دانلود تحقیق انرژی جزر و مد دریا ها

فصل اول: انرژی های قابل حصول از دریا 1-1- معرفی انرژی های قابل حصول از دریاها: در این فصل انرژی های قابل حصول از آب دریاها و تکنولوژی استحصال از آنها به اختصار بیان می شود.

1- انرژی جزر و مد دریا 2- انرژی امواج دریا 3- انرژی حرارتی دریا 4- انرژی اختلاف غلظت نمک آب دریا 1-2- انرژی جزر ومد[1] دریا در این فصل به اختصار به انرژی جزر و مد دریا ها 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.

1-3- انرژی امواج[2]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.

شکل موج دریا را می‌توان با یک تابع سینوسی بصورت زیر نشان داد: Y=a.sin (mx-nθ) m=2p/l n=2p/t l=C.t Y: ارتفاع موج از سطح آب θ: زمان به ثانیه l: طول موج t: پریود موج C: سرعت انتشار موج با توجه به شکل 1-1 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 موج با دامنه a و طول موج λ برای زمانهای θ و 0 شدیدترین بادهای بین عرض های جغرافیایی 40 تا 60 درجه در هر دونیمکره شمالی و جنوبی می وزند.

همچنین بادهایی با سرعت کمتر در مناطق بادهای تجاری (بین عرض های جغرافیایی 30 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 1-2 دانسیته انرژی امواج را در بعضی نقاط منتخب نشان می دهد.

انرژی سالانه امواج در مناطق خاص 1-3-1- 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 1970 میلادی شروع شده از آن زمان تابحال تحقیقاتی در 13 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: 1- بالا و پایین رفتن 2- بالا و پائین رفتن و غلتیدن 3- غلتیدن، نوسان کردن ستون آب 4- پس زنی در ادامه به اختصار روش کار سه نوع از مبدل های امواج ارائه شده است: 1- طرح ستون نوسانگر آب (OWC) 2- طرح ماشین شناور موج- نیرو 3- طرح ژنراتور نوع دلفین 1- طرح ستون نوسانگر آب[3] (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.

2- 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 1-3 آمده است.

طرح یک ماشین شناور موج- نیرو یک شناور 4 گوش که توسط 4 میله مهار شده است به سمت بالا و پائین می تواند حرکت کند.

این مجموعه به 4 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 4 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.

برای بهره برداری مناسب بایستی تعداد زیادی از این واحدها را عمود بر موج قرار داد چون در غیر اینصورت دامنه موج در جهت حرکت موج کاهش یافته و واحدهای قبلی موج را تخلیه می‌کنند تقریباً برای یک رشته یک مایلی (1610متر) از این واحدها، می توان 100 مگاوات یا بیشتر توان تولید کرد.

3- طرح ژنراتور نوع دلفین طرح اولیه این موتور در مرکز تحقیقات TSU در ژاپن طراحی شد مولفه اصلی این سیستم که در شکل 1-4 نشان داده شده است شامل یک دلفین شناور، یک بازوی ارتباطی و دو ژنراتور الکتریکی است.

یکی حرکت نوسانی افقی و دیگری حرکت نوسانی عمودی که در شکل آمده است.

شکل 1-4- طرح ژنراتور نوع دلفین این حرکت ها توسط مبدل مکانیکی بصورت حرکت دورانی درآمده و موجب دوران بازوی ارتباطی و در نتیجه چرخش ژنراتور می گردد.

نمونه آزمایشی این طرح در سال 1980 در حوضچه آزمایش شده است.

برای یک موج 90 وات مقدار 20 وات صرف تلفات مکانیکی و الکتریکی گردیده است و در نتیجه خروجی خاصل 70 وات تحویل داده است در این طرح یک شناور به ابعاد 5/0×1×3 متر، استفاده شده است که توان خروجی، یک رابطه بصورت زیر دارد: P/L=1.74a2τ P/L : توان در واحد طول، kw/m a: دامنه موج ، m τ: پریود موج، s بنابراین برای موج به طول 2 متر و پریود 6 ثانیه توان خروجی برابر است با: kw/m 10.

در نتیجه اگر رشته ای از این واحدها در طول 1 کیلومتر قرار بگیرد قادر به تولید 10 مگاوات خواهد شد.

