موج و انرژی

به هر آشفتگی در محیط که در فضا منتشر می‌شود و اغلب حامل انرژی است موج می‌گویند؛ می‌توان از انرژی این امواج استفاده کرد. گاهی هم انرژی امواج می‌تواند مخرب باشد. برخورد امواج بزرگ دریا به ساحل و تخریب‌های آن نمونه‌ای از تخریب‌های موج است. در این بخش انرژی امواج را توضیح می‌دهیم.

امواج در اقیانوس باز بر اثر عمل باد روی سطح اقیانوس تولید می‌شوند. کل انرژی موج توزیع شده در زمین در حدود تخمین زده می‌شود که در حدود انرژی کلی توزیعی جزر و مد است. انرژی موج منبع تجدید شونده است (انرژی برگشت پذیر) و معمولاً نسبت به انرژی باد بیشتر قابل تولید می‌باشد. انرژی که از امواج استخراج می‌گردد، دوباره به سرعت توسط برهمکنش با دو سطح اقیانوس پر می‌شود. موج در اثر وزش باد روی سطح اقیانوس به وجود می‌آید. در امواج اقیانوس انرژی خارق‌العاده‌ای وجود دارد.

مجموع نیروی امواجی كه خطوط ساحلی دنیا را در می‌نوردند، 2 تا 3 میلیون مگاوات تخمین زده می‌شود. سواحل غربی ایالات متحده و اروپا و سواحل ژاپن و نیوزلند محل‌های مناسبی برای مهار انرژی امواج اقیانوس هستند. یكی از راه‌های مهار انرژی امواج این است كه خط سد امواج را به کانال‌های باریك كج كرده و در آنجا متمركز كنیم، این كار باعث نیرو و اندازه امواج می‌شود. سپس امواج می‌توانند به ظرف‌هایی كانال كشی شده و یا مستقیماً برای گرداندن توربین‌ها به كار روند. هیچ دستگاه انرژی موجی تجاری بزرگی وجود ندارد، اما انواع كوچك آن موجود می‌باشند، مکان‌های ساحلی كوچك بهترین وضعیت را در آینده نزدیك برای تولید انرژی موجی كافی برای جوامع محلی دارند.

برای استفاده از انرژی امواج با سه طرح از انرژی آن بهره برداری می‌شود:

استفاده از استوانه‌های شناور

امواج متحرک اقیانوس دارای انرژی جنبشی است. از این انرژی می‌توان جهت چرخش یک توربین استفاده نمود. در تصویر، مثال ساده‌ای از این نوع انرژی را می‌بینید. همان طوری که در تصویر نشان داده شده است، موج در محفظه به طرف بالا حرکت نموده و باعث خروج هوا از طرف دیگر آن می‌شود. سپس هوای متحرک باعث چرخش توربین شده و در نتیجه ژنراتور را به گردش در می‌آورد. زمانی که موج پایین می‌رود، جریان هوا از توربین عبور کرده و مجدداً از طریق درهایی، که معمولاً بسته‌اند، وارد محفظه می‌شود. این صرفاً یکی از سیستم‌های تولید انرژی از موج است.

استفاده از بادامک‌های شناور

وقتی موج می‌آید بادامک ‌ها را می‌ چرخاند و این حرکت چرخشی را به ژنراتور وصل می‌کنند. در واقع تعداد زیادی از این بادامک‌ها را توسط میله‌ای به هم وصل می‌کنند و مجموعه را در نزدیکی ساحل روی امواج می‌گذارند، این سیستم‌ها برای امواج سنگین کاربرد دارد.

استفاده از جزایر طبلک

سیستم طبلکی: چیزی شبیه تیوپ اتومبیل می‌باشد که دیواره‌های آن قابل ارتجاع می‌باشد. قسمت‌های داخلی تقسیم بندی، توربین جاگذاری کرده‌اند. این سیستم را به صورت شناور روی آب می‌اندازند و موج به آن‌ها ضربه وارد می‌کند. این ضربه به بدنه تیوپ وارد می‌شود و موجب فرورفتگی آن می‌شود. فرورفتگی باعث فشرده شدن هوای داخل آن شده، در نتیجه هوای فشرده از یک محفظه وارد محفظه دیگر می‌شود و باعث چرخش توربین‌ها می‌گردد. تنها منبع تولید انرژی پاک که قابل پیش بینی است، منبع تولید برق از امواج و جزر و مد « کشنده» است که می‌توان زمان وقوع جزر و مد را به درستی محاسبه و روی نمودارها ترسیم کرد.

تصاویر زیر برخی دیگر از نیروگاه‌های موجی به صورت شناور روی آب هستند، برخی نیز در كنار ساحل انرژی آب را به برق تبدیل می‌كنند.

انرژی موج دریا از نوع تجدید پذیر است. چنین منابعی، نیازی به میلیون‌ها سال زمان برای به وجود آمدن ندارند و بی‌پایان هستند. تولید انرژی به این روش آلودگی دربر ندارد. این نیروگاه‌ها در طول زمستان می‌توانند بیشترین میزان انرژی را تولید كنند و خوشبختانه در چنین زمان‌هایی به انرژی بیش‌تری نیازمند هستیم. مولدهای كوچك موجی می‌توانند در نواحی دور دست كه انتقال برق مقرون به صرفه نیست به كار روند؛ اما توان تولید شده در نیروگاه‌های موجی ثابت نبوده و بستگی به شرایط موج دریا دارد. هزینه ساخت مولدهای موجی زیاد و ساخت آن‌ها دشوار است.

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: مرتضی عرفانیان

تنظیم: مریم فروزان کیا