تولید برق از طریق جزر و مد

[javadsh78]

با سلام خدمت دوستان جهت دریافت منابع بیشتر به آدرس زیر مراجع کنید

www.javadfallah68.blogfa.com

فهرست

​

عنوان صفحه
مقدمه 6

فصل دوم: جزر و مد 29

2-1- منشأ و تاريخچه جزر و مد 30 2-2- مكانيسم تشكيل جزر و مد 31 2-3- تركيب اثر ماه و خورشيد بر روي جزر و مد 32 2-4- نسبت نيروهاي مولد جزر و مد ماه و خورشيد 35
2-5- اثر اينرسي آب برروي جزر و مد 37
2-6- اثر عدم تقارن مدار زمين و ماه برروي جزر و مد 38
2-7- ساير پارامترهاي مؤثر در جزر و مد 38 2-8- كاربردهاي جزر و مد 39
2-9- مقدار انرژي قابل استحصال از جزر و مد 40
فصل سوم: شرايط بهره برداري از نيروگاه جزر و مدي 43

3-1- شرايط مكان مناسب براي احداث نيروگاه جزر و مدي 44

3-2- كشورهاي داراي پتانسيل جزر و مدي بالا 46 3-3- عوامل مؤثر بر دامنه جزر و مد 48
3-4- نكات اساسي طراحي نيروگاههاي جزر و مدي 48
3-4-1- نحوه عملكرد نيروگاه جزر و مدي 49
3-4-2- نحوه و تجهيزات آبگيري نيروگاه جزر و مدي 50 3-4-3- ساختن دايك 51
3-4-4- طراحي داخلي نيروگاه جزر و مدي 52 3-4-5- انواع توربين هاي بكارگرفته شده در نيروگاههاي جزر و مدي 53
3-4-6- طراحي محور توربين 54
فصل چهارم: نيروگاه جزر و مدي 55

4-1- روشهاي مختلف توليد برق از انرژي جزر و مدي 56 4-2- سيستم يك حوضچه اي 57
4-3- سيستم دو حوضچه اي 62
4-4- سيستم تركيبي شامل دو حوضچه 63
4-5- نيروگاههاي جزر و مدي در حالت تلمبه ذخيره اي 65
4-5-1- مزايا و معايب نيروگاههاي جزر و مدي در حالت تلمبه ذخيره اي 67
4-6- نيروگاههاي جزر و مدي بهره برداري شده 69
4-6-1- مشخصات نيروگاه جزر و مدي لارنس فرانسه 70
4-6-2- مشخصات نيروگاه جزر و مدي آناپوليس كانادا 71
4-7- بررسي سواحل ايران براي استفاده از انرژي جزر و مدي براي توليد برق 73
4-8- مسائل زيست محيطي نيروگاههاي جزر و مدي 75
4-9- نتيجه گيري 79
فصل پنجم: ترجمه مقاله (انرژي تجديد پذير) 81
- پيوست 114
- منابع و مأخذ 140
مقدمه:
رشد رو به تزايد مصرف منابع غيرقابل تجديد انرژي و افزايش آلودگي هاي ناشي از بهره برداري هاي بي رويه، توازن اين ذخائر پايان پذير را به مخاطره افكنده و در اين رابطه، بررسي راهكارهاي عملي استفاده از منابع جديد انرژي (انرژي‌هاي تجديدپذير[1]) در دستور كار محققان و دانشمندان قرار داده است. حفظ سلامت محيط زيست و قابليت بازيافت طبيعي دو خصوصيت مهمي است كه در گزينش نهايي اين منابع مورد توجه بوده و در اين راستا، جذب انرژي مفيد از اقيانوس ها، درياها و رودخانه ها بعنوان يكي از پاكيزه ترين منابع بكر به جهان معرفي گرديده است. بحران انرژي در دهه 1970 ميلادي، فكر دانشمندان را به سوي منابع انرژي مستقل از سوخت فسيلي كشانده كه از آن جمله استفاده از انرژي پايان ناپذير نهفته در درياها مي باشد. در اين پايان نامه به چگونگي توليد برق از جزر و مد درياها بعنوان يكي از انرژيهاي پايان ناپذير نهفته در دريا اشاره شده است. در فصل اول سعي شده تا ابتدا مختصري درباره انرژيهاي قابل حصول از درياها گفته شود تا خواننده اين پايان نامه يك ديد كلي درباره انرژيهاي دريايي پيدا نمايد. در فصل دوم در مورد جزر و مد و چگونگي به وجود آمدن جزر و مد و پارامترهاي موثر در جزر و مد مطالبي ارائه گرديده است. در فصل سوم به شرايط لازم مكاني، براي ايجاد نيروگاههاي جزر و مدي و نكات اساسي طراحي نيروگاههاي جزر و مدي اشاره شده است. در فصل چهارم به روشهاي مختلف توليد برق از طريق نيروي جزر و مدي، همچنين به عنوان نمونه دو نيروگاه جزر و مدي لارنس فرانسه و آناپوليس كانادا كه در حال حاضر از آنها براي توليد برق استفاده مي شود اشاره شده است. و در نهايت به بررسي سواحل ايران براي استفاه از انرژي جزر و مدي براي توليد برق پرداخته شده است.

فصل دوم:​

جـزر و مــد


2-1- منشاء و تاريخچه جزر و مد

براساس حفاريهاي بعمل آمده در احمدآباد هند يك حوضچه جزر و مدي تعمير كشتي يافت شده است كه مربوط به 2450 سال قبل از ميلاد مسيح مي باشد كه بيانگر توجه بشر از زمانهاي قديم به اين پديده مي باشد. در دوران پس از قرون وسطي سه نظريه در مورد جزر و مد ارائه گرديده است. نظريه اول را گاليله ارائه كرد وي مي گفت گردش سالانه زمين بدور خورشيد و نيز چرخش روزانه آن بدور محور خودش سبب ايجاد حركاتي در درياها مي شود كه با تغييراتي كه ناشي از شكل و هندسه بستر دريا، در هر محل مي باشد جزر و مد را ايجاد مي كند. نظريه دوم مربوط به فيلسوف فرانسوي دكارت بود كه چنين مي انديشيد كه فضاي اطراف ماه پر از ماده غيرقابل رويتي به نام اتر مي باشد. هنگاميكه ماه به دور زمين مي چرخد اين ماده را فشرده مي سازد و اتر نيز اين فشار را به دريا تحمل مي كند لذا جزر و مد پديد مي آيد. نظريه سوم را كپلر ارائه كرد، وي يكي از بنيانگذاران ايده اعمال جاذبه از ماه بر آبهاي اقيانوسها بود و بر اسا اين پديده آبهاي اقيانوسها بالا كشيده مي شود و اين جاذبه با نيروي جاذبه اي كه از سوي زمين به آبهاي اقيانوسها اعمال مي گردد متعادل مي گردد. به تدريج وقتي كه ايده مركز بودن خورشيد و چرخش هريك از سيارات منظومه شمسي به دور خورشيد جا افتاد نظريات كپلر بيشتر مورد توجه قرار گرفت. با اين حال اين نظريات قادر نبودند علت اينكه دو بار جزر و مد در يك روز قمري (در برخي مناطق) رخ مي دهد را بيان كنند لكن با ظهور قانون نيوتن به اين سوال نيز چنين پاسخ داده شد كه هردو جسمي يكديگر را با نيرويي كه متناسب با جرم آن در جسم و نسبت عكس با مجذور فاصله آن دو جسم دارد مي كشند. 2-2- مكانيسم تشكيل جزر و مد جزر و مد (Tide) و جريانات جزر و مدي نتيجه اثر نيروهاي جاذبه اجسام آسماني خصوصاً ماه و خورشيد است اين نيروها سبب افزايش ارتفاع سطح آب شده كه اين افزايش نيز سبب ايجاد جريانات افقي جزر و مدي (Tidalstream) مي گردد. همچنانكه زمين به دور خود مي چرخد تغييرات ارتفاع سطح آب نيز در هردو نقطه روي اين كره رخ مي دهد و هر لحظه در دو نقطه مقابل روي كره زمين سطح آب بالا و در دو نقطه ديگر سطح آب پائين خواهد آمد. بالاآمدن سطح آب ناشي از نيروهاي جاذبه اجسام آسماني را پديده مد (High Tide) گويند و پائين آمدن سطح آب ناشي از اثر اين نيروها را پديده جزر (Low Tide) مي گويند. اختلاف ارتفاع سطح آب مد و آب جزر را دامنه يا اختلاف سطح جزر و مد (Tidal Range) مي نامند. از بين اجسام آسماني (ماه و خورشيد) نيروي جاذبه ماه طبق قانون جاذبه نيوتن از نيروي جاذبه خورشيد خيلي بيشتراست. (در همچنين فصل محاسبه شده است) و به همين علت بيشترين سهم را روي بوجودآمدن جزر و مد دارد. زمانبندي جزر و مد از روزي به روز ديگر متفاوت است و آن هم به خاطر آنكه مدار ماه برحسب منظم 24 ساعت اتفاق نمي افتد. در عوض چرخش ماه به دور زمين هر 24 ساعت و 50 دقيقه يكبار رخ مي دهد. در بين اين مدت، جزر و مد دوبار رخ مي‌دهد كه در نتيجه سيكل آن كمتر از 12 ساعت و 25 دقيقه است. جزر و مد وابسته به جاذبه خورشيد هر 12 ساعت يك مرتبه ظاهر مي شود كه دامنه آن خيلي كم است. 2-3- تركيب اثر ماه و خورشيد برروي جزر و مد 2-3-1 جزر و مد حداكثر[11] جزر و مد حداكثر زماني رخ مي دهد كه ماه و خورشيد و زمين در يك راستاي مستقيم نسبت به يكديگر قرار بگيرند در شكل 2-1 نشان داده شده است در اين حالت بيشترين جزر و مد و يا جزر و مد كامل داريم. مدهاي كامل بيشترين مقدار و جزرهاي كامل كمترين مقدار را دارند.

file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image018.jpg

شكل 2-1- جزر و مد حداكثر​

1-3-4- جزر و مد حداقل[12] جزر و مد حداقل زماني رخ مي دهد كه خورشيد، زمين و ماه يك زاويه قائمه با يكديگر بسازند آنگاه برآمدگي هاي ناشي از خورشيد و ماه هم فاز نمي باشند و اثر يكديگر را خنثي مي كنند. كه اين حالت را نيز جزر و مد كمترين مي گويند. در اين حالت مدهاي كامل كمتر از ديگر مواقع مد و جزرهاي كامل بسيار كمتر از ديگر مواقع هستند. در شكل 2-2 نحوه قرارگرفتن زمين، ماه و خورشيد در حالت جزر و مد حداقل نشان داده شده است.

	file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image020.jpg

شكل 2-2- جزر و مد حداقل​

طبق محاسبات انجام شده[13] جزر و مد حداكثر در طول يكماه دوبار خواهيم داشت. نمودار تغييرات دامنه جزر و مد براي يك ماه قمري در شكل 2-3 آمده است.

	file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image022.jpg

شكل 2-3- تغييرات دامنه جزر و مد براي يك ماه قمري​

2-4- نسبت نيروهاي مولد جزر و مد ماه و خورشيد طبق قانون جاذبه نيوتن، هميشه دو جسم به يكديگر نيرو وارد مي كنند كه بزرگي اين نيرو با جرم دو جسم رابطه مستقيم و با توان دوم فاصله مركز جرم آنها نسبت عكس دارد از آنجائيكه زمين در حين حركت چرخشي و انتقالي خود، به نوعي در ميدان جاذبه ماه و خورشيد قرار دارد آنها در هر زمان بهم نيرو اعمال مي كنند در اثر نيروي شغلي كه در اثر جاذبه دو جسم بزرگ به وجود مي آيد آنها يكديگر را بوسيله نيروي گريز از مركز كه بوسيله چرخش حول مركز جرم خودشان بوجود مي آيد، دور مي كنند. اين دو نيرو در مركز جرم هركدام از آنها در تعادل مي باشد ولي در سطح زمين اين نيروها با يكديگر در تعادل نيستند كه اين امر علت اصلي بوجود آمدن جزر و مد در كره زمين مي باشد.

