بررسی نیروگاه های جزر و مدی

    
بخشی از فهرست مطالب پروژه بررسی نیروگاه های جزر و مدی

تولید برق از جذر و مد

بخشی از فهرست مطالب پروژه بررسی نیروگاه های جزر و مدی

فصل اول

انرژیهای قابل حصول از دریا

۱-۱- معرفی انرژی های قابل حصول از دریاها

۱-۲- انرژی جزر ومد دریا

۱-۳- انرژی امواجدریا

ویژگی های منبع

۱-۳-۲- اثرات زیست محیطی

۱-۴- انرژی حرارتی دریا

تکنولوژی سیکل بسته برای OTEC

۱-۵- انرژی اختلاف غلظت نمک

فصل دوم

جـزر و مــد

۲-۱- منشاء و تاریخچه جزر و مد

۲-۲- مکانیسم تشکیل جزر و مد

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

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

۲-۵- اثر اینرسی آب برروی جزر و مد

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

۲-۷- سایر پارامترهای موثر در جزر و مد

۲-۸- کاربردهای جزر و مد

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

فصل سوم

شرایط بهره برداری از نیروگاه جزر و مدی

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

۳-۲- کشورهای دارای پتانسیل جزر و مدی بالا

۳-۳- عوامل موثر بر دامنه جزر و مد

۳-۴- نکات اساسی طراحی نیروگاههای جزر و مدی

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

فصل چهارم

نیروگاه جزر و مدی

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

۴-۲- سیستم یک حوضچه ای

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

۴-۳- سیستم دو حوضچه ای

۴-۴- سیستم ترکیبی شامل دو حوضچه

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

۴-۶- نیروگاههای جزر و مدی بهره برداری شده

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

۴-۸- مسائل زیست محیطی نیروگاههای جزر و مدی

۴-۹- نتیجه گیری

فصل پنجم

سیاست‌های وزارت نیرو در توسعه کاربرد انرژی‌های نو

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

۲- ایجاد بسترهای فنی مناسب و ظرفیت سازی

۳- ایجاد بسترهای قانونی

۴- فعال سازی بخش خصوصی

۵- فعال سازی تحقیقات

۶- انجام پروژه های نمایش عملکرد

۷- اطلاع رسانی، آگاه سازی و آموزش

فصل ششم

مشکلات و موانع پیش روی توسعه انرژی‌های  تجدیدپذیر در ایران

۱- عدم شناخت کافی و آگاهی از تمام جوانب انرژیهای نو نظیر منبع، تکنولوژی، اثرات اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی آن

فعالیت‌های وزارت نیرو برای حل این مشکل

۲- بالا بودن هزینه های سرمایه گذاری اولیه

۳- فقدان قانون و مقررات ویژه انرژیهای تجدیدپذیر در ایران

۴- یارانه های انرژی

۵- فقدان عزم عمومی قانونگذاری و مسئولان در این زمینه

۶- فعالیتهای موازی دستگاه ها و عدم توجه به وظایف قانونی دستگاه ها

فصل هفتم

مقالات فارسی

مقاله نخست

توسعه انرژیهای تجدیدپذیر

چکیده

مقدمه

مراحل توسعه انرژیهای تجدیدپذیر

تحقیق و توسعه در انرژی

تشویق به توسعه تجاری

کمک به کشورهای در حال توسعه

اجرا نمونه انتقال فن آوری نیروگاه های برق بادی در کشور

نتیجه گیری

مقاله دوم

مروری بر دورنمای انرژی جزر و مد و امواج دریا

چکیده

۱- مقدمه

۲- انرژی جزر و مدی

۳- انرژی امواج

فصل هشتم

ترجمه مقاله

(انرژی تجدیدپذیر)

انرژی تجدیدپذیر

نیروی جزر و مد

فیزیک جزر و مد

اثرات جاذبه و نیروی گریز از مرکز

تولید برق از جزر و مد

پره های جزر و مدی

توربین های جزر و مدی

محدودیت نیروگاههای جزر و مدی

تغییرات جزر و مدی

تغییرات اکولوژی

نیروگاههای جزر و مدی در استرالیا

نیروگاههای جزر و مدی: چگونگی کار آنها

نیروگاههای جزر و مدی: تاریخچه و محل

نیروگاه جزر و مدی: طرح و مشکلات

اثرات اجتماعی

نتیجه

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

انرژی جزر و مد

جزر و مد: انرژی وابسته به نیروی جاذبه

بهره بردرای از منابع

انرژی جزر و مدی از جهت اقتصادی

اثرات محیطی

نتایج

روشهای تولید برق

پیـوسـت

مقدمه
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

۱-۲- 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.

۱-۳- 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.

