این حرکت ها توسط مبدل مکانیکی بصورت حرکت دورانی درآمده و موجب دوران بازوی ارتباطی و در نتیجه چرخش ژنراتور می گردد.
نمونه آزمایشی این طرح در سال 1980 در حوضچه آزمایش شده است. برای یک موج 90 وات مقدار 20 وات صرف تلفات مکانیکی و الکتریکی گردیده است و در نتیجه خروجی خاصل 70 وات تحویل داده است در این طرح یک شناور به ابعاد 5/0×1×3 متر، استفاده شده است که توان خروجی، یک رابطه بصورت زیر دارد:
P/L=1.74a2?
P/L : توان در واحد طول، kw/m
a: دامنه موج ، m
?: پریود موج، s
بنابراین برای موج به طول 2 متر و پریود 6 ثانیه توان خروجی برابر است با:
kw/m 10. در نتیجه اگر رشته ای از این واحدها در طول 1 کیلومتر قرار بگیرد قادر به تولید 10 مگاوات خواهد شد.
1-3-2- اثرات زیست محیطی
قدرت حاصل از امواج اساساً غیرآلاینده است و به هر میزان که جایگزین سوخت‌های هیدروکربنی شود منافع زیست محیطی حاصل شده است.
در مورد تجهیزات منفرد انرژی موجی از نوع شناور، صدمات زیست محیطی قابل توجهی پیش بینی نمی شود. خطری که احتمال وقوع آن وجود دارد و جلوگیری از آن ضروری است، تداخل با ترافیک دریایی است که با انتخاب صحیح محلهای استقرار و بکارگرفتن وسایل و علائم ناوبری قابل پیش گیری است.
توسعه زیاد سیستمهای موجی در یک قسمت از ساحل می تواند بحدی از امواج انرژی بگیرد که برجابجایی رسوبات و بارهای بستر دریا تأثیربگذارد. با توجه به ویژگی های محل ممکن است اختلاط، تشکیل لایه ها و گل آلودگی آبها نیز تحت تأثیر قرار بگیرد. چنین تغییراتی از نقطه نظر زیست محیطی ممکن است خوب یا بد تلقی شوند، که این امر نیز به مشخصات مکان بستگی دارد. از نظر زیبایی نیز ممکن است اثرات منفی ایجاد شود که بویژه در نواحی پرجمعیت و تفریحی دارای اهمیت خواهد بود.
1-3-3- نتیجه گیری
انرژی موجی از چندین نظر، جوان و تکامل نیافته به حساب می آید. با هیچ درجه ای از قطعیت نمی توان گفت که دستگاههایی که تابحال بکارگرفته شده اند از نظر فنی پیشرفته ترین بوده اند، یا اینکه دستگاههای بهتری در آینده جایگزین آنها خواهد شد. هنوز تجربه کافی برای پیش بینی طول عمر سیستمهای فعلی در شرایط واقعی کارکرد وجود ندارد. هنوز تجربه کافی در دست نیست که بتوان نیازهای بهره برداری و نگهداری را پیشگویی نمود و یا اینکه با طراحی مناسب، آنها را حداقل کرد.
در حال حاضر آمار و ارقام در مورد وضعیت بازاریابی فقط جنبه آزمایشی و پیشنهادی دارد، ولی چنین به نظر می رسد که تحت سناریوی نسبتاً مساعد، انرژی امواج بتواند تا سال 2020 هر ساله بالغ بر 12 تراوات4 ساعت تولید کند. ارقام متناظر برای بدترین سناریو در حدود 1 تراوات ساعت در سال و برای مساعدترین سناریو (اما غیرمحتمل) تقریباً 100 تراوات ساعت می باشد.
این مقادیر به ترتیب معادل 5/2، 2/0 و 3/22 Mtoe5
1-4- انرژی حرارتی6دریا
ویژگی های منبع
انرژی حرارتی دریایی یا اقیانوسی، بصورت اختلاف دما بین آبهای گرم سطح دریا و آب های سرد اعماق آن وجود دارد. در اغلب نواحی حاره و نیمه حاره، اختلاف دمای موجود بین آب های سطح دریا و آبهای عمق 1000 متری به 20 درجه سانتیگراد می‌رسد که این اختلاف دما به عنوان حداقل اختلاف دمای مورد نیاز برای تبدیل عملی انرژی بشمار می رود.
بنابراین منبع انرژی حرارتی دریاها وسعتی در حدود 60 میلیون متر مربع و ظرفیت تولید دائمی و بی وقفه ای به میزان چندین تراوات را دارد.