1-3-2- اثرات زیست محیطی قدرت حاصل از امواج اساساً غیرآلاینده است و به هر میزان که جایگزین سوخت‌های هیدروکربنی شود منافع زیست محیطی حاصل شده است.

در مورد تجهیزات منفرد انرژی موجی از نوع شناور، صدمات زیست محیطی قابل توجهی پیش بینی نمی شود.

خطری که احتمال وقوع آن وجود دارد و جلوگیری از آن ضروری است، تداخل با ترافیک دریایی است که با انتخاب صحیح محلهای استقرار و بکارگرفتن وسایل و علائم ناوبری قابل پیش گیری است.

توسعه زیاد سیستمهای موجی در یک قسمت از ساحل می تواند بحدی از امواج انرژی بگیرد که برجابجایی رسوبات و بارهای بستر دریا تأثیربگذارد.

با توجه به ویژگی های محل ممکن است اختلاط، تشکیل لایه ها و گل آلودگی آبها نیز تحت تأثیر قرار بگیرد.

چنین تغییراتی از نقطه نظر زیست محیطی ممکن است خوب یا بد تلقی شوند، که این امر نیز به مشخصات مکان بستگی دارد.

از نظر زیبایی نیز ممکن است اثرات منفی ایجاد شود که بویژه در نواحی پرجمعیت و تفریحی دارای اهمیت خواهد بود.

1-3-3- نتیجه گیری انرژی موجی از چندین نظر، جوان و تکامل نیافته به حساب می آید.

با هیچ درجه ای از قطعیت نمی توان گفت که دستگاههایی که تابحال بکارگرفته شده اند از نظر فنی پیشرفته ترین بوده اند، یا اینکه دستگاههای بهتری در آینده جایگزین آنها خواهد شد.

هنوز تجربه کافی برای پیش بینی طول عمر سیستمهای فعلی در شرایط واقعی کارکرد وجود ندارد.

هنوز تجربه کافی در دست نیست که بتوان نیازهای بهره برداری و نگهداری را پیشگویی نمود و یا اینکه با طراحی مناسب، آنها را حداقل کرد.

در حال حاضر آمار و ارقام در مورد وضعیت بازاریابی فقط جنبه آزمایشی و پیشنهادی دارد، ولی چنین به نظر می رسد که تحت سناریوی نسبتاً مساعد، انرژی امواج بتواند تا سال 2020 هر ساله بالغ بر 12 تراوات[4] ساعت تولید کند.

ارقام متناظر برای بدترین سناریو در حدود 1 تراوات ساعت در سال و برای مساعدترین سناریو (اما غیرمحتمل) تقریباً 100 تراوات ساعت می باشد.

این مقادیر به ترتیب معادل 5/2، 2/0 و 3/22 Mtoe[5] 1-4- انرژی حرارتی[6]دریا ویژگی های منبع انرژی حرارتی دریایی یا اقیانوسی، بصورت اختلاف دما بین آبهای گرم سطح دریا و آب های سرد اعماق آن وجود دارد.

در اغلب نواحی حاره و نیمه حاره، اختلاف دمای موجود بین آب های سطح دریا و آبهای عمق 1000 متری به 20 درجه سانتیگراد می‌رسد که این اختلاف دما به عنوان حداقل اختلاف دمای مورد نیاز برای تبدیل عملی انرژی بشمار می رود.

بنابراین منبع انرژی حرارتی دریاها وسعتی در حدود 60 میلیون متر مربع و ظرفیت تولید دائمی و بی وقفه ای به میزان چندین تراوات را دارد.

البته مقدار انرژی قابل برداشت بسیار کمتر است، زیرا بسیاری از مناطق مناسب، خیلی دورافتاده اند و بعلاوه پروسه استخراج انرژی به لحاظ قوانین ترمودینامیکی به راندمانهای بسیار پائین محدود می شود.

حتماً پس از به حساب آوردن تمام این فاکتورها، بازهم مقدار انرژی قابل برداشت بسیار عظیم است.

بعلاوه دریاهایی که بیشترین اختلاف دما در آنها وجود دارد.

در مناطق کشورهای درحال توسعه قرار دارند و یک منبع طبیعی و بومی برای آنها به شمار می روند.

1-4-1- تکنولوژی حرارتی دریاها نیروگاههای تبدیل انرژی حرارتی یا OTEC می توانند در سه نوع سیکل بسته، باز و یا ترکیبی کار کنند.