نيروي گرانشي ماه و زمين​ نيروي گرانشي خورشيد و زمين​

طبق رابطه زير، مقدار مطلق نيروي اعمال شده خورشيد به نقاط مختلف كره زمين 177 برابر نيروي اعمال شده از طريق ماه مي باشد: file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image023.png file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image025.png ولي در بوجودآوردن جزر و مد همانطور كه قبلاً اشاره شد ماه مؤثرتر از خورشيد مي باشد. چرا كه علت اصلي بوجود آمدن جزر و مد اختلاف نيروهاي بين مقادير F[SUB]a[/SUB] و F[SUB]b[/SUB] (نيروهاي اعمال شده توسط ماه) و اختلاف F'[SUB]a[/SUB] و F'[SUB]b[/SUB] (نيروي اعمال شده توسط خورشيد) مي باشد. نسبت اين نيروها از رابطه زير بدست مي آيد: file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image027.png file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image029.png file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image031.png در روابط فوق: file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image033.png : فاصله مركز جرم ماه تا زمين file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image035.png : فاصله مركز جرم خورشيد تا زمين file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image037.png : نسبت جرم خورشيد به زمين file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image039.png: نسبت جرم ماه به زمين file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image041.png : ثابت جهاني شتاب جاذبه file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image043.png : شعاع كره زمين قابل ذكر است كه جرم زمين، خورشيد و ماه به ترتيب 10[SUP]24[/SUP]×6 و 10[SUP]30[/SUP]×963/1 و 10[SUP]22[/SUP]×342/7 كيلوگرم مي باشد. همانطور كه از روابط فوق مشخص شد در تشكيل جزر و مد نيروي اعمال شده از طرف خورشيد به اندازه 46 درصد نيروهاي اعمال شده از طرف ماه به زمين نقش دارد. با توجه به رابطه اي كه براي نسبت مقادير جزر ومد ماه و خورشيد نشان داده شده اثر فاصله بسيار بيشتر از جرم مي باشد (با مجذور فاصله نسبت دارد) لذا مي توان نتيجه گرفت درصورتيكه آناليز مشابهي براي اثر جاذبه ساير سيارات برروي كره زمين انجام دهيم با توجه به بعد مسافت، اثر ناچيزي برروي دامنه جزر و مد در روي زمين خواهند داشت. از اين رو خورشيد و ماه تنها سياراتي هستند كه اثر قابل ملاحظه و عمده اي برروي جزر و مد در روي زمين دارند. 2-5- اثر اينرسي آب برروي جزر و مد آنچه تاكنون گفته شد حالت ساده اي بود كه كره زمين را تماماً آب فرا گرفته و از اثر اينرسي آب اغماض گرديده است ولي در عالم واقع بدين گونه نمي باشد. براي مثال طبق تئوري تعادل (Equilibrium Theory) ما انتظار داريم كه مد حداكثر در يك محل خاص هنگامي كه ماه از نصف النهار گذشته از آن محل عبور كند رخ مي دهد. اما آنچه كه در طبيعت مشاهده مي كنيم اين است كه مد حداكثر با كمي تأخير بعد از اينكه ماه نصف النهار مربوطه را قطع كرده رخ مي دهد كه اين امر ناشي از اينرسي سيستم جزر و مدي مي باشد. همچنين برطبق تئوري تعادل انتظار داريم كه وقتي ماه و خورشيد در يك راستا نسبت به زمين قرار مي گيرند. بيشترين جزر و مد را داشته باشيم حال آنكه عملاً
1 تا 3 روز تأخير داريم كه اين نيز ناشي از اينرسي سيستم جزر و مدي مي باشد و 1 تا 3 روز تأخير را تأخير جزر و مد (Aye of the Tide) گويند. 2-6- اثر عدم تقارن مدار زمين و ماه برروي جزر و مد عامل پيچيده اي كه برروي جزر و مد اثر مي گذارد عدم يكنواختي فواصل بين زمين و ماه از يكسو و از سوي ديگر زمين و خورشيد مي باشد. مدار گردش زمين به دور خورشيد يك بيضي مي باشد كه خورشيد در مركز اين بيضي قرار ندارد. لذا فلاصله زمين و خورشيد متغير است همانطور كه ديديم نيروي مولد جزر و مد با مكعب فاصله نسبت عكس دارد و بر اساس بررسي هاي بعمل آمده نيروهاي مولد جزر و مد ناشي از خورشيد تا 5± درصد از مقدار متوسط تغيير مي كند. مدار گردش ماه به دور زمين نيز يك بيضي مي باشد كه زمين در مركز بيضي نمي‌باشد و براساس محاسبات به عمل آمده نيروي مولد جزر و مد ناشي از ماه تا 16± درصد از مقدار متوسط تغيير مي كند. 2-7- ساير پارامترهاي موثر در جزر و مد علاوه بر اجسام سماوي پديده هاي ديگر نيز هستند كه برروي جزر و مد اثر مي‌گذارند: 1- بازتاب امواج از سواحل نامنظم اقيانوسها و درياها 2- مقاومت اصطكاكي كف دريا در آبهاي كم عمق 3- باد هم مي تواند بر تراز آب اثر بگذارد. 4- زلزله هايي كه در درياها و اقيانوسها رخ مي دهد. 2-8- كاربردهاي جزر و مد همانطور كه قبل از اين اشاره شد در زمانهاي گذشته و حتي قبل از ميلاد حضرت مسيح از انرژي جزر و مدي براي اهدافي خاص استفاده مي شده. در اين بخش به طور مختصر به ديگر كاربردهاي انرژي جزر و مد اشاره شده است: 1- توليد برق
از اختلاف ارتفاعي كه از پديده جزر و مد، در سطح درياها بوجود مي آيد مي توانيم با روشهاي خاص برق توليد كنيم. (اين موضوع بطور مفصل در فصل هاي بعدي بيان شده است) 2- استفاده از انرژي جزر و مد در نجات كشتي ها
در اين روش شناورهايي متناسب با وزن جسم غرق شده انتخاب و به هنگام جزر محكم به جسم غرق شده متصل مي گردند. اين شناورها عموماً بارجها و يا شبكه‌هاي آب بندي شده مي باشند. با شروع مد،‌شناور بطرف بالا حركت و زمان بالاآمدن، جسم مغروق را از بستر جدا مي كند. 3- آبياري زمين هاي ساحلي
در اين روش كانالهاي مزارع كه هم تراز با سطح متوسط آب رودخانه مي باشند به هنگام جزر و مد كه معمولاً دوبار در روز مي باشد،‌به هنگام مد آب دريافت كرده و آن را به سطح مزارع منتشر مي كنند. به هنگام جزر سطح آب رودخانه پائين آمده و كانالها خشك مي شوند. به اين ترتيب زمين ها بطور خودكار دوبار در روز آبياري مي شوند. 4- استفاده از جزر و مد براي ماهيگيري
در مناطقي كه داراي اختلاف جزر و مد قابل توجهي مي باشند مي توان با بستن تورهاي عمودي در بخش هايي كه در آب مد پرشده و در آب جزر خشك مي شوند براي ماهيگيري استفاده كرد. 2-9- مقدار انرژي قابل استحصال از جزر و مد به گفته كارشناسان كل توان جزر و مدي پراكنده در جهان حدود 10[SUP]6[/SUP]×4/2 مگاوات (پتانسيل) مي باشد كه حدود يك سوم مصرف برق جهان در اوائل دهه 1970 مي‌باشد. در حدود 10[SUP]6[/SUP]مگاوات از اين مقدار در آبها و سواحل كم عمق بوجود مي آيد كه با توجه به سرمايه گذاري عظيم لازمه، قابل استحصال نمي باشد. تنها بخشي كوچك از توان باقيمانده قابل حصول به نظر مي رسد. انرژي پتانسيل قابل استحصال در جزر و مد كه با دامنه R برحسب متر وارد حوضچه اي به مساحت A برحسب كيلومتر مربع مي‌شود برابر است با: حاصلضرب نيرويي كه به خاطر كنترل حركت جريان آب در دسترس مي باشد در متوسط فاصله عمودي پيموده شده توسط آب، يعني:

file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image045.png فاصله × نيرو = W​

file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image047.png​

g: شتاب جاذبه زمين (m/s[SUP]2[/SUP]) r: دانسيته آب (kg/m[SUP]3[/SUP]) A: مساحت حوضچه (km[SUP]2[/SUP]) R: دامنه جزر و مد (m) از آنجائيكه جزر و مد در طول هر روز جزر و مدي، دوبار وارد مخزن سد مي گردد. بنابراين در هر 8/24 ساعت، 4 حالت جزر و مد داريم لذا بيشترين انرژي كه به صورت تئوريكي مي توان بدست آورد به صورت زير مي باشد: file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image049.png file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image051.png اما بعلت افت هاي گوناگوني كه وجود دارد، انرژي واقعي در دسترس حدود 25 درصد مقاديري است كه توسط فرمول فوق بيان شده است. يعني: file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image053.png بعنوان مثال در حوضچه اي به اندازه km3×km20 با دامنه جزر و مد m5/1 بيشترين انرژي الكتريكي كه بصورت تئوري مي توان به دست آورد برابر با
MW7/29 و انرژي واقعي آن با فرض 25 درصد استحصال MW42/7 مي باشد.

فصل سوم:​

شرايط بهره برداري از نيروگاه جزر و مدي​

3-1- شرايط مكان مناسب براي احداث نيروگاه جزر و مدي مكانهاي مناسب براي احداث يك نيروگاه جزر و مدي،‌ خليج ها يا خورهاي كوچك و يا ورودي رودها به درياها مي‌باشند. زيرا در محل ورود يك رود به دريا و يا يك خليج است كه مي توان با احداث يك دايك[14](Dyke) حوضچه‌اي را بنا كرد كه در ارتباط با دريا باشد. محلي كه براي احداث نيروگاه جزر و مدي در نظر گرفته مي‌شود بايد واجد شرايط زير باشد: 1- ارتفاع جزر و مد در محل موردنظر در طول سال بايد از محدوده مناسبي برخوردار باشد. 2- خور يا محل ورودي به دريا بايد از شكل هندسي مناسبي برخوردار باشد. به نحوي كه با احداث يك دايك بطول نسبتاً كم يك حوضچه (Basin) با حجم مناسب ايجاد كرد. (در اين حالت هزينه‌هاي سدسازي و دريچه هاي سد كاهش مي يابد) 3- در آن مكان سيكل جزر و مد بصورت دوبار در روز باشد. 4- محل موردنظر نبايد بار رسوبي زياد داشته باشد، زيرا در معرض افزايش سريع رسوب در دهانه خور قرار مي گيرد. 5- محل موردنظر بايد به اندازه كافي از امواج دريا دورباشد. 6- منطقه داراي بار ترافيك دريايي نباشد. 7- فاصله تأسيسات جزر و مدي تا حد امكان تا مصرف كننده ها كوتاه باشد كه نتيجتاً سبب كاهش هزينه حمل و ارسال انرژي به مصرف كننده مي شود. براي توجيه هزينه بسيار گزاف ساختن حوضچه هاي عظيم و خريد و يا توليد تجهيزات هيدروالكتريك مربوطه بايد دامنه جزر و مد (Range Tide) در نقطه موردنظر خيلي بالا باشد كه اين امر تنها در نقاط محدودي در دنيا اتفاق مي اتفد. طبق آمارهاي جهاني حداقل ارتفاع يا دامنه جزر و مدي مطلوب براي احداث نيروگاه جزر و مدي 5 متر مي باشد. (بايد توجه داشت كه داشتن دامنه جزر و مدي شرط لازم است نه شرط كافي)

file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image054.jpg

در شكل 3-1 مكانهايي كه براي ساختن ايستگاههاي جمع آوري انرژي جزر و مد از نظر في داراي پتانسيل بالايي هستند (بدون توجه به ملاحظات زيست محيطي) نشان داده شده است.