البته مقدار انرژی قابل برداشت بسیار کمتر است، زیرا بسیاری از مناطق مناسب، خیلی دورافتاده اند و بعلاوه پروسه استخراج انرژی به لحاظ قوانین ترمودینامیکی به راندمانهای بسیار پائین محدود می شود. حتماً پس از به حساب آوردن تمام این فاکتورها، بازهم مقدار انرژی قابل برداشت بسیار عظیم است. بعلاوه دریاهایی که بیشترین اختلاف دما در آنها وجود دارد. در مناطق کشورهای درحال توسعه قرار دارند و یک منبع طبیعی و بومی برای آنها به شمار می روند.
1-4-1- تکنولوژی حرارتی دریاها
نیروگاههای تبدیل انرژی حرارتی یا OTEC7 می توانند در سه نوع سیکل بسته، باز و یا ترکیبی کار کنند. در سیکل بسته از آب گرم سطحی برای تبخیر یک مایع واسطه نظیر آمونیاک، فرئون یا پروپان استفاده می شود. (سیکل بسته در ادامه به اختصار توضیح داده خواهد شد).
در سیکل باز، آب سطحی خود سیال عامل است. این آب در فشاری کمتر از فشار بخار خود تبخیر شده، سپس از توربین گذشته سرد و تقطیر می شود. در این روش خلاء لازم برای حرکت دادن بخار و گردش توربین و ژنراتور توسط عمل میعان فراهم می شود.
سیکل کاری- چه بسته چه باز- مشابه سیکل مربوط به نیروگاههای حرارتی متعارف می باشد، با این تفاوت که دمای کار در این سیکل ها پائین تر است و هزینه سوخت و جود ندارد. گرمای آب سطحی به جای گرمای احتراق به کار برده می‌شود.
نیروگاههای سیکل بسته و باز را هم روی کشتی و هم در ساحل می توان نصب کرد. نوع سوار بر کشتی نیازمند کابل کشی زیردریایی و یا تولید یک محصول قابل حمل و نقل است، در حالیکه نوع ساحلی به لوله کشی طولانی برای آب سرد نیازدارد که ممکن است به ناچار از شیب های تند بستر دریا عبور کند.
برخلاف انرژی امواج و جزر و مد، انرژی حرارتی دریاها منبعی با توان ثابت بشمار می رود. نیروگاههای OTEC به جز در مواقع لازم برای تعمیر و نگهداری می توانند بطور نامحدود و دائمی کار کنند، و از این رو برای تولید بار پایه8بسیار مناسب هستند. همچنین امکان تولید محصولات جنبی مزیت مهم دیگر این نیروگاههاست. سیکل باز بطور طبیعی آب شیرین تولید می کند، بخار تقطیر شده تقریباً عاری از نمک است و به آسانی می توان آن را از آب سرد خنک کننده جدا نمود. در هردو سیکل باز و بسته آب خنک کننده که از اعماق دریا کشیده شده است، سرشار از مواد غذایی بوده و می توان از آن برای کشت آبی استفاده کرد.
استفاده از انرژی حرارتی اقیانوس ها اولین بار توسط دارسونوال فیزیکدان فرانسوی در سال 1881 مطرح شد و در دهه 1930 یکی از شاگردان وی بنام کلود یک نیروگاه آزمایشی در کوبا تأسیس کرد.
تکنولوژی سیکل بسته برای OTEC
در این طرح آب گرم سطحی توسط پمپ به بویلر هدایت می شود یک مایع واسطه که دارای دمای جوش پائینی است، براثر گرمای آب دریا تبدیل به بخار می شود. که بخار سپس به توربین هدایت می شود که موجب چرخش توربین و ایجاد انرژی الکتریکی می گردد. بخار خروجی توربین که انرژی حرارتی خود را از دست داده به صورت مخلوط بخار و مایع در کندانسور که توسط آبهای سرد عمقی تغذیه می‌شود کاملاً به مایع تبدیل شده و دوباره برای استفاده به بویلر ارسال می شود.
شکل 1-5 طرح ساده یک سیکل بسته را برای تبدیل انرژی حرارتی نشان می دهد.
شکل 1-5- طرح یک نیروگاه سیکل بسته OTEC
اولین واحد بهره برداری از انرژی حرارتی دریاها که بصورت سیکل بسته طراحی شده، در تابستان 1979 با هزینه ساخت سه میلیون دلار در سواحل هاوایی طراحی شده است.
