باشگاه خبری فراساحل: استفاده مناسب از منابع ارزشمند نهفته در دریاها و آب‌های اطراف مستلزم برخورداری از ابزار و روش متناسب با آن است. با توجه به توسعه دانش و فناوری در دنیا، لازم است که در ابتدا فن‌آوری‌های جدیدی که می‌توانند در استفاده بهتر از منابع موجود دریاها مؤثر باشند شناسایی شده و نحوه استفاده و به‌کارگیری آن‌ها با توجه به شرایط حاکم بر دریاها و آب‌های ایران معرفی گردند. علاوه بر این، بومی‌سازی فناوری‌های جدید و حرکت به سمت تحقیقات نوین که منجر به فناوری در حوزه مهندسی دریایی شود کاملا ضروری است.

تاریخچه
انسان‌ها سال‌ها پیش از میلاد مسیح نیز از جزر و مد و جریانات موج آب بهره می‌گرفتند. برای مثال از نوسانات دوره‌ای موج به خوبی آگاه بودند و می‌دانستند چه زمانی و کجا با جریانات آبی قوی مواجه خواهند شد. تاسیسات و بناهای کوچک هیدرودینامیکی متعددی نظیر سیستم‌های پمپاژ آب و آسیاب‌های بادی از قرون وسطی در سرتاسر جهان به جا مانده است. برخی از این ابزار و وسایل هنوز و در دوران اخیر نیز استفاده می‌شدند. برای مثال چرخ آبی بزرگ برای پمپاژ آب در هامبورگ آلمان تا قرن نوزدهم همچنان مورد استفاده بود. لیکن با پیشرفت صنعتی بشر و جامعه، برق رسانی و الکتریکی کردن تمام جنبه‌های تمدن مدرن به توسعه مبدل‌های گوناگون جهت انتقال منابع انرژی پتانسیل به انرژی الکتریکی منجر شد. در این راستا مطالعات جدی به منظور طراحی نیروگاه‌های موجی در مقیاس صنعتی برای استفاده و بهره‌گیری از انرژی موج در قرن بیستم با رشد سریع دانش الکتریک در صنعت آغاز گردید.

تولید انرژی از دریا
انواع روش‌های استفاده از انرژی دریا به صورت‌های زیر می‌باشد:

1- انرژی امواج ناشی از جزر و مد
انرژي دريايي يا اقيانوسي يكي از انواع انرژي تجديدپذير است كه در كنار منابع ديگري نظير انرژي خورشيدي و باد، مورد توجه قرار گرفته است. انرژي امواج و انرژي جزر و مد را مي‌توان مهمترين زير مجموعه‌هاي انرژي‌هاي دريايي به شمار آورد. به دليل تفاوت‌هاي موجود در ويژگي‌ها و روش‌هاي فني جذب آنها، توسعه اين دو منبع راه متفاوت و مستقلي را طي كرده است.

نيروگاه‌هاي جزر و مدي به دليل مشابهت با نيروگاه آبي و استفاده از فناوري آماده آنها، به پيشرفت‌هاي سريعي نايل آمده است. اما بروز مشكلات زيست محيطي باعث شده است كه تحول و ايجاد تغييرات اساسي در روش كار ضروري شود. توسعه آنها به روش قبل به رغم پيشرفت‌هاي ذكر شده، در عمل محدود شده است. نيروگاه‌هاي موجي از تنوع زيادي برخوردار هستند. برخي بر روي آب شناورند و برخي ديگر در ساحل نصب مي‌شوند. همچنين نحوه درگيري آنها با امواج و در نتيجه نوع حركتي كه جذب مي‌كنند با هم تفاوت بسيار دارد. علاوه بر كارهاي مطالعاتي نمونه‌هاي كوچكي نيز از برخي سيستم‌هاي موجي در نقاط مختلف جهان ساخته شده و مورد آزمايش قرار گرفته است.

امواج در اثر انتقال انرژي از باد به دريا به وجود مي‌آيند. نرخ اين انتقال انرژي بستگي به سرعت باد و نيز به مسافتي داردكه در طول آن باد با سطح آب در فعل و انفعال بوده است. موج‌ها به دلیل جرم آبي كه نسبت به سطح متوسط دريا جابجا شده، انرژي پتانسيل و به خاطر سرعت ذرات آب، انرژي جنبشي را با خود حمل مي‌كنند. انرژي ذخيره شده از طريق اصطكاك و اغتشاش و با شدتي كه بستگي به ويژگي امواج و عمق آب دارد، تلف مي‌شود. موج‌هاي بزرگ در آبهاي عميق انرژي خود را با كندي بسيار از دست مي‌دهند در نتيجه سيستم‌هاي امواج بسيار پيچيده هستند و اغلب هم از بادهاي محلي و هم از توفان‌هايي كه روزها قبل در دور دست اتفاق افتاده‌اند سرچشمه‌ مي‌گيرند. امواج توسط دامنه و دوره تناوبشان مشخص مي‌شوند. قدرت امواج معمولاً برحسب كيلووات بر متر بيان مي‌شود كه نمايانگر شدت انتقال يا عبور انرژي از يك خط فرضي به طول يك متر و موازي با موج است. امروزه فناوري توليد انرژي از موج اقيانوس‌ها وجود دارد، به طوري كه بيش از 400 اختراع در اين زمينه به ثبت رسيده است كه ازآنها به سه روش اصلي استفاده از كانال به شكل مخروط ناقص، استفاده از حركت عمومي امواج اقيانوس توسط مكانيزم‌هاي گوناگون و استفاده از يك ستون نوساني آب مي‌توان اشاره كرد.

