انرژی های نو
انرژی های نو
چكيده[ویرایش]
نياز گسترده انسان به منابع انرژي همواره از مسائل اساسي در زندگي بشر بوده و تلاش براي دستيابي به يك منبع تمام نشدني انرژي از آرزوهاي ديرينه انسان محسوب می شود.انسان همواره در تصورات خود نيروي تمام نشدني را جستجو مي كرد كه در هر زمان و مكان در دسترس او باشد.
با پيشرفت تمدن بشري، گياهان به ويژه درختان(چوب) و پس ازآن زغال سنگ، نفت و گاز وارد بازار انرژي شد، اما به دلایلی چون: نياز روز افزون به انرژي، محدوديت منابع فسيلي و آلودگي هاي زيست محيطي ناشي از سوزاندن و متصاعد شدن گازهاي سمي حاصل ازآن( كه موجب مشكلات تنفسي، افزايش دماي هوا و تغييرات گسترده آب و هوايي مي گردد) صاحبنظران و كارشناسان بر آن شدند كه با استفاده از انرژي هاي پاك نظير انرژي خورشيدي، بادي، زمين گرمايي، هيدروژني و... به جاي انرژي هاي محدود فسيلي،از خطرات و چالش هاي ايجاد شده ممانعت كنند. اين امر سبب شده است كه كشورهاي توسعه يافته با جديت هرچه تمام تر استفاده از ساير انرژي هاي موجود در طبيعت، به خصوص انرژي هاي تجديد شونده را مورد توجه قرار دهند. در اين راستا در اين نوشتار سعي داريم با توجه به اهميت انرژي هاي تجديد پذير به صورت خلاصه به معرفي آن ها پرداخته و در انتها سايت هاي مرتبط را كه مي تواند در اين راستا مفيد باشد معرفي كنيم.
انرژي[ویرایش]
جامع ترين تعريف از انرژي در كتب علمي با عنوان (انرژي توانايي انجام كار است) ياد گرديده و مهمترين خاصيت آن اينگونه بيان مي گردد كه انرژي نه خلق می شود و نه از بين مي رود بلكه از حالتي به حالتي ديگر تبديل شده و يا تغيير شكل می یابد.
منابع انرژي در جهان به دو دسته اصلي تقسيم مي شوند:
۱- انرژي هاي تجديد ناپذير : منابع هيدرو كربني؛ الف: زنده (گياهان)، ب: غير زنده (مواد معدني مثل زغال سنگ، نفت، گاز و...) كه به سوخت هاي فسيلي معروفند.
۲- انرژي هاي تجديد پذير: انرژي خورشيد، باد، انرژي زمين گرمايي، انرژي هيدروژني و پيل هاي سوختي، بيوگاز،امواج و.... كه در منابع مختلف تحت عنوان انرژي هاي نو از آن ها ياد مي شود.
۱- انرژي هاي تجديد ناپذير
سوخت هاي فسيلي همچون زغال سنگ و نفت از بقاياي گياهان و جانوراني كه در زير درياها در زمانهاي قديم مدفون شده اند به وجود مي آيند و به طور طبيعي، بصورت مواد جامد، مايع و گاز يا مخلوطي از آن ها در معادن یافت مي شوند.
۱- منابع هيدروكربني زنده: شامل بقاياي گياهان درختان، بوته ها و ساير رستني هاست كه به عنوان سوخت در موارد مختلف كاربرد دارد.
۲- منابع هيدروكربني غيره زنده:
۱- زغال سنگ:
زغال سنگ يكي از منابع توليد انرژي هاي فسيلي است كه اغلب در معادن زير زميني يافت مي شود. بهره برداري از زغال سنگ در شرايط فعلي با صرف هزينه زياد و كار طاقت فرسا ميسر است. به دلیل توليد حرارتي بالا، زغال سنگ در كوره هاي حرارتي، كشتيهاي باري و كارخانجات فولاد سازي کاربرد بیشتری دارد.
۲- نفت:
نفت مايعي سياه رنگ و غليظ است كه با حفر چاههاي عميق از زير زمين استخراج مي شود. چون استخراج، ذخيره و پالايش آن نسبت به ساير سوخت ها آسانتر است، بيشتر مورد توجه است.
۳- گاز:
گاز يكي ديگر ازاشكال منابع هيدروكربني است كه با تكنيك هاي ويژه اي بدست مي آید.
الف- گاز طبيعي: مخلوطي از گازهاي متان، اتان و پروپان است. اين گاز از دو منبع گاز مستقل و گاز همراه با نفت بدست مي آيد.
ب- گازمايع: اين نوع گاز كه به دلیل تبدیل راحت از حالت گاز به مایع از پركاربردترين گازهاي مصرفي است،در كپسول هاي خانگي مورد استفاده قرار مي گيرد. اين نوع از گازها مخلوطي از گازهاي پروپان، بوتان، پروپيلن و بوتيلن و در حقيقت مخلوطي از بخش هاي پالايش شده نفت خام است.
نفت و گاز كاربردهاي وسيعي در صنعت، حمل و نقل، كشاورزي و مصارف بهداشتي دارد.
۲- انرژي هاي تجديدپذير
انرژي خورشيدي ( Solar Energy):[ویرایش]
خورشيد نه تنها خود منبع عظيم انرژي است، بلكه سرآغاز حيات و منشا تمام انرژي هاي ديگر است. طبق برآوردهاي علمي، حدود ۶۰۰ ميليون سال از تولد اين منبع عظيم مي گذرد و در هر ثانيه ۲/۴ ميليون تن از جرم خورشيد به انرژي تبديل مي شود. با توجه به وزن خورشيد كه حدود ۳۳۳ هزار برابر وزن زمين است اين كره نوراني را مي توان به عنوان منبع عظيم انرژي تا ۵ ميليارد سال آينده به حساب آورد.
← تاريخچهشناخت انرژي خورشيدي و استفاده ازآن در زمینه های گوناگون، به زمان ماقبل تاريخ باز مي گردد. در دوران سفالگري، روحانيون معابد به كمك جامهاي بزرگ طلايي صيقل داده شده و اشعه خورشيد، آتشدانهاي محرابها را روشن مي كردند. يكي از فراعنه مصر معبدي ساخته بود كه درب آن با طلوع خورشید باز و با غروب خورشيد بسته مي شد. مهمترين روايتي كه درباره استفاده از خورشيد بيان شده داستان ارشميدس، دانشمند و مخترع بزرگ يونان قديم، است كه ناوگان روم را با استفاده از انرژي خورشيد به آتش كشيد، گفته مي شود كه ارشميدس با نصب تعداد زيادي آئينه كوچك و مربع شكل در كنار يكديگر كه روي يك پايه متحرك قرار داشته است اشعه خورشيد را از راه دور روي كشتي هاي روميان متمركز ساخته و به اين ترتيب آ نها را به آتش كشيده بود.
در ايران نيز معماري سنتي ايرانيان باستان نشان دهنده توجه خاص آنان در استفاده صحيح و مؤثر از انرژي خورشيد در زمان هاي قديم بوده است.