این واحد شامل مبدل حرارتی از نوع صفحه از جنس تایتانیوم است که برای راه‌اندازی یک واحد الکتریکی 50 کیلوواتی طراحی شده است.
آب سرد عمق دریا، توسط یک لوله به طول 660 متر و قطر 6/0 متر منتقل می شود. اما خروجی خالص این نیروگاه 12 تا 15 کیلووات است. کشورهای دیگری که هم اکنون روی این طرح کار می کنند عبارتند از:
ژاپن، فرانسه، سوئد و آلمان
1-4-2- اثرات زیست محیطی
مطالعات انجام شده در مورد صدمات زیست محیطی نیروگاههای OTEC، برخی نگرانی های بالقوه را روشن نموده است که عمده ترین آنها به لزوم برداشت و تخلیه آب در حجم های بزرگ مربوط می شود. پیش بینی می شود که موجودات زنده شامل تخمها، لاروها و گونه های مختلف ماهی همراه آب مکیده و در نتیجه تلف خواهند شد. این مسئله را علاوه بر مشکل زیست محیطی می توان یک مشکل کاری نیز به شمار آورد. که احتمالاً با انتخاب مناسب محل مکش قابل کنترل خواهد بود.
آزادشدن دی اکسید کربن از آبهای گرم سطحی به اتمسفر، بویژه در سیستم های از نوع سیکل باز ممکن است پیش بیاید، ولی در بدترین حالت، مقدار آن فقط مقدار متناظر مربوط به نفت و مربوط به ذغال سنگ است.
1-4-3- نتیجه گیری
انرژی حرارتی دریایی بطور بالقوه در مناطق حاره و نیمه حاره موجود است. تکنولوژی آن تکامل نیافته است و به نظر می رسد که در زمینه کارآیی اقتصادی هنوز جای پیشرفت بسیار دارد. تحقق یافتن این پیشرفتها به حمایت مستمر از تحقیق و توسعه نیاز دارد.
این نیروگاهها قادر به جایگزینی تولید دیزلی در مناطق دورافتاده می باشند و نیز می‌توانند ارزانترین روش را برای تهیه آب شیرین فراهم کنند.
پیش بینی های توسعه نشان می دهند که تولید سالانه انرژی OTEC تا سال 2020 تحت سناریوی کمتر مساعد به مقدار 35 تراوات ساعت و تحت سناریوی مساعدتر به مقدار 168 تراوات ساعت بالغ خواهد شد. این رقم های کلی که شامل صرفه جوئی انرژی بخاطر تولید محصولات جانبی (آب شیرین و آب سرد) نیز می شوند به ترتیب معادل 8/7 و 4/37 Mtoe می باشد.
1-5- انرژی اختلاف غلظت نمک9
بین آب شیرین و آب دریا اختلاف فشار اسمزی بزرگی (معادل 240 متر ارتفاع) وجود دارد. در تئوری اگر بتوان از این فشار استفاده نمود، هر متر مکعب آب که از رودخانه به دریا سرازیر می شود. می تواند 65/0 کیلووات ساعت برق تولید کند. جریانی به میزان یک متر مکعب در ثانیه می تواند تبدیل به خروجی توان، به میزان 2340 کیلووات گردد.
بطور مفهومی می توان گفت که ارتفاع تئوریک با جریان یافتن آب شیرین از طریق یک غشاء نیمه تراوا به داخل یک مخزن آب شور ایجاد می شود. با فرض اینکه میزان شوری در طول فرآیند کاهش نیابد، فشار کافی برای بالابردن سطح آب مخزن تا ارتفاع 240 متری وجود خواهد داشت. سپس می توان آب را از طریق یک توربین تخلیه نمود و انرژی آن را بازیابی کرد. در تئوری و به فرض اینکه تمام رودخانه‌های جهان را بتوان با دستگاههایی با راندمان کامل مهار نموده، توانی به اندازه
6/2 تراوات بدست خواهد آمد.
1-5-1- تکنولوژی اختلاف غلظت نمک
در دهه 1970 تحقیقاتی برای یافتن راههای عملی استخراج انرژی گرادیان نمک صورت گرفت. عملاً مشکلاتی را در سر راه خود داشت. آب شیرین در عمل آب نمک را رقیق می کند و برای حفظ گرادیان غلظت نمک، باید آب شور بیشتری به مخزن وارد کرد. اگر فرآیند پیوسته باشد، تراز سطح آب مخزن به 240 متر بالاتر از سطح دریا خواهد رسید و در این حالت قدرت بسیار زیادی برای پمپ کردن آب شور در مقابل چنین ارتفاعی لازم است.