شكل 3-1- مكانهاي مناسب براي بهره برداري از انرژي جزر و مد​

3-2- كشورهاي داراي پتانسيل جزر و مدي بالا كشورهايي كه از پتانسيل جزر و مدي خوبي برخوردار هستند و دامنه جزر و مد در آن مناطق نسبتاً قابل ملاحظه است عبارتند از: 1- انگليس 2- كانادا 3- فرانسه 4- روسيه 5- آرژانتين 6- ايالت متحده 7- برزيل
8- ايرلند شمالي 9- چين 10- هند 11- كره 12- آلاسكا 13- استراليا مشخصات محل هايي كه براي توسعه انرژي جزر و مدي در نظر گرفته شده اند آمار و اطلاعات مربوط به محل هايي كه تابحال شناسايي شده اند در جدول 3-1 ارائه شده است. در اين جدول كشور موردنظر و محل موردنظر در آن كشور آورده شده است و اطلاعاتي همچون دامنه متوسط جزر و مد، مساحت حوضچه، ظرفيت نصب تقريبي و خروجي سالانه را به ما مي هد.

جدول 3-1 محل هايي كه براي توسعه انرژي جزر و مدي در نظر گرفته شده اند.​

سايت​	دامنه متوسط ​ جزر و مد (m)​	مساحت حوضچه (km[SUP]2[/SUP])​	ظرفيت نصب تقريبي (MW)​	خروجي سالانه (TWH)​
آرژانتين
سان خوزه	9/5​		6800​	0/20​
استراليا
خليج سكيورI	9/10​			4/2​
خليج سكيورII	9/10​			4/5​
كانادا
كوبك	0/12​	240​	5338​	0/14​
كومبرلند	9/10​	90​	1400​	4/3​
شپودي	0/10​	115​	1800​	8/4​
هند
خليج كاچ	0/5​	170​	900​	7/1​
خليج كامباي	0/7​	1970​	7000​	0/15​
كره
گاروليم	8/4​	100​	480​	5/0​
چئون سو	5/4​			2/1​
انگلستان
سه ورن	0/9​	520​	8640​	0/17​
مرزي	5/6​	61​	700​	5/1​
كان وي	2/5​	6​	34​	1/0​
(مورد ديگر، كوچك)			1000​	0/2​
ايالات متحده
پاساماكوادي	5/5​
نيك آرم	5/7​		2900​	4/7​
تورناگين آرم	5/7​		6500​	6/16​
روسيه
مزنسكايا	0/6​	2640​	15000​	0/42​
توگور	7/5​	1120​	6800​	0/16​
پن ژينسك	2/6​	6788​	21400​	4/71​
كولسكايا	3/2​	6​	32​

3-3- عوامل موثر بر دامنه جزر و مد دامنه جزر و مد همانگونه كه نشان داده شده در نقاط مختلف جهان بسيار متفاوت است، عوامل اصلي موثر بر دامنه جزر و مد عبارتند از: 1- شكل خط ساحلي 2- عمق آب 3- پروفيل بستر دريا 4- عرض جغرافيايي وقتي عوامل فوق در يك محل داراي تركيب مناسبي باشند نوعي اثر تشديد كننده (Resonanse) بوجود مي آيد كه منجر به يك جزر و مد با دامنه بسيار بالا مي شود. 3-4- نكات اساسي طراحي نيروگاههاي جزر و مدي در اين قسمت سعي شده تا تفاوت‌ها و شباهت‌هاي نيروگاههاي آبي سنتي و جزر و مدي تا حد امكان نيز آورده شود. تفاوت عمده نيروگاههاي جزر و مدي با نيروگاههاي آبي سنتي در نحوه استفاده از منابع آب مي باشد. در نيروگاههاي آبي سنتي با ايجاد يك مانع بوسيله سد (Dam) در مسير رودخانه اي كه با شيب خاصي جريان دارد، اختلاف ارتفاعي پديد مي آيد كه رهاسازي آب از آن ارتفاع و عبور آن از بين توربين ها سبب تبديل انرژي مي‌شود. در نيروگاههاي جزر و مدي بطور خودبه خود اختلاف ارتفاع موردنياز براي عملكرد توربين وجود ندارد و تنها در هنگام رخ دادن پديده جزر و مد اين اختلاف ارتفاع ايجاد مي گردد. در نيروگاههاي جزر و مدي بايستي به نحوي از ارتفاع ايجادشده در اثر بالارفتن آب دريا و پائين آمدن آن استفاده نمود. طراحي نيروگاههاي جزر و مدي مشابه نيروگاههاي آبي سنتي شامل سه قسمت جداگانه زير است: 1- نحوه عملكرد نيروگاه جزر و مدي 2- دايك براي ايجاد حوضچه ها و دريچه ها براي عبور آب از دريا به حوضچه ها و بالعكس 3- طراحي داخلي نيروگاه (شامل طراحي تجهيزات الكترومكانيكي و طراحي معماري و سازه هاي نيروگاه) قسمت هاي مختلف طراحي يك نيروگاه جزر و مدي در ادامه موردبررسي قرار خواهد گرفت. 3-4-1- نحوه عملكرد نيروگاه جزر و مدي
تفاوت عمده نيروگاههاي آبي سنتي و نيروگاههاي جزر و مدي در نحوه عملكرد آنها مي باشد. نيروگاههاي آبي در يكي از دو حالت عمده پيك يا بار پايه كار مي كند، اما نيروگاههاي جزر و مدي به شكل سيكلي كار مي كنند. در نيروگاههاي جزر و مدي بعلت اينكه در همه مواقع جزر و مد حداقل ارتفاع و دبي موردنياز براي عملكرد توربين‌ها موجود نيست بايد زماني را براي پرشدن حوضچه و انتظار توليد برق در نظر گرفت. از نقطه نظر كاركرد در زمان حداكثر نياز مصرف (پيك) اين امكان نيز وجود دارد كه واحد در زمان پيك كار كند. در سيكل توليد انرژي در زماني كه امكان استحصال انرژي بين حوضچه و دريا وجود ندارد. مي توان عمل پمپاژ را انجام داد. در واقع نحوه عملكرد نيروگاههاي جزر و مدي تابع ساعات وقوع جزر و مد و نياز شبكه سراسري به كار كردن نيروگاه در بار پيك يا پايه مي باشد. بدين منظور براي تعيين ضريب توليد نيروگاه ابتدا بايد محل از نقطه نظر شرايط توپوگرافي بازديد شود. تا تعيين گردد كه در آن محل چند حوضچه مي توان احداث نمود، چه ارتفاعي ايجاد مي شود، چندبار جزر و مد اتفاق مي افتد و سپس با انجام مطالعات اقتصادي طرح و بازار برق در مورد نحوه عملكرد نيروگاه تصميم گيري شود. 3-4-2- نحوه و تجهيزات آبگيري نيروگاه جزر و مدي يكي ديگر از تفاوت هاي عمده نيروگاههاي آبي سنتي با نيروگاههاي جزر و مدي در نحوه آبگيري براي توليد انرژي مي باشد. در نيروگاههاي جزر و مدي با ايجاد يك دايك، دريا را از حوضچه كه اغلب به شكل مصنوعي ايجاد مي كند جدا كرده و در امتداد دايك دريچه هاي آبگذر در همان راستا نيروگاه را بنا مي كنند. برخلاف نيروگاههاي آبي سنتي كه جهت جريان آب همواره از سمت سد به سمت نيروگاه و در نهايت به سمت پاياب (Tail water) است. در نيروگاههاي جزر و مدي جهت جريان مي تواند در سيكل هاي مختلف تغيير كند و از سمت حوضچه به دريا و يا از دريا به حوضچه باشد. در نيروگاههاي جزر و مدي واحدهاي افقي جرياني مانند توربين هاي حبابي
(Bulb-Turbine) نصب خواهند شد، بنابراين مجراي انتقال مناسب براي اين توربين‌ها كوتاه خواهد بود و در مجرا به ترتيب آشغالگير، دريچه (Gate) و بعد توربين قرار مي گيرند. در نيروگاههاي آبي سنتي از مجراي آبگير و دريچه هاي آن فقط در زمان آبگيري استفاده مي شود و تخليه آب از طريق دريچه ها و مجراي لوله مكش انجام مي گيرد. لذا يكي ديگر از تفاوت‌هاي نيروگاههاي جزر و مدي با نيروگاههاي آبي سنتي در اين است كه در نيروگاههاي جزر و مدي از مجراهاي دريچه دار عبور آب در دو حالت پر و تخليه شدن حوضچه استفاده مي شود. 3-4-3- ساختن دايك
در ساختن نيروگاه جزر و مدي قبل از هركاري ابتدا بايد به ساختن دايك پرداخت. براي ساختن دايك در ابتدا بايد فرازبندي (offer-Dam) در دهانه ورود به دريا احداث نمود، فرازبندي سدي با ارتفاع كم است كه در مسير جريان و در بالا دست سد اصلي احداث مي شود تا امكان انجام عمليات ساختماني سد اصلي فراهم شود. احداث فرازبند بسيار مشكل و زمان بر است زيرا جريان جزر و مد و امواج مانع از انجام كار با روند طبيعي مي شود. در حالتي كه محل موردنظر در معرض جزر و مدهاي بزرگ قرار داشته باشد، فرازبند بايد جلوي حجم زيادي از آب را بگيرد در اينجا عمليات اجرايي دشوارتر مي‌شود و متناسباً هزينه آن نيز افزايش مي يابد. در حالتي كه احداث فرازبند اجتناب ناپذير است بايد از قطعات پيش ساخته بدين منظور استفاده كرد. 3-4-4- طراحي داخلي نيروگاه جزر و مدي
در نيروگاههاي جزر و مدي از توربين هاي فرانسيس و كاپلان عمودي به دليل آنكه اين توربين ها براي عملكرد مطلوب به حداقل ارتفاعي نياز دارند كه بوجود آوردن اين ارتفاع در نيروگاههاي جزر و مدي امكان پذير نيست استفاده نمي شود. بلكه توربين هاي حبابي، استرافلر، ژنراتور، دندانه اي (Rim-Generator) و يا جريان متقاطع براي اين نيروگاهها مناسب مي باشند. (در ادامه همين مبحث، اطلاعات مختصري از توربين هاي استفاده شده در نيروگاه جزر و مدي آورده شده است) طراحي ژنراتور اين نيروگاه ها در اكثر موارد با محور افقي بصورت كوپل با توربين انجام مي گيرد. در مواردي خاص ممكن است با تبديل 90درجه محور ژنراتور عمودي پيش بيني شود. ساير تجهيزات الكترونيكي نظير گاورنر، جرثقيل سقفي، سيستمهاي هواي فشرده، روغن، تخليه آب واحدها، تجهيزات برق DC, AC و كنترل مشابه نيروگاههاي آبي سنتي مي باشند. 3-4-5- انواع توربين هاي به كارگرفته شده در نيروگاههاي جزر و مدي
انواع توربين هايي كه در نيروگاههاي جزر و مدي بكار گرفته شده اند به شرح زير مي باشد: 1- توربين استرافلو Straflo Turbine 2- توربين حبابي Bulb turbine 3- توربين نوع SS Turbine 4- توربين جريان متقاطع Cross Flow Turbine 5- توربين هوايي Air Turbine در نيروگاههاي جزر و مدي محدوده كاركرد توربين ها از نقطه نظر ارتفاع عملكرد (head) بستگي به ارتفاع مد حداكثر دارد. حداكثر ارتفاع در زمان افت ارتفاع آب در حوضچه بوجود مي آيد و معمولاً در محدوده اي بين 5 تا 10 متر قرار دارد. به منظور امكان مقايسه بين توربين هاي ذكرشده خلاصه مشخصات آنها در پيوست آمده است. 3-4-6- طراحي محور توربين
در اولين طرحهاي جزر و مدي دو گزينة محور افقي و محور عمودي براي طراحي محور توربين و ژنراتور مطرح گرديد. اگر محور واحد افقي قرار بگيرد ياتاقانها مي‌توانند بالاي آن قرار بگيرند لذا تعمير و نگهداري واحد ساده تر مي شود. اما به منظور از بين بردن ارتعاشات ايجادشده در سطح آب در طول پريود توليد برق لازم است قطر چرخ افزايش يابد، در محور عمودي قطر چرخ كمتر شده اما ياتاقان پائيني در زير آب قرار مي گيرد. از زماني كه مطالعات دقيقي براي نيروگاههاي جزر و مدي آغاز شد (سال 1927 براي سد سه ورن (Severn) در انگليس) لزوم استفاده از واحدهاي با ارتفاع كم (Low Head) بصورت واحدهايي با محور عمودي با توربين كاپلان موردمطالعه قرار گرفت. نصب عمودي محور مزايايي از قبيل افزايش راندمان در يك محدوده وسيع دبي و ارتفاع، خشك بودن ژنراتور، سيستم خنك كننده ساده و سهولت دسترسي در مواقع تعمير را به همراه داشت. دوران 90 درجه آب براي عبور از توربين از معايب اصلي واحدهاي با محور عمودي است. زيرا اين مسأله در نيروگاههاي با ارتفاع پائين سبب كاهش ارتفاع موثر توربين مي شود.

