پروژه بررسي انواع روش هاي توليد انرژي الكتريكي از اقيانوس ها و منابع آبي

فهرست

چکيده. 4

2- انرژي امواج.. 6

2-1- مناسب ترين مکان براي استحصال انرژي موج.. 6

2-2- مزاياي انرژي موج.. 7

2-3- معايب انرژي موج.. 8

2-4- مفاهيم فيزيکي و فرمول.. 8

2-5- انواع مبدل‌هاي انرژي امواج.. 9

2-5-1- طرح‌هاي توليدي ثابت... 10

2-5-1-1- ستون آب نوسان کننده (OWC) 10

2-5-1-2- کانال متقارب.. 11

2-5-1-3- طرح پاندولي.. 11

2-5-1-4- دستگاه اختلاف فشار غوطه‌ور. 12

2-5-2- طرح‌هاي توليدي شناور. 12

2-5-2-1-  حوض پمپ سئودي.. 13

2-5-2-2-  پمپ موج مک کيب.. 13

2-5-2-3-  مجراي توان موج شناور. 15

2-5-2-4-  پمپ شناور توان موج دانمارکي: 16

2-5-2-5-  دوک سالتر. 16

2-5-2-6-  كلك كوك‌رل. 16

2-5-2-7-  هواپيماي امواج. 17

2-5-2-8-  موج متورم. 18

2-5-2-9-  جرم چرخان. 18

2-6- نمونه‌هاي عملياتي.. 18

2-6-1- در داخل کشور. 18

2-6-2- در خارج از کشور. 19

3- انرژي جزر و مد.. 20

3-1- مكانيسم تشكيل جزر و مد.. 21

3-2- مقدار انرژي قابل استحصال از جزر و مد.. 21

3-3- شرايط مكان مناسب براي احداث نيروگاه جزر و مدي و عوامل موثر بر آن.. 22

3-4- نكات اساسي طراحي نيروگاههاي جزر و مدي.. 24

3-4-1- نحوه عملكرد نيروگاه جزر و مدي.. 24

3-4-2- نحوه و تجهيزات آبگيري نيروگاه جزر و مدي.. 25

3-4-3- ساختن دايك... 25

3-4-4- طراحي داخلي نيروگاه جزر و مدي.. 26

3-4-5- توربين‌هاي جزر و مدي.. 26

3-4-5-1- انواع توربين‌ها از نظر پيكربندي.. 27

3-4-5-2- پره‌هاي جزر و مدي.. 28

3-5- روشهاي مختلف توليد برق از انرژي جزر و مد.. 28

3-5-1- سيستم يك حوضچه‌اي.. 29

3-5-1-1- سيستم يك حوضچه‌اي با جريان از سوي حوضچه به دريا 29

3-5-1-2- سيستم يك حوضچه‌اي با جريان از سوي دريا به حوضچه. 29

3-5-1-3- سيستم دوطرفه حوضچه به دريا و بالعكس... 31

3-5-2- سيستم دو حوضچه اي.. 31

3-5-3- سيستم تركيبي شامل دو حوضچه. 32

3-5-4- نيروگاههاي جزر و مدي در حالت تلمبه ذخيره‌اي.. 33

3-6- بررسي سواحل ايران براي استفاده از انرژي جزر و مدي براي توليد برق.. 34

3-7- مسائل زيست محيطي نيروگاههاي جزر و مدي.. 34

3-7-1- رسوبات.. 35

3-7-2- اثرات بر طبيعت... 35

4- انرژي اختلاف غلظت نمك... 36

4-1- روش PRO.. 38

4-2- روش RED.. 38

5- اختلاف گرمايي اقيانوس... 39

5-1- مکان احداث نيروگاه OTEC. 40

5-2- انواع روش‌هاي توليد انرژي از اختلاف گرمايي اقيانوس... 41

5-3- هزينه نيروگاه OTEC. 43

5-4- فوايد.. 44

5-5- اثرات زيست محيطي نيروگاه   OTEC. 45

نتيجه گيري.. 46

منابع.. 48

 