متأسفانه بهترین روش های عملی که در نتیجه تحقیقات مشخص شده‌اند بسیار گران هستند. فرآیند الکترودیالیز معکوس، با انرژی مشابه یک باتری نمکی، برای استخراج انرژی از آب شور پیشنهاد شده است. در یک مقاله منتشر شده به سال 1987، هزینه سرمایه گذاری معادل 50000دلار آمریکا به ازاء هر کیلووات گزارش شده است.

هزینه پیش بینی شده در روش استفاده از اسمز معکوس برای بالابردن سطح آب و در نتیجه تغذیه توربین 10 تا 14 سنت آمریکا برای هر kwh است.
روش سومی که از نظر فنی امکانپذیر به نظر رسیده است،‌بر اختلاف فشار بخار آب و آب نمک استوار است. آب می بایست بخار شده و در آب شور تقطیرشود و جریان بخار برای گرداندن یک توربین بکار می رود. در این فرآیند شرایط توربین نظیر نیروگاههای OTEC سیکل باز است،‌و در نتیجه ماشین آلاتی با قیمت تقریباً مساوی مورد نیاز خواهد بود.
اما این سیستم چون آب شیرین را مصرف می کند، نسبت به OTEC سیکل باز که آب شیرین تولید می کند بطور اصولی در موقعیت پائین تری قرار دارد.
1-5-2- نتیجه گیری
با توجه به سرمایه گذاری زیادی که لازم است برروی پروژه های تولید برق از طریق اختلاف غلظت نمک آب دریاها صرف شود، همچنین راندمان پائین این نیروگاهها و همچنین مطالعات و تحقیقات دانشمندان در دهه 1970 باعث دلسردی و توجه کمتر به این موضوع می شود. و در سالهای اخیر مبحث گرادیان نمک هیچ گونه تلاش تحقیقاتی را به خود جذب نکرده است.
در نتیجه شکل های دیگر انرژی های دریایی،‌اهداف سودمندتری برای تلاش های توسعه در آینده به نظر می رسد.
فصل دوم:
جـزر و مــد
2-1- منشاء و تاریخچه جزر و مد
براساس حفاریهای بعمل آمده در احمدآباد هند یک حوضچه جزر و مدی تعمیر کشتی یافت شده است که مربوط به 2450 سال قبل از میلاد مسیح می باشد که بیانگر توجه بشر از زمانهای قدیم به این پدیده می باشد.
در دوران پس از قرون وسطی سه نظریه در مورد جزر و مد ارائه گردیده است.

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

نظریه اول را گالیله ارائه کرد وی می گفت گردش سالانه زمین بدور خورشید و نیز چرخش روزانه آن بدور محور خودش سبب ایجاد حرکاتی در دریاها می شود که با تغییراتی که ناشی از شکل و هندسه بستر دریا، در هر محل می باشد جزر و مد را ایجاد می کند.
نظریه دوم مربوط به فیلسوف فرانسوی دکارت بود که چنین می اندیشید که فضای اطراف ماه پر از ماده غیرقابل رویتی به نام اتر می باشد. هنگامیکه ماه به دور زمین می چرخد این ماده را فشرده می سازد و اتر نیز این فشار را به دریا تحمل می کند لذا جزر و مد پدید می آید.
نظریه سوم را کپلر ارائه کرد، وی یکی از بنیانگذاران ایده اعمال جاذبه از ماه بر آبهای اقیانوسها بود و بر اسا این پدیده آبهای اقیانوسها بالا کشیده می شود و این جاذبه با نیروی جاذبه ای که از سوی زمین به آبهای اقیانوسها اعمال می گردد متعادل می گردد.
به تدریج وقتی که ایده مرکز بودن خورشید و چرخش هریک از سیارات منظومه شمسی به دور خورشید جا افتاد نظریات کپلر بیشتر مورد توجه قرار گرفت. با این حال این نظریات قادر نبودند علت اینکه دو بار جزر و مد در یک روز قمری (در برخی مناطق) رخ می دهد را بیان کنند لکن با ظهور قانون نیوتن به این سوال نیز چنین پاسخ داده شد که هردو جسمی یکدیگر را با نیرویی که متناسب با جرم آن در جسم و نسبت عکس با مجذور فاصله آن دو جسم دارد می کشند.