← كاربرد انرژي خورشيدي۱- كاربرد نيروگاهي: تأسيساتي كه با استفاده ازآن ها انرژي جذب شده حرارتي خورشيد به الكتريسيته تبديل مي شود. اين تأسيسات بر اساس نوع متمركز كننده ها به شرح زيرند:
الف – نيروگاهي كه گيرنده آنها آينه هاي سهموي ناوداني هستند(شلجمي باز): در اين نيروگاه ها يك سيستم ردياب خورشيد وجود دارد كه به وسيله آن آينه هاي شلجمي دائماً خورشيد را دنبال مي كنند و پرتو هاي آن را روي لوله دريافت كننده متمركز مي نمايند. تغييرات تابش خورشيد در اين نيرو گاه ها به وسیله منبع گرم كن سوخت فسيلي جبران مي شود.
در ايران يك نيروگاه که از اين روش استفاده می کند با ظرفيت ۲۵۰ كيلو وات به وسیله (سازمان انرژي هاي نو ايران ) در شيراز احداث گرديده است.
برای اطلاعات بیشتر اینجا کلیک کنید .
ب – نيروگاهي كه گيرنده آنها در يك برج قرار دارد و نور خورشيد به وسیله آينه هاي بزرگي بنام هليوستات به آن منعكس مي شود. (دريافت كننده مركزي): نيروگاه ها با سيستم خورشيدي، پرتوهاي نور خورشيد را جذب و با استفاده از حرارت جذب شده توليد بخار نموده و سپس سيستمي به نام سنتي، انرژی جنبشی بخار توليد شده را به کمک توربين و ژنراتور هاي الكتريكي به انرژي الكتريسيته تبديل مي كند( بخار حاصل با فشار و دماي بالا وارد توربين ها شده و موجب به گردش در آمدن پره هاي توربين مي گردد چرخش اين پره ها و تبديل پتانسيل بخار، به انرژي جنبشي باعث دوران ژنراتورهاي الكتريكي و در نهايت توليد برق مي شود)
اولين نوع این نيروگاه خورشيدي ايران به وسیله سازمان انرژي هاي نو ايران و با كمك شركت هاي مشاور و سازنده داخلي با ظرفيت يك مگاوات و سيال عامل آب و بخار در طالقان جريان دارد.
ج- نيروگاه هاي كه گيرنده آن ها بشقابي سهموي (ديش)است (شلجمي بشقابي): در اين نيروگاه ها از منعكس كننده هاي شلجمي بشقابي جهت تمركز نقطه اي پرتوهاي خورشيد استفاده مي گردد و گيرنده هاي كه در كانون قرار مي گيرد به كمك سيال جاري در آن، انرژي گرمايي را جذب نموده و به كمك يك ماشين حرارتي و ژنراتور آن را به توان مكانيكي و الكتريكي تبديل مي نمايد.
مزاياي نيروگاه هاي خورشيدي
۱- توليد برق بدون مصرف سوخت
۲- عدم احتياج به آب زياد
۳- عدم آلودگي محيط زيست
۴- امكان تأمين شبكه هاي كوچك و ناحيه اي
۵- استهلاك كم و عمر زياد
۶- عدم احتياج به متخصص
۲- كاربردهاي غيرنيروگاهي: کاربردهی غیر نیروگاهی انرژی خورشیدی شامل موارد متعددي است كه مهمترین آن ها عبارتند از: آبگرم كن و حمام خورشيدي، گرمايش و سرمايش ساختمان و تهويه مطبوع خورشيدي، آب شيرين كن خورشيدي، خشك كن خورشيدي، اجاق هاي خورشيدي، كوره خورشيدي، خانه هاي خورشيدي.
تبديل مستقيم پرتوهاي خورشيد به الكتريسيته به وسيله تجهيزاتي به نام فتوولتائيك صورت مي گيرد كه عموماً تجهيزاتي جامد و بي حركت هستند (جز در مورد انواع مجهز به سيستم رديابي خورشيد).
به پديده اي كه در اثر تابش نور بدون استفاده از مكانيزم هاي محرك، الكتريسيته توليد كند پديده فتوو لتائيك و به هر سيستمي كه از اين پديده استفاده كند سيستم فتوولتائيك گويند.
سيستم هاي فتولتائيك را مي توان به طور كلي به سه بخش اصلي تقسيم نمود.
الف – پنل هاي خورشيدي : به يك مجموعه از سلول هاي خورشيدي سري و موازي مي گويند كه عموماً از سلسيم تشكيل شده اند و سلسيم آنها از شن و ماسه تهيه مي گردد. اين بخش در واقع مبدل انرژي تابشي خورشيد به انرژي الكتريكي بدون واسطه هستند.
ب- توليد توان مطلوب يا پخش كنترل: وظيفه اين بخش كنترل همه مشخصات سيستم و توان ورودي پنل ها طبق نياز مصرف كننده است.
ج- مصرف كننده يا بار الكتريكي: با توجه به خروجي DC(برق مستقيم) پتل ها، مصرف كننده مي تواند دو نوع DC(جريان مستقيم )ياAC (جريان متناوب )باشد.
مصارف و كاربرد هاي فتوولتائيك[ویرایش]
سيستم هاي فتوولتائيك يكي از پرمصرف ترين كاربردهای انرژي هاي نو است و تا كنون سيستم هاي گوناگوني با ظرفيت هاي مختلف ( ۵/۰ وات تا چند مگا وات) در سراسر جهان نصب و راه اندازي شده است و با توجه به قابليت اطمينان و عملكرد اين سيستم ها كاربردهاي آن به این شرح است:
• مصارف فضانوردي و تأمين انرژي مورد نياز ماهواره ها جهت ارسال پيام
• روشنايي خورشيدي و كاربرد آن در تأمين روشنایی جاده ها و تونلها بخصوص در مناطقي كه به شبكه برق دسترسي ندارد.
• سيستم تغذيه كننده يك واحد مسكوني
• سيستم پمپاژ خورشيدي
• سيستم تغذيه كننده ايستگاههاي مخابراتي و زلزله نگاري
• ماشين حساب، ساعت، راديو، ضبط صوت و وسايل بازي كودكان يا هر نوع وسيله اي تاكنون با باتري خشك كار مي كرده است،از كاربرد هاي دیگر اين سيستم است.
• يخچالهاي خورشيدي
از يخچالهاي خورشيدي جهت سرويس دهي و ارائه خدمات بهداشتي و تغذيه اي در مناطق دور افتاده و صعب العبور استفاده مي گردد.
• سيستم تغذيه كننده پرتال يا قابل حمل
يك سيستم تغذيه كننده اطلاعات «در اينجا انرژي برق» دستگاهي است که به طور كاملاً اتوماتيك براي ذخيره اطلاعات و انتقال آن به جاي ديگر كاربرد دارد.
قابليت حمل ونقل و سهولت در نصب و راه اندازي از جمله مزاياي اين سيستم هاست. بازده توان اين سيستم ها از ۱۰۰ وات تا يك كيلو وات تعريف شده است. از جمله كاربرد هاي آن مي توان به تأمين برق اضطراري در مواقع بروز حوادث غير مترقبه، سيستم تغذيه كننده يك چادر عشايري و كمپ هاي جنگلي اشاره نمود.
انرژي باد[ویرایش]
انرژي باد نظير ساير منابع انرژي تجديدپذير از نظر جغرافيايي گسترده و عين حال به صورت پراكنده و غير متمركز محسوب می شود که تقريباً هميشه در دسترس است.