فصل چهارم:​

نيروگاه جزر و مدي​

4-1- روشهاي مختلف توليد برق از انرژي جزر و مد جذب انرژي جزر و مدي و تبديل آن به انرژي الكتريكي با استفاده از دريا و يك حوضچه مصنوعي امكان پذير خواهد بود. شكل (4-1) در حاليكه براي توليد برق در اغلب اوقات در عمل بايستي بيشتر از يك حوضچه مصنوعي داشته باشيم. بر همين اساس طبقه بندي زير را خواهيم داشت: 1- آرايش يك حوضچه اي 2- آرايش دو حوضچه اي 3- آرايش تركيبي حوضچه ها 4- نيروگاه جزر و مدي در حالت تلمبه ذخيره اي

	file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image056.jpg

شكل 4-1- ارتباط حوضچه و دريا​

4-2- سيستم يك حوضچه اي در آرايش يك حوضچه اي تنها يك حوضچه با دريا ارتباط دارد در حقيقت حوضچه و دريا توسط يك دايك جداشده اند و جريان بين آنها از طريق مجراي آبگذر
(sluice way) كه در امتداد دايك قرار دارد عبور مي كند. در اين آرايش توليد قدرت مي تواند به سه صورت زير باشد: 1- سيستم يك حوضچه اي با جريان از سوي حوضچه به دريا 2- سيستم يك حوضچه اي با جريان از سوي دريا به حوضچه 3- سيستم دو طرفه حوضچه به دريا و بالعكس 4-2-1- سيستم يك حوضچه اي با جريان از سوي حوضچه به دريا در اين سيستم در زمان جزر دريا برق توليد مي شود. در اين سيستم جريان آب از حوضچه برروي توربين ها ريخته مي شود و با توجه به اينكه در دريا جزر شده اختلاف ارتفاع لازم وجود دارد يعني آب از حوضچه برروي توربين مي ريزد و بعد در دريا تخليه مي شود. به اين روش توليد در جزر (Ebb Generation) نيز گفته مي‌شود. روند توليد برق در يك سيكل شامل مرحله پرشدن حوضچه در طي زمان مد از طريق مجراي آبگذر مي باشد. زمان انتظار براي كسب حداقل ارتفاع روي توربين ها و سپس شروع توليد انرژي تا وقتي ارتفاع كاركرد توربين اجازه بدهد مي باشد در شكل 4-2 اين مطلب تشريح شده است در اين شكل بترتيب زمانهاي پرشدن، انتظار و توليد نمايش داده شده است.

	file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image057.jpg

شكل 4-2- سيكل كاركرد سيستم يك حوضچه اي با جريان از سوي حوضچه به دريا​

4-2-2- سيستم يك حوضچه اي با جريان از سوي دريا به حوضچه
در اين سيستم توليد برق در زماني انجام مي شود كه دريا در حالت مد قرا دارد در اين سيستم آب دريا را از روي توربين ها بسوي حوضچه عبور مي دهند. هنگاميكه مد تمام شده و سطح آب دريا پائين آمد، زمان توليد پايان مي پذيرد. حوضچه از طريق مجراهاي آبگذر در دريا تخليه مي شود شكل 4-3 ارتفاع هاي نسبي آب دريا و حوضچه را نشان مي‌دهد. بديهي است كه مدت زمان توليد برق بستگي به اختلاف ارتفاع بين دريا و حوضچه دارد (تا حداقل ارتفاعي كه براي كار كردن توربين لازم است فراهم گردد) به اين روش توليد در مد (Flood Generation) نيز گفته مي‌شود.

file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image059.jpg

شكل 4-3- سيستم توليد انرژي با جريان از سوي دريا به حوضچه​

اگر آب همزمان با زمان مد روي توربين ها ريخته شود ممكن است در زمانهايي ارتفاع روي توربين ها خارج از محدوده كاركرد عملي آن قرار بگيرد مطلب يادشده به اين دليل بوجود مي آيد كه نرخ رهاكردن آب از توربين و نرخ پائين آمدن آب حوضچه و دريا يكي است پس براي ايجاد هد (ارتفاع) لازم براي توربين ها، سطح آب در حوضچه به نحوي تعيين مي شود كه ارتفاع آب بسيار آهسته نسبت به افت مد در دريا كاهش پيدا كند. اگر چه دو سيستم جريانهاي حوضچه به دريا و دريا به حوضچه ممكن است شبيه بهم باشند ولي بايستي يادآور شده كه سيستم يك حوضچه اي با جريان از سوي حوضچه به دريا يا توليد به روش جزر داراي مزيت‌هاي بيشتري است. از آنجا كه پروژه هاي جزر و مدي در دهانه ورودي رودخانه ها به درياها، تنگه ها و خليج ها واقع شده اند، زمان جريان از حوضچه به دريا (Ebb-Bide) در مقايسه با زمان جريان دريا به حوضچه دوره طولاني تري دارد. البته اين زمان براي تمام ارتفاع ها در حوضچه هاي طبيعي ثابت نيست اما در اين حوضچه ها با افزايش ارتفاع، مساحت حوضچه نيز افزايش مي يابد و بنابراين هزينه هاي ساختماني بيشتري را ايجاب مي نمايد. اين مسئله تأثير مهمي روي كاركرد سيكل هاي منفرد (تك حوضچه اي) و يا دوتايي (دوحوضچه اي) مي گذارد. در سيستم دريا به حوضچه (مد) احتياج به حوضچه گودتري داريم تا بتوانيم آب بند دريچه مجراي آبگذر را پائين تر بگذاريم، بنابراين هزينه‌هاي ساختماني افزايش مي يابد. تخمين زده شده است كه انرژي توليدشده توسط سيكل حوضچه به دريا (جزر) حدود 5/1 برابر سيكل دريا به حوضچه (مد) مي باشد. 4-2-3- سيستم دوطرفه[15] حوضچه به دريا و بالعكس در اين سيستم در هر دو زمان جريان از ساحل به دريا و بالعكس فقط با استفاده از يك حوضچه امكان بهره برداري از واحد و توليد برق وجود دارد. جهت جريان آب ورودي توربين ها بسته به زمان جزر يا مد عوض مي شود. اما ماشين در هر دو زمان جزر و مد بعنوان توربين كار مي كند. در اين روش توليد برق در هردو سيكل پرشدن و تخليه حوضچه انجام مي پذيرد با توجه به شكل 4-4 در زمان T[SUB]1[/SUB] دريچه هاي مجراي آبگذر بسته مي شوند (هنگاميكه ارتفاع مخزن و سطح آب در زمان مد يكي هستند) در زمان T[SUB]2[/SUB] هنگاميكه ارتفاع آب در دريا به عمقي معادل ارتفاع حداقل توربين ها افت كرده انرژي توليدشده و سپس تخليه حوضچه آغاز مي شود.

	file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image061.jpg

شكل 4-4- سيستم سيكل دوطرفه با يك حوضچه​

اما توليد تا زمان T[SUB]3[/SUB] كه حداقل ارتفاع قابل دسترسي توربين ها موجود است بطول مي‌انجامد در اين زمان دريچه ها باز مي شوند تا مجدداً به حداقل ارتفاع آب قابل قبول براي عملكرد توربين ها برسيم. در زمان T[SUB]4[/SUB] وقتي كه ارتفاع حوضچه و دريا متعادل شد دريچه ها دوباره بسته مي شوند تا زمان T[SUB]5[/SUB] كه حداقل ارتفاع لازم براي عملكرد توربين فراهم گردد. توربين ها دوباره مي توانند تا زمان T[SUB]6[/SUB] كار كنند در حاليكه حوضچه در حال پرشدن مي باشد. در زمان T[SUB]6[/SUB] توربين ها خاموش خواهند شد در اينجا دوباره دريچه ها باز مي شوند تا سطح آب در حوضچه به سرعت بالا بيايد براي آنكه سطح آب در حوضچه با سطح آب مد در T[SUB]7[/SUB] متعادل شود. اگرچه در سيستم سيكل دوطرفه در كل پريود كار فقط زمانهاي توقف كوتاهي در توليد انرژي وجود دارد، ولي به دليل همين توفقهاي كوتاه تاكنون امكان ايجاد يك سيستم توليد قدرت پيوسته فراهم نشده است. 4-3- سيستم دو حوضچه اي در اين سيستم، دو حوضچه بسيار نزديك به هم مي باشند و به نوعي نوبتي كار مي‌كنند مثلاً وقتي اولين حوضچه در زمان مد دريا توليد برق مي نمايد حوضچه ديگر در زمان جزر دريا به توليد برق مي پردازد. ممكن است براي دو حوضچه يك نيروگاه در نظر گرفته شود و يا هركدام يك نيروگاه جداگانه براي خودشان داشته باشند. در هر دو حالت و با انتخاب پارامترهاي طراحي مناسب مي توان به توليد يكنواخت مطلوبي دست يافت. شكل 4-5 نحوه عملكرد يك سيستم دوحوضچه اي را با دو نيروگاه جداگانه تشريح مي كند.

file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image063.jpg

شكل 4-5- سيستم دوحوضچه اي​

4-4- سيستم تركيبي شامل دو حوضچه اين سيستم از دو حوضچه كه از طريق توربين ها بهم مرتبط مي باشند و در ارتفاع‌هاي مختلف قرار دارند تشكيل مي گردد. دوسري مجراي آبگذر يك سري در حوضچه با ارتفاع بالاتر و سري ديگر در حوضچه با ارتفاع پائين تر حوضچه ها را به دريا متصل مي كنند. مجراي آبگذر حوضچه بالاتر را مجراي ورودي و مجراي آبگذر حوضچه پائين تر را مجراي خروجي مي نامند. روش بهره برداري به شكل زير مي باشد: در ابتدا مجراهاي ورودي بسته مي شود تا حوضچه با ارتفاع بالا از آب پرگردد، جريان از حوضچه بالا به سوي حوضچه پائين از روي توربين ها انتقال داده مي‌شود. نتيجتاً سطح آب در حوضچه بالاتر افت مي كند در همين حال در حوضچه پائين تر سطح آب بالا مي رود. در لحظه اي كه ارتفاع آب در حوضچه پائين تر در حال بالاآمدن است و ارتفاع مد در حال نزول است، دريچه هاي خروجي باز مي‌شوند و هنگاميكه جزر به پائين ترين سطح خود مي رسد دريچه هاي خروجي بسته مي‌شوند. با بالا آمدن مد هنگاميكه اختلاف ارتفاع بين حوضچه هاي بالا و پائين با حداقل ارتفاع مورد نياز براي عملكرد توربين معادل شد همزمان توربين ها از طريق هدايت آب حوضچه بالا به حوضچه پائين كار مي كنند. وقتي كه مد به حد بالاي خود رسيد دريچه هاي ورودي بسته مي شوند و از اينجا بطور مشابه به سيكل دوم شروع به كار مي كند. در شكل 4-6 سيستم دو حوضچه اي تركيبي نشان داده شده است.