2-2- مکانیسم تشکیل جزر و مد
جزر و مد (Tide) و جریانات جزر و مدی نتیجه اثر نیروهای جاذبه اجسام آسمانی خصوصاً ماه و خورشید است این نیروها سبب افزایش ارتفاع سطح آب شده که این افزایش نیز سبب ایجاد جریانات افقی جزر و مدی (Tidalstream) می گردد.
همچنانکه زمین به دور خود می چرخد تغییرات ارتفاع سطح آب نیز در هردو نقطه روی این کره رخ می دهد و هر لحظه در دو نقطه مقابل روی کره زمین سطح آب بالا و در دو نقطه دیگر سطح آب پائین خواهد آمد. بالاآمدن سطح آب ناشی از نیروهای جاذبه اجسام آسمانی را پدیده مد (High Tide) گویند و پائین آمدن سطح آب ناشی از اثر این نیروها را پدیده جزر (Low Tide) می گویند. اختلاف ارتفاع سطح آب مد و آب جزر را دامنه یا اختلاف سطح جزر و مد (Tidal Range) می نامند.
از بین اجسام آسمانی (ماه و خورشید) نیروی جاذبه ماه طبق قانون جاذبه نیوتن از نیروی جاذبه خورشید خیلی بیشتراست. (در همچنین فصل محاسبه شده است) و به همین علت بیشترین سهم را روی بوجودآمدن جزر و مد دارد.
زمانبندی جزر و مد از روزی به روز دیگر متفاوت است و آن هم به خاطر آنکه مدار ماه برحسب منظم 24 ساعت اتفاق نمی افتد. در عوض چرخش ماه به دور زمین هر 24 ساعت و 50 دقیقه یکبار رخ می دهد. در بین این مدت، جزر و مد دوبار رخ می‌دهد که در نتیجه سیکل آن کمتر از 12 ساعت و 25 دقیقه است.
جزر و مد وابسته به جاذبه خورشید هر 12 ساعت یک مرتبه ظاهر می شود که دامنه آن خیلی کم است.
2-3- ترکیب اثر ماه و خورشید برروی جزر و مد
2-3-1 جزر و مد حداکثر10
جزر و مد حداکثر زمانی رخ می دهد که ماه و خورشید و زمین در یک راستای مستقیم نسبت به یکدیگر قرار بگیرند در شکل 2-1 نشان داده شده است در این حالت بیشترین جزر و مد و یا جزر و مد کامل داریم. مدهای کامل بیشترین مقدار و جزرهای کامل کمترین مقدار را دارند.
شکل 2-1- جزر و مد حداکثر
1-3-4- جزر و مد حداقل11
جزر و مد حداقل زمانی رخ می دهد که خورشید، زمین و ماه یک زاویه قائمه با یکدیگر بسازند آنگاه برآمدگی های ناشی از خورشید و ماه هم فاز نمی باشند و اثر یکدیگر را خنثی می کنند. که این حالت را نیز جزر و مد کمترین می گویند. در این حالت مدهای کامل کمتر از دیگر مواقع مد و جزرهای کامل بسیار کمتر از دیگر مواقع هستند. در شکل 2-2 نحوه قرارگرفتن زمین، ماه و خورشید در حالت جزر و مد حداقل نشان داده شده است.
شکل 2-2- جزر و مد حداقل
طبق محاسبات انجام شده12 جزر و مد حداکثر در طول یکماه دوبار خواهیم داشت.
نمودار تغییرات دامنه جزر و مد برای یک ماه قمری در شکل 2-3 آمده است.
شکل 2-3- تغییرات دامنه جزر و مد برای یک ماه قمری
2-4- نسبت نیروهای مولد جزر و مد ماه و خورشید
طبق قانون جاذبه نیوتن، همیشه دو جسم به یکدیگر نیرو وارد می کنند که بزرگی این نیرو با جرم دو جسم رابطه مستقیم و با توان دوم فاصله مرکز جرم آنها نسبت عکس دارد از آنجائیکه زمین در حین حرکت چرخشی و انتقالی خود، به نوعی در میدان جاذبه ماه و خورشید قرار دارد آنها در هر زمان بهم نیرو اعمال می کنند در اثر نیروی شغلی که در اثر جاذبه دو جسم بزرگ به وجود می آید آنها یکدیگر را بوسیله نیروی گریز از مرکز که بوسیله چرخش حول مرکز جرم خودشان بوجود می آید، دور می کنند. این دو نیرو در مرکز جرم هرکدام از آنها در تعادل می باشد ولی در سطح زمین این نیروها با یکدیگر در تعادل نیستند که این امر علت اصلی بوجود آمدن جزر و مد در کره زمین می باشد.