جزر و مد دريا در اثر جاذبه ماه و خورشيد به هنگام گردش زمين به وجود مي‌آيد. نيروي جاذبه ماه باعث ايجاد برآمدگي درآب‌ها شده و به علت گردش وضع زمين اين برآمدگي به سمت غرب جريان پيدا مي‌كند در نتيجه موج‌هايي با دوره 12 ساعت و 25 دقيقه ايجاد مي‌شود. كه دامنه نوسان آنها در اقيانوس‌هاي بزرگ درحدود 0/5 متر است. اثر نيروي جاذبه خورشيد نيز مشابه ولي ضعيف‌تراست و هر 12 ساعت يك مرتبه ظاهر مي‌شود. به اين ترتيب جزر و مد به صورت منظم در قالب امواج قمري رخ مي‌دهد. بيشترين دامنه جزر و مد زماني به وجود مي‌آيد كه ماه و خورشيد در يك راستا قرار گرفته باشند (اقران) و برعكس هنگامي كه آنها در بربيع باشند اين دامنه حداقل است. هنگامي كه امواج جزر و مدي به سواحل و فلات قاره مي‌رسند، دامنه آنها مي‌تواند در اثر هجوم آب، قيفي شدن آبراه و ايجاد رزنانس به طور قابل ملاحظه‌اي افزايش يابد. مثلاً دامنه جزر و مد در نقاط مناسبي از کشور كانادا به بيش از 10 متر مي‌رسد. به رغم پيچيدگي خاصي كه در مورد جزر و مد وجود دارد پيش‌بيني و محاسبه دقيق آن در هر محل ممكن است.

استحصال انرژي از جزر و مد در نقاطي عملي است كه انرژي زيادي به صورت جزر و مدهاي بزرگ در آنها متمركز شده باشد و به علاوه جغرافياي محل نيز براي احداث نيروگاه جزر و مدي مکان مناسبي فراهم كرده باشد. چنين مكان‌هايي در همه جا يافت نمي‌شوند. اما تا بحال تعداد نسبتاً زيادي شناسايي شده‌اند. در حال حاضر تعداد كمي نيروگاه جزر و مدي در جهان احداث شده است. نخستين و بزرگترين آنها كه از نوع تك حوضچه‌‌اي و دو اثري بوده‌، با ظرفيت 240 مگاوات در لارانس فرانسه تأسيس شده است كه جنبه تجاري دارد. به غير از آن، نيروگاه 20 مگاواتي آناپوليس در كانادا، نيروگاه آزمايشي ‌400 كيلوواتي كيسلاياگوبا در شوروي سابق و نيروگاه 3/2 مگاواتي جيانگيز در چين را مي‌توان نام برد. همچنين چند ايستگاه كوچك چند منظوره در چين احداث شده است. علاوه بر انرژي جزر و مد و امواج، انرژي حرارتي اقيانوس‌ها يا درياها كه از اختلاف دماي آبهاي سطحي و آبهاي عميق 1000 متري درياهاي بزرگ استفاده كرده و يك سيكل كم راندمان و دما پايين‌ ترموديناميكي را بين اين دو منبع حرارتي سرد و گرم برقرار مي‌كند نيز مورد توجه و بهره‌برداري آزمايشي قرار گرفته است.

2- انرژی جریانات دریایی
انرژی حاصل از جریانات کمتر مورد بررسی قرار گرفته است و حتی در برخی منابع معتبر انرژی‏های تجدیدپذیر، از این منبع به عنوان منبع انرژی نام برده نشده است. استحصال انرژی از این طریق نیز نسبت به بقیه منابع جدیدتر است و تنها می توان به یک یا دو نمونه که در عمل ساخته شده اند اشاره کرد.
شرکت انگلیسی Marine Current Turbine یا  MCT در این زمینه پیشرو بوده و پس از نصب توربین‏های 300 کیلوواتی Seagen در خلیج Bristol هم اکنون در حال نصب توربین‏های 1.2 مگاواتی در شمال ایرلند است. این فن‏آوری بسیار شبیه توربین‏های بادی کار می‌کند و از جریان سیال آب جهت چرخاندن پره‏های بزرگ استفاده می‌نماید. می‌توان این فن‏آوری را در مناطقی که سرعت جریان جزرومدی بالا است و یا در مناطقی که جریانات پایدار اقیانوسی سرعت قابل قبولی دارند نصب کرد. محصول این شرکت که Seagen نام دارد از دو پره دایره‏ای با قطر 15 تا 20 متر تشکیل شده که موتوری را می‌چرخانند. سرعت چرخش این پره‏ها 12 دور در دقیقه است تا برای جانوران بزرگ دریایی عبور کننده خطرناک نباشد. در کشور ما نیز به علت وجود تنگه‏ها و خورهای دارای جریانات با سرعت قابل توجه، احتمالاً امکان استفاده از این فن‌آوری وجود دارد.

3- اختلاف دمای زیاد بین کف و سطح
این نیروگاه‌ها با بهره‌برداری از اختلاف دمای میان سطح و عمق اقیانوس یک سیکل حرارتی باد و چشمه عظیم گرم و سرد تشکیل می‌دهند و از این راه می‌توان با استفاده از ایجاد بخار و تقطیر موادی مانند پروپان با آمونیاک سیکل حرارتی کاملی را تشکیل داد و بوسیله تجهیزات ویژه‌ای انرژی مکانیکی و در نهایت انرژی الکتریکی تولید نمود.

4- اختلاف چگالی(شوری)

از اختلاف چگالی و لایه‌بندی شدن آب دریاها و اقیانوس‏ها می‌توان اختلاف فشار ایجاد کرده و از این اختلاف فشار برای تولید الکتریسیته استفاده کرد.