موضوع مقاله: انرژی موج | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # انرژی موج | مقدمه: انرژی مکانیکی باد که در اثر جذب نابرابر گرمای پرتوهای فروسرخ و نور مریی خورشید به وجود می‌آید، به شکل انرژی پتانسیل گرانشی در آب دریا ذخیره شده که پس از مدت کوتاهی آب دریا آن را به شکل انرژی جنبشی (موج) پس می‌دهد. | ## بخش 1: انرژی موج | کل انرژی موجِ توزیع شده در زمین در حدود ۲۵۰۰ گیگاوات تخمین زده می‌شود که در حدود توزیع کلی انرژی جزر و مد است. انرژی موج منبع تجدیدپذیر است (انرژی برگشت‌پذیر) و معمولاً نسبت به انرژی باد بیشتر قابل تولید است. این نیروگاه‌ها در طول زمستان می‌توانند بیشترین میزان انرژی را تولید کنند و خوشبختانه در چنین زمان‌هایی به انرژی بیشتری نیازمند هستیم. مولدهای کوچک موجی می‌توانند در نواحی دور دست که انتقال برق مقرون به صرفه نیست، به کار روند. از آنجایی که آب حدود ۸۰۰ برابر چگال‌تر از هواست، تراکم انرژی موج بیش از انرژی باد و انرژی خورشیدی است و مقدار انرژی موجود برای برداشت را افزایش می‌دهد. امواج قابل پیش‌بینی هستند و از این‌رو پیش‌بینی آن برای عرضه و تقاضا آسان‌تر است. معایب انرژی امواج توان تولید شده در نیروگاه‌های موج ثابت نبوده و بستگی به شرایط موج دریا دارد. کابل زیردریایی که به وسیله آن مولدهای موج به هم متصل می‌شوند برای قایق‌ها و کشتی‌ها مشکل‌آفرین می‌باشد. 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 نیروگاه‌ها باید طوری ساخته شوند که در شرایط بد و طوفانی صدمه نبیند.تمامی مطالب بخش معایب و مزایا، افزوده شده برای پروژه تحقیقاتی درس معماری همساز با اقلیم طاهره توپال در دانشگاه آزاد اسلامی واحد شیراز می‌باشد روش‌های استفاده برای استفاده از انرژی امواج از سه طرح از انرژی آن 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 بسته‌است 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 استوانهرخش پره‌ها می‌گردد. 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. جزایر طبلک سیستم طبلکی چیزی شبیه تیوپ اتومبیل است که دیواره‌های آن قابل ارتجاع می‌باشد. فرورفتگی باعث فشرده شدن هوای داخل آن شده در نتیجه هوای فشرده از یک محفظه وارد محفظه دیگر می‌شود و باعث چرخش توربین‌ها می‌شود. نقشه رو به رو تمرکز این انرژی را در نیمکره شمالی و جنوبی بین عرض جغرافیایی ۳۰ تا ۶۰ درجه نشان می‌دهد. سواحل غربی اروپا، سواحل کانادا و آمریکا، و سواحل جنوب غربی استرالیا، نیوزلند، آمریکای جنوبی، و آفریقای جنوبی از جمله بهترین نواحی برای بهره‌برداری این انرژی به‌شمار می‌آیند. | ## بخش 2: انرژی موج | مبدل‌ها جسم متحرک: این روش از انرژی موج برای حرکت دادن یک جسم و تبدیل حرکت آن به انرژی الکتریکی بهره می‌برد. ستون نوسانگر آب: ستونی از آب در یک لوله بدون کف یا جعبه شناور روی سطح دریا بالا و پائین می‌رود و این حرکت تولید جریانی از هوا با سرعت زیاد می‌کند که می‌تواند توربین را به حرکت درآورد. سطح فشرده شونده: از تغییرات فشار آب برای ایجاد هوای فشرده درون یک سیستم مستغرق استفاده می‌کند. این فشار می‌تواند تبدیل به جریانی از هوا یا آب شود و به انرژی الکتریکی تبدیل شود. دستگاه سر ریز کننده موج: در این روش ارتفاع موج با کم کردن عمق آب افزایش پیدا کرده و آب تا ارتفاع بیشتری به بالا پمپ می‌شود. دستگاه‌های متمرکز کننده موج: تراز متوسط آب دریا را در نقاط مشخص به روش سازه‌های قیفی شکل و به تله انداختن امواج بلند افزایش می‌دهند. دستگاه‌های مورد استفاده از نظر محل قرارگیری دستگاه‌های ساحلی دستگاه‌های نزدیک ساحل دستگاه‌های دور از ساحل دستگاه‌های استحصال انرژی امواج این دستگاه‌ها به شرح ذیل می‌باشند: کانال تجمیع‌کننده سیستم‌های ضبط موج یا کانال‌های تجمیع‌کننده از ابتدایی‌ترین فناوری انرژی موج است. این ایده‌ها از پدیده‌ای که اغلب در دریاچه‌های طبیعی مشاهده می‌شوند، الهام گرفته‌اند. امواج در یک دیوار دریایی (معادل یک صخره دریایی طبیعی) می‌شکنند (به عبارت دیگر آّبی که ناشی از خیزش موج دریاست بر روی صخره می‌ریزد) و آب در ارتفاعی