در سیکل بسته از آب گرم سطحی برای تبخیر یک مایع واسطه نظیر آمونیاک، فرئون یا پروپان استفاده می شود.

(سیکل بسته در ادامه به اختصار توضیح داده خواهد شد).

در سیکل باز، آب سطحی خود سیال عامل است.

این آب در فشاری کمتر از فشار بخار خود تبخیر شده، سپس از توربین گذشته سرد و تقطیر می شود.

در این روش خلاء لازم برای حرکت دادن بخار و گردش توربین و ژنراتور توسط عمل میعان فراهم می شود.

سیکل کاری- چه بسته چه باز- مشابه سیکل مربوط به نیروگاههای حرارتی متعارف می باشد، با این تفاوت که دمای کار در این سیکل ها پائین تر است و هزینه سوخت و جود ندارد.

گرمای آب سطحی به جای گرمای احتراق به کار برده می‌شود.

نیروگاههای سیکل بسته و باز را هم روی کشتی و هم در ساحل می توان نصب کرد.

نوع سوار بر کشتی نیازمند کابل کشی زیردریایی و یا تولید یک محصول قابل حمل و نقل است، در حالیکه نوع ساحلی به لوله کشی طولانی برای آب سرد نیازدارد که ممکن است به ناچار از شیب های تند بستر دریا عبور کند.

برخلاف انرژی امواج و جزر و مد، انرژی حرارتی دریاها منبعی با توان ثابت بشمار می رود.

نیروگاههای OTEC به جز در مواقع لازم برای تعمیر و نگهداری می توانند بطور نامحدود و دائمی کار کنند، و از این رو برای تولید بار پایهبسیار مناسب هستند.

همچنین امکان تولید محصولات جنبی مزیت مهم دیگر این نیروگاههاست.

سیکل باز بطور طبیعی آب شیرین تولید می کند، بخار تقطیر شده تقریباً عاری از نمک است و به آسانی می توان آن را از آب سرد خنک کننده جدا نمود.

در هردو سیکل باز و بسته آب خنک کننده که از اعماق دریا کشیده شده است، سرشار از مواد غذایی بوده و می توان از آن برای کشت آبی استفاده کرد.

استفاده از انرژی حرارتی اقیانوس ها اولین بار توسط دارسونوال فیزیکدان فرانسوی در سال 1881 مطرح شد و در دهه 1930 یکی از شاگردان وی بنام کلود یک نیروگاه آزمایشی در کوبا تأسیس کرد.

تکنولوژی سیکل بسته برای OTEC در این طرح آب گرم سطحی توسط پمپ به بویلر هدایت می شود یک مایع واسطه که دارای دمای جوش پائینی است، براثر گرمای آب دریا تبدیل به بخار می شود.

که بخار سپس به توربین هدایت می شود که موجب چرخش توربین و ایجاد انرژی الکتریکی می گردد.

بخار خروجی توربین که انرژی حرارتی خود را از دست داده به صورت مخلوط بخار و مایع در کندانسور که توسط آبهای سرد عمقی تغذیه می‌شود کاملاً به مایع تبدیل شده و دوباره برای استفاده به بویلر ارسال می شود.

شکل 1-5 طرح ساده یک سیکل بسته را برای تبدیل انرژی حرارتی نشان می دهد.

شکل 1-5- طرح یک نیروگاه سیکل بسته OTEC اولین واحد بهره برداری از انرژی حرارتی دریاها که بصورت سیکل بسته طراحی شده، در تابستان 1979 با هزینه ساخت سه میلیون دلار در سواحل هاوایی طراحی شده است.

این واحد شامل مبدل حرارتی از نوع صفحه از جنس تایتانیوم است که برای راه‌اندازی یک واحد الکتریکی 50 کیلوواتی طراحی شده است.

آب سرد عمق دریا، توسط یک لوله به طول 660 متر و قطر 6/0 متر منتقل می شود.

اما خروجی خالص این نیروگاه 12 تا 15 کیلووات است.

کشورهای دیگری که هم اکنون روی این طرح کار می کنند عبارتند از: ژاپن، فرانسه، سوئد و آلمان 1-4-2- اثرات زیست محیطی مطالعات انجام شده در مورد صدمات زیست محیطی نیروگاههای OTEC، برخی نگرانی های بالقوه را روشن نموده است که عمده ترین آنها به لزوم برداشت و تخلیه آب در حجم های بزرگ مربوط می شود.

