مقاله نیروگاه جذر و مدی

دانلود مقاله نیروگاه جذر و مدی

فصل اول:

انرژیهای قابل حصول از دریا

 ۱-۱- معرفی انرژی های قابل حصول از دریاها:

در این فصل انرژی های قابل حصول از آب دریاها و تکنولوژی استحصال از آنها به اختصار بیان می شود.

۱- انرژی جزر و مد دریا

۲- انرژی امواج دریا

۳- انرژی حرارتی دریا

۴- انرژی اختلاف غلظت نمک آب دریا

–

انرژی جزر ومد دریا

در این فصل به اختصار به انرژی جزر و مد دریاها پرداخته شده است و در فصل‌های بعد جامع تر بیان خواهد شد.

جزر و مد و جریانات جزر و مدی نتیجه اثر نیروهای جاذبه اجسام آسمانی است. این نیروها سبب افزایش ارتفاع سطح آب شده که این افزایش نیز سبب ایجاد جریانات افقی جزر و مدی می شود.

انرژی این جریانات افقی را می توان از طریق ساختن سدهایی در کنار دریاها مهار نمود. از نظر مقایسه انرژی حاصل از جزر و مد بسیار مشابه واحدهای برق- آبی است. مقدار انرژی بدست آمده از جریانات جزر و مدی بسیار قابل ملاحظه است.

–

انرژی امواج دریا

ویژگی های منبع

انرژی امواج دریا عبارت است از انرژی مکانیکی منتقل شده از باد که امواجی با پریود کوتاه، آنرا بصورت انرژی پتانسیل و جنبشی در خود ذخیره می کنند.

در میان منابع متعدد انرژیهای اقیانوسی، انرژی حمل شده توسط امواج دارای بیشترین درصد انباشتگی است. بعنوان نمونه، انرژی موثر موج در حالت های عمومی، نسبت به انرژی حاصل از تابش مستقیم خورشید در شدیدترین تابش ها، از تراکم بسیار بالاتری برخوردار است. بنابراین ابزاری که بعنوان مبدلهای انرژی امواج مورد استفاده قرار می گیرند، انرژی خود را با چگالی به مراتب بالاتر نسبت به تجهیزات انرژی خورشیدی تولید و عرضه می نمایند.

موج ها بخاطر جرم آبی که نسبت به سطح متوسط دریا جابجا شده، انرژی پتانسیل و بخاطر سرعت ذرات آب، انرژی جنبشی با خود حمل می کنند. انرژی ذخیره شده از طریق اصطکاک و اغتشاش، و با شدتی که بستگی به ویژگی امواج و عمق آب دارد، تلف می شود. موجهای بزرگ در آبهای عمیق انرژی خود را با کندی بسیار از دست می‌دهند، در نتیجه سیستمهای امواج بسیار پیچیده هستند و اغلب هم از بادهای محلی و هم از طوفانهایی که روزهای قبل در دوردست اتفاق افتاده اند سرچشمه می گیرند.

امواج توسط ارتفاع، طول موج (فاصله بین قله‌های متوالی) و دوره تناوبشان (زمان بین قله های متوالی) مشخص می شوند. قدرت امواج معمولاً برحسب کیلووات بر متر بیان می شود که نمایانگر نرخ انتقال انرژی از عرض یک خط فرضی بطول یک متر و موازی با جبهه موج می باشد.

–

طرح ستون نوسانگر آب (OWC)

بعنوان یکی از رضایت بخش ترین روشهای استحصال انرژی اقیانوسی، گزینه‌ای است که در سالهای اخیر فعالیت های دامنه داری در جهت اجرا و بهینه سازی آن صورت پذیرفته است. در این روش، از تولید جریان هوای فشرده توسط حرکت رفت و بازگشتی سطح موثر موج، بعنوان عامل محرک یک توربین هوای متصل به ژنراتور استفاده می شود.

هندسه عمومی در طرحهای مختلف واحدهای نیروگاهی با ستون نوسانگر آب عبارت است از محفظه ای با دو انتهای باز که بصورت قائم در معرض امواج قرار می گیرد. سطح آزاد آب، حجم داخل استوانه را به دو ناحیه تقسیم می کند، بگونه ای که هردو ناحیه در یک انتهای خود، دارای بازشدگی با ابعاد مشخص می باشند. وضعیت نصب سازه به شکلی است که جهت بازشدگی تحتانی به سمت امواج قرار داشته و در نتیجه، در هنگام کار نیروگاه سطح آب داخل محفظه متأثر از تلاطم خارجی امواج، بصورت واداشته به نوسان در می آید. در اثر حرکت رفت و بازگشتی سطح آب داخل محفظه، حجم ناحیه فوقانی متناوباً تغییر نموده و متأثر از آن، فشار نسبی هوای محصور در این قسمت – متناسب با  تابع تغییرات حجم مزبور- بصورت ضربانی حول مقدار فشار سطح آزاد نوسان می‌نماید. مجرای تعبیه شده در منتهی‌الیه ناحیه فوقانی، جریان تحت فشار هوای داخل محفظه را به سمت یک توربین هوا هدایت می سازد. حاصل این فرآیند، انتقال انرژی جنبشی جریان هوای مزبور به محور یک ژنراتور الکتریکی و در نتیجه تولید برق خواهد بود.