بیش از متوسط سطح دریا، متوقف می‌شودسپس این آب می‌تواند از طریق یک توربین آبی کم ارتفاع به دریا بازگردانده شود. از این‌رو این سیستم مشابه با سدهای جریان جزر و مدی می‌باشند اما با جریان‌های آب پیوسته‌تر و بی نظم‌تر. در نوع دیگر، کانالی به شکل مخروط ناقص، آب را در مخزنی مرتفع ذخیره کرده و این آب در بازگشت به سطح دریا توربینی را به حرکت درمی‌آورد. این سیستم‌ها به دو صورت قابل اجرا هستند: ساحلی: این نمونه را می‌توان در سایت تاپچان Tapchan با توان ۳۵۰ کیلووات که از سال ۱۹۸۵ تا ۱۹۸۸ در نروژ فعال بوده‌است، مشاهده کرد. در این طراحی ویژه، یک کانال روباز و باریک که دیواره‌های بتنی آن ۲ تا ۳ متر از سطح متوسط دریا بالاتر است، قرار دارد و در انتهای کانال به صورت قیفی درآمده‌اند. انتهای کانال مخزنی وجود دارد که امواج با عبور از کانال، آب مخزن را فراهم می‌کنند. در نهایت آب مخزن که در ارتفاعی بالاتر از سطح دریاست توسط لوله‌ای به سمت توربین آبی هدایت و به دریا بازگردانده می‌شود و برق تولید می‌کند. دریایی: این نمونه را می‌توان در یک ساحل مصنوعی شناور به نام مری‌مک Merrimack که توسط آمریکایی‌ها ساخته شده‌است، مشاهده کرد. ستون نوسانگر آب (OWC) نوشتار اصلی: ستون آب نوسانی هم‌چنین ببینید: شناور قدرت OE ستونی از آب در یک لوله بدون کف یا جعبه شناور روی سطح دریا بالا و پائین می‌رود و این حرکت تولید جریانی از هوا با سرعت زیاد می‌کند که می‌تواند توربین را به حرکت درآورد. سیستم پلامیس (Pelamis) نوشتار اصلی: دستگاه تبدیل انرژی پلامیس این سیستم به مار دریایی بالا و پائین رونده نیز معروف است. | ## بخش 3: انرژی موج | 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 درمی‌آورد که موجب تولید الکتریسیته می‌شود. زمانی که شناور توسط موج‌ها تحریک می‌شود (جذب نقطه)، جریان نسبت به نقطه مرجع ثابتی حرکت دارد. برخی شرکت‌ها از سازه‌های شناور در مرحله مفهومی از سیلندرهای هیدرولیکی استفاده می‌کنند در حالی‌که سایر طراحان از ژنراتورهای خطی استفاده می‌کنند. یک نمونه از چنین نیروگاه نقطه جذب (طراحیِ آلمان) در کرت یونان (اوت ۲۰۱۶) قرار دارد. در این مبدل انرژی موج، با حرکت جسم شناور به یک ساختار ثابت با استفاده از ژنراتورهای خطی، برق تولید می‌کند. بالا و پائین رفتن ساختارهای بویه‌ای شکل، تولید انرژی مکانیکی می‌کند که به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود. در این نوع کاربرد، از پنوماتیک بهره می‌گیرد و ژنراتور در زیر سطح دریا قرار دارد. سیستم شامل یک سیلندر بیرونی و یک سیلندر درونی است که سیلندر بیرونی در تماس با امواج و سیلندر داخلی ثابت است. تغییر فشار بر روی سیلندر بیرونی بر اثر حرکت امواج به بالا و پایین باعث تغییر فشار هوا در سیلندر داخلی می‌شود. در سوئد در پروژه لیسشیل در دانشگاه اوپسالا، یک سیستم مستقیماً انرژی موج را جذب می‌کند. در این پروژه یک شناور و یک ژنراتور خطی دائمی بدون هیچ‌گونه گیربکس یا انتقال مکانیکی یا هیدرولیکی کار می‌کند. در واقع این سیستم از تعداد زیادی توربین‌های OWC تشکیل شده‌است که به صورت شناور از حرکت نسبی موج برای فشرده‌سازی هوا استفاده می‌کند. طول این دستگاه ۵۰ متر و عرض آن ۳۰ متر، ارتفاع آن ۱۲ متر و ارتفاع زیر آب آن ۸ متر بود و یکی از بزرگ‌ترین سیستم‌های استحصال انرژی از امواج است. در این سیستم امواج با دو مانع شیب‌دار (به‌صورت V شکل) به سمت مرکز متمرکز می‌کند، در نتیجه امواج تقویت می‌شوند. در اعماق ۸ تا ۲۰ متری، صفحات فلزی عمودی متحرک (مانند مبدل موج‌شکن نوسانگر)، بر روی یک پنل فلزی نصب می‌شوند. یک سیستم هیدرولیکی در یک موتور هیدرولیکی باعث گشتاور و تولید انرژی الکتریکی می‌شود. اولین نمونه از این نوع نیروگاه در سال ۲۰۱۲، در شمال بندر پنیچه در پرتغال به بهره‌برداری رسید. این نیروگاه شامل یک پنل (پلت فرم) با سه صفحه متحرک و ظرفیت تولید آن ۳۰۰ کیلووات است. | ## جمع‌بندی | تکنولوژی استحصال انرژی باد فراساحل کاملاً مهیا است ولی هزینه کار در فراساحل و انتقال انرژی به ساحل عموماً تولید برق را غیر اقتصادی می‌نماید.