تاريخچه
بشر از زمان هاي بسيار دور به نيروي لايزال باد پي برده و سال ها بود كه از اين انرژي براي به حركت در آوردن كشتي ها و آسياب هاي بادي بهره مي گرفت. طي ساليان دراز ثابت شده است كه مي توان انرژي باد را به انرژي مكانيكي و يا انرژي الكتريكي تبديل كرد و مورد استفاده قرار داد. منابع تاريخي نشان مي دهند كه ساخت آسياب هادر ايران ،عراق، مصر، و چين قدمت باستاني داشته و در اين تمدن ها، از آسياب هاي بادي براي خرد كردن دانه ها و پمپاژ آب استفاده مي شده است. ايرانيان اولين كساني بودند كه در حدود ۲۰۰ سال قبل از ميلاد مسيح براي آرد كردن غلات از آسيابهاي بادي با محور عموداستفاده مي كردند. بعداز ايران كشورهاي عربي و اروپايي به تقليد از ايرانيان اقدام به استفاده از انرژي باد كردند.
در قرون وسطي،آسيابهاي بادي در ايتاليا،فرانسه،اسپانيا و پرتقال متداول گرديده و كمي بعددر بريتانيا، هلند و آلمان نيز به كار گرفته شد.
آسيابهاي بادي كه در اروپا ساخته مي شدند از نوع آسيابهاي محور افقي و چهارپره بودند كه براي آردكردن حبوبات و گندم به كار مي رفتند.
توربين هاي بادي بطني كه شامل پره هاي متعدد هستند، بعدها متداول شدند، درآغاز قرن بيستم اولين توربين هاي بادي ساخته شدند. امروزه فعالترين كشورها در اين زمينه آلمان، اسپانيا، دانمارك، هندوستان و آمريكا هستند. لازم به ذكر است ايران نيز در اين زمينه گام هاي بلندي برداشته است.
مزاياي بهره برداري از انرژي باد:
۱- توربين هاي بادي به سوخت های فسیلی نیاز ندارند ۲- رايگان بودن انرژي باد
۳- توانايي تأمين بخشي از تقاضاي انرژي برق
۴- كمتر بودن نسبي قيمت انرژي حاصل از باد نسبت به انرژي هاي فسيلي
۵- كمتربودن هزينه هاي جاري و هزينه هاي سرمايه گذاري انرژي باد در بلند مدت
۶- تنوع بخشيدن به منابع انرژي در بلند مدت
۷- قدرت مانور زياد، جهت بهره برداري در هر ظرفيت و اندازه (ازچند وات تا چندين مگاوات)
۸- عدم نياز به آب
۹- عدم نياز به زمين زياد براي نصب و استقرار تاسیسات
۱۰- نداشتن آلودگي زيست محيطي نسبت به سوختهاي فسيلي
۱۱- افزايش قابليت اطمينان درتوليد برق
۱۲- ايجاد اشتغال
استحصال انرژي از باد توسط توربين هاي بادي
از نظر عملكردي در توربين هاي بادي انرژي جنبشي باد به انرژي مكانيكي و سپس به انرژي الكتريكي تبديل مي شود و داراي دو نوع است:
الف)توربين هاي بادي با محور چرخش عمودي
ب)توربين هاي بادي با محور چرخش افقي
مراحل كار يك توربين بادي كاملاً برعكس مراحل كار يك پنكه است. در پنكه انرژي الكتريسيته به انرژي مكانيكي تبديل شده و باعث چرخيدن پره ها مي شود، در توربين ها، چرخش پره ها انرژي جنبشي باد را به انرژي مكانيكي و سپس آن را به الكتريسيته تبديل مي کند. باد به پره ها برخورد ميكند و آنها را مي چرخاند. چرخش پره ها باعث چرخش محور اصلي مي شود و اين محور به يك ژنراتو برق متصل است. چرخش اين ژنراتور، برق متناوب توليد مي كند.
۱- كاربرد هاي نيرو گاهي
كاربردهاي نيروگاهي توربين هاي برق شامل كاربردهاي متصل به شبكه برق رساني و به شرح است:
۱- توربين هاي بادي منفرد: اين توربين ها جهت تأمين بارهاي الكتريكي از نوع مسكوني، تجاري، صنعتي يا كشاورزي استفاده مي شود. اكثر اين توربين ها در نزديكي كشتزار ها يا گروهي از منازل قرار داده مي شوند.
۲- مزارع بادي : اين كاربرد معمولاً چندين توربين بادي متمركز را شامل مي شود و به منظور تأمين انرژي كه از طريق شبكه توزيع مي شود طراحي شده است.
۲- كاربردهاي غيرنيروگاهي
۱- پمپهاي بادي آبكش كه عمل پمپاژ آب به وسیله آنها برای اهداف زير انجام مي شود:
• تأمين آب آشاميدني حيوانات در مناطق دورافتاده
• آبياري در مقياس كم
• آبكشي از عمق كم جهت پرورش آبزيان
• تأمين آب مصرفي خانگي
۲- كاربرد توربين هاي كوچك به عنوان توليد كننده برق جزيره هاي مصرف:
اصلي ترين كاربرد هاي غير نيروگاهي توربين هاي بادي، تأمين برق جزيره هاي مصرف است.
يك جزيره مصرف، محل يا منطقه اي است كه تأمين برق براي آن از طريق شبكه سراسري برق بسيار مشكل و غير منطقي باشد. دراين مناطق توربين هاي بادي در مقياس كوچك با نصب بسيار آسان و سريع حتي بر روي قايق ها و اتوبوس ها بدون هيچگونه هزينه اي برق مورد نياز اين مناطق را تأمين مي كند. قيمت اين توربين ها نسبت به مجموع قيمت موتور برق و هزينه سوخت آن اقتصادي تر است. اين توربين ها معمولاً به همراه باتريهاي ذخيره كننده انرژي به كار برده مي شود و مي توان در مكان هاي مختلف از آن بهره برداري كرد.
۳- شارژ باتري:
براي اين كار بيشتر از توربين هاي بادي با قيمت ارزان و متوسط كه روتورهايي با قطر ۳ متر دارند استفاده مي شود. توربين هاي بادي كوچك جهت مصارف خانگي مفید هستند. نمونه كاربرد چنين توربين ها شامل تأمين دستگاه هاي كمك ناوبري دريايي و مخابرات مي شود.
پتانسيل باد در ايران
ايران به علت دارا بودن موقعيت كوهستاني، تنوع آب و هوايي و جغرافيايي در مسير جريان هاي بادي متعددي قرار دارد. بر اساس نتايج مطالعات انجام شده به وسیله معاونت امور انرژي وزارت نيرو، ايران كشوري با باد متوسط ۶m/s است. و بر اساس بررسي هاي انجام گرفته توان بالقوه انرژي باد در سايت هاي مختلف ۶۵۰۰ مگاوات برآورد گرديده است.