چکيده

با توجه به افزايش روزافزون جمعيت و صنعت ، نياز آن‌ها به انرژي ، و روند رو به اتمام سوخت‌هاي فسيلي؛ تمايل به استفاده از سوخت‌هاي تجديدپذير و تکنولوژي آن‌ها پيشرفت شاياني داشته است . يکي از اين سوخت‌ها استفاده از انرژي موجود در دريا است که موضوع مورد بحث در اين پژوهش است. امواج متحرک اقيانوس داراي انرژي جنبشي است. از اين انرژي مي‌توان جهت چرخش يک توربين استفاده نمود. سه روش اصلي براي بهره برداري از انرژي اقيانوسي وجود دارد. اين روش‌ها عبارتند از: انرژي موج، انرژي جزر و مدي و اختلاف درجه حرارت آب. ديگر روش‌هايي نيز موجود است كه در اين پژوهش به آنها اشاره مي‌شود.

 

کلمات کليدي: انرژي موج ، انرژي جزر و مد ، شناور، ستون نوسان کننده ي آب، انرژي اختلاف گرمايي، انرژي غلظت نمك.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1- مقدمه

هدف از اين پژوهش بيان اهميت استفاده از روش‌هاي توليد انرژي موجود در دريا و مزاياي آن نسبت به ساير انرژيها و معرفي آخرين تکنولوژيها و وسايل ساخته شده در راستاي بهره برداري و تبديل اين انرژي ارزان قيمت و تجديدپذير است.

رشد رو به تزايد مصرف منابع غيرقابل تجديد انرژي و افزايش آلودگي‌هاي ناشي از بهره برداري‌هاي بي رويه، توازن اين ذخائر پايان پذير را به مخاطره افكنده و در اين رابطه، بررسي راهكارهاي عملي استفاده از منابع جديد انرژي (انرژي‌هاي تجديدپذير ) در دستور كار محققان و دانشمندان قرار داده است. حفظ سلامت محيط زيست و قابليت بازيافت طبيعي دو خصوصيت مهمي است كه در گزينش نهايي اين منابع مورد توجه بوده و در اين راستا، جذب انرژي مفيد از اقيانوس ها، درياها و رودخانه‌ها بعنوان يكي از پاكيزه ترين منابع بكر به جهان معرفي گرديده است. بحران انرژي در دهه 1970 ميلادي، فكر دانشمندان را به سوي منابع انرژي مستقل از سوخت فسيلي كشانده كه از آن جمله استفاده از انرژي پايان ناپذير نهفته در درياها مي‌باشد (5).

از ميان انرژي‌هاي تجديد‌پذير، انرژي‌هاي دريايي از پاكترين و پرظرفيت‌ترين انرژي‌ها به شمار مي‌روند (7) که بايد در کنار منابع ديگري نظير انرژي خورشيدي و باد، استفاده‌هاي بيشتري از آن شود (6). تجربه علمي در برنامه‌هاي تجاري از انرژي دريا، مانند توليد برق جزر و مدي، ثابت كرده كه در ررازمدت اين فن‌آوري‌ها مي‌توانند با نيروگاه‌هاي معمولي به رقابت بپردازند (8).

در اين پژوهش به انواع روش‌هاي توليد انرژي از آب دريا پرداخته مي‌شود. اين انرژي‌ها شامل موارد زير است:

  • انرژي جزر و مد: روش سنتي به دام انداختن آب و ايجاد اختلاف تراز(۹۰ گيگاوات)
  • انرژي امواج: شامل امواج خط ساحلي، نزديک ساحل و فراساحلي (۱۰۰۰ تا ۹۰۰۰ گيگاوات)
  • تبديل انرژي گرمايي اقيانوس (اختلاف گرمايي): سامانه‌هاي موسوم به OTEC گيگاوات۱۰۰۰
  • اختلاف چگالي (شوري): (۲۰۰ گيگاوات)

 

2- انرژي امواج

اولين ايده استفاده از انرژي موج دريا به سال ١٧٩٩ بازميگردد. اولين وسيله ي ساخته شده به سال ١٩١٠ برميگردد که يک فرانسوي در نزديکي "بوردو" براي تأمين برق خانه خود از آن استفاده ميکرد. اين دستگاه اولين نمونه از مدل  نوساني ستون آب  بود. از سال ١٨٥٥ تا ١٩٧٣ حدود ٣٤٠ ايده فقط در بريتانيا ثبت شد.