در رابطه با طرحهای نیروگاهی اجرایی نیز در کشورهایی نظیر ژاپن، انگلستان، نروژ، پرتقال و ایرلند واحدهای آزمایشی و نمونه مختلفی با ساز و کار ستون نوسانگر آب به مرحله اجرا در آمده است.

در حال حاضر هند تنها کشوری است که برق حاصل از نیروگاه موجی خود را به شبکه برق سراسری متصل نموده و طرحهای کاربردی دیگری را در دست اجرا دارد.

–

طرح ماشین شناور موج- نیرو

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.

–

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 ۲۰۲۰ هر ساله بالغ بر ۱۲ تراوات[۱] ساعت تولید کند. ارقام متناظر برای بدترین سناریو در حدود ۱ تراوات ساعت در سال و برای مساعدترین سناریو (اما غیرمحتمل) تقریباً ۱۰۰ تراوات ساعت می باشد.

این مقادیر به ترتیب معادل ۵/۲، ۲/۰ و ۳/۲۲ Mtoe[2]

–

انرژی حرارتی[۳]دریا

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 ۱۰۰۰ متری به ۲۰ 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 ۶۰ 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.

–

تکنولوژی حرارتی دریاها

نیروگاههای تبدیل انرژی حرارتی یا OTEC[4] 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 پایه[۵]بسیار 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 ۱۸۸۱ مطرح شد و در دهه ۱۹۳۰ یکی از شاگردان وی بنام کلود یک نیروگاه آزمایشی در کوبا تأسیس کرد.