پروژه های در حال انجام
پتانسیل سنجی و تهیه اطلس باد کشور
پروژه های اجرا شده
انجام مطالعات مربوط به پتانسیل سنجی امواج در ایران
انرژي زمين گرمايي[ویرایش]
مركز زمين (به عمق تقريبي ۶۴۰۰ كيلومتر) که در حدود ۴۰۰۰ درجه سانتي گراد حرارت دارد، به عنوان يك منبع حرارتي عمل نموده و موجب تشكيل و پيدايش مواد مذاب با درجه حرارت ۶۵۰ تا ۱۲۰۰ درجه سانتي گراد در اعماق ۸۰ تا ۱۰۰ كيلومتري از سطح زمين مي گردد. به طور ميانگين ميزان انتشار اين حرارت از سطح زمين كه فرايندي مستمر است معادل ۸۲ ميلي وات در واحد سطح است كه با در نظر گرفتن مساحت كل سطح زمين، مجموع كل اتلاف حرارت از سطح آن، برابر با ۴۲ ميليون مگاوات است. در واقع اين ميزان حرارت غير عادي، عامل اصلي پديده هاي زمين شناسي از جمله فعاليتهاي آتشفشاني، ايجاد زمين لرزه ها، پيدايش رشته كوه ها( فعاليتهاي كوه زايي) و همچنين جابجايي صفحات تكتونيكي است كه كره زمين را به يك سيستم ديناميك تبديل نموده و پيوسته آن را تحت تغييرات گوناگون قرار مي دهد.
امروزه با بهره گيري از فن آوري استخراج آن، قادر خواهد بود قسمت اعظم نيازهاي انرژي امروز و آينده بشر را تأمين كند. طبق محاسبه ها، مشخص شده است كه انرژي حرارتي ذخيره شده در ۱۱ كيلومتر فوقاني پوسته زمين معادل پنجاه هزار برابر كل انرژي به دست آمده از منابع نفت و گاز شناخته شده امروز جهان است. البته عمق مخزن زمين گرمايي نبايد بيش از سه هزار متر باشد زيرا بهره برداري از انرژي آن با فناوري كنوني بشر توجيه اقتصادي ندارد. با افزايش عمق زمين درجه حرارت افزايش مي يابد. اين افزايش حرارت را شيب حرارتي مي نامند. تمام منابع انرژي زمين گرمايي در نقاطي واقع شده اند كه از شيب حرارتي بالايي برخوردارند.
تاريخچه
اين انرژي از ابتداي خلقت مورد استفاده انسان بوده است. بدين ترتيب كه از آن براي شست و شو، پخت و پز، استحمام، كشاورزي و درمان بيماري ها استفاده مي شد. اسناد و مدارك موجود ثابت مي كند كه ساكنان كشورهايي نظير چين، ژاپن، ايسلند و نيوزيلند در گذشته هاي دور از اين انرژي استفاده مي كردند. تا سال ۱۹۵۰ بهره گيري از انرژي زمين گرمايي رشد چنداني نداشت، اما حد فاصل سال هاي ۱۹۵۰ تا ۱۹۷۳ به دليل گران شدن بي سابقه و نا گهاني نفت، همه كشورها به فكر استفاده از انرژي هاي جايگزين افتادند و به تدريج كشورهايي چون آمريكا، ايسلند، فيليپين، اندونزي و اغلب كشورهايي كه روي كمربند زمين گرمايي جهاني قرار داشتند بهره برداري از اين انرژي را شروع كردند.
مزيت هاي كاربرد انرژي زمين گرمايي
۱- عدم آلودگي هوا
۲- توليد CO۲ كم، توليدH۲S پايين و عدم توليد NOx
۳- عدم آلودگي منابع آب هاي زيرزمين
۴- عدم نياز به زمين وسيع
۵- صرفه جويي در مصرف سوخت هاي فسيلي
۶- طولاني بودن زمان دسترسي
۷- گستردگي موارد كاربرد
۸- مستقل بودن از شرايط جوي
۹- امكان توليد برق به وسيله واحد هاي قابل حمل
كاربرد هاي انرژي زمين گرمايي:
۱- كاربرد نيروگاهي (غير مستقيم):
به منظور توليد برق از انرژي زمين گرمايي، سيال مخزن آب داغ يا بخار از طريق چاه هاي حفر شده به سطح زمين هدايت شده و پس از به چرخش در آوردن توربين در نيروگاه، برق توليد مي كند. بديهي است مخازن حرارت بالا بيشتر براي توليد برق استفاده مي شود. در نيروگاه هاي زمين گرمايي، انرژي الكتريكي به كمك چرخه هاي مخصوصي توليد مي شود. مهمترين و رايج ترين آنها عبارتند از:
۱- چرخه تبخير آني در اين دسته از چرخه هاي توليد برق، سيال زمين گرمايي پس از خروج از چاه، وارد يك جداكننده شده و بخار حاصل به سمت توربين و آب داغ به سمت چاه هاي تزريقي و برج خنك كننده روانه مي شود. بر حسب اينكه عمل جدايش يا تبخير آني در يك مرحله يا دو مرحله انجام شود و بر حسب وجود يا نبود كندانسور، سه نوع چرخه تبخير آني وجود دارد: چرخه تبخير آني دو مرحله اي.
۲- چرخه دو مداره: از اين چرخه براي توليد برق از مخزن هاي زمين گرمايي حرارت پايين استفاده مي شود. در اين چرخه از سيال عامل براي توليد برق استفاده مي شود بدين ترتيب كه آب داغ، سيال عامل را در يك مبدل حرارتي، گرم و به بخار تبديل مي كند. بخار حاصل، توربين را به حركت در آورده، برق توليد مي كند. از جمله مزيت هاي مهم اين چرخه،نبود خوردگي يا رسوب گذاري به وسیله سيال عامل است.
۲- كاربرد غير نيرو گاهي (مستقيم) انرژي حرارتي
كاربرد مستقيم انرژي زمين گرمايي، بهره برداري بدون واسطه از انرژي زمين گرمايي است. در اين حالت، انرژي زمين گرمايي به انرژي الكتريكي تبديل نمي شود، بلكه فقط از انرژي حرارتي آن استفاده مي شود. مخزن هاي زمين گرمايي كه دماي بين ۶۵ تا ۱۵۰ درجه سانتي گراداست، براي توليد برق توجيه اقتصادي ندارد، لذا اين گونه مخزن ها براي استفاده مستقيم از انرژي حرارتي، مناسب هستند. انرژي حاصل شده در موارد زیر مورد استفاده قرار می گیرد:
• گرمايش ساختمان ها: اين مورد متداول ترين كاربرد مستقيم انرژي زمين گرمايي است. حدود۳۷ درصد كاربرد مستقيم انرژي زمين گرمايي در سراسر جهان را گرمايش فضاهاي مختلف مسكوني، تجاري، اداري و غيره به خود اختصاص مي دهد.
• كشاورزي: عمده ترين كاربرد انرژي زمين گرمايي در زمينه فعاليت هاي كشاورزي، تأمين گرمايش گلخانه ها است. البته در برخي از مناطق سردسير از حرارت آب داغ مخزن هاي زمين گرمايي براي گرم كردن خاك هاي كشاورزي نيز استفاده می شود. اين نوع كاربرد در كشور هاي سردسير گسترش بیشتری دارد. از جمله محصولاتي كه به كمك اين انرژي كشت مي شوند مي توان به خيار، گوجه فرنگي، انواع گل ها، گياهان خانگي، نهال درختان و انواع كاكتوس ها اشاره كرد.