پیش بینی می شود که موجودات زنده شامل تخمها، لاروها و گونه های مختلف ماهی همراه آب مکیده و در نتیجه تلف خواهند شد.

این مسئله را علاوه بر مشکل زیست محیطی می توان یک مشکل کاری نیز به شمار آورد.

که احتمالاً با انتخاب مناسب محل مکش قابل کنترل خواهد بود.

آزادشدن دی اکسید کربن از آبهای گرم سطحی به اتمسفر، بویژه در سیستم های از نوع سیکل باز ممکن است پیش بیاید، ولی در بدترین حالت، مقدار آن فقط مقدار متناظر مربوط به نفت و مربوط به ذغال سنگ است.

1-4-3- نتیجه گیری انرژی حرارتی دریایی بطور بالقوه در مناطق حاره و نیمه حاره موجود است.

تکنولوژی آن تکامل نیافته است و به نظر می رسد که در زمینه کارآیی اقتصادی هنوز جای پیشرفت بسیار دارد.

تحقق یافتن این پیشرفتها به حمایت مستمر از تحقیق و توسعه نیاز دارد.

این نیروگاهها قادر به جایگزینی تولید دیزلی در مناطق دورافتاده می باشند و نیز می‌توانند ارزانترین روش را برای تهیه آب شیرین فراهم کنند.

پیش بینی های توسعه نشان می دهند که تولید سالانه انرژی OTEC تا سال 2020 تحت سناریوی کمتر مساعد به مقدار 35 تراوات ساعت و تحت سناریوی مساعدتر به مقدار 168 تراوات ساعت بالغ خواهد شد.

این رقم های کلی که شامل صرفه جوئی انرژی بخاطر تولید محصولات جانبی (آب شیرین و آب سرد) نیز می شوند به ترتیب معادل 8/7 و 4/37 Mtoe می باشد.

1-5- انرژی اختلاف غلظت نمک بین آب شیرین و آب دریا اختلاف فشار اسمزی بزرگی (معادل 240 متر ارتفاع) وجود دارد.

در تئوری اگر بتوان از این فشار استفاده نمود، هر متر مکعب آب که از رودخانه به دریا سرازیر می شود.

می تواند 65/0 کیلووات ساعت برق تولید کند.

جریانی به میزان یک متر مکعب در ثانیه می تواند تبدیل به خروجی توان، به میزان 2340 کیلووات گردد.

بطور مفهومی می توان گفت که ارتفاع تئوریک با جریان یافتن آب شیرین از طریق یک غشاء نیمه تراوا به داخل یک مخزن آب شور ایجاد می شود.

با فرض اینکه میزان شوری در طول فرآیند کاهش نیابد، فشار کافی برای بالابردن سطح آب مخزن تا ارتفاع 240 متری وجود خواهد داشت.

سپس می توان آب را از طریق یک توربین تخلیه نمود و انرژی آن را بازیابی کرد.

در تئوری و به فرض اینکه تمام رودخانه‌های جهان را بتوان با دستگاههایی با راندمان کامل مهار نموده، توانی به اندازه 6/2 تراوات بدست خواهد آمد.

1-5-1- تکنولوژی اختلاف غلظت نمک در دهه 1970 تحقیقاتی برای یافتن راههای عملی استخراج انرژی گرادیان نمک صورت گرفت.

عملاً مشکلاتی را در سر راه خود داشت.

آب شیرین در عمل آب نمک را رقیق می کند و برای حفظ گرادیان غلظت نمک، باید آب شور بیشتری به مخزن وارد کرد.

اگر فرآیند پیوسته باشد، تراز سطح آب مخزن به 240 متر بالاتر از سطح دریا خواهد رسید و در این حالت قدرت بسیار زیادی برای پمپ کردن آب شور در مقابل چنین ارتفاعی لازم است.

متأسفانه بهترین روش های عملی که در نتیجه تحقیقات مشخص شده‌اند بسیار گران هستند.

فرآیند الکترودیالیز معکوس، با انرژی مشابه یک باتری نمکی، برای استخراج انرژی از آب شور پیشنهاد شده است.