–

فهرست

فصل اول: ۱

انرژیهای قابل حصول از دریا ۱

۱-۱- معرفی انرژی های قابل حصول از دریاها: ۲

۱-۲- انرژی جزر ومد دریا ۲

۱-۳- انرژی امواج دریا ۳

ویژگی های منبع. ۳

۱- طرح ستون نوسانگر آب (OWC) 7

2- طرح ماشین شناور موج- نیرو ۸

۳- طرح ژنراتور نوع دلفین.. ۱۰

۱-۳-۲- اثرات زیست محیطی.. ۱۱

۱-۳-۳- نتیجه گیری.. ۱۲

۱-۴- انرژی حرارتی دریا ۱۳

۱-۴-۱- تکنولوژی حرارتی دریاها ۱۳

تکنولوژی سیکل بسته برای OTEC.. 15

1-4-2- اثرات زیست محیطی.. ۱۶

۱-۴-۳- نتیجه گیری.. ۱۷

۱-۵- انرژی اختلاف غلظت نمک… ۱۷

۱-۵-۱- تکنولوژی اختلاف غلظت نمک… ۱۸

۱-۵-۲- نتیجه گیری.. ۱۹

فصل دوم: ۲۰

جـزر و مــد. ۲۰

۲-۱- منشاء و تاریخچه جزر و مد. ۲۱

۲-۲- مکانیسم تشکیل جزر و مد. ۲۲

۲-۳- ترکیب اثر ماه و خورشید برروی جزر و مد. ۲۳

۲-۳-۱ جزر و مد حداکثر. ۲۳

۱-۳-۴- جزر و مد حداقل.. ۲۴

۲-۴- نسبت نیروهای مولد جزر و مد ماه و خورشید. ۲۵

۲-۵- اثر اینرسی آب برروی جزر و مد. ۲۷

۲-۶- اثر عدم تقارن مدار زمین و ماه برروی جزر و مد. ۲۸

۲-۷- سایر پارامترهای موثر در جزر و مد. ۲۸

۲-۸- کاربردهای جزر و مد. ۲۹

۲-۹- مقدار انرژی قابل استحصال از جزر و مد. ۳۰

فصل سوم: ۳۳

شرایط بهره برداری از نیروگاه جزر و مدی.. ۳۳

۳-۱- شرایط مکان مناسب برای احداث نیروگاه جزر و مدی.. ۳۴

۳-۲- کشورهای دارای پتانسیل جزر و مدی بالا. ۳۵

۳-۳- عوامل موثر بر دامنه جزر و مد. ۳۸

۳-۴- نکات اساسی طراحی نیروگاههای جزر و مدی.. ۳۸

۳-۴-۱- نحوه عملکرد نیروگاه جزر و مدی.. ۳۹

۳-۴-۲- نحوه و تجهیزات آبگیری نیروگاه جزر و مدی.. ۴۰

۳-۴-۳- ساختن دایک… ۴۱

۳-۴-۴- طراحی داخلی نیروگاه جزر و مدی.. ۴۱

۳-۴-۵- انواع توربین های به کارگرفته شده در نیروگاههای جزر و مدی.. ۴۲

۳-۴-۶- طراحی محور توربین.. ۴۲

فصل چهارم: ۴۴

نیروگاه جزر و مدی.. ۴۴

۴-۱- روشهای مختلف تولید برق از انرژی جزر و مد. ۴۵

۴-۲- سیستم یک حوضچه ای.. ۴۶

۴-۲-۱- سیستم یک حوضچه ای با جریان از سوی حوضچه به دریا ۴۶

۴-۲-۲- سیستم یک حوضچه ای با جریان از سوی دریا به حوضچه. ۴۷

۴-۲-۳- سیستم دوطرفه حوضچه به دریا و بالعکس… ۴۹

۴-۳- سیستم دو حوضچه ای.. ۵۱

۴-۴- سیستم ترکیبی شامل دو حوضچه. ۵۲

۴-۵- نیروگاههای جزر و مدی در حالت تلمبه ذخیره ای.. ۵۴

۴-۵-۱- مزایا و معایب نیروگاههای جزر و مدی در حالت تلمبه ذخیره ای.. ۵۵

۴-۶- نیروگاههای جزر و مدی بهره برداری شده ۵۷

۴-۶-۱- مشخصات نیروگاه جزر و مدی لارنس در فرانسه. ۵۸

۴-۶-۲- مشخصات نیروگاه جزر و مدی آناپولیس کانادا ۵۹

۴-۷- بررسی سواحل ایران برای استفاده از انرژی جزر و مدی برای تولید برق. ۶۱

۴-۸- مسائل زیست محیطی نیروگاههای جزر و مدی.. ۶۳

۴-۸-۱- رسوبات.. ۶۴

۴-۸-۲- اثرات بر طبیعت.. ۶۴

۴-۹- نتیجه گیری.. ۶۶

فصل پنجم: ۶۸

سیاست‌های وزارت نیرو در توسعه کاربرد انرژی‌های نو. ۶۸

۱- ایجاد بستر مناسب از طریق شناسایی و برآورد منابع و مطالعات امکان سنجی.. ۶۹

۲- ایجاد بسترهای فنی مناسب و ظرفیت سازی.. ۷۰

۳- ایجاد بسترهای قانونی.. ۷۰

۴- فعال سازی بخش خصوصی.. ۷۱

۵- فعال سازی تحقیقات.. ۷۲

۶- انجام مقاله های نمایش عملکرد. ۷۳

۷- اطلاع رسانی، آگاه سازی و آموزش… ۷۳

فصل ششم: ۷۴

مشکلات و موانع پیش روی توسعه انرژی‌های  تجدیدپذیر در ایران. ۷۴

فصل هفتم: ۸۶

مقالات فارسی.. ۸۶

مقاله نخست: ۸۷

توسعه انرژیهای تجدیدپذیر. ۸۷

چکیده: ۸۷

مقدمه: ۸۷

مراحل توسعه انرژیهای تجدیدپذیر: ۸۸

قیمت انرژی.. ۹۰

تحقیق و توسعه در انرژی: ۹۲

تشویق به توسعه تجاری: ۹۲

کمک به کشورهای در حال توسعه: ۹۳

انتقال فن آوری: ۹۵

اجرا نمونه انتقال فن آوری نیروگاه های برق بادی در کشور: ۱۰۰

نتیجه گیری: ۱۰۱

مقاله دوم: ۱۰۴

مروری بر دورنمای انرژی جزر و مد و امواج دریا ۱۰۴

چکیده ۱۰۴

۱- مقدمه. ۱۰۴

۲- انرژی جزر و مدی.. ۱۰۶

۳- انرژی امواج. ۱۱۱

۴- خلاصه و نتیجه گیری.. ۱۱۸

 انرژی امواج. ۱۱۹

فصل هشتم: ۱۲۰

ترجمه مقاله. ۱۲۰

(انرژی تجدیدپذیر) ۱۲۰

انرژی تجدیدپذیر. ۱۲۱

نیروی جزر و مد. ۱۲۱

فیزیک جزر و مد. ۱۲۱

اثرات جاذبه و نیروی گریز از مرکز. ۱۲۲

تولید برق از جزر و مد. ۱۲۳

توربین های استفاده شده در نیروگاههای جزر و مدی.. ۱۲۴

پره های جزر و مدی.. ۱۲۶

توربین های جزر و مدی.. ۱۲۷

محدودیت نیروگاههای جزر و مدی.. ۱۲۹

تغییرات جزر و مدی.. ۱۲۹

تغییرات اکولوژی.. ۱۲۹

نیروگاههای جزر و مدی در استرالیا ۱۳۰

نیروگاههای جزر و مدی: چگونگی کار آنها ۱۳۲

نیروگاههای جزر و مدی: تاریخچه و محل.. ۱۳۳

نیروگاه جزر و مدی: طرح و مشکلات.. ۱۳۳

اثرات اجتماعی.. ۱۳۵

نتیجه. ۱۳۶

توسعه نیروگاههای جزر و مدی در دهانه رودخانه ها و محیطهای دریایی.. ۱۳۶

انرژی جزر و مد. ۱۴۰

جزر و مد: انرژی وابسته به نیروی جاذبه. ۱۴۰

بهره برداری از منابع. ۱۴۲

انرژی جزر و مدی از جهت اقتصادی.. ۱۴۴

اثرات محیطی.. ۱۴۵

نتایج. ۱۴۶

روشهای تولید برق. ۱۴۶

پیـوسـت.. ۱۴۹