جزوه انرژی جزر و مد، امواج دریا و انرژی بادی

مقدمه:
انرژی های تجدیدپذیر در دهه های اخیر توجه گسترده ای را به خود جلب کرده اند و در این میان انرژی دریایی به عنوان یکی از منابع پاک و پایدار جایگاه ویژه ای یافته است. انرژی دریایی شامل بخش های متنوعی است که مهم ترین آنها انرژی جزر و مد، انرژی امواج و انرژی حرارتی اقیانوس ها است. این انرژی ها نه تنها به دلیل قابلیت تجدیدپذیری، بلکه به دلیل تراکم بالای انرژی در محیط های آبی از منابع جذاب و با پتانسیل بالای تولید برق به شمار می آیند. انرژی جزر و مد با تکیه بر نیروهای گرانش ماه و خورشید شکل می گیرد و حرکت پیوسته آب ها در اثر مد و جزر را به حرکت مکانیکی قابل استفاده تبدیل می کند، در حالی که انرژی موج نتیجه انتقال انرژی باد به سطح دریا است و شامل انرژی پتانسیل و جنبشی در توده آب می شود.

نیروگاه های جزر و مدی با شباهت به نیروگاه های آبی و استفاده از فناوری های موجود در سدهای برق آبی، مسیر توسعه ای قابل توجهی داشته اند. این نیروگاه ها عمدتاً در مناطقی احداث شده اند که جزر و مدهای بزرگی رخ می دهد و جغرافیای آن ها امکان ساخت سازه های مناسب برای جمع آوری انرژی را فراهم می کند. نمونه های موفق جهانی شامل نیروگاه تک حوضچه ای لارانس فرانسه با ظرفیت ۲۴۰ مگاوات، نیروگاه ۲۰ مگاواتی آناپولیس کانادا و چند نیروگاه آزمایشی در چین و شوروی سابق هستند. در کنار این، نیروگاه های موجی به دلیل تنوع ساختاری و نحوه تعامل با امواج، توسعه ای مستقل و گسترده داشته اند. برخی از این نیروگاه ها شناور بر سطح آب نصب می شوند و برخی دیگر در نزدیکی ساحل جای می گیرند، که هر کدام با توجه به شرایط محیطی، نوع انرژی قابل استخراج و ساختار مکانیکی متفاوت عمل می کنند.

امواج دریا نتیجه مستقیم انتقال انرژی باد به سطح آب هستند و میزان این انرژی به سرعت باد و مسافت طی شده توسط آن بستگی دارد. امواج بزرگ در آب های عمیق انرژی خود را به کندی از دست می دهند و می توانند انرژی قابل توجهی را منتقل کنند. دسته بندی امواج شامل امواج ناشی از باد، امواج مرده، امواج موئینه، امواج سیچ، امواج توفان، امواج داخلی و امواج جزر و مدی است که هر کدام ویژگی های منحصر به فردی در ارتفاع، طول موج، دوره تناوب و نیروی کنترل کننده دارند. امروزه بیش از ۴۰۰ اختراع در زمینه تولید انرژی از موج ثبت شده و نمونه های تجاری و آزمایشی متعددی در سطح جهان وجود دارند که نشان دهنده پتانسیل بالای این منابع است.

انرژی بادی به عنوان دیگر منبع مهم انرژی تجدیدپذیر، همواره با گستره ای وسیع از فناوری ها و کاربردها همراه بوده است. توربین های بادی محور افقی و عمودی، توربین های کوچک و بزرگ و توربین های بدون پره نمونه هایی از سازه های بهره بردار از انرژی باد هستند. این توربین ها به گونه ای طراحی شده اند که بتوانند انرژی جنبشی باد را به انرژی مکانیکی و در نهایت به انرژی الکتریکی تبدیل کنند. عوامل محیطی مانند توزیع سرعت باد، نفوذپذیری و شرایط جغرافیایی نقش کلیدی در استقرار و کارایی توربین ها دارند. علاوه بر این، انرژی بادی با کمترین تولید گازهای گلخانه ای همراه است و نسبت به سایر منابع تجدیدپذیر، امکان تولید برق در مقیاس های کوچک و محلی را نیز فراهم می کند.

نیروی برق آبی با تولید بیش از ۷۱۵۰۰۰ مگاوات برق در جهان، نقش پررنگی در تامین انرژی دارد و همچنان به عنوان یکی از منابع پایدار و قابل اتکا مطرح است. هیدروالکتریسیته با تکیه بر ارتفاع فشاری آب پشت سد و مسیر انتقال آن به توربین، انرژی مکانیکی و سپس انرژی الکتریکی تولید می کند. این روش علاوه بر کارآمدی، امکان ذخیره سازی انرژی و مدیریت تولید برق را نیز فراهم می کند و در بسیاری از کشورها به عنوان ستون اصلی تولید برق تجدیدپذیر مطرح است.

