انرژی موج
امواج در اقیانوس باز بر اثر عمل باد روی سطح اقیانوس تولید می‌شوند که باعث به وجود آمدن انرژی موج می‌شوند. کل انرژی موج توزیع شده در زمین در حدود 2.5x106 MW تخمین زده می‌شود که در حدود انرژی کلی توزیعی جزر و مد است. انرژی موج منبع تجدید شونده است (انرژی برگشت‌پذیر) و معمولاً نسبت به انرژی باد بیشتر قابل تولید است. انرژیی که از امواج استخراج می‌شود، دوباره به سرعت توسط برهمکنش با دو سطح اقیانوس پر می‌شود. انرژی موج نامنظم، نوسانی و دارای فرکانس پائین است که قبل از اضافه شدن به شبکه باید یه فرکانس 60 هرتز تبدیل شود و همچنین انرژی که از امواج استخراج می شود، دوباره به سرعت توسط برهمکنش با دو سطح اقیانوس پر می شود.
روشهای استفاده از انرژی امواج
برای استفاده از انرژی امواج از سه طرح از انرژی آن بهره‌برداری می‌شود:
استفاده از استوانه‌های شناور
استوانه‌ها را طوری می‌سازند که بیشترین وزن آنها در ته باشد و در قسمت پائین یک دریچه دارند. وقتی امواج می‌آید فشار آب دریچه (۲) بسته می‌شود و هوای متوسط دریچه (۱) تخلیه می‌شود، دریچه (۳) نیز بسته است و هوا از طریق دریچه (۴) خارج شده و موجب چرخش پره‌ها می‌گردد. وقتی موج پایین می‌رود، یک حالت مکش ایجاد می‌شود؛ لذا دریچه (۱و۲) بسته شده دریچه (۳و۴) باز می‌شود و هوا ضمن ورود به استوانه موجب چرخش پره‌ها می‌گردد. چرخش پره‌ها باعث چرخش توربینها و ژنراتورها برای تولید الکتریسته استفاده می‌شود.
استفاده از بادامک‌های شناور
وقتی موج می‌آید بادامک‌ها را می‌چرخاند و این حرکت چرخشی را به ژنراتور وصل می‌کنند. در واقع تعداد زیادی از این بادامک‌ها را توسط میله‌ای بهم وصل می‌کنند و مجموعه را در نزدیکی ساحل روی امواج می‌گذارند، این سیستم‌ها برای امواج سنگین کاربرد دارد.
استفاده از جزایر طبلک
سیستم طبلکی چیزی شبیه تیوپ اتومبیل می‌باشد که دیواره‌های آن قابل ارتجاع می‌باشد. قسمت‌های داخلی تقسیم‌بندی، توربین جاگذاری کرده‌اند. این سیستم را بصورت شناور روی آب می‌اندازند و موج به آنها ضربه وارد می‌کند. این ضربه به بدنه تیوپ وارد می‌شود و موجب فرورفتگی آن می‌شود. فرورفتگی باعث فشرده شدن هوای داخل آن شده، در نتیجه هوای فشرده از یک محفظه وارد محفظه دیگر می‌شود و باعث چرخش توربینها می‌گردد.
مبدل های اولیه موج
1- جسم متحرک: این روش از انرژی موج برای حرکت دادن یک جسم و تبدیل حرکت آن به انرژی الکتریکی بهره می جوید. 2- ستون نوسانگر آب: ستونی از آب در یک لوله بدون کف یا جعبه شناور روی سطح دریا بالا و پائین می رود و این حرکت تولید جریانی از هوا با سرعت زیاد می نماید که می تواند توربین را به حرکت در آورد. 3- سطح فشرده شونده: از تغییرات فشار آب برای ایجاد هوای فشرده درون یک سیستم مستغرق استفاده می کند. این فشار می تواند تبدیل به جریانی از هوا یا آب شود و به انرزی الکتریکی تبدیل گردد. 4- دستگاه سرریز کننده موج: در این روش ارتفاع موج با کم کردن عمق آب افزایش پیدا کرده و آب تا ارتفاع بیشتری به بالا پمپ می شود. 5- دستگاه های متمرکز کننده موج: تراز متوسط آب دریا را در نقاط مشخص به روش سازه های قیفی شکل و به تله انداختن امواج بلند افزایش می دهند
دستگاه‌های مورد استفاده از نظر محل قرارگیری
- دستگاه‌های ساحلی
- دستگاه‌های نزدیک ساحل
- دستگاه‌های دور از ساحل
دستگاه های استحصال انرژی امواج
این دستگاه ها به شرح ذیل می باشند:
کانال تجمیع کننده
کانالی به شکل مخروط ناقص، آب را در مخزنی مرتفع ذخیره کرده و این آب در بازگشت به سطح دریا توربینی را به حرکت در می آورد. این سیستم ها به دو صورت قابل اجرا هستند: 1- ON SHORE: این نمونه را می توان در سایت تاپچان Tapchan که از سال 1985 تا 1988 در نروژ فعال بوده است، مشاهده نمود. 2- OFF SHORE : این نمونه را می توان در یک ساحل مصنوعی شناور به نام مری مک Merrimack که توسط آمریکایی ها ساخته شده است، مشاهده نمود.