در یک مقاله منتشر شده به سال 1987، هزینه سرمایه گذاری معادل 50000دلار آمریکا به ازاء هر کیلووات گزارش شده است.

هزینه پیش بینی شده در روش استفاده از اسمز معکوس برای بالابردن سطح آب و در نتیجه تغذیه توربین 10 تا 14 سنت آمریکا برای هر kwh است.

روش سومی که از نظر فنی امکانپذیر به نظر رسیده است،‌بر اختلاف فشار بخار آب و آب نمک استوار است.

آب می بایست بخار شده و در آب شور تقطیرشود و جریان بخار برای گرداندن یک توربین بکار می رود.

در این فرآیند شرایط توربین نظیر نیروگاههای OTEC سیکل باز است،‌و در نتیجه ماشین آلاتی با قیمت تقریباً مساوی مورد نیاز خواهد بود.

اما این سیستم چون آب شیرین را مصرف می کند، نسبت به OTEC سیکل باز که آب شیرین تولید می کند بطور اصولی در موقعیت پائین تری قرار دارد.

1-5-2- نتیجه گیری با توجه به سرمایه گذاری زیادی که لازم است برروی پروژه های تولید برق از طریق اختلاف غلظت نمک آب دریاها صرف شود، همچنین راندمان پائین این نیروگاهها و همچنین مطالعات و تحقیقات دانشمندان در دهه 1970 باعث دلسردی و توجه کمتر به این موضوع می شود.

و در سالهای اخیر مبحث گرادیان نمک هیچ گونه تلاش تحقیقاتی را به خود جذب نکرده است.

در نتیجه شکل های دیگر انرژی های دریایی،‌اهداف سودمندتری برای تلاش های توسعه در آینده به نظر می رسد.

فصل دوم: جـزر و مــد 2-1- منشاء و تاریخچه جزر و مد براساس حفاریهای بعمل آمده در احمدآباد هند یک حوضچه جزر و مدی تعمیر کشتی یافت شده است که مربوط به 2450 سال قبل از میلاد مسیح می باشد که بیانگر توجه بشر از زمانهای قدیم به این پدیده می باشد.

در دوران پس از قرون وسطی سه نظریه در مورد جزر و مد ارائه گردیده است.

نظریه اول را گالیله ارائه کرد وی می گفت گردش سالانه زمین بدور خورشید و نیز چرخش روزانه آن بدور محور خودش سبب ایجاد حرکاتی در دریاها می شود که با تغییراتی که ناشی از شکل و هندسه بستر دریا، در هر محل می باشد جزر و مد را ایجاد می کند.

نظریه دوم مربوط به فیلسوف فرانسوی دکارت بود که چنین می اندیشید که فضای اطراف ماه پر از ماده غیرقابل رویتی به نام اتر می باشد.

هنگامیکه ماه به دور زمین می چرخد این ماده را فشرده می سازد و اتر نیز این فشار را به دریا تحمل می کند لذا جزر و مد پدید می آید.

نظریه سوم را کپلر ارائه کرد، وی یکی از بنیانگذاران ایده اعمال جاذبه از ماه بر آبهای اقیانوسها بود و بر اسا این پدیده آبهای اقیانوسها بالا کشیده می شود و این جاذبه با نیروی جاذبه ای که از سوی زمین به آبهای اقیانوسها اعمال می گردد متعادل می گردد.

به تدریج وقتی که ایده مرکز بودن خورشید و چرخش هریک از سیارات منظومه شمسی به دور خورشید جا افتاد نظریات کپلر بیشتر مورد توجه قرار گرفت.

با این حال این نظریات قادر نبودند علت اینکه دو بار جزر و مد در یک روز قمری (در برخی مناطق) رخ می دهد را بیان کنند لکن با ظهور قانون نیوتن به این سوال نیز چنین پاسخ داده شد که هردو جسمی یکدیگر را با نیرویی که متناسب با جرم آن در جسم و نسبت عکس با مجذور فاصله آن دو جسم دارد می کشند.

2-2- مکانیسم تشکیل جزر و مد جزر و مد (Tide) و جریانات جزر و مدی نتیجه اثر نیروهای جاذبه اجسام آسمانی خصوصاً ماه و خورشید است این نیروها سبب افزایش ارتفاع سطح آب شده که این افزایش نیز سبب ایجاد جریانات افقی جزر و مدی (Tidalstream) می گردد.