file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image065.jpg

شكل 4-6- سيستم دو حوضچه اي تركيبي​

منحني هاي عملكرد اين سيستمها و آرايش هاي مختلف حوضچه ها در پيوست ارائه شده است. 4-5- نيروگاههاي جزر و مدي در حالت تلمبه ذخيره اي در نيروگاههاي تلمبه ذخيره اي واحد در ساعت غير پيك كه انرژي مازاد در شبكه وجود دارد به پمپاژ آب از مخزني كه در ارتفاع پائين قرار دارد به مخزني كه در ارتفاع بالا قرار دارد مي پردازد و سپس در ساعات پيك آب از مخزن بالايي به پائيني منتقل مي شود و با عبور از بين پره هاي تروبين انرژي الكتريكي توليد مي شود و اين سيكل مجدداً تكرار مي شود. مهم ترين فايده اين روش امكان توليد برق در ساعات حداكثر نياز مصرف (پيك) مي باشد. در نيروگاههاي جزر و مدي توربين و ژنراتور در حالت تلمبه ذخيره اي بطور افقي نصب مي شوند. از آنجا كه پره‌هاي توربين بطور معكوس هم كار مي كنند واحد هم به عنوان توربين و هم به عنوان پمپ مي تواند كار كند. بنابراين واحد قادر خواهد بود حوضچه بالايي را تا ارتفاع بالاتري پركند و بطور معكوس حوضچه پائيني را مي‌توان توسط عمل پمپاژ تخليه نمود. با تأمين مشخصات و نحوه عملكرد فوق اين امكان فراهم مي گردد كه از يك نيروگاه جزر و مدي بصورت اقتصادي توجيه پذير بعنوان يك منبع انرژي مطمئن
(Frim Energy) كه نيازهاي شبكه سراسري برق را تأمين مي نمايد استفاده نمود. اين سيستم مزاياي ديگري نيز دارد. براي مثال در زمان غيرپيك (off-peak) كه در شبكه انرژي لازم براي پمپاژ موجود است و اختلاف ارتفاع بين دريا و حوضچه كم است مي توان آب را به سمت مقابل پمپ نمود تا با فراهم آوردن اختلاف ارتفاع زياد در ساعات پيك توليد انرژي انجام بگيرد. منحني عملكرد نيروگاه جزر و مدي در حالت تلمبه ذخيره اي در پيوست آمده است. 4-5-1- مزايا و معايب نيروگاههاي جزر و مدي در حالت تلمبه ذخيره اي
نيروگاههاي جزر و مدي در حالتي كه به عنوان نيروگاه تلمبه ذخيره اي كار كنند داراي مزايا و معايبي به شرح زير مي باشند: الف- مزايا
مزاياي استفاده از نيروگاه جزر و مدي در حالت تلمبه ذخيره‌اي به شرح زير مي‌باشد: الف-1) از آنجا كه توليد انرژي الكتريكي نسبت به زمان حساس نيست، بهترين و مناسبترين شرايط بهره گيري از انرژي جزر و مدي را مي توان انتخاب و بيشترين انرژي را كسب كرد. الف-2) شرايط بهره برداري را مي توان چنان انتخاب نمود كه توربين ها و ژنراتورها اغلب در نزديك نقطه بهينه خود كار كنند نتيجتاً توربين ها مي توانند با پره‌هاي ثابت ، قطر بزرگ و بنابراين ارزانتر باشند. الف-3) هنگاميكه زمان توليد انرژي جزر و مد دقيقاً روي ساعت پيك بيفتد قدرت پيك مستقيماً به شبكه منتقل مي‌شود. الف-4) مقدار انرژي حاصل از سيستم تلمبه ذخيره اي مي تواند ضريب بار
(Load Factor) سيستم و واحدهاي سنتي را كه در شبكه كار مي كنند بهبود بخشد. الف-5) سيستم تلمبه ذخيره اي جزر و مدي مي تواند بعنوان نيروگاه حالت ذخيره گردان (رزرو) آماده به كار در هر لحظه باشد. الف-6) اگر تغييرات پيش بيني نشده اي در بار شبكه درآينده رخ دهد اين نيروگاه هنوز مي تواند يك ظرفيت مطمئن براي 12 ساعت را فراهم كند. ب- معايب
عليرغم مزاياي اين روش سيستم فوق داراي معايب اجتناب ناپذيري به شرح زير مي‌باشد: ب-1) پمپ توربين هاي محوري گران هستند. ب-2) پمپ توربين ها نياز به مجراهاي آبگذر بزرگي دارند و نتيجتاً سازه بزرگي براي چنان دبي بايستي فراهم شود يعني در انتهاي هر مجرا بايستي يك لوله مكش (Draft-Tube) كه هزينه ساختماني را افزايش مي دهد، تعبيه شود. ب-3) واحد در حالت پمپاژ به نسبت حالت توربين از راندمان بسيار پائين حدود
70 درصد برخوردار مي باشد. ب-4) توليد در پريود پيك كه حدود 5 ساعت و بصورت گارانتي شده مي باشد تابعي از ارتفاع دريا مي باشد كه اين ارتفاع بين حد بالا و پائين بطور تقريبي هر 6 ساعت يكبار نوسان مي كند. ب-5) قدرت مطمئن (Guaranted or Frim power) كمتر از قدرت نصب (Installed capacity) مي باشد. زيرا كه قدرت مطمئن بستگي به اختلاف سطح آب در زمان جزر و مد حداقل (Neap Tides) دارد در حاليكه ظرفيت نصب با توجه به ارزيابي اقتصادي مقدار قدرت و انرژي قابل دسترس در زمان جزر و مد حداكثر (spring Tideas) تعيين مي گردد. ب-6) انرژي قابل دسترس زيادي نخواهيم داشت زيرا لازم است كه يك اختلاف ارتفاع حداقلي را براي توليد برق در زمان پيك (كه يك زمان خاصي است) حفظ كنيم. اولين واحد بزرگ جزر و مدي كه در آن از مفهوم پمپ توربين استفاده شده نيروگاه لارنس (La Rance) در فرانسه است كه در سال 1966 راه اندازي شده است. 4-6- نيروگاههاي جزر و مدي بهره برداري شده نيروگاههاي جزر و مدي موجود در جهان عبارتند از: لارانس در فرانسه، كيسلاياگوبا در روسيه، آناپوليس در كانادا و جيانگزيا در چين مشخصات اين نيروگاههاي در جدول 4-1 آمده است.

جدول 4-1- نيروگاههاي جزر و مدي موجود​

محل​	دامنه متوسط جزر و مد (m)​	مساحت حوضچه (km[SUP]2[/SUP])​	ظرفيت نصب شده (MW)​	خروجي تقريبي (GWh/yr)​	سال شروع كار​
لارانس (فرانسه)​	0/8​	17​	240​	540​	1966​
كيسلاياگوبا (شوروي سابق)​	4/2​	2​	4/0​	-​	1968​
جيانگزيا (چين)​	1/7​	2​	2/3​	11​	1980​
آناپوليس (كانادا)​	4/6​	6​	8/17​	30​	1984​
متفرقه (چين)​	-​	-​	8/1​	-​	-​

در ادامه مشخصات دو نيروگاه لارنس و آناپوليس آورده شده است. 4-6-1- مشخصات نيروگاه جزر و مدي لارنس در فرانسه
نيروگاه جزر و مدي لارنس با ظرفيت 240 مگاوات اولين نيروگاه جزر و مدي بود كه در سال 1966 برروي رودخانه رانس ساخت آن شروع شد. مطالعات اوليه نيروگاه لارنس در سال 1943 شروع شده بود. توربين‌هاي مورد استفاده در نيروگاه لارنس از نوع توربين‌هاي حبابي
(Bulb-Tourbine) بود در اين نيروگاه توربين ها عمل پمپاژ را نيز به عهده داشتند. تكنولوژي استحصال برق از طريق سيستم تك حوضچه اي توليد در جزر بود. اين نيروگاه از 24 واحد كه قدرت خروجي هر واحد 10 مگاوات بود تشكيل شده است. ارتفاع دامنه جزر و مد از 5/5 متر تا 11 متر در تغيير است. قطر چرخ توربين 35/5 متر مي باشد. دبي هر واحد 275 مترمكعب بر ثانيه مي باشد. ظرفيت توليد سالانه 10[SUP]6[/SUP]×544 كيلووات ساعت و توان مصرفي توسط پمپ ها
10×5/64 كيلووات ساعت مي باشد. در شكل 4-7 نمايي از نيروگاه جزر و مدي لارنس فرانسه آمده است.

	file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image067.jpg

شكل 4-7 نيروگاه جزر و مدي لارنس​

4-6-2- مشخصات نيروگاه جزر و مدي آناپوليس كانادا در گوشه شمال شرقي كانادا و يا دقيقتر، خليج فاندي (Fundy) در نوااسكوتيا (Nova Scotia) بعنوان بزرگترين پتانسيل جزر و مد دنيا مطرح مي باشد حداكثر ارتفاع مد كه بطور متوسط اندازه گيري شده 28/11 متر مي باشد. خليج فاندي در طي 15 سال مورد مطالعه بسيار وسيع محققين جزر و مد قرار گرفته است مكان هاي زيادي براي سدسازي در اين خليج مطالعه، معرفي و بررسي شده‌اند. مكان انتخاب شده اي در نزديكي برن كت (Burn Coat) است كه در حدود 4500 مگاوات پتانسيل توليد آن مي باشد اگرچه خليج فاندي اولين مكان موردمطالعه براي انرژي جزر و مدي در دنيا مي باشد. ولي مشكل آن دوري از نقاط موردمصرف برق مي باشد. در همين راستا خط انتقالي حدود 1000 كيلومتر رو به جنوب كانادا براي اتصال اين نيروگاه به شبكه سراسري و اتصال به سيستم برق ايالات نيويورك طراحي شده است. در ساحل شرقي خليج فاندي شهر كوچكي بنام آناپوليس رويال واقع شده است كه رودخانه آناپوليس در آن جريان دارد. در اين محل يك نيروگاه به نام آناپوليس رويال كه دوره احداث آن از سال 1980 تا سال 1986 ادامه پيداكرد احداث شد. اين اولين نيروگاه جزر و مدي در آمريكاي شمالي است. توربين بكار رفته در اين نيروگاه از نوع استرافلو (Straflo) با قطر چرخ 6/7 متر و ظرفيت ژنراتور آن
20 مگاوات مي باشد. در شكل 4-8 نمايي از نيروگاه جزر و مدي آناپوليس و برشي از توربين استرافلو نشان داده شده است. توربين از 4 پره و 18 دريچه تشكيل شده است. محدوده ارتفاع بهره برداري توربين تقريباً 4/1 متر تا 8/6 متر است. راندمان توربين دربار كامل
1/89 درصد مي باشد. قابل ذكر است كه دامنه متوسط جزر و مد در اين منطقه 4/6 متر مي باشد ظرفيت توليد سالانه 10[SUP]6[/SUP]×30 كيلووات ساعت ميباشد.