ستون نوسانگر آب OWC
ستونی از آب در یک لوله بدون کف یا جعبه شناور روی سطح دریا بالا و پائین می رود و این حرکت تولید جریانی از هوا با سرعت زیاد می نماید که می تواند توربین را به حرکت در آورد. آب بالا رونده در یک استوانه، هوای فشرده را از درون یک توربین عبور می دهد. سپس در بازگشت، هوا را در جهت مخالف فشرده و از توربین دیگری عبور می دهد.
سیستم پلامیس Pelamis
این سیستم به مار دریایی بالا و پائین رونده نیز معروف است. ظرفیت هر واحد شناور 750 کیلو وات و در اسکاتلند با ظرفیت 3 مگا وات به صورت تجاری مورد بهره برداری قرار گرفته است.
فناوری ستو (CETO)
این فناوری یکی از فناوری‌های مورد استفاده برای تبدیل انرژی امواج به الکتریسیته می‌باشد. در این فناوری دستگاه در زیر آب عمل می‌کند و در کف اقیانوس محکم شده‌است. در این سیستم چندین شناور به واحدهای پمپ مستقر در بستر دریا متصل شده‌اند. این شناورها با حرکت امواج، تکان می‌خورند و پمپ‌ها را به حرکت در می‌آورند. پمپ‌های مستقر در بستر دریا آب را تحت فشار قرار می‌دهند در نتیجه آب از طریق یک لوله زیر آبی به سمت ساحل برده می‌شود و توربین را به حرکت در می‌آورد که موجب تولید الکتریسیته می‌شود.
فناوری Power Bouy
این دستگاه از شرکت آمریکایی Pacific Northwest Generating Cooperative که مجموعه ای از بویه های شناور هماهنگ با هم است. بالا و پائین رفتن ساختارهای بویه ای شکل تولید انرژی مکانیکی می نماید که به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. این پروژه در Reedsport ایالت Oregon نصب شده است.
سیستم وال قدرتمند Mighty Whale
سیستم وال قدرتمند که در ژاپن توسعه یافت ولی به تولید صنعتی نرسید. در واقع این سیستم از تعداد زیادی توربین های OWC تشکیل شده است که به صورت شناور از حرکت نسبی موج برای فشرده سازی هوا استفاده می کند. طول این دستگاه 50 متر و عرض آن 30 متر، ارتفاع آن 12 متر و ارتفاع زیر آب آن 8 متر بود و یکی از بزرگترین سیستم های استحصال انرژی از امواج است. طراحی، ساخت و آزمایش این سیستم از سال 1989 تا سال 2003 به طول انجامید.
انرژی باد فرا ساحل
گاهی باد مورد نیاز در فراساحل به دست می آید که عمق آب عامل تعیین کننده هزینه ها است. عموما تا 40 کیلومتری ساحل می توان تاسیسات را برپا کرد. برآورد شده که منابع باد فراساحلی لااقل 2 برابر منابع باد روی خشکی هستند. تکنولوژی استحصال انرژی باد فراساحل کاملا مهیا است ولی هزینه کار در فراساحل و انتقال انرژی به ساحل عموما تولید برق را غیر اقتصادی می نماید.
مزایای استفاده از باد فراساحل منابع بسیار گسترده ریسک پائین صدمه کمتر به زیستگاه های دریایی قابلیت پیش بینی نسبتا دقیق باد جهت برنامه ریزی برای تزریق برق به شبکه عدم مزاحمت برای عموم مردم از نظر سر و صدا و نازیبایی محیطی قابلیت تبدیل انرژی به هیدروژن و انتقال راحت تر آن به ساحل
معایب استفاده از باد فرا ساحل ایجاد محدودیت دید، محدودیت مانور شناور و ... هزینه اولیه بسیار زیاد برگشت سرمایه گذاری طولانی ناوبری و صیادی مشکل تر وضعیت آب و هوایی سخت در فراساحل هزینه تعمیر و نگهداری بالا نصب توربین های بزرگتر برای اقتصادی شدن هزینه های زیاد انتقال برق
مزایای انرژی امواج
انرژی امواج دریا از نوع تجدیدپذیر می باشد. چنین منابعی نیازی به میلیون ها سال زمان برای به وجود آمدن ندارند و بی پایان می باشند. تولید انرژی به این روش آلودگی در بر ندارد. این نیروگاه ها در طول زمستان می توانند بیشترین میزان انرژی را تولید کنند و خوشبختانه در چنین زمان هایی به انرژی بیشتری نیازمند هستی، به کار روندم. مولدهای کوچک موجی می توانند در نواحی دور دست که انتقال برق مقرون به صرفه نیست.
معایب انرژی امواج
توان تولید شده در نیروگا ه های موجی ثابت نبوده و بستگی به شرایط موج دریا دارد. هزینه ساخت ژنراتورهای موجی زیاد و ساخت آنها دشوار است. کابلی که به وسیله آن مولد های موجی به هم متصل می شوند برای قایق ها و کشتی ها مشکل آفرین می باشد. در ضمن انتقال برق از طریق کابل نیز خطرناک است. زیرا ممکن است کابل لخت شده و جریان برق وارد آب شود و موجودات دریایی را به خطر اندازد. در ضمن این نیروگاه ها باید طوری ساخته شوند که در شرایط بد و طوفانی صدمه نبیند .
از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
zakaria jahan