"يوشيو ماسودا" اولين کسي بود که به صورت علمي و مهندسي آزمايشات فراواني در دهه ي ١٩٤٠ انجام داد. وي ايده‌ها و دستگاه‌هاي مختلفي را در دريا براي تأمين برق چراغ‌هاي راهنماي دريا آزمايش کرد.

اختراع سال ١٩٧٤ "استفان سالتر" از دانشگاه ادينبورگ اسکاتلند توانست ٩٠% حرکت موج را متوقف کرده و ٩٠% آنرا به برق تبديل کند (مجموعا ٨١%).

-1- مناسب ترين مکان براي استحصال انرژي موج

از ميان انرژيهاي قابل جذب از دريا، انرژي امواج پر جاذبه ترين آنها به شمار ميرود. در امواج اقيانوس انرژي خارق العاده‌اي وجود دارد. امواج در اقيانوس باز بر اثر عمل باد روي سطح اقيانوس توليد ميشوند. مولدهاي برق در طول ساحل ميتوانند اين انرژي را به انرژي الکتريکي تبديل کنند.

انرژي موج منبع تجديد شونده است (انرژي برگشت پذير) و معمولا نسبت به انرژي باد بيشتر قابل توليد است به نوعي توليد انرژي از امواج يکنوع استفادة مفيد از امواجي است که در اثر وزش باد در سطح آب دريا ايجاد مي‌شوند (10). انرژيي که از امواج استخراج مي‌شود، دوباره به

-2- مزاياي انرژي موج

١- منبع انرژي تمام ناشدني و تجديدپذير است .

٢- تاسيسات و تجهيزات جذب انرژي امواج برخلاف تجهيزات جذب انرژي خورشيدي و باد، نياز به زميني به مساحت‌هاي بزرگ ندارد.

٣- هيچ نوع آلودگي در فرآيند جذب انرژي امواج توليد نمي‌شود.

- معايب انرژي موج

١- محدوديت مناطق داراي امواج بلند و قابل ملاحظه به عبارتي در دسترس نبودن انرژي امواج در همه مناطق

٢- ضرورت مقاومت تاسيسات در مقابل طوفان‌هاي شديد احتمالي

٣- خوردگي در اثر محيط خورنده دريا و رسوب نمک روي تاسيسات

4- مفاهيم فيزيکي و فرمول

انرژي موج به سرعت باد، طول موج ، چگالي آب و بزرگي يا کوچکي موج بستگي دارد. به متوسط نرخ انتقال انرژي از يک صفحه عمودي با عرض واحد و موازي با تاج موج شار انرژي موج ميگوييم .

شار انرژي موج ≡ قدرت موج

در آب‌هاي عميق که عمق آب از نصف طول موج بزرگ تراست شار انرژي موج يا قدرت  موج از رابطه ي زير بدست مي‌آيد:

 

- انواع مبدل‌هاي انرژي امواج

اين طرح‌ها که به طرح‌هاي خط ساحلي هم معروفند در کف دريا يا ساحل بصورت ثابت نصب مي‌شوند و داراي مزيت‌هاي نصب و نگهداري آسان تر، عدم احتياج به مهارهاي آب عميق و کابل‌هاي الکتريکي دراز زير آبي مي‌باشند. شرايط امواج کم انرژي در خط ساحلي تا اندازه‌اي بوسيلة تمرکز انرژي امواج که بطور طبيعي در برخي محل‌ها اتفاق مي‌افتد، جبران مي‌شود. تعدادي از اين طرح‌ها در سطح جهان اجرا شده اند، ولي هيچکدام مقدار قابل توجهي الکتريسيته را توليد نمي‌کنند

طرح‌هاي توليدي ثابت

2-5-1-1- ستون آب نوسان کننده (OWC)

شامل يک بناي بتني يا فولادي است که پائين تر از سطح آب يک دريچه دارد و از طريق آن امواج وارد ستون مي‌گردند (10).

وقتي موج وارد ستون مي‌شود هواي داخل آنرا به سمت بالا مي‌راند و در اثر اين رانش هوا، توربيني که در مسير آن قرار دارد به گردش در مي‌آيد. دو نوع OWC وجود دارند: OWC باز و OWC بسته (10).