	file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image069.jpg

شكل 4-8 نيروگاه جزر و مدي آناپوليس​

4-7- بررسي سواحل ايران براي استفاده از انرژي جزر و مدي براي توليد برق با توجه به اينكه در درياي خزر عملاً جزر و مدي وجود ندارد (دامنه جزر و مد خيلي كم است) لذا تحقيقات آزمايشگاهي در سواحل جنوبي كشور صورت گرفته است. براي اين منظور يك سري مكانهاي خاص (36مورد) كه داراي دامنه جزر و مدي نسبتاً خوبي هستند، در نظر گرفته شده است. در اين مكانها اختلاف ارتفاع جزر و مد و ميانگين سالانه پتانسيل توان جزر و مد با استفاده از نرم افزارهاي مربوطه موجود تعيين گرديده كه بين آنها مكانهاي ماهشهر، اروندرود و دهانه خورموسي به ترتيب با دامنه جزر و مد 9/3 و 6/2 و 5/2 متر و ميانگين پتانسيل سالانه توان 57/0 ، 38/0 و 36/0 وات بر مترمربع مساعدترين مناطق بوده اند. از آنجا كه براي انتخاب يك محل علاوه بر اختلاف ارتفاع (دامنه جزر و مد) وجود مخزن (حوضچه) طبيعي نيز پارامتري موثر است، لذا خورها و خليج هاي بزرگتر از 1 كيلومتر مربع انتخاب شده و مشخصات آنها براي استفاده از انرژي جزر و مدي براساس جدول 4-2 تعيين شده است. جدول 4-2- مشخصات محل هاي بررسي شده در خليج فارس و درياي عمان براي احداث واحدهاي استفاده از انرژي جزر و مدي

مكان مورد بررسي​	نزديكترين نقطه‌اي كه آمار در دسترس است​	مساحت مخزن (Km[SUP]2[/SUP])​	دامنه تقريبي جزر و مد ​ (m)​	انرژي پتانسيل جزر و مد در شبانه روز (Mwh)​	طول بند براي ايجاد سد ​ (m)​
بندر ريگ	جزيره خارك	5/10​	4/1​	30​	700-500​
جزيره شيف	جزيره خارك	19​	4/1​	50​	2500-1000​
بندر ريگ	امام حسن	5/17​	6/1​	60​	150-700​
بندر چارك	جزيره فارور	5/2​	4/1​	10​	100-100​
بندر عسلويه	كنگان	50​	4/1​	140​	7000​
گتان	خليج جاسك	5/1​	8/1​	10​	300​
كريان	شهيد رجائي	5/13​	25/2​	100​	2500​
كريان	شهيد رجائي	5/2​	25/2​	20​	750​
بنذرك	شهيد رجائي	2​	25/2​	10​	120​
بنذرك	شهيد رجائي	2/1​	25/2​	10​	100​
ترعه	اروند رود	35​	6/2​	330​	800​
چوبيده	اروند رود	12​	6/2​	110​	500​
درك	گالك	5/7​	1/2​	50​	500​
گابريك	خليج جاسك	7/1​	8/1​	10​	100​
گابريك	خليج جاسك	7/1​	8/1​	10​	120​
يكدار	خليج جاسك	2/2​	8/1​	10​	200​
چاه بهار	چاه بهار	2/4​	8/1​	20​	50-50-800​
گچين	هنگام	8/3​	8/1​	20​	500​
خورموسي	دهانه خورموسي	13​	5/2​	110​	600​
بندر امام خميني	ماهشهر	170​	9/3​	3610​	1200​
خورسلچ	دهانه خورموسي	17​	5/2​	150​	600-400​
ارزني	سيريك	5/2​	3/2​	20​	500​

همانطور كه مشاهده مي شود بندر امام خميني و دهانه ورودي آن مناسبترين محل براي ساخت تأسيسات نيروگاه جزر و مدي مي باشد. البته اين انتخاب بصورت اوليه بوده و براي انتخاب نهايي بايد بررسي هاي كاملتر و جامعتري صورت گيرد. 4-8- مسائل زيست محيطي نيروگاههاي جزر و مدي مهمترين پارامترهايي كه بر تصميم گيري در مورد ساخت نيروگاههاي جزر و مدي اثر مي گذارد، ممكن است اصلاً پارامترهاي اقتصادي نبوده بلكه بيشتر به مسائل زيست محيطي مربوط باشد. زيرا با احداث يك طرح جزر و مدي و يك حوضچه شدت جزر و مد در آن ناحيه كاهش مي يابد و بنابراين مقدار آبي كه به حوضچه وارد يا از آن خارج مي شود كاهش مي يابد. اين تغييرات اساسي، محيط زيست اطراف و داخل حوضچه را تحت تأثير قرار داده و تغييراتي را در آن ايجاد مي كند. اين تغييرات عامل تغيير كيفيت آب، ميزان رسوب و طبيعت مي باشد. هريك از اين پارامترها جداگانه بيان خواهد شد. مزاياي يك نيروگاه جزر و مدي شامل اين حقيقت است كه اين نيروگاهها داراي منابع انرژي برگشت پذير قابل پيش بيني هستند و با طراحي دقيق و ساخت مناسب، يك نيروگاه جزر و مدي عمر طولاني خواهد داشت. با توجه به اينكه منابع سوخت موجود در كره زمين محدود است و تزريق فراوان گاز co[SUB]2[/SUB] به اتمسفر (ناشي از احتراق سوخت در نيروگاههاي حرارتي) كه سبب افزايش گازهاي گلخانه اي مي گردد، استفاده از نيروگاههاي جزر و مدي را در قرن اخير به دليل مسائل زيست محيطي بيش از پيش مدنظر و مورد توجه قرار داده است. 4-8-1- رسوبات
عرض و عميق كردن مدخل ورودي يك رود به دريا سبب مي شود كه از سرعت جريان آب در اين ناحيه كاسته شود به همين دليل رسوبات در اين ناحيه تجمع پيدا مي كنند تا زمانيكه عرض مدخل به اندازه اي كاهش پيدا كند كه تجمع رسوبات در اين ناحيه كم شود. به همين دليل محل تجمع رسوب به پائين دست انتقال پيدا مي كند. اين مكانيسم ساده بوسيله تغييرات جريان (دبي) رودخانه پيچيده مي شود، مثلاً كم آبي سبب مي شود كه رسوبات در بستر رود تجمع يابند درحاليكه جريانهاي شديد نظير سيل سبب مي شود كه رسوبات به پائين دست انتقال پيدا كنند. بنابراين دو مكانيسم براي حركت رسوبات وجود دارد، يكي كه رسوبات را به سمت بالا دست در بالاي دهانه منتقل كنند و ديگر اينكه رسوبات را به بستر رودخانه منتقل كنند. تركيبي از دو عامل فوق بايد در طراحي سد و تعيين شكل دهانه در نظر گرفته شود و عمر مفيد سد نيز برمبناي آن تعيين گردد. 4-8-2- اثرات بر طبيعت
اثرنيروگاههاي جزر و مدي بر طبيعت بسيار ناچيز است زيرا اين نيروگاهها سبب بارش بارانهاي اسيدي و يا موجب تشعشات راديواكتيو در طبيعت نمي شوند. همچنين وقتي كه نيروگاه جزر و مدي در حال كار است آلودگي‌هاي صوتي آن خيلي كم است. با احداث يك سد براي ساخت يك نيروگاه از شدت جزر و مد در آن محل كاسته شده و با تغييرات رسوب گذاري شكل زندگي آبزيان در اطراف حوضچه تغيير مي كند. احداث حوضچه در مسير گذر ماهيان مانعي پديد مي آورد كه سبب تلف شدن برخي از آنها در حين عبور از آن واحد مي شود. شرايط حيات پرندگاني كه بطور دائمي يا فصلي در دهانه رود زندگي مي كنند نيز با احداث اين حوضچه تغيير مي كند. به اين نحو كه با احداث سد ارتفاع آب در حوضچه بطور تنظيم شده خواهد بود و لذا دوره زماني تغذيه مرغان دريايي تغيير مي كند. براي انجام خاكريزي سد لازم است ناحيه ديگري تخريب شود تا مواد اوليه براي خاكريزي فراهم گردد. احداث سد همچنين چشم انداز طبيعي موجود را از بين مي‌برد، ولي به دليل حوضچه اي كه به وجود مي آيد محل مناسبي براي قايقراني و ورزشهاي آبي مي باشد، بنابراين جلب و جذب توريست فراهم مي گردد. شايد اين سوال مطرح شود كه ساخت اين گونه سدها در كنار ساحل با نظريات شوراي انرژي براي محافظت از سواحل دريا مغاير مي باشد اما در پاسخ بايد گفت كه به منظور بررسي اثرات سوء زيست محيطي يك نيروگاه انرژي تجديدپذير بايد تمامي اثرات مفيد و سوء زيست محيطي ناشي از اين گونه نيروگاهها را در نظر گرفت چه بسا در تمامي محاسبات مربوط به نيروگاههاي جزر و مدي، سهم هزينه ناشي از رفع اثرات سوء زيست محيطي در حدود صفر بوده و يا درصد بسيار ناچيزي را از كل هزينه ها به خود اختصاص داده است به هر حال اين موضوع اين مهم را اثبات مي كند كه تأثيرات نيروگاههاي جزر و مدي روي محيط زيست مي تواند ساخت اين نيروگاهها را از نظر محيط زيستي توجيه كند. ساخت سد باعث بالاآمدن سطح آب حداقل و پائين آمدن سطح آب حداكثر در حوضچه مي گردد. تغييراتي كه براي جزر و مد و جريانهاي آب در زمان ساخت و همچنين ديرتر در زمان عملكرد يك سد اتفاق مي افتد باعث تغييراتي در مشخصات رسوب و همچنين كيفيت آب مي گردد. اين عوامل سهم عمده اي در تأثير روي دهانه ورودي جزر و مد همچنين محيط و اكولوژي دارد. اين موضوع قابل توجه است كه تخمين در ارتباط با تأثير روي محيط بايد همراه با تعريف دقيق از تغييرات ممكن در الگوي حركت آب باشد به هر حال واقعيت در مورد نيروگاه سه ورن (Severn) اين است كه وجود اين سد مي‌تواند تأثيرات جبران كننده‌اي در مورد سطح ساحل، شنها و رسوب معلق در آب داشته باشد. براي مثال آب در مدخل ورودي به صورت طبيعي ميزان زيادي از رسوبات معلق را همراه خود مي‌آورد و اين باعث غيرقابل نفوذ بودن امواج نور در آب مي شود. اما با ايجاد سد، شدت جريانات جزر و مدي كاهش مي يابد و باعث مي شود بعضي از اين رسوبات ته نشين شده و باعث شفاف‌تر شدن آب گردد. با ايجاد اين تغيير نفوذ امواج آفتاب بيشتر شده و باعث افزايش پتانسيل آب براي تأمين غذاي ماهي ها و پرندگان خواهد شد. تأثيرات ديگر اين نيروگاهها را روي محيط زيست مي توان از جمله نقش موثر سد در محافظت بر عليه طوفانها، محدودكردن امواج محلي، تأثير روي اقتصاد محلي ايجاد اشتغال، ‌فرصتهاي پيش آمده براي ورزشهاي آبي، همچنين با توجه به محل قرارگيري سد، بوجودآمدن راههاي جديد و راه آهن را از نكات مثبت اين نيروگاه در نظرگرفت. 4-9- نتيجه گيري نتايج زير در مورد انرژي جزر و مدي حاصل شده است: در دسترس بودن انرژي جزر و مدي محدود به مناطقي است كه در آنها دامنه جزر و مد بزرگ است. تكنولوژي جزر و مدي نسبتاً تكامل يافته است، اما روشهاي معمول استخراج اين نوع انرژي هنوز هم به بهبود كارآيي اقتصادي نياز دارند. موقعيت رقابتي برق جزر و مدي از بسياري جهات به ويژگي هاي محلي بستگي دارد، اما بطور كلي اين مسئله به نرخهاي بهره و ميزان داخلي شدن هزينه هاي اجتماعي توليد برق فسيلي وابسته است. پيش بيني هاي توسعه، توليد 12 تراوات ساعت در سال از نيروگاههاي جزر و مدي را تا 2020 و تحت سناريويي كه بر شرايط فعلي اقتصادي و رفتار فعلي هزينه هاي اجتماعي مبتني است برآورد مي كند. تحت سناريوي مساعد مقدار توليد 60 تراوات ساعت در سال پيش بيني مي شود اين ارقام به ترتيب معادل 7/2 و 5/13[16]Mtoe مي‌باشد. طرحهايي كه مستلزم ساخت سد و تخريب قابل ملاحظه زيستگاههاي طبيعي هستند، از نظر كساني كه ديدگاههاي موافق و گسترده اي نسبت به محيط زيست دارند قابل قبول تلقي نمي شوند. اگر چنين ديدگاههايي رايج باشند اين طرحها نمي توانند در رسيدن به پتانسيل هاي پيش بيني شده نقش مهمي ايفا كنند.