• دامپروري : به كمك انرژي زمين گرمايي مي توان انواع مختلف آبزيان را نيز پرورش داد. امروزه در سطح جهان از انرژي زمين گرمايي براي پرورش و رشد آبزياني نظير ميگو، قزل آلا، صدف و همچنين آبزيان آكواريومي استفاده مي شود.
• درمان بيماري ها:اين كاربرد نيز بسيار قديمي بوده و از روزگاران دور اقوامي چون ايرانيان و رومي ها، چيني ها، ژاپني ها، عثماني ها و ساكنان ساير نواحي كره زمين به منظور استحمام و درمان بيماري هاي گوناگون از آب هاي گرم طبيعي زمين استفاده مي كردند. درحال حاضر حدود۴۵ كشور جهان از چشمه هاي آب گرم خود براي اين منظور استفاده مي كنند.
• ذوب برف جاده ها: به كمك انرژي زمين گرمايي مي توان برف يا يخ جاده ها و پياده روها را نيز ذوب كرد. گسترش اين نوع كاربرد نسبت به ساير موارد انرژي زمين گرمايي محدود تر است.
وضعيت انرژي زمين گرمايي در ايران
پروژه های در حال انجام
توسعه میدان و احداث نیروگاه زمین گرمایی
احداث نیروگاه زمین گرمایی به ظرفیت ۵۵ مگاوات
اهداف پروژه
۱- اکتشاف و توسعه میدان زمین گرمایی سبلان(مشکین شهر)جهت احداث نیروگاه به ظرفیت ۵۵ مگاوات در ۲ فاز
۲- دستیابی به فن آوری بهره برداری از منابع زمین گرمایی در کشور و بومی نمودن دانش آن
۳- شناسایی پتانسیلهای غیرفسیلی منابع انرژی
۴- ایجاد تنوع در سبد انرژی کشور
۵- توسعه فرهنگی، اجتماعی و اقتصادی مناطق محروم
۶- حفاظت از محیط زیست با بهره برداری از منابع انرژی پاک و تجدیدپذیر و کاهش مصرف منابع فسیلی
شماتیک و کلیات نحوه انجام پروژه:
در شکل ۱ (نمای شماتیک استفاده از انرژی حرارتی داخل زمین) از طریق چاه تولیدی، سیال داغ از داخل زمین استحصال شده و باعث تولید برق می شود . پسآبهای نیمه سرد از طریق چاه تزریقی به مخزن باز می گردد . تمرکز گسلها و شکافها در منطقه باعث افزایش نفوذپذیری و بالا رفتن میزان تولید سیال از چاه می گردد.
• احداث پکیج ۳-۴ مگاوات زمین گرمایی
پروژه های اجرا شده
• پروژه طراحی پمپ زمین گرمایی
• پتانسیل سنجی انرژی زمین گرمایی در کل کشور
• انجام مطالعات پتانسیل سنجی در مناطق خوب و بوشلی
• بررسی پتانسیل انرژی زمین گرمایی در منطقه مشکین شهر
• بررسی پتانسیل انرژی زمین گرمایی در منطقه دماوند
• درخصوص اطلاعات بيشتر در زمينه اين پروژه ها اینجا كليك كنيد.
هيدروژن و پيل سوختي انرژي[ویرایش]
هيدروژن يكي از عناصري است كه در سطح زمين به وفور يافت مي شود. اين عنصر در طبيعت به صورت خالص وجود ندارد ولي آنرا مي توان به روش هاي مختلف از ساير عناصر بدست آورد. هيدروژن عمده ترين گزينه مطرح بعنوان حامل جديد انرژي است. اين ماده در مقايسه با ساير سوخت ها مي تواند با راندماني بالاتر و احتراق بسيار پاك به ساير اشكال انرژي تبديل شود.
برای دیدن آلبوم تصاویر مربوط به این قسمت کلیک کنید.
ويژگي هاي هيدروژن
از جمله ويژگي هايي كه هيدروژن را از ساير گزينه هاي سوختي متمايز مي نمايد، مي توان به موارد زير اشاره كرد:
• مصرف منحصر به فرد، انتشار بسيار نا چيز آلاينده ها، برگشت پذير بودن چرخه توليد آن و كاهش اثرات گلخانه اي.
• سيستم انرژيي هيدروژني بدليل استقلال از منابع اوليه انرژي، سيستمي دائمي، پايدار، فنا ناپذير، فراگير و تجديد پذير محسوب می شود.
• در بحث كنترل آلايندگي و آلودگي شهرها موتورهاي الكتريكي و پيل هاي سوختي جايگزين بسيار مناسبي براي موتورهاي احتراقي است.
• هيدروژن به عنوان بهترين گزينه و اقتصادي ترين سوخت در دراز مدت به منظور استفاده در خودرو هاي پيل سوختي از پتانسيل بسيار مناسبي بر خوردار است.
فناوري توليد هيدروژن
هيدروژن از منابع مختلفي همانند منابع انرژي اوليه( منابع پايان پذير مانند نفت خام)، منابع انرژي ثانويه (منابع كه با استفاده از منابع اوليه انرژي توليد مي شوند مانند بنزين) و منابع تجديد پذير (منابعي كه بدون دخالت انسان به طور متناوب توليد مي شوند مانند باد، خورشيد و آب) بدست مي آيد. امروزه هيدروژن را مي توان از فرايند هايي همچون الكتروليز آب، رفورمينگ گاز طبيعي و اكسيداسيون جزيي سوخت هاي فسيلي بدست آورد. در حال حاضر بيش از ۹۰ درصد از كل هيدروژن توليدي در جهان از سوخت هاي فسيلي بدست مي آيد و بيشترين مصرف هيدروژن در صنايع نفت و پالايش است. هيدروژن در پالايشگاه هاي بزرگ، در مناطق صنعتي، پارك هاي انرژي و جايگاه هاي سوخت گيري توليد شده و به سهولت در مناطق روستايي و منازل مشتريان توزيع خواهد شد.
فناوري عرضه و ذخيره هيدروژن
الف) فناوري ذخيره سازي هيدروژن
۱- ذخيره سازي به صورت گاز فشرده در مخازن فولادي و كامپوزيتي
۲- ذخيره سازي به صورت مايع در مخازن فوق سرد
۳- ذخيره سازي در هيدريدهاي فلزي
در امر ذخيره سازي هيدروژن حدود ۱۵ درصد از انرژي كل فرايند ذخيره سازي، صرف فشرده سازي هيدروژن و ميزان ۳۰ تا ۴۰ درصد آن نيز صرف فرايند مايع سازي هيدروژن مي شود.
سيستم هاي فوق سرد كه در آنها هيدروژن به صورت مايع ذخيره مي شود، بايد كاملاً ايزوله بوده و نبايد كمترين تبادل گرمايي و حرارتي با محيط اطراف داشته باشند، زيرا دماي جوش هيدروژن بسيار پائين بوده و با دريافت مقادير ناچيزي گرما به سرعت به جوش مي آيد.
