انرژی جزر و مد

اقیانوس‌ها بیش از 70 درصد از مساحت سطح زمین را پوشش می‌دهند و مدت‌ها است که به عنوان یک منبع عظیم از انرژی های تجدید پذیر مورد توجه قرار گرفته‌اند. در اقیانوس‌ها بخشی از انرژی به عنوان انرژی حرارتی، بخشی به عنوان انرژی جنبشی (امواج و جریان) و همچنین در محصولات شیمیایی و بیولوژیکی ذخیره می‌شود. روش‌ های متعددی برای استخراج انرژی از دریا پیشنهاد شده است که اکثر آن‌ها را می‌توان در یکی از دسته ‌بندی‌ های زیر قرار داد:

• انرژی جزر و مد و جریان دریایی 
• انرژی موج
• انرژی حرارتی اقیانوس (OTEC)
• انرژی حاصل از گرادیان شوری (اسموز)
• کشت زیست توده دریایی

انرژی جنبشی موجود در جریان‌های دریایی را می‌توان با استفاده از فناوری نسبتا معمولی توربین های جزر و مد به الکتریسیته تبدیل کرد. مهار انرژی جنبشی در امواج، مجموعه‌ای متفاوت از چالش‌های فنی را ارائه می‌دهد و در نتیجه طرح‌های متنوعی پیشنهاد شده است. تبدیل انرژی حرارتی اقیانوس در مکان‌هایی با اختلاف دمای زیاد امکان‌پذیر است و انرژی را با استفاده از موتور حرارتی استخراج می‌کند. گرادیان شوری را می‌توان برای استخراج انرژی از طریق فرآیند اسمزی مورد بهره برداری قرار داد. کشت زیست توده دریایی می‌تواند بسیاری از محصولات مفید از جمله سوخت‌ های تجدید پذیر برای تولید برق را به همراه داشته باشد.

تنها بخشی از منابع انرژی اقیانوس جهانی را می‌توان در مکان‌ هایی یافت که از نظر اقتصادی امکان اکتشاف با فناوری موجود را دارند. با این حال این بخش هنوز هم می‌تواند سهم قابل توجهی در تامین برق اروپا داشته باشد. بخش انرژی‌ های تجدید پذیر دریایی در حال حاضر تمرکز بسیاری از تحقیقات صنعتی و دانشگاهی در سراسر جهان را به خود جلب کرده است.

انرژی جزر و مد چیست؟

انرژی اقیانوسی، از جمله انرژی موج و جریان جزر و مدی، پتانسیل ایفای نقش عمده در بازار برق را دارند و انرژی قابل اعتماد و پایداری را به ارمغان می‌آورد. برخی از جذاب‌ ترین ویژگی‌ های جریان‌ های جزر و مدی عبارتند از : 1. ماهیت بسیار قابل پیش بینی و 2. قابل توجه بودن آن در خطوط ساحلی.

اساسا دو راه برای تولید الکتریسیته از جریان‌ های دریایی و جزر و مدی وجود دارد: با استخراج انرژی از جریان آزاد آب یا ساختن سد بند در ورودی مناطقی که جزر و مد مناسبی دارند. سد بند، انرژی را به روشی مشابه نیروگاه‌ های برق آبی رودخانه‌ ای مهار می‌ کند و جزو اولین فناوری انرژی اقیانوسی بود که در یک پروژه در مقیاس بزرگ مورد استفاده قرار گرفت. سد بند 240 مگاواتی جزر و مد لارنس (La Rance) در طول دهه 1960 در فرانسه ساخته شد و همچنان نیز فعال است.

سد بند 240 مگاواتی جزر و مدی لارنس (La Rance)

استفاده از انرژی جزر و مد

توجه زیاد به جریان‌ های دریایی به عنوان منبع احتمالی انرژی در طول بحران نفت، در دهه 1970 جلب شد. این در حالی است که مجموع منابع فراوان انرژی جزر و مد دست نخورده باقی مانده است. با این حال، پیشرفت‌ های اخیر در صنعت الکترونیک، در صنعت فرا ساحلی و در فناوری انرژی بادی، ورود انرژی جزر و مد را به بازار انرژی بسیار نزدیک‌تر کرده است. در حال حاضر تعدادی از مفاهیم امید بخش و کم و بیش نوآورانه برای مبدل‌ های انرژی جریان دریایی وجود دارد.