طبق رابطه زیر، مقدار مطلق نیروی اعمال شده خورشید به نقاط مختلف کره زمین 177 برابر نیروی اعمال شده از طریق ماه می باشد:

ولی در بوجودآوردن جزر و مد همانطور که قبلاً اشاره شد ماه مؤثرتر از خورشید می باشد. چرا که علت اصلی بوجود آمدن جزر و مد اختلاف نیروهای بین مقادیر Fa و Fb (نیروهای اعمال شده توسط ماه) و اختلاف F’a و F’b (نیروی اعمال شده توسط خورشید) می باشد. نسبت این نیروها از رابطه زیر بدست می آید:
در روابط فوق:
: فاصله مرکز جرم ماه تا زمین
: فاصله مرکز جرم خورشید تا زمین
: نسبت جرم خورشید به زمین
: نسبت جرم ماه به زمین
: ثابت جهانی شتاب جاذبه
: شعاع کره زمین
قابل ذکر است که جرم زمین، خورشید و ماه به ترتیب 1024×6 و 1030×963/1 و 1022×342/7 کیلوگرم می باشد.
همانطور که از روابط فوق مشخص شد در تشکیل جزر و مد نیروی اعمال شده از طرف خورشید به اندازه 46 درصد نیروهای اعمال شده از طرف ماه به زمین نقش دارد.
با توجه به رابطه ای که برای نسبت مقادیر جزر ومد ماه و خورشید نشان داده شده اثر فاصله بسیار بیشتر از جرم می باشد (با مجذور فاصله نسبت دارد) لذا می توان نتیجه گرفت درصورتیکه آنالیز مشابهی برای اثر جاذبه سایر سیارات برروی کره زمین انجام دهیم با توجه به بعد مسافت، اثر ناچیزی برروی دامنه جزر و مد در روی زمین خواهند داشت. از این رو خورشید و ماه تنها سیاراتی هستند که اثر قابل ملاحظه و عمده ای برروی جزر و مد در روی زمین دارند.
2-5- اثر اینرسی آب برروی جزر و مد
آنچه تاکنون گفته شد حالت ساده ای بود که کره زمین را تماماً آب فرا گرفته و از اثر اینرسی آب اغماض گردیده است ولی در عالم واقع بدین گونه نمی باشد. برای مثال طبق تئوری تعادل (Equilibrium Theory) ما انتظار داریم که مد حداکثر در یک محل خاص هنگامی که ماه از نصف النهار گذشته از آن محل عبور کند رخ می دهد. اما آنچه که در طبیعت مشاهده می کنیم این است که مد حداکثر با کمی تأخیر بعد از اینکه ماه نصف النهار مربوطه را قطع کرده رخ می دهد که این امر ناشی از اینرسی سیستم جزر و مدی می باشد.
همچنین برطبق تئوری تعادل انتظار داریم که وقتی ماه و خورشید در یک راستا نسبت به زمین قرار می گیرند. بیشترین جزر و مد را داشته باشیم حال آنکه عملاً
1 تا 3 روز تأخیر داریم که این نیز ناشی از اینرسی سیستم جزر و مدی می باشد و 1 تا 3 روز تأخیر را تأخیر جزر و مد (Aye of the Tide) گویند.
2-6- اثر عدم تقارن مدار زمین و ماه برروی جزر و مد
عامل پیچیده ای که برروی جزر و مد اثر می گذارد عدم یکنواختی فواصل بین زمین و ماه از یکسو و از سوی دیگر زمین و خورشید می باشد. مدار گردش زمین به دور خورشید یک بیضی می باشد که خورشید در مرکز این بیضی قرار ندارد. لذا فلاصله زمین و خورشید متغیر است همانطور که دیدیم نیروی مولد جزر و مد با مکعب فاصله نسبت عکس دارد و بر اساس بررسی های بعمل آمده نیروهای مولد جزر و مد ناشی از خورشید تا 5± درصد از مقدار متوسط تغییر می کند.
مدار گردش ماه به دور زمین نیز یک بیضی می باشد که زمین در مرکز بیضی نمی‌باشد و براساس محاسبات به عمل آمده نیروی مولد جزر و مد ناشی از ماه تا 16± درصد از مقدار متوسط تغییر می کند.