ب) فناوري انتقال و پخش هيدروژن
۱- انتقال از طريق خط لوله(به صورت گاز يا مايع)
۲- انتقال از طريق جاده و راه آهن كه در فشار بالا در سيلندر هايي در محدوده فشار حدود۱۵ تا ۴۰ مگا پاسكال توسط كاميون و قطار حمل مي شود.
۳- انتقال از طريق دريا با كشتي هاي حامل مخازن گاز
كاربرد هيدروژن
۱- كاربرد هيدروژن به عنوان سوخت كه موجب كاهش آلاينده هاي زيست محيطي و حذف اكسيدهاي كربن ناشي از احتراق سوخت هاي فسيلي مي گردد.
۲- استفاده از هيدروژن در پيل هاي سوختي
پيل هاي سوختي نوعي مبدل انرژي هستند كه انرژي را مستقيماً به انرژي الكتريكي تبديل مي کنند. پيل هاي سوختي همانند باتريها عمل مي كنند اما برخلاف باتري ها مادامي كه به آن ها سوخت رسانده شود، از كار نمي افتند و به شارژ مجدد احتياجي ندارند. پيلهاي سوختي پتانسيل شيميايي هيدروژن را به انرژي الكتريكي تبديل كرده و محصول جانبي آن، آب و حرارت است. هيدروژن مورد نياز پيل هاي سوختي را مي توان از منابع مختلفي همانند منابع هيدروكربني نظير نفت خام، گاز طبيعي، زغال سنگ و ... و منابع تجديدپذير نظير باد و خورشيد بدست آورد.
طبقه بندي رايج پيل هاي سوختي بر اساس نوع الكتروليت آنها به صورت ذيل مي باشد:
• پيل سوختي پليمري(PEMFC)
• پيل سوختي قليايي( AFC)
• پيل سوختي اسيد فسفريك (PAFC)
• پيل سوختي كربنات مذاب(MCFC)
• پيل سوختي اكسيد جامد(SOFC)
• پيل سوختي متانولي(DMFC)
پيل سوختي از دو الكترود و يك الكتروليت مابين آنها تشكيل شده است. اكسيژن بر روي كاتد و هيدروژن بر روي آند حركت نموده و توليد الكتريسيته، آب و گرما مي کند.
پروژه های در حال انجام
• احداث پایلوت نیمه صنعتی هیدروژن به ظرفیت ۲۰۰ کیلووات
• انجام مطالعات امکان سنجی - تحلیل جذابیت پیل سوختی
• ساخت پیل سوختی ۵ کیلوواتی پلیمری
• طراحی و ساخت تک سل پیل سوختی اکسید جامد
پروژه های اجرا شده
• ساخت باتری وانادیومی
• پیک سایی نیروگاههای متعارف کشور به وسیله سوختی
• احداث پایلوت انرژی متصل به شبکه طاقان بر پایه هیدروژن خورشیدی و پیل سوختی
• خرید، نصب، بهینه سازی و راه اندازی سیستم الکترولیز ۲۰۰ کیلووات
• تهیه، نصب و راه اندازی پیل سوختی ۲۵ کیلووات
• ساخت صفحات دوقطبی پلیمری ترموپلاستیک برای پیل سوختی پلیمری
بيوگاز[ویرایش]
به مجموعه گاز هايي كه در اثر تخمير مواد آلي (فضولات انساني، حيواني و گياهي) در يك دامنه دماي معين و PH مشخص در نتيجه فقدان اكسيژن و فعاليت باكتري هاي غير هوازي خصوصاً باكتري هاي متان زا در محفظه تخمير توليد مي شود، بيوگاز گفته مي شود.
اين گاز به صورت طبيعي در باتلاق ها و مرداب ها و يا مكان هاي دفع زباله هاي شهري مشاهده مي شود.
اين گاز نوعي از سوخت نيز به حساب مي آيد داراي ۶۰ درصد متان و ۳۰ درصد دي اكسيد كربن و ۱۰ درصد مخلوطي از هيدروژن، اكسيژن و منو اكسيد كربن است ولي تركيب اصلي بيوگاز، گاز متان است كه اين گاز در زمره گازهاي قابل اشتغال محسوب مي شود. متان، گازي است بي رنگ و بي بو كه اگر يك فوت مكعب آن بسوزد، ۲۵۰ كيلو كالري انرژي حرارتي توليد مي شود.
تاريخچه
در طي قرن دهم قبل از ميلاد مسيح در آشور(شمال عراق كنوني ) از اين گاز براي گرم كردن آب جهت حمام استفاده مي شد. در سال ۱۸۵۹ اولين دستگاه تخمير غير هوازي در بمبئي هند ساخته شد و در سال ۱۸۶۰ ميلادي به وسیله شخصي به نام اچ موراس اين دستگاه براي تصفيه مواد جامد فاضلاب به كار گرفته شد.
در نيمه اول قرن ۲۰ در بسياري از كشورهاي اروپايي دستگاه هاي توليد كننده بيوگاز و استفاده از گاز حاصله در مواردي همچون پخت و پز، تأمين روشنايي و به عنوان سوخت در وسائل نقليه توسعه يافت، كه كشور هاي هند و چين در اين زمينه پيشتاز بودند.
بيش از نيم قرن پيش در تصفيه خانه هاي فاضلاب هاي شهري در اروپا از گاز متان استفاده مي شده است. اما استفاده قطعي از بيوگاز پس از جنگ جهاني دوم به بعد مطرح شد و در ده سال اخير رو به گسترش است.
در ايران قدمت استفاده از بيوگاز به سه قرن قبل بر مي گردد. حتماً نام شيخ بهايي در اصفهان را شنيده ايد، حمامي كه تنها با يك شمع گرم مي ماند و به علاوه آبگرم مورد نياز شست و شو نيز از همين شمع تأمين مي شد كه متأسفانه اين حمام اكنون وجود ندارد اما مي توان احتمال داد كه اين حمام سوخت خود را از طريق بيوگاز تأمين مي كرده است. اولين هاضم توليد متان به صورت نوين در سال ۱۳۵۴ در روستاي نياز آباد لرستان ساخته شد و در فاصله بين سال هاي ۱۳۶۱ تا ۱۳۶۵ تحقيقات گسترده اي در اين زمينه صورت گرفت و سرانجام يك واحد بيو گاز در سال ۱۳۶۴ در يكي از روستاهاي گرگان احداث گرديد.
مزاياي استفاده از بيوگاز
۱- استفاده از بيوگاز سبب كاهش آلودگي محيط زيست خواهد شد و اين امر به دليل استفاده از مواد زائد جامد و مايع در توليد بيوگاز است.
۲- استفاده از اين گاز سبب صرفه جويي در سوخت هايي فسيلي شده و همچنين فضولات حيواني و انساني كه براي سلامتي انسان مضر هستند را به كودي آلي و بسيار مناسب براي استفاده در كشاورزي تبديل خواهد كرد.
۳- كود حاصل از فرايند توليد بيوگاز فاقد بوي مشمئز كننده، انگل ها و عوامل بيماري زا بوده و همچنين به دليل بيشتر بودن نيتروژن، نسبت به ساير كودها از كيفيت بالاتري برخوارد است.
۴- در فرايند سوختن گاز متان، گاز منواكسيد كربن كه از جمله گاز هاي سمي و خطرناك است. توليد نمي شود، بنابراين مي توان بيوگاز را به عنوان سوختي سالم و ايمن در مكان هاي مسكوني مورد استفاده قرار داد.