فصل پنجم:​

ترجمه مقاله​

(انرژي تجديدپذير)​

انرژي تجديدپذير1​

نيروي جزر و مد نيروي جزر و مد دوبار در روز بكار گرفته مي شود از تغييرات در سطح آب دريا كه علت اصلي و عمده آن نيروي جاذبه از طرف ماه و به مقدار خيلي كمتر نيروي جاذبه از طرف خورشيد برروي اقيانوسهاي جهان است. چرخش زمين نيز يكي از عامل هاي توليد جزر و مد مي باشد. نيروي جزر و مد يك تفكر جديد نيست بلكه از قرن يازدهم در انگليس و فرانسه براي آسياب كردن گندمها مورد استفاده قرار گرفته است. فيزيك جزر و مد درك اين قاعده كه جريانات جزر و مدي چگونه بالا مي آيد، براي توضيح دادن نيروي جزر و مدي يك ضرورت است. درحاليكه درك كامل اين فعل و انفعالات كاملاً پيچيده است در ابتدا براي جزر و مد مي توانيم يك شرط كلي بوسيله تحقيق كردن نيروي جاذبه ماه و خورشيد برروي اقيانوسها و همچنين تأثير نيروي گريز از مركز بيان كنيم. اثرات جاذبه و نيروي گريز از مركز اثر متقابل ماه و زمين باعث به وجودآمدن برآمدگي اقيانوسها به سوي ماه مي شود. در حاليكه در طرف مقابل اثر نيروي جاذبه خورشيد هم نيز باعث بوجود آمدن برآمدگي اقيانوسها به سوي خورشيد مي شود. برآمدگي هاي حاصل از نيروي جاذبه ماه برروي سطح اقيانوسها را جزر و مد ماهي گويند. و برآمدگي هاي حاصل از نيروي جاذبه خورشيد را كه مقدار آن خيلي كمتر است را جزر و مد خورشيدي مي گويند. خورشيد و ماه داراي موقعيت يكساني در بين اجسام آسماني نمي باشند، اما تغيير موقعيت آنها نسبت به يكديگر برروي دامنه جزر و مد (اختلاف بين كمترين جريانات جزر و مدي و بيشترين جريانات جزر و مدي) تأثير مي گذارد. براي مثال، زمانيكه ماه و خورشيد در يك سطح يكسان با زمين مي باشند. دامنه جزر و مد منطبق با دامنه جزر و مد وابسته به خورشيد و جزر و مد وابسته به ماه مي باشد. در نتيجه دامنه جزر و مد بيشترين حالت ممكن مي شود. (جزر و مد حداكثر) متناوباً زمانيكه آنها نسبت به يكديگر در يك زاويه قائمه هستند. دامنه جزر و مد پائين آمده كه نتيجه آن جزر و مد حداقل مي باشد. (شكل 1)

file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image071.jpg

شكل 1- اثر جاذبه خورشيد و ماه برروي دامنه جزر و مد​

توليد برق از جزر و مد توليد برق از طريق جزر و مد بسيار شبيه توليد برق بوسيله آب يا بخار است. با اين تفاوت كه آب قابليت جريان در دو جهت را دارد و بايد قبول كرد كه يكي از توسعه‌هاي توليد به حساب مي آيد. روش ساده توليد از نيروگاههاي جزر و مدي شناخته شده است با روش توليد در جزر با سدبندي در سرتاسر دهانه رودخانه، آب وارد سد مي شود. دريچه سد برروي سد اين قابليت را دارد كه آبگير جزر و مدي را از داخل كردن جريانات جزر و مدي حداكثر پر كند و از ميان دستگاههاي توربين جريانات جزر و مدي به سوي بيرون راهي مي شوند (معروف به جريان جزر) روش ديگر توليد در مد مي باشد كه توليد نيرو از داخل كردن جريانات مد ممكن مي باشد. اما اين روش كمتر از روش توليد در جزر مورد توجه قرار گرفته است.

	file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image073.jpg

شكل 2- روش توليد در جزر با توربين حبابي​

همچنين در روش توليد دوطرفه، توليد برق در دو جهت داخل شدن و خارج شدن جريانات جزر و مدي ممكن مي باشد. توربين هاي استفاده شده در نيروگاههاي جزر و مدي
توربين هاي متفاوتي از نظر شكل و پيكربندي مورداستفاده قرار مي گيرند. براي مثال، در نيروگاه جزر و مدي لارنس در نزديكي شهر مالو برروي ساحل بريتاني در فرانسه توربين هاي حبابي مورد استفاده قرار گرفته است. (شكل 3) در سيستمهاي با توربين حبابي آب در اطراف توربين جريان دارد و دسترسي به ساختمان توربين براي تعمير مشكل مي باشد. براي تعمير توربين بايد از جريان آب جلوگيري شود. توربين هاي دندانه دار (شكل 4) مانند توربين هاي استرافلو در ايالات آناپوليس در نوااسكوتيا در جنوب شرقي كانادا استفاده مي شوند. مشكلات ژنراتورها نصب شده در سد بندي اين است كه در موقعيت قائم نسبت به تيغه هاي توربين قرار دارند. متأسفانه تنظيم كردن كارآيي اين توربين مشكل مي باشد و براي استفاده كردن در پمپاژ آب نامناسب مي باشند. توربين‌هاي لوله اي براي استفاده در طرح جزر و مدي سه ورن در انگلستان پيشنهاد شده است. در اين پيكربندي (شكل 5) تيغه ها به يك شفت طولاني متصل هستند و زاويه آن آنقدر جهت يابي مي شود (تنظيم مي شود) كه ژنراتور در بالاي سدبندي قرار بگيرد.

	file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image075.jpg

شكل 3- توربين حبابي​

	file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image077.jpg

شكل 4- توربين دندانه دار​

	file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image079.jpg

شكل 5- توربين لوله اي​

پره هاي جزر و مدي

file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image081.jpg

پره هاي جزر و مدي يك تفكري است كه به وسيله قرقره هاي غول پيكر كانال را كاملاً مسدود مي كند، تمام نيرو آبي كه از ميان آنها عبور مي كند در شكل 6 نشان داده شده است.

شكل 6- پره هاي جزر و مدي​

برخلاف سدبندي نيروگاههاي جزر و مدي، پره‌هاي جزر و مدي مي توانند در آبگيرهايي كه نامحدود باشند نظير كانال بين خشكي و ساحل جزيره و يا بين دو جزيره استفاده شوند. در پره هاي جزر و مدي از توربين ديويس استفاده مي شود كه براي تنگه سن‌برنادينو طراحي شده است. توربين هاي جزر و مدي به زودي پس از بحران نفت در سال 1970 توربين هاي جزر و مدي پيشنهاد شد چرا كه تنها آنها مناسب با اين واقعيت بودند.

file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image083.jpg

توربين هاي جزر و مدي پيشنهاد شده براي استفاده برروي سد بندي و سيستمهاي پره هاي جزر و مدي همانند توربين هاي بادي داراي مزيت بزرگي بودند و آن كاهش دادن صدمات زيست محيطي است.

شكل 7- طرح نصب توربين دريايي در كف دريا​

توربين هاي جزر و مدي استفاده شده در جريانات جزر و مدي چرخشي با سرعت بين 2 تا 3 متر بر ثانيه دارند كه توليدي بين 4 تا 13 كيلووات بر مترمربع دارند. در چرخش هاي سريعتر (بيشتر از 3 متر بر ثانيه) باعث بوجود آمدن فشار و تنش هاي بي مورد برروي تيغه هاي توربين مي شود، همانند توربوژنراتورهاي بادي كه در اثر نيروهاي باد و طوفانهاي شديد آسيب مي بينند. البته بايد دانست كه سرعت پائين هم خيلي اقتصادي نمي باشند. محدوديت نيروگاههاي جزر و مدي ضمن اينكه نيروگاههاي جزر و مدي مي تواند پيشنهاد مفيدي باشد، براي بهبود بخشيدن حمل و نقل بعلت توسعه دادن ترافيك دريايي يا پل هاي خط راه آهن در سرتاسر دهانه رودخانه و كاهش دادن انتشار گازهاي گلخانه اي با جايگزين كردن نيروي پاك جزر و مد به جاي سوخت هاي فسيلي، همچنين زيانهاي زيست محيطي مهمي وجود دارد كه باعث شده نيروگاه جزر و مدي كمتر مورد توجه قرار گيرد. تغييرات جزر و مدي ساختمان سدبندي جزر و مدي در دهانه رودخانه سطح جزر و مد را در آبگير تغيير مي دهد. پيشگويي اين تغييرات مشكل است و مي تواند منجر به پائين يا بالاآمدن سطح جزر و مد شود. اين تغييرات نيز همچنين تأثير مشخصي برروي رسوب سازي و گل آلودگي آب داخل آبگير دارد. بعلاوه، كشتيراني مي تواند تحت تأثير قرار بگيرد بعلت تغيير عمق دريا كه ناشي از افزايش رسوب سازي در داخل آبگير است. بالاآمدن سطوح جزر و مدي مي تواند بعلت طوفان در ساحل باشد. كه مي تواند موقعيت زنجيره غذايي دريايي را تحت تأثير قرار بدهد. تغييرات اكولوژي زيانهاي وسيع بالقوه اي از نيروگاههاي جزر و مدي به وجود مي آيد برروي حيوانات و گياهاني كه در داخل دهانه رودخانه زندگي مي كنند. به همان اندازه كه سدبندي هاي جزر و مدي كم ساخته شده اند، مطالعه درباره اثرات و صدمات حاصل از نيروگاههاي جزر و مدي برروي محيط محلي بسيار كم مي باشد. نتيجه گرفته مي شود كه اثرات ناشي از سدبندي جزر و مدي به موقعيت محيط و موقعيت دريايي بسيار وابسته است. نيروگاههاي جزر و مدي در استراليا نيروگاه جزر و مدي در منطقه كيمبرلي در غرب استراليا پيشنهاد شده است، پس از سال 1960 هنگاميكه مطالعه انجام شده درباره منبع جزر و مدي براي توليد بيشتر از 3000مگاوات در منطقه دربي انگليس تصديق شد. در سالهاي اخير ساختن نيروگاههاي جزر و مدي 50 مگاواتي در منطقه دربي نيروگاههاي آبي اين منطقه را توسعه داده است. اين پروژه 1 ميليون دلار بعنوان هديه ازطريق دفتر انرژي تجديدپذير استراليا براي توسعه دادن اين پروژه در آينده دريافت كرد. در فرانسه 78 ميليون دلار براي بازسازي مكان صنعتي،‌نيروگاه جزر و مدي لارنس در فرانسه اختصاص داده شده است كه بازديدكننده هاي زيادي در فرانسه دارد. با انديشه درست و تفكر مهندسي 31سال پيش نيروگاهي كه شامل يك سد بطول نزديك به نيم مايل و همچنين بكارگرفتن يك پل بزرگ كه مالو و دينارد را به يكديگر متصل مي كرد ساخته شد. در زمان مد، آب دريا در سد به دام انداخته مي شود و در زمان جزر كه آب در حال فروكشي است، آب به عقب دريا جريان پيدا مي كند. در اين مسير از بين 24توربين كه به ژنراتورها متصل هستند عبور مي كند و براي شهر به اندازه كافي برق توليد مي كند. در اين پروژه توربين هايي نصب شده اند كه توانايي چرخش در هردوجهت داخل شدن و خارج شدن جريانات جزر و مدي را دارند. از اينرو توربين ها در داخل سد قرار داده شده اند. هر ساله 400هزار جهانگرد از لارنس بازديد مي‌كنند. 90 درصد برق بريتاني از نيروگاه لارنس تهيه مي شود. توربين هاي با عمر بالاي
10 سال يك به يك از نظر تجهيزات بهبود پيدا مي كنند.