همچنانکه زمین به دور خود می چرخد تغییرات ارتفاع سطح آب نیز در هردو نقطه روی این کره رخ می دهد و هر لحظه در دو نقطه مقابل روی کره زمین سطح آب بالا و در دو نقطه دیگر سطح آب پائین خواهد آمد.

بالاآمدن سطح آب ناشی از نیروهای جاذبه اجسام آسمانی را پدیده مد (High Tide) گویند و پائین آمدن سطح آب ناشی از اثر این نیروها را پدیده جزر (Low Tide) می گویند.

اختلاف ارتفاع سطح آب مد و آب جزر را دامنه یا اختلاف سطح جزر و مد (Tidal Range) می نامند.

از بین اجسام آسمانی (ماه و خورشید) نیروی جاذبه ماه طبق قانون جاذبه نیوتن از نیروی جاذبه خورشید خیلی بیشتراست.

(در همچنین فصل محاسبه شده است) و به همین علت بیشترین سهم را روی بوجودآمدن جزر و مد دارد.

زمانبندی جزر و مد از روزی به روز دیگر متفاوت است و آن هم به خاطر آنکه مدار ماه برحسب منظم 24 ساعت اتفاق نمی افتد.

در عوض چرخش ماه به دور زمین هر 24 ساعت و 50 دقیقه یکبار رخ می دهد.

در بین این مدت، جزر و مد دوبار رخ می‌دهد که در نتیجه سیکل آن کمتر از 12 ساعت و 25 دقیقه است.

جزر و مد وابسته به جاذبه خورشید هر 12 ساعت یک مرتبه ظاهر می شود که دامنه آن خیلی کم است.

2-3- ترکیب اثر ماه و خورشید برروی جزر و مد 2-3-1 جزر و مد حداکثر جزر و مد حداکثر زمانی رخ می دهد که ماه و خورشید و زمین در یک راستای مستقیم نسبت به یکدیگر قرار بگیرند در شکل 2-1 نشان داده شده است در این حالت بیشترین جزر و مد و یا جزر و مد کامل داریم.

مدهای کامل بیشترین مقدار و جزرهای کامل کمترین مقدار را دارند.

شکل 2-1- جزر و مد حداکثر 1-3-4- جزر و مد حداقل جزر و مد حداقل زمانی رخ می دهد که خورشید، زمین و ماه یک زاویه قائمه با یکدیگر بسازند آنگاه برآمدگی های ناشی از خورشید و ماه هم فاز نمی باشند و اثر یکدیگر را خنثی می کنند.

که این حالت را نیز جزر و مد کمترین می گویند.

در این حالت مدهای کامل کمتر از دیگر مواقع مد و جزرهای کامل بسیار کمتر از دیگر مواقع هستند.

در شکل 2-2 نحوه قرارگرفتن زمین، ماه و خورشید در حالت جزر و مد حداقل نشان داده شده است.

شکل 2-2- جزر و مد حداقل طبق محاسبات انجام شده جزر و مد حداکثر در طول یکماه دوبار خواهیم داشت.

نمودار تغییرات دامنه جزر و مد برای یک ماه قمری در شکل 2-3 آمده است.

شکل 2-3- تغییرات دامنه جزر و مد برای یک ماه قمری 2-4- نسبت نیروهای مولد جزر و مد ماه و خورشید طبق قانون جاذبه نیوتن، همیشه دو جسم به یکدیگر نیرو وارد می کنند که بزرگی این نیرو با جرم دو جسم رابطه مستقیم و با توان دوم فاصله مرکز جرم آنها نسبت عکس دارد از آنجائیکه زمین در حین حرکت چرخشی و انتقالی خود، به نوعی در میدان جاذبه ماه و خورشید قرار دارد آنها در هر زمان بهم نیرو اعمال می کنند در اثر نیروی شغلی که در اثر جاذبه دو جسم بزرگ به وجود می آید آنها یکدیگر را بوسیله نیروی گریز از مرکز که بوسیله چرخش حول مرکز جرم خودشان بوجود می آید، دور می کنند.

این دو نیرو در مرکز جرم هرکدام از آنها در تعادل می باشد ولی در سطح زمین این نیروها با یکدیگر در تعادل نیستند که این امر علت اصلی بوجود آمدن جزر و مد در کره زمین می باشد.