كاربرد هاي بيوگاز
۱- در گرم كردن ديگ هاي بخار كارخانه ها
۲- به كارگيري، در ژنراتور ها براي توليد برق
۳- به عنوان سوخت براي گرم كردن خانه ها و پخت و پز
۴- استفاده در صنعت حمل ونقل به عنوان سوخت در خودرو هاي مختلف( اين گاز سبب كاهش ميزان آلاينده دي اكسيد كربن گاز گلخانه اي تا حدود ۶۵ تا ۸۵ درصد مي شود)
مكانيسم توليد بيوگاز
بيو گاز همانطور كه اشاره شد براساس يك روند طبيعي و بدون هيچ گونه هزينه اضافي توليد مي شود، تنها با صرف هزينه اي براي ساخت و تجهيز ايستگاه هاي كنترل و بهره برداري از اين گاز مي توان انرژي حاصل از بيوگاز را در اختيار گرفت.
دستگاه هاي بيوگاز در شكل كلي از دو لوله ورودي و خروجي و يك تانك تخمير (هاضم) و يك مخزن گاز تشكيل شده اند.
لوله ورودي :
مواد اوليه (فضولات انساني، حيواني و گياهي ) از اين طريق به مخزن تخمير هدايت مي شود.
تانك تخمير:
تانك تخمير كه به مخزن يا محفظه تخمير يا هاضم معروف است، اساسي ترين قسمت يك دستگاه بيوگاز است. در اين محفظه پس از ورود مواد اوليه و تثبيت درجه حرارت و رطوبت (عدم نفوذ آب) و عدم نفوذ هوا، تخمير يا تجزيه غير هوازي به وسیله باكتري هاي متان زا صورت مي گيرد به اين ترتيب كه ابتدا با كتري ها مواد آلي پيچيده با وزن ملكولي زياد مانند پروتئين، سلولز و كربوهيدراتها را به ملكولهاي ساده تري همچون اسيد هاي آمينه، منوساكاريد و اسيد هاي چرب تبديل مي کنند. اين تركيبات نيز به نوبه خود طي مراحل بعدي به کمک اين ميكرو ارگانيسم هاي زنده به تركيبات ساده تري شكسته مي شوند و سرانجام بيوگاز با درصد قابل قبول متان تولید مي شود.
نكاتي كه در اين تانك بايد مدنظر باشد اين است كه اين باكتري ها مزوفيل و تا حدودي گرما دوست، هستند و در دماي ۷۵ تا ۱۰۰ درجه فارنهايت مي توانند زندگي كنند. بنابراين دماي مناسب مخزن تخمير بهتر است در ۹۵ درجه فارنهايت نگه داشته شود و همچنين به خاطر حساسيت بالاي باكتري هاي متان ساز به PH بايستي PH را در حدود ۵/۷ الي ۷/۷ نگه داشت كه براي اين عمل مي توان ميزان قليائيت را در حدود ۱۵۰۰ تا ۷۵۰۰ ميلي گرم در ليتر كربنات كلسيم حفظ كرد تا ظرفيت تامپوني خوبي در مخزن ايجاد گردد.
محفظه گاز:
اين محفظه كه محل تجمع گازهاي ايجاد شده، در اثر تخمير مواد است به صورت سرپوشي شناور يا ثابت از جنس فلزي يا بتوني در روي بخش فوقاني تانك تخمير قرار مي گيرد. گازهاي توليدي در تانك تخمير در زير اين سرپوش جمع مي شود كه از طريق لوله كشي مي توان آن را به نقطه مصرف انتقال داد. نكته مهم در باره اين محفظه اين است كه از افزايش فشار گاز در اين محفظه بايد جلوگيري كرد؛ بنابراين با نصب فشار سنج در اين محفظه مي توان فشار گاز را كنترل نمود.
لوله خروجي:
هدف از لوله خروجي در دستگاه بيوگاز، تخليه بيوماس از تانك تخمير است. جنس لوله ها را مي توان از نوع پلاستيكي يا بتوني انتخاب كرد.
انرژي امواج[ویرایش]
درياها و اقيانوس ها با عوامل مختلف فيزيكي، انرژي را دريافت و ذخيره نموده و سپس آن را از دست مي دهند. اين انرژي به صورت موج، جزر و مد، اختلاف درجه حرارت آب است كه مي توان از هر يك از آنها بهره برداري كرد.
انرژي امواج درياها و اقيانوس ها: در اثر انتقال انرژي مكانيكي باد به دريا امواج به وجود مي آيند. ميزان انتقال اين انرژي بستگي به سرعت باد و مسافتي كه باد در طول دريا طي كرده دارد.امواج به خاطر جرم آبي كه نسبت به سطح متوسط دريا جابه جا شده، انرژي پتانسيل و به خاطر سرعت ذرات آب، انرژي جنبشي را با خود حمل مي كنند. انرژي ا مواج حاصله در مناطق ساحلي در حدود ۲ تا ۳ ميليون مگاوات برآورد مي شود. موج هاي بزرگ در آب هاي عميق انرژي خود را آهسته از دست مي دهند در نتيجه سيستم هاي امواج بسيار پيچيده هستند و اغلب از باد هاي محلي و طوفانهايي كه روزها قبل در دوردست اتفاق افتاده اند سرچشمه مي گيرند.
امروزه از طريق سه روش انرژي امواج از دريا استحصال مي شود:
الف- استفاده از كانالي به شكل مخروط ناقص: آب را در مخزني مرتفع ذخيره كرده و اين آب در بازگشت به سطح دريا توربيني را به حركت در مي آورد. اين سيستم ها به صورت one shore(نزديك ساحل) يا off shore (دور از ساحل) قابل اجرا هستند. نمونه one shore آن، سايت Tapchanاست كه از سال ۱۹۸۵ تا ۱۹۸۸ در نروژ فعال بوده است.
نوع off shore آن يك ساحل مصنوعي شناور به نام Merrimack است كه به وسیله آمريكائيها ساخته شده است.
ب- استفاده از حركت عمومي امواج اقيانوس توسط مكانيزم هاي گوناگون از قبيل پمپ هاي هيدروليك، فنرها و پليمرهاي پيزوالكتريك.
ج- استفاده از يك ستون نوساني آب دستگاه OWC:
در جريان نوسانات دريا،آب بالا رونده در يك استوانه با بدنه فولادي محكم(كه در بستر دريا نصب شده است)، هواي فشرده را از درون يك توربين عبور مي دهد و ژنراتور را به حركت درمي آورد. سپس در بازگشت، هوا را در جهت مخالف فشرده و از توربين ديگري عبور مي دهد. كمپاني Wave.Gen مالك Limpet، که در این زمینه پیشگام است از يك توربين بادي ساده استفاده مي كند. اين سيستم طوري طراحي شده است كه اجزای برقي آن در خشكي قرار دارد.
سيستم ياد شده در جزيره Islay در اسكاتلند واقع بوده و حدود MW۵۰۰ برق به شبكه سراسري تزريق مي كند.