با توجه به تنوع منابع و فناوری های مورد استفاده در تولید انرژی از جزر و مد، امواج و باد، این منابع امکان جایگزینی یا تکمیل سایر روش های تولید انرژی را فراهم می کنند و نقش مهمی در حرکت به سوی انرژی های پاک و پایدار ایفا می کنند. استفاده از این منابع نیازمند شناخت دقیق پدیده ها، انتخاب فناوری مناسب و مکان یابی بهینه است تا انرژی دریایی و بادی بتوانند بیشترین بازده و بهره وری را در شبکه های تولید برق داشته باشند.

فهرست مطالب
تولید انرژی الکتریکی 35
برشی از یک سد و یک نیروگاه آبی. 35
معادله 36
سد 36
36
مزایا 37
انتشار گازهای گلخانه ای 37
معایب 38
آسیب به محیط زیست 38
انتشار گازهای گلخانه ای 39
جابجایی جمعیت 39
شکست سد 39
مقایسه ای با دیگر روش های تولید انرژی الکتریکی 40
جز و مد 42
طغیان و فروکش جزر و مد 43
تاریخچه 44
تکنیک های استفاده از انرژی جزر ومد 46
تولید برق از طریق انرژی جزر ومد 46
ایجاد انرژی کشندی 47
روشهای تولید 47
ژنراتور جریان کشند 47
سد کشندی 47
نیروی کشندی دینامیک 48
انرژی باد 48
تاریخچه 48
انرژی بادی 50
مزایای انرژی بادی 51
ناکارآمدیهای انرژی بادی 51
توان پتانسیل توربین 51
توزیع سرعت باد 52
ضریب ظرفیت 52
محدودیت های ادواری و نفوذ 53
پیش بینی پذیری 54
جاگذاری توربین 54
بهره برداری از برق بادی 54
برق بادی در مقیاس های کوچک 56
انواع کاربردتوربین های بادی 56
کاربرد غیر نیروگاهی 56
کاربرد نیروگاهی 57
آثار زیست محیطی 58
تاثیرات بوم شناختی 59
استفاده از زمین 59
آثار بر روی حیات وحش 60
نیروگاه بادی در آسمان 60
بزرگترین توربین بادی جهان 60
انرژی بادی در ایران 61
عوامل مهم در انتخاب محل استقرار توربین های بادی 61
بخش بندی 63
شرایط راه اندازی و تولید 64
پره ها 64
پیچ کنترل 64
شرح برنامه ساخت 66
انرژی های بادی 66
تاریخچه استفاده از انرژی باد : 87
منشاء باد : 88
توزیع جهانی باد : 89
اندازه گیری پتانسیل انرژی باد 90
قدرت باد : 91
آینده انرژی باد در ایران : 92
پتانسیل سنجی سطحی انرژی باد 93
بادسنجها و انواع آنها 95
پتانسیل باد درایران: 96
نقشه ها و اطلس های موجود باد: 98
انواع کاربرد توربینهای بادی 101
انرژی باد و محیط زیست 104
توربین های بادی 108
مکانیزم پیدایش باد و انواع کاربردهای انرژی بادی 119
انواع توربینهای بادی 129
توربینهای محور افقی 130
توربینهای محور عمودی 131
اجزاء اصلی توربینهای بادی محور افقی 135
توربین بادی بدون پره 139
فواید و مضرات انرژی بادی 140
مکانیزم پیدایش باد و انواع کاربردهای انرژی بادی 144
کاربردهای توربین بادی 145
داخل توربین بادی به چه صورت می باشد؟ 147
آسیاب بادی 151
ظهور آسیاب بادی در اروپا 151
مقایسه نیروی باد و نیروی آب 151
سه نوع اصلی توربین بادی 152
توربین بادی با محور افقی 152
توربین های بادی امروزی 152
توربین بادی با محور عمودی 153
توربینهای بادی چگونه کار می کنند؟ 153
طراحی و ساخت توربین های بادی 153
اجزای مختلف یک توربین بادی مدرن با محور افقی 154
توربین عمودی 156
مزایا توربین های عمودی: 156
معایب توربین های عمودی: 156
توربین افقی 157
مزایای توربین افقی 157
توربین های بادی کوچک 158
بیشترین توان 158
بزرگ ترین مساحت جاروب شده 158
مزارع بادی و محیط زیست 159
مرکز تجارت جهانی بحرین 159
برج فانوس دریایی دبی 160
برج رودخانه پرل در چین 161
ساختار توربین های بادی 165
توربینهای بادی مدرن به دو شاخه اصلی می شوند 170
منابع 172