طبق رابطه زیر، مقدار مطلق نیروی اعمال شده خورشید به نقاط مختلف کره زمین 177 برابر نیروی اعمال شده از طریق ماه می باشد: ولی در بوجودآوردن جزر و مد همانطور که قبلاً اشاره شد ماه مؤثرتر از خورشید می باشد.

چرا که علت اصلی بوجود آمدن جزر و مد اختلاف نیروهای بین مقادیر Fa و Fb (نیروهای اعمال شده توسط ماه) و اختلاف F'a و F'b (نیروی اعمال شده توسط خورشید) می باشد.

نسبت این نیروها از رابطه زیر بدست می آید: در روابط فوق: : فاصله مرکز جرم ماه تا زمین : فاصله مرکز جرم خورشید تا زمین : نسبت جرم خورشید به زمین : نسبت جرم ماه به زمین : ثابت جهانی شتاب جاذبه : شعاع کره زمین قابل ذکر است که جرم زمین، خورشید و ماه به ترتیب 1024×6 و 1030×963/1 و 1022×342/7 کیلوگرم می باشد.

همانطور که از روابط فوق مشخص شد در تشکیل جزر و مد نیروی اعمال شده از طرف خورشید به اندازه 46 درصد نیروهای اعمال شده از طرف ماه به زمین نقش دارد.

با توجه به رابطه ای که برای نسبت مقادیر جزر ومد ماه و خورشید نشان داده شده اثر فاصله بسیار بیشتر از جرم می باشد (با مجذور فاصله نسبت دارد) لذا می توان نتیجه گرفت درصورتیکه آنالیز مشابهی برای اثر جاذبه سایر سیارات برروی کره زمین انجام دهیم با توجه به بعد مسافت، اثر ناچیزی برروی دامنه جزر و مد در روی زمین خواهند داشت.

از این رو خورشید و ماه تنها سیاراتی هستند که اثر قابل ملاحظه و عمده ای برروی جزر و مد در روی زمین دارند.

2-5- اثر اینرسی آب برروی جزر و مد آنچه تاکنون گفته شد حالت ساده ای بود که کره زمین را تماماً آب فرا گرفته و از اثر اینرسی آب اغماض گردیده است ولی در عالم واقع بدین گونه نمی باشد.

برای مثال طبق تئوری تعادل (Equilibrium Theory) ما انتظار داریم که مد حداکثر در یک محل خاص هنگامی که ماه از نصف النهار گذشته از آن محل عبور کند رخ می دهد.

اما آنچه که در طبیعت مشاهده می کنیم این است که مد حداکثر با کمی تأخیر بعد از اینکه ماه نصف النهار مربوطه را قطع کرده رخ می دهد که این امر ناشی از اینرسی سیستم جزر و مدی می باشد.

همچنین برطبق تئوری تعادل انتظار داریم که وقتی ماه و خورشید در یک راستا نسبت به زمین قرار می گیرند.

بیشترین جزر و مد را داشته باشیم حال آنکه عملاً 1 تا 3 روز تأخیر داریم که این نیز ناشی از اینرسی سیستم جزر و مدی می باشد و 1 تا 3 روز تأخیر را تأخیر جزر و مد (Aye of the Tide) گویند.

2-6- اثر عدم تقارن مدار زمین و ماه برروی جزر و مد عامل پیچیده ای که برروی جزر و مد اثر می گذارد عدم یکنواختی فواصل بین زمین و ماه از یکسو و از سوی دیگر زمین و خورشید می باشد.

مدار گردش زمین به دور خورشید یک بیضی می باشد که خورشید در مرکز این بیضی قرار ندارد.

لذا فلاصله زمین و خورشید متغیر است همانطور که دیدیم نیروی مولد جزر و مد با مکعب فاصله نسبت عکس دارد و بر اساس بررسی های بعمل آمده نیروهای مولد جزر و مد ناشی از خورشید تا 5± درصد از مقدار متوسط تغییر می کند.

مدار گردش ماه به دور زمین نیز یک بیضی می باشد که زمین در مرکز بیضی نمی‌باشد و براساس محاسبات به عمل آمده نیروی مولد جزر و مد ناشی از ماه تا 16± درصد از مقدار متوسط تغییر می کند.