2-7- سایر پارامترهای موثر در جزر و مد
علاوه بر اجسام سماوی پدیده های دیگر نیز هستند که برروی جزر و مد اثر می‌گذارند:
1- بازتاب امواج از سواحل نامنظم اقیانوسها و دریاها
2- مقاومت اصطکاکی کف دریا در آبهای کم عمق
3- باد هم می تواند بر تراز آب اثر بگذارد.
4- زلزله هایی که در دریاها و اقیانوسها رخ می دهد.
2-8- کاربردهای جزر و مد
همانطور که قبل از این اشاره شد در زمانهای گذشته و حتی قبل از میلاد حضرت مسیح از انرژی جزر و مدی برای اهدافی خاص استفاده می شده. در این بخش به طور مختصر به دیگر کاربردهای انرژی جزر و مد اشاره شده است:
1- تولید برق
از اختلاف ارتفاعی که از پدیده جزر و مد، در سطح دریاها بوجود می آید می توانیم با روشهای خاص برق تولید کنیم. (این موضوع بطور مفصل در فصل های بعدی بیان شده است)
2- استفاده از انرژی جزر و مد در نجات کشتی ها
در این روش شناورهایی متناسب با وزن جسم غرق شده انتخاب و به هنگام جزر محکم به جسم غرق شده متصل می گردند. این شناورها عموماً بارجها و یا شبکه‌های آب بندی شده می باشند. با شروع مد،‌شناور بطرف بالا حرکت و زمان بالاآمدن، جسم مغروق را از بستر جدا می کند.
3- آبیاری زمین های ساحلی
در این روش کانالهای مزارع که هم تراز با سطح متوسط آب رودخانه می باشند به هنگام جزر و مد که معمولاً دوبار در روز می باشد،‌به هنگام مد آب دریافت کرده و آن را به سطح مزارع منتشر می کنند. به هنگام جزر سطح آب رودخانه پائین آمده و کانالها خشک می شوند. به این ترتیب زمین ها بطور خودکار دوبار در روز آبیاری می شوند.
4- استفاده از جزر و مد برای ماهیگیری
در مناطقی که دارای اختلاف جزر و مد قابل توجهی می باشند می توان با بستن تورهای عمودی در بخش هایی که در آب مد پرشده و در آب جزر خشک می شوند برای ماهیگیری استفاده کرد.
2-9- مقدار انرژی قابل استحصال از جزر و مد
به گفته کارشناسان کل توان جزر و مدی پراکنده در جهان حدود 106×4/2 مگاوات (پتانسیل) می باشد که حدود یک سوم مصرف برق جهان در اوائل دهه 1970 می‌باشد. در حدود 106مگاوات از این مقدار در آبها و سواحل کم عمق بوجود می آید که با توجه به سرمایه گذاری عظیم لازمه، قابل استحصال نمی باشد. تنها بخشی کوچک از توان باقیمانده قابل حصول به نظر می رسد.
انرژی پتانسیل قابل استحصال در جزر و مد که با دامنه R برحسب متر وارد حوضچه ای به مساحت A برحسب کیلومتر مربع می‌شود برابر است با:
حاصلضرب نیرویی که به خاطر کنترل حرکت جریان آب در دسترس می باشد در متوسط فاصله عمودی پیموده شده توسط آب، یعنی:
فاصله × نیرو = W
g: شتاب جاذبه زمین (m/s2)
?: دانسیته آب (kg/m3)
A: مساحت حوضچه (km2)
R: دامنه جزر و مد (m)
از آنجائیکه جزر و مد در طول هر روز جزر و مدی، دوبار وارد مخزن سد می گردد. بنابراین در هر 8/24 ساعت، 4 حالت جزر و مد داریم لذا بیشترین انرژی که به صورت تئوریکی می توان بدست آورد به صورت زیر می باشد:
اما بعلت افت های گوناگونی که وجود دارد، انرژی واقعی در دسترس حدود 25 درصد مقادیری است که توسط فرمول فوق بیان شده است.
یعنی:
بعنوان مثال در حوضچه ای به اندازه km3×km20 با دامنه جزر و مد m5/1 بیشترین انرژی الکتریکی که بصورت تئوری می توان به دست آورد برابر با
MW7/29 و انرژی واقعی آن با فرض 25 درصد استحصال MW42/7 می باشد.