متأسفانه کانال‌هاي متقارب براي تمامي نواحي ساحلي مناسب نيستند. محل‌هاي نصب اين نوع سامانه ها، بايستي امواج پيوسته و دائمي با مقدار انرژي مناسب و دامنة جزر و مد کمتر از يک متر داشته باشند. همچنين شرايطي همچون آب عميق نزديک ساحل و محلي مناسب براي ساخت مخزن بايد وجود داشته باشند (12-13).

- طرح پاندولي

طرح پاندولي شامل يک جعبه راست گوشه است که از يک طرف به دريا باز مي‌شود. يک آونگ (پاندول ) مسطح به بالاي اين قسمت باز لولا مي‌شود، بطوريکه حرکت امواج باعث تاب خوردن آن به جلو و عقب

 

دستگاه اختلاف فشار غوطه‌ور

اين دستگاه در نزديکي ساحل استفاده مي‌شود. حرکت امواج باعث ايجاد اختلاف فشار مي‌شود که اين نيز باعث حرکت قسمت متحرک دستگاه مي‌شود و اين

طرح‌هاي توليدي شناور

طرح‌هاي شناور انرژي امواج ، الکتريسته را از طريق حرکت هماهنگ قسمت شناور طرح توليد مي‌کنند.

حوض پمپ سئودي

اين طرح شامل يک حوض ارتجاعي مخصوص است (که حجم داخلي آن موقع کشيده شدن کاهش مي‌يابد)

پمپ موج مک کيب[1]

اين طرح شامل سه تخته شناور فولادي راست گوشه است که متناسب با يکديگر در امواج حرکت مي‌کنند. اساس طرح اتصال صفحة ضربه گير به تختة شناور مياني است که باعث مي‌شود تا وقتي که تخته‌هاي شناور جلوئي و عقبي به نسبت تخته شناور مرکزي بوسيله اتصال لولائي حرکت مي‌کنند، ساکن بايستد (شکل 7).

که جريان سيال را ما بين سيلندرهاي هيدروليکي و انباشتگرها و مخازن اصلي کنترل مي‌کند، بدست مي‌آيد(٣).

مجراي توان موج شناور[2]

اين طرح شامل يک سکوي فولادي داراي شيب مايل است که امواج ورودي را در داخل يک مخزن داخلي بلند جمع آوري مي‌کند. سپس آب اين مخزن از طريق توربين‌هاي واقع در ارتفاع پائين تر به دريا بر مي‌گردد.

پمپ شناور توان موج دانمارکي[3]:

اين طرح از يک جسم شناورکه به پمپ پيستوني متحرک کف دريا متصل شده ، استفاده مي‌کند. حرکت بالا

دوک سالتر

اين طرح مانند ساير طرح‌هاي شناور انرژي امواج ، الکتريسيته را از طريق حرکت هماهنگ قسمت شناور طرح توليد مي‌کند. در اين سامانه قسمت مرکزي بوسيلة مهارهائي که به کف دريا متصلند ثابت نگه داشته مي‌شود. در

كلك كوك‌رل

اين طرح توسط کريستوفر کوکَ رَل در سال ۱۹۸۰ ارائه شد که شامل يکسري از کلکها (تخته‌هاي چوبي

- نمونه‌هاي عملياتي

2-6-1- در داخل کشور

در قالب پروژه‌اي که از سوي مؤسسه ملي اقيانوس شناسي انجام شده ، ميزان انرژي امواج در درياهاي ايران تخمين زده شده است .

در خارج از کشور

اولين مجموعه بهره برداري از انرژي موج دريا در جهان پس از ١٠ سال طراحي، توسط شرکت پلاميس ساخته شد و در جولاي ٢٠٠٨ براي اولين بار برق توليد کرد و در سپتامبر ٢٠٠٨ با حضور وزير اقتصاد پرتغال به بهره برداري رسمي رسيد.

فعاليتي ندارد. به همين علت شرکت پلاميس به سراغ نسل دوم مبدل‌هاي خود رفت ،P٢، که ابعاد بزرگتري دارند و درنتيجه برق توليدي ارزان تر به دست ميآيد. پروژه پرتغال هم اکنون منتظر به نتيجه رسيدن نسل دوم اين مبدل هاست تا بتواند در سال ٢٠٢٠، ٦٠% برق خود را از انرزي دريا به دست آورد(٥).