انرژي جزر و مد، درياها و اقيانوس ها:
جزر و مد دريا در اثر جاذبه ماه و خورشيد به هنگام گردش زمين به وجود مي آيد. نيروي جاذبه ماه باعث ايجاد برآمدگي در آب ها شده و به علت گردش وضعي زمين اين برآمدگي به سمت غرب جريان پيدا مي كند، در نتيجه موج هايي با دوره ۱۲ ساعت و ۲۵ دقيقه ايجاد مي شود كه دامنه نوسان آن ها در اقيانوس هاي بزرگ در حدود ۵/۰ متر است. اثر نيروي جاذبه خورشيد نيز، مشابه ولي ضعيف تر است و هر ۱۲ ساعت يك مرتبه ظاهر مي شود بدين ترتيب جزر و مد به صورت منظم در قالب امواج حاصل از ماه رخ مي دهد. نزديك سواحل دريا، سطوح آب مي توانند تا ۲۴ متر بالا كشيده شوند.
در هنگام مد، مي توان آب را پشت مخزن سدي كه در عرض دريا احداث مي گردد، جمع نمود. سپس در هنگام جزر، آب جمع شده در پشت سد را، درست مثل يك نيروگاه برق آبي، به خارج هدايت كرد.
براي استفاده بهتر از انرژي جزر و مدي، به امواج بزرگي نياز است. به عبارت ديگر حداقل ارتفاع بين امواج جزر و مد بايد ۱۶ فوت باشد و به علاوه جغرافياي محل نيز براي احداث نيرو گاه جزر و مدي سايت مناسبي فراهم كرده باشد.
اين سدها داراي توربين هاي قائم محور و جعبه هاي پيش ساخته بتوني يا فولادي هستند كه روي يك حصار سوار شده اند. فسمت هاي از سد براي عبور قايق هاي كوچك و يا كشتي ها به صورت متحرك ساخته شده است.
چگونگي عملكرد سد:
در اين سدها دريچه ها و حوضچه هاي تعبيه شده است . در هنگام بالا آمدن آب (مد) دريچه ها باز شده و آب وارد حوضچه ها مي شود با پرشدن حوضچه از آب و توقف مد، دريچه ها بسته مي شوند. آب جمع شده در حوضچه يك ارتفاع هيدرواستاتيك را ايجاد مي كند؛ با پائين آمدن آب(جزر) دريچه باز شده و آب از حوضچه به سمت دريا جريان پيدا مي كند در بين اين مسير آب توربين ها تعبيه شده است و با حركت آب توربين ها به چرخش در مي آيد و ژنراتور را به حركت در مي آورد. توليد الكتريسيته تا جايي كه تراز آب حوضچه پائين بيايد ادامه دارد. بعد از اين روند دريچه ها بسته شده و با جزر و مد بعدي اين چرخه تكرار مي گردد.
انرژي حرارتي در دريا ها و اقيانوس ها :
انرژي خورشيد سطح آب اقيانوس و درياها را گرم مي كند. در نواحي استوايي، سطح آب تا بيش از ۴۰ درجه گرم تر از درون آب است. اين اختلاف حرارتي مي تواند براي توليد برق به كار برده شود. استفاده از اين نوع انرژي، تبديل انرژي حرارتي اقيانوس يا OTEC ناميده مي شود. براي اين منظور حداقل اختلاف درجه حرارت بين گرم ترين (سطح آب) و سردترين(عمق آب) نقطه آب بايد ۳۶ درجه فارنهايت باشد.
كاربرد اين تكنولوژي علاوه بر توليد برق در شيرين كردن آب، فراهم كردن تهويه مطبوع و يك محيط مناسب براي پرورش ماهي است.
اين طرح مي تواند روي زمين در نزديكي ساحل يا حتي روي كشتي كه امكان تغيير مكان دارد بنا گردد. الكتريسيته حاصل مي تواند به يك شبكه نيرو تحويل داده شود و يا در همان محل براي ساخت محصولاتي از قبيل متانول، آمونياك و ... به كاربرده شود. استحصال انرژي از اين طريق براي توليد برقف يك تبادل حرارتي ساده است، بدين صورت كه سيال مورد نظر تبخير شده، سپس به وسیله توربين منبسط و سپس منقبض و فشرده مي شود. اين تبادل حرارتي به دو روش سيستم باز و بسته، توليد برق مي نمايد.
سيستم باز:
در سيستم سيكل باز آب گرم در سطح با مكش موضعي تبخير مي شود. بخار توليد شده توربين را به حركت درمي آورد، سپس بخار در يك سرد كننده كه از آب سرد اعماق دريا استفاده مي كند منقبض شده و تبدیل به مايع مي شود. در سيكل باز توربين بايد به اندازه اي بزرگ باشد كه مقدار بسيار كمي بخار توليد شده را انتقال دهد. اندازه لوله هاي آب سرد باید بزرگ باشد و همچنين لوله ها بايد انعطاف پذير باشند تا OTEC بتواند شناور باشد.
سيستم بسته:
چرخه بسته، سيال واسطه اي مانند آمونياك را مورد استفاده قرار مي دهد.آب گرم دريا هنگام عبور از يك مبدل، گرماي خود را به آمونياك مي دهد كه آن را تبخير مي كند. بخاري كه به اين ترتيب توليد مي شود در يك توربين رها مي شود و قبل از متراكم شدن در تماس با جداره سرد چگالنده كه از آب سرد دريا تغذيه مي شود، كار محرك توليد مي كند. يك پمپ جريان سيال متراكم شده را به دستگاه تبخير باز مي فرستد و چرخه دوباره شروع مي شود.
استفاده از دستگاه OWC در ايران
با تحقيقاتي كه برروي امواج خليج فارس صورت گرفته و با توجه به داده هاي جذب انرژي امواج و مشخصات آن ها، براي ۷ منطقه در اين خليج سيستم OWC با بيشترين توان خروجي برق در نظر گرفته شده است.
۷ منطقه مورد نظر بندر عباس، بندر بوشهر، بندر لنگه، جزيره ابوموسي، جزيره سري، ماهشهر و جزيره كيش است كه بيشترين توان توليدي مربوط به جزيزه كيش و بندر ماهشهر و كمترين آن مربوط به جزيره ابوموسي و جزيره سري گزارش شده است.
دستگاه OWC
منابع:
• ازانرژي هاي نو چه مي دانيد؟انرژي خورشيدي،تأليف گروه مؤلفين سازمان انرژي هاي نو ايران، ناشر سانا،گزارش سوم.
• ازانرژي هاي نو چه مي دانيد؟انرژي باد،تأليف گروه مؤلفين سازمان انرژي هاي نو ايران، ناشر سانا،گزارش سوم.
• ازانرژي هاي نو چه مي دانيد؟انرژي هيدروژن و پيل سوختي،تأليف گروه مؤلفين سازمان انرژي هاي نو ايران، ناشر سانا،گزارش سوم.
• سايت وزارت نيرو- سازمان انرژي هاي نو ايران
• سايت خبري وزارت نيرو
• ملازنيل، م (۱۳۷۷) انتخاب سيستم بهينه جذب انرژي از امواج دريا در نواحي شمالي خليج فارس
• سايت کانون دانش
• پايگاه اطلاعاتي شركت برق اكيناوا – ژاپن
• امور برق سازمان منطقه ویژه ماهشهر