مسائل کلی در مورد انرژی جریان دریایی و جزر و مدی

• جریان‌ های دریایی و جزر و مدی عموما به کندی حرکت می‌کنند اما از آنجایی که چگالی آب تقریبا 800 برابر چگالی هوا است، جریانی معادل 2 متر بر ثانیه با چگالی انرژی در سرعت باد 18 متر بر ثانیه مطابقت دارد. بنابراین 106 مکان مورد علاقه برای تولید برق در امتداد خط ساحلی اروپا شناسایی شده است. جریان‌ های قوی معمولا در تنگه‌ها و سایر گذرگاه‌های کم عمق و باریک یافت می‌شوند. برخی از مکان‌ های با جریان‌ های بسیار شدید عبارتند از: پنتلد فرث (Pentland Firth)، آلدرنی ریس (Alderney Race) در بریتانیا. همچنین مکان های امیدوار کننده‌ای را میتوان در تنگه مسینا (بین ایتالیا و سیسیل) و جزایر یونایی در دریای اژه یافت.
• پدیده جزر و مد ناشی از جاذبه گرانشی بین ماه و خورشید با اقیانوس‌ های زمین است. جریان جزر و مد توسط یک جریان دیگر قابل تغییر است که به صورت جریان‌ های جزر و مدی نیمه روزانه، روزانه و مختلط تقسیم‌بندی می‌شوند. این رفتار قابل پیش بینی، برنامه ریزی برای اطمینان از مقدار ظرفیت تولید انرژی از جزر و مد را آسان‌تر می‌کند. همچنین جریان‌ های دریایی با ماهیت ثابت‌ تر و البته با تغییرات فصلی توسط نیروی کوریولیس و تغییرات شوری و دما وجود دارند.
• مقدار استفاده (نسبت انرژی تولید شده سالانه به توان نامی دستگاه) هنگام ارزیابی پتانسیل اقتصادی تولید انرژی تجدید پذیر اهمیت دارد. این موضوع را می‌توان به عنوان هزینه سرمایه گذاری در نظر گرفت، در حالی که درآمد وابسته به انرژی تولید شده است. در میزان استفاده، تنها جنبه فنی و در دسترس بودن دستگاه را در نظر نمی‌گیرند، بلکه شامل تنوع طبیعی منبع انرژی نیز می‌شود. برای مثال، هوای ابری و یا آرام می‌تواند بر میزان استفاده از فتوولتائیک خورشیدی و توربین‌ های بادی تاثیر بگذارد. جریان‌ های دریایی درجه‌ای از بهره برداری در حدود 80 درصد را ارائه می‌دهند که هزینه‌ های سرمایه گذاری نسبتا بالایی را در هر واحد توان نصب شده می طلبد و در عین حال به دوام اقتصادی دست پیدا می‌کند. حتی جریانات جزر و مدی درجه بهره‌ برداری نسبتا بالایی در محدوده 40 تا 50 درصد را نشان می‌دهند، این عدد برای توربین‌های بادی رایج و مستقر در خشکی برابر 20 تا 30 درصد است. چندین ارزیابی منابع از پتانسیل انرژی موج و جزر و مد موجود انجام شده است اگر چه مقایسه برآوردها در نگاه اول دشوار است. متغیرها و عوامل مختلف در ارزیابی‌ها عبارتند از: میانگین بازده مورد انتظار، در دسترس بودن دستگاه، ضریب تاثیر قابل توجه (درصد کل منبع قابل استخراج یا در دسترس)، فاصله صفوف مبدل‌ های انرژی جزر و مدی، حد پایین‌تر سرعت جریان برای تولید برق از انرژی جزر و مد و نسبت بین جزر و مد اول و دوم.