انرژي جزر و مد

براساس حفاريهاي بعمل آمده در احمدآباد هند يك حوضچه جزر و مدي تعمير كشتي يافت شده است كه مربوط به 2450 سال قبل از ميلاد مسيح مي‌باشد كه بيانگر توجه بشر از زمانهاي قديم به اين پديده مي‌باشد. در دوران پس از قرون وسطي سه نظريه در مورد جزر و مد ارائه گرديده است.

نظريه اول را گاليله ارائه كرد وي مي‌گفت گردش سالانه زمين بدور خورشيد و نيز چرخش روزانه آن بدور محور خودش سبب ايجاد حركاتي در درياها مي‌شود كه با تغييراتي كه ناشي از شكل و هندسه بستر دريا، در هر محل مي‌باشد جزر و مد را ايجاد مي‌كند.

مكانيسم تشكيل جزر و مد

جزر و مد (Tide) و جريانات جزر و مدي نتيجه اثر نيروهاي جاذبه اجسام آسماني خصوصاً ماه و خورشيد است اين نيروها سبب افزايش ارتفاع سطح آب شده كه اين افزايش نيز سبب ايجاد جريانات افقي جزر و مدي (Tidalstream) مي‌گردد.

همچنانكه زمين به دور خود مي‌چرخد تغييرات ارتفاع سطح آب نيز در هردو نقطه روي اين كره رخ مي‌دهد و هر لحظه در دو نقطه مقابل روي كره زمين سطح آب بالا و در دو نقطه ديگر سطح آب پائين خواهد آمد. بالاآمدن سطح آب ناشي از نيروهاي جاذبه اجسام آسماني را پديده مد (High Tide) گويند و پائين آمدن سطح آب ناشي از اثر اين نيروها را پديده جزر (Low Tide) مي‌گويند. اختلاف ارتفاع سطح آب مد و آب جزر را دامنه يا اختلاف سطح جزر و مد (Tidal Range) مي‌نامند.

مقدار انرژي قابل استحصال از جزر و مد

به گفته كارشناسان كل توان جزر و مدي پراكنده در جهان حدود 106×4/2 مگاوات (پتانسيل) مي‌باشد كه حدود يك سوم مصرف برق جهان در اوائل دهه 1970 مي‌باشد. در حدود 10

: شتاب جاذبه زمين (m/s2)

r: دانسيته آب (kg/m3)

A: مساحت حوضچه (km2)

3-3- شرايط مكان مناسب براي احداث نيروگاه جزر و مدي و عوامل موثر بر آن

مكانهاي مناسب براي احداث يك نيروگاه جزر و مدي،‌ خليج‌ها يا خورهاي كوچك و يا ورودي رودها به درياها مي‌باشند. زيرا در محل ورود يك رود به دريا و يا يك

5- محل موردنظر بايد به اندازه كافي از امواج دريا دورباشد.

 

نكات اساسي طراحي نيروگاههاي جزر و مدي

در اين قسمت سعي شده تا تفاوت‌ها و شباهت‌هاي نيروگاههاي آبي سنتي و جزر و مدي تا حد امكان نيز آورده شود.

تفاوت عمده نيروگاههاي جزر و مدي با نيروگاههاي آبي سنتي در نحوه استفاده از منابع آب مي‌باشد. در نيروگاههاي آبي سنتي با ايجاد يك مانع بوسيله سد (Dam) در مسير رودخانه‌اي كه با شيب خاصي جريان دارد، اختلاف ارتفاعي پديد مي‌آيد كه رهاسازي آب از آن ارتفاع و عبور آن از بين توربين‌ها سبب تبديل انرژي مي‌شود.

نحوه عملكرد نيروگاه جزر و مدي

تفاوت عمده نيروگاههاي آبي سنتي و نيروگاههاي جزر و مدي در نحوه عملكرد آنها مي‌باشد. نيروگاههاي آبي در يكي از دو حالت عمده پيك يا بار پايه كار مي‌كند، اما نيروگاههاي جزر و مدي به

نحوه و تجهيزات آبگيري نيروگاه جزر و مدي

يكي ديگر از تفاوت‌هاي عمده نيروگاههاي آبي سنتي با نيروگاههاي جزر و مدي در نحوه آبگيري براي توليد انرژي مي‌باشد.

