزر و مد یک یا دو ریتم یا ضربان متناوب انرژی تولید می کند.
در حال حاضر تعداد نیروگاه های برق جزر و مدی تاسیس شده در دنیا کم است. اولین و بزرگترین این نیروگاه ها 240 MW قدرت دارد که تک حوضچه ای و دو اثری است و چنان که گذشت در لارنس کنار دریای مانش در کشور فرانسه قرار دارد. در این موردمی توان از نیروگاه های جزر و مدی دیگری به شرح زیر نام برد:
_ نیروگاه MW 20در آناپولیس (کانادا) که برای نمایش از یک توربین آبی با قطر بزرگ و جریان برق مستقیم(Dc) ساخته شده است
_ نیروگاه آزمایشیKW 400در کیسلایا – گوبا (روسیه سابق)
_ نیروگاه جیانگ زیا (چین) با توانMW 3/2 و سرانجام چند نیروگاه جزر و مدی کوچک که همگی در کشور چین قرار دارند .
با استفاده از تجارب گذشته ، این نیروگاه را می توان به عنوان منبعی پیشرفته از نظر فنی ، با قابلیت اعتماد زیاد و عمر طولانی به حساب آورد .