با توجه به شکل ۱-۱ ملاحظه‌می‌شود که مشخصه موج در زمان θ مشابه به آن در زمان O است. با این تفاوت که به اندازه فاصله x= θ/y= θ(n/m) نسبت به زمان O جابجا شده است. این موج دارای حرکت پیوسته‌ای در جهت x با سرعت   است. بنابراین امواج دریا دارای هر دو نوع انرژی پتانسیل و جنبشی خواهد بود.
کل انرژی یک موج برابر مجموع انرژی های پتانسیل و جنبشی آن می باشد که در نهایت چگالی توان (در واحد سطح) برابر است با:
 
P: پریونیت توان g: شتاب جاذبه
A: واحد سطح gc: ضریب تبدیل
ρ: چگالی آب    f: فرکانس موج
همانطور که ملاحظه می شود چگالی توان با مجذور دامنه (a2) مرتبط است.
شکل ۱-۱- شکل موج با دامنه a و طول موج λ برای زمانهای θ و ۰

شدیدترین بادهای بین عرض های جغرافیایی ۴۰ تا ۶۰ درجه در هر دونیمکره شمالی و جنوبی می وزند. همچنین بادهایی با سرعت کمتر در مناطق بادهای تجاری (بین عرض های جغرافیایی ۳۰ درجه از خط استوا) بعلت نظم نسبی شان، وضعیت موجی بالقوه جذابی را ایجاد می کنند.
سواحلی که در معرض بادهای غالب و میدان وزش طولانی هستند، احتمالاً دارای بزرگترین دانسیته انرژی موجی می باشند.
بعنوان مثال، انگلستان، سواحل غربی ایالات متحده و سواحل جنوبی نیوزیلند بطور عالی در معرض عوامل فوق بوده و از وضعیت موجی بسیار خوبی برخوردارند. شکل ۱-۲ دانسیته انرژی امواج را در بعضی نقاط منتخب نشان می دهد.
شکل ۱-۲- انرژی سالانه امواج در مناطق خاص

۱-۳-۱- مبدل های انرژی امواج
فکر استخراج انرژی از امواج دریا در طی قرن اخیر، گاه و بیگاه نظر بعضی ها را بخود جلب کرده است. ولی کوشش جدی برای بنیانگذاری یک تکنولوژی موثر، از اواسط دهه ۱۹۷۰ میلادی شروع شده از آن زمان تابحال تحقیقاتی در ۱۳ کشور جهان انجام شد و دستگاهها و ماشین آلات زیادی ساخته شده اند.
دستگاهها را براساس نوع حرکت می توان دسته بندی کرد. این حرکت‌ها به دسته‌های زیر تقسیم می شوند:
۱- بالا و پایین رفتن 
۲- بالا و پائین رفتن و غلتیدن
۳- غلتیدن، نوسان کردن ستون آب
۴- پس زنی
در ادامه به اختصار روش کار سه نوع از مبدل های امواج ارائه شده است:
۱- طرح ستون نوسانگر آب (OWC)
۲- طرح ماشین شناور موج- نیرو
۳- طرح ژنراتور نوع دلفین

۱- 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.

۲- طرح ماشین شناور موج- نیرو
همچنانکه شرح داده شد حرکت از لبه موج بصورت افقی است ولی ذرات آب بصورت عمودی جابجا می شوند با استفاده از شناورها می توان این حرکت عمودی را تبدیل به انرژی مکانیکی کرد یکی از طرحهای ارائه شده توسط آقای مارتین در شکل ۱-۳ آمده است.

شکل ۱-۳- طرح یک ماشین شناور موج- نیرو
یک شناور ۴ گوش که توسط ۴ میله مهار شده است به سمت بالا و پائین می تواند حرکت کند. این مجموعه به ۴ تانک معلق در زیر آب متصل شده است و براساس قانون نیروی شناوری در سطح آب به صورت پایداری قرار می گیرد. لذا این مجموعه نسبت به سطح آب ساکن خواهد ماند و فقط شناور براساس حرکت موج به سمت بالا و پائین حرکت می کند. این شناور به یک پیستون متصل است که براثر حرکت، هوا را از لوله بالایی گرفته و آن را در کمپرسور فشرده می سازد و آنگاه این هوای فشرده توسط لوله هایی به تانک های خالی پایه هدایت می‌شود. بنابراین ۴ تانک پایه در واقع دو منظوره هستند، شناورکردن مجموعه و مخزن هوای فشرده.
هوای فشرده در این تانکها به نوبت برای راه اندازی یکی از توربین های هوا به کار می روند که این توربین یک ژنراتور را به حرکت درآورده و انرژی الکتریکی توسط کابلهای زیردریائی به ساحل انتقال داده می شود…