در نيروگاههاي جزر و مدي با ايجاد يك دايك، دريا را از حوضچه كه اغلب به شكل مصنوعي ايجاد مي‌كند جدا كرده و در امتداد دايك دريچه‌هاي آبگذر در همان راستا نيروگاه را بنا مي‌كنند. برخلاف نيروگاههاي آبي سنتي كه جهت جريان آب همواره از سمت سد به سمت نيروگاه و در نهايت به سمت پاياب (Tail water) است. در نيروگاههاي جزر و مدي جهت جريان مي‌تواند در سيكل‌هاي مختلف تغيير كند و از سمت حوضچه به دريا و يا از دريا به حوضچه باشد.

توربين‌هاي جزر و مدي

توربين‌هاي جزر و مدي پيشنهاد شده براي استفاده برروي سد بندي و سيستمهاي پره‌هاي جزر و مدي همانند توربين‌هاي بادي داراي مزيت بزرگي بودند و آن كاهش دادن صدمات زيست محيطي است.

منابع

1- http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Wave_power&oldid=544172601

2- http://www.oceanenergycouncil.com/index.php/Wave-Energy/Wave-Energy.html#1

3- يعقوبي فريده و هاشمي، سيد حميد (1378). بررسي انواع سيستم‌هاي استحصال انرژي امواج و انتخاب سيستم‌هاي مناسب براي سواحل جنوبي ايران. مهندسين مشاور مهاب قدس، دومين همايش ملي انرژي، تهران، کميته ملي انرژي جمهوري اسلامي ايران، معاونت امور برق و انرژي وزارت نيرو.

4- http://www.emec.org.uk/marine-energy/wave-devices/

5- فيض‌آبادي، مهدي (1384). توليد برق از طريق جزر و مد. پايان‌نامه كارشناسي رشته برق گرايش قدرت، دانشگاه آزاد اسلامي واحد تهران جنوب، استاد راهنما: رمضان گل‌افزاني.



 قیمت: 41,000 تومان  پرداخت و دانلود

پس از پرداخت، لینک دانلود فایل برای شما نشان داده می شود.


برچسب ها: پروژه بررسي انواع روش هاي توليد انرژي الكتريكي اقيانوس منابع آبي
دسته بندی: انسانی،تجربی،ریاضی » رشته برق و مخابرات

تعداد مشاهده: 33 مشاهده

فرمت فایل دانلودی:.docx

فرمت فایل اصلی: .docx

تعداد صفحات: 48

حجم فایل:3,523 کیلوبایت

 قیمت: 41,000 تومان  پرداخت و دانلود

پس از پرداخت، لینک دانلود فایل برای شما نشان داده می شود.


گارانتی نامه ها

گارانتی بازگشت وجه
نماد اعتماد

پشتیبانی شما

فارس فایل در سال 1391 با هدف کارآفرینی تاسیس و الان به عنوان اولین مرکز ارائه دهنده فروشگاه های‌ اینترنتی خرید آنلاین، که بخش بزرگی از تجارت جهانی را تشکیل داده اند و روزانه در حال افزایش این گردش مالی جهانی هستند. اینجا فرصتی برای راه اندازی کسب و کار خود بصورت رایگان با فروش محصولات مجازی، فایلهای اینترنتی و....در اختیار شما قرار دارد.

تماس با ما

کد پستی: 9137944376
آدرس دفتر مرکزی: خراسان رضوی، خیابان انقلاب، عدالت7 ،پژوهشسرای ولیعصر مشهد
(ساعت پاسخگویی 9صبح الی 16عصر)

تلفن تماس6648 492 0930 ایمیلfarsfile@gmail.com ارسال پیام واتساپ

آمار سایت

209,735 بازدید امروز
346,314 بازدید دیروز
97,603,788 بازدید کل
27,674 فروش موفق
1,902 تعداد کاربران
38,640 تعداد فایل
کلیه حقوق مادی و معنوی سایت برای فارس فایل محفوظ می باشد.
طراحی توسط: ارتباط نو | کدنویسی توسط : وبتینا