فصل سوم:
شرایط بهره برداری از نیروگاه جزر و مدی
3-1- شرایط مکان مناسب برای احداث نیروگاه جزر و مدی
مکانهای مناسب برای احداث یک نیروگاه جزر و مدی،‌خلیج ها یا خورهای کوچک و یا ورودی رودها به دریاها می‌باشند. زیرا در محل ورود یک رود به دریا و یا یک خلیج است که می توان با احداث یک دایک13 (Dyke) حوضچه‌ای را بنا کرد که در ارتباط با دریا باشد. محلی که برای احداث نیروگاه جزر و مدی در نظر گرفته می‌شود باید واجد شرایط زیر باشد:
1- ارتفاع جزر و مد در محل موردنظر در طول سال باید از محدوده مناسبی برخوردار باشد.
2- خور یا محل ورودی به دریا باید از شکل هندسی مناسبی برخوردار باشد. به نحوی که با احداث یک دایک بطول نسبتاً کم یک حوضچه (Basin) با حجم مناسب ایجاد کرد. (در این حالت هزینه‌های سدسازی و دریچه های سد کاهش می یابد)
3- در آن مکان سیکل جزر و مد بصورت دوبار در روز باشد.
4- محل موردنظر نباید بار رسوبی زیاد داشته باشد، زیرا در معرض افزایش سریع رسوب در دهانه خور قرار می گیرد.
5- محل موردنظر باید به اندازه کافی از امواج دریا دورباشد.
6- منطقه دارای بار ترافیک دریایی نباشد.
7- فاصله تأسیسات جزر و مدی تا حد امکان تا مصرف کننده ها کوتاه باشد که نتیجتاً سبب کاهش هزینه حمل و ارسال انرژی به مصرف کننده می شود.
برای توجیه هزینه بسیار گزاف ساختن حوضچه های عظیم و خرید و یا تولید تجهیزات هیدروالکتریک مربوطه باید دامنه جزر و مد (Range Tide) در نقطه موردنظر خیلی بالا باشد که این امر تنها در نقاط محدودی در دنیا اتفاق می اتفد.
طبق آمارهای جهانی حداقل ارتفاع یا دامنه جزر و مدی مطلوب برای احداث نیروگاه جزر و مدی 5 متر می باشد. (باید توجه داشت که داشتن دامنه جزر و مدی شرط لازم است نه شرط کافی)
در شکل 3-1 مکانهایی که برای ساختن ایستگاههای جمع آوری انرژی جزر و مد از نظر فی دارای پتانسیل بالایی هستند (بدون توجه به ملاحظات زیست محیطی) نشان داده شده است.
شکل 3-1- مکانهای مناسب برای بهره برداری از انرژی جزر و مد
3-2- کشورهای دارای پتانسیل جزر و مدی بالا
کشورهایی که از پتانسیل جزر و مدی خوبی برخوردار هستند و دامنه جزر و مد در آن مناطق نسبتاً قابل ملاحظه است عبارتند از:
1- انگلیس 2- کانادا 3- فرانسه 4- روسیه 5- آرژانتین 6- ایالت متحده 7- برزیل
8- ایرلند شمالی 9- چین 10- هند 11- کره 12- آلاسکا 13- استرالیا
مشخصات محل هایی که برای توسعه انرژی جزر و مدی در نظر گرفته شده اند آمار و اطلاعات مربوط به محل هایی که تابحال شناسایی شده اند در جدول 3-1 ارائه شده است. در این جدول کشور موردنظر و محل موردنظر در آن کشور آورده شده است و اطلاعاتی همچون دامنه متوسط جزر و مد، مساحت حوضچه، ظرفیت نصب تقریبی و خروجی سالانه را به ما می هد.
جدول 3-1 محل هایی که برای توسعه انرژی جزر و مدی در نظر گرفته شده اند.
سایتدامنه متوسط
جزر و مد (m)مساحت حوضچه (km2)ظرفیت نصب تقریبی (MW)خروجی سالانه (TWH)آرژانتینسان خوزه9/568000/20استرالیاخلیج سکیورI9/104/2خلیج سکیورII 9/104/5کاناداکوبک0/1224053380/14کومبرلند9/109014004/3شپودی0/1011518008/4هندخلیج کاچ0/51709007/1خلیج کامبای0/7197070000/15کرهگارولیم8/41004805/0چئون سو5/42/1انگلستانسه ورن0/952086400/17مرزی5/6617005/1کان وی2/56341/0(مورد دیگر، کوچک)10000/2ایالات متحدهپاساماکوادی5/5نیک آرم5/729004/7تورناگین آرم5/765006/16روسیهمزنسکایا0/62640150000/42توگور7/5112068000/16پن ژینسک2/66788214004/71کولسکایا3/2632
3-3- عوامل موثر بر دامنه جزر و مد


پاسخ دهید