	file:///C:\Users\NOVINP~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image085.jpg

شكل 8- نيروگاه جزر و مدي لارنس ​

امروزه نيروگاههاي خورشيدي و نيروگاههاي وابسته به ماه در دانشگاهها و دانشكده‌هاي مهندسي آمريكا تدريس مي شوند و در آنجا مجموعه ماشين آلات و دستگاههاي مدرن و افرادي كه قوه ابتكار آنها اين دستگاهها را خلق كرده وجود دارند. انرژي هاي تجديدپذير يك دوره با ارزش را بوجود آورده اند. ما بايد اين انرژي‌ها را جستجو كنيم، ما مي توانيم بطور مستقيم از انرژي خورشيد براي گرم كردن آب و يا خانه هايمان استفاده كنيم. ما مي توانيم از انرژي خورشيدي براي تأمين كردن بخار بويلرها استفاده كنيم. ما مي توانيم ماشين هاي بخار بسازيم كه انرژي را از سطح گرم اقيانوسها بگيرد و سرماي زيرين آب را تخليه كند. ما از پيل هاي سلولهاي خورشيدي براي تبديل كردن انرژي خورشيدي به برق استفاده مي كنيم. اكثر اوقات بطور طبيعي كار تبديل گرما به نيروي مورداستفاده ما را انجام مي دهند. بدرستيكه آسيابهاي بادي و نيروگاههاي وابسته به توليد نيروي برق بوسيله آب يا بخار از نيروي خورشيد استفاده مي كنند. ما نظير اينگونه انرژيها را انرژي تجديدپذير مي ناميم. زيرا فقط خورشيد جايگزين چيزهايي مي شود كه ما استفاده مي كنيم. زود يا دير همه منابع تمام مي شوند حتي خورشيد آن فقط در مقايسه با زندگي كوتاه انساني ما، نيرو و قدرت پايان ناپذير دارد. نيروگاههاي جزر و مدي: چگونگي كار آنها مقدار زيادي انرژي در جريانات جزر و مدي ذخيره مي شود از داخل و خارج شدن جريانات جزر و مدي ما مي توانيم انرژي را از طريق نيروگاههاي جزر و مدي تسخير كنيم. نيروگاههاي جزر و مدي مي تواند در سرتاسر دلتا، دهانه رودخانه، ساحل و يا مكانهاي تحت تأثير جريانات جزر و مدي امتداد پيدا كند. سدبندي در ساحل يا رودخانه اولين كار در دست اقدام است. زمانيكه بيشترين مد داخل مي شود، جريان آب از ميان توربين عبور مي كند و برق را بوجود مي آورد. در بعضي از مواقع آب از پشت سدبندي بالاتر مي آيد. دريچه سد ميزان آب سد را كاهش مي دهد تا آب به بالاي سد برسد. هنگام آمدن كمترين جزر، دريچه سد بالا رفته و آب به سوي خارج سدبندي جريان مي يابد. در ابتدا انرژي از بين توربين ها منتقل مي شود. بدين گونه از طريق توربين‌هاي دوطرفه برق توليد مي شود. تعدادي از نيروگاههاي جزر و مدي توانايي توليد 320 مگاوات برق را دارند. نيروگاههاي جزر و مدي: تاريخچه و محل آسياب هاي جزر و مدي در اوايل سال 1900 ميلادي اختراع شدند در آن زمان توربين هاي دوطرفه وجود نداشت. بنابراين آنها فقط در يك جهت جريانات جزر و مدي مورد استفاده قرار مي گرفتند. زمانيكه جريانات جزر و مدي وارد مي شوند دريچه سد كم كم بسته مي شود و آب در بالاي آن محصور مي شود و سپس هنگاميكه كمترين جزر رخ مي دهد دريچه سد بالارفته و آب، چرخهاي آبي را به گردش در مي آورد. نيروگاههاي جزر و مدي پيش از اين در كانادا، فرانسه، روسيه و چين مورد استفاده قرار گرفته است. بيشترين توليد يك نيروگاه در فرانسه برروي رودخانه رانس 320 مگاوات است يك مكان مناسب براي نيروگاه جزر و مدي در خليج فاندي، بين نيوبرونسوئك و نوااسكوتيا مي باشد. اختلاف ارتفاع جريانات جزر و مدي به
50 فوت مي رسد. نيروگاه جزر و مدي: طرح و مشكلات ساخت نيروگاههاي جزر و مدي خيلي گران قيمت است و معمولاً آنها هنگامي ساخته مي شوند كه ما احتياج بيشتري به برق داريم. جريانات جزر و مدي همواره در حال تغيير هستند، اما نياز ما به برق در شب نسبت به روز خيلي كمتر است. نيروگاههاي جزر و مدي نيز يكي از مشكلات محيطي به حساب مي آيند. بسياري از گونه هاي ماهي ها در دهانه رودخانه ها، جايي كه سدبندي است شنا مي كنند و بوسيله توربين ها كشته مي شوند. همچنين سدبندي اقامتگاه پرندگان دريايي، ماهي‌ها و حيوانات ديگر را ويران مي كند. نيروگاههاي جزر و مدي با ساختن مانع در سرتاسر دهانه رودخانه بهره برداري مي‌شوند. گردش جريانات جزر و مدي توربين ها را به چرخش درآورده تا برق توليد كنند. يكي از نيروگاههاي جزر و مدي اروپا نزديك رانس در شمال فرانسه مي باشد. تعدادي مكان براي نيروگاه و گاه جزر و مدي در UK (قسمتي از شمال غربي اروپا كه شامل انگليس و شمال ايرلند مي باشد) مي تواند براي بهره برداري توسعه پيدا كند. اشكال اين طرحها اثرگذاشتن به محل سكونت پرندگان دريايي و ماهي ها مي‌باشد. چرا كه محل سكونت آنها با جريانات جزر و مدي ويران مي شود همچنين سدبندي فقط براي 10 ساعت در روز نيرو فراهم مي كند. نيروي براي 14 ساعت ديگر بايد از روش هاي ديگر فراهم شود. موج هاي انرژي زيادي دارند، آزمايش بوسيله طرحهاي گوناگون و متفاوت بوسيله ژنراتور ثابت كرده است كه مي توانيم از موج برق توليد كنيم. مشكلاتي وجود دارد براي توسعه دادن و ساختن ژنراتورهاي نيروگاههاي موجي كه هم ارزان و هم كارآمد باشند. آنها بايد به اندازه كافي در مقابل طوفان هاي شديد مستحكم و قوي باشند و آنقدر سبك باشند كه با موج هاي كوچك هم كار كنند. اشكال اين طرحها اثر گذاشتن به محل سكونت پرندگان دريايي و ماهي ها مي باشند. چرا كه محل سكونت آنها با جريانات جزر و مدي ويران مي شود. اگر همه پروژههاي معقول در انگليس براي نيروگاههاي جزر و مدي بهره برداري شوند. مي تواند راندمان بالاي 50 كيلووات ساعت در سال را بوجود آورد. كه نشان دهنده 20 درصد از برق مورد تقاضا در انگليس مي باشد. در حدود 90 درصد از اين پتانسيل در سه ورن، خليج موركمب، سولواي، هامبر و واش قرار دارد. سد بندي برروي سه ورن 16 كيلومتر طول دارد. با 216 توربين بزرگ مي تواند به اندازه 8640 مگاوات برق توليد كند. كه 7درصد برق انگليس و ولز را تأمين مي كند. اين پروژه بزرگ هزينه اي بالاي 8000 ميليون دلار دارد. هفت سال سدبندي و توليد اولين برق از آن توليد كشيد و دو سال بعد از آن خروجي كامل از آن بدست آمد. اثرات اجتماعي توليد برق از طريق جزر و مد باعث بوجود آمدن گازهاي اسيدي نمي شود. كارهاي محيطي و تحقيقات منطقه اي توسعه و افزايش بهره برداري از نيروگاههاي جزر و مدي را تصديق مي كند. سدبندي طول زيادي از خط ساحلي را دربرابر موج هاي بلند حفاظت مي كند. يكي از بزرگترين طرحهاي نيروگاه جزر و مدي بهره برداري شده در سطح جهان در دهانه رودخانه رانس بين ديناردو مالو در فرانسه مي باشد و خروجي آن
240 مگاوات مي باشد. كه در سال 1966 به اتمام رسيده است. اين طرح آزمايشي براي آينده و براي سدبندي وسيع روي خليج ميچل بسيار مؤثر بود. بعد از برخي از كميسيون هاي دشوار درباره توربين هاي طرح رانس در بهره برداري منظم و قابل اطمينان در 24 سال فرانسوي ها تاكنون هيچ اقدامي براي انجام دادن طرحهاي بزرگتر در اين زمينه نداشته و ترجيح داده اند در عوض روي نيروگاههاي هسته اي سرمايه گذاري نمايند. نظريات در مورد اثرات محيطي سدبندي جريانات جزر و مدي بزرگ تقسيم مي‌شوند. عده اي گفته‌اند خسارت جبران ناپذيري بر اكوسيستم از طريق دهانه رودخانه تحميل مي شود در حاليكه عده اي ديگر ادعا كرده اند كه هيجان جديدي براي پرندگان آبي، ماهي ها و گياهان دريايي به حساب مي آيد. نتيجه زيان نيروگاههاي جزر و مدي و نيروگاههاي موجي اين است كه با جريانهاي جزر و مدي محل سكونت پرندگان دريايي در آن منطقه تحت تأثير واقع مي شود. و همينطور محل سكونت ماهي ها نيز با تغييرات جزر و مدي تحت تأثير قرار مي گيرد. همچنين نيروگاههاي جزر و مدي و موجي مي توانند فقط 10 ساعت در روز از 24 ساعت نيرو توليد كنند. بنابراين آنها بايد در 14 ساعت ديگر به روشهاي ديگر كه گرانتر مي‌باشد نيرو توليد كنند. اما نيروگاههاي جزر و مدي و موجي امتيازهاي مهمي دارند. يك امتياز مهم آنها توليد ارزان است و همچنين ساختن اين نيروگاهها محيط زيست را همانند سوخت‌هاي فسيلي آلوده نمي كند. توسعه نيروگاههاي جزر و مدي در دهانه رودخانه ها و محيطهاي دريايي
توليد برق از طريق تحت كنترل درآوردن نيروي حاصل از جزر و مد اقيانوسها شروع يك آزمايش براي روآوردن به انرژيهاي تجديدپذير بوسيله كشورهاي صنعتي بود. نيروگاههاي جزر و مدي از نقطه نظر اقتصادي مناسب مي باشند به علت افزايش مداوم قيمت سوخت‌هاي فسيلي و همچنين وجود كشورهايي كه پيش از اين چگونگي طرز كار و تجهيزات توليد برق از طريق جريانهاي جزر و مدي را دارا بودند. نيروگاههاي جزر و مدي در اصول علمي همانند توليد نيروگاههاي آبي با تجهيزات درون رودخانه ها است. سد و نيروگاه و توربين ها در سرتاسر دهانه رودخانه يا خليج ساخته مي شدند و اندازه ساخت سد در دهانه آبگير از توليد برق براي يك دوره معقول پيروي مي كند. براي طراحي ساده، ساخت آبگير با پرشدن آن در مدت زمان مد از ميان دريچه هاي سد با چرخش آزادانه توربين ها مطابقت دارد. در حالت جزر نيرو توليد مي شود. توسعه نيروگاههاي آبي ممكن است خليج هاي بزرگ را احاطه كند و پهناي ژئوگرافي مناطق را تحت تأثير قرار دهد. ناديده گرفتن و حذف انرژي حاصل از جزر و مد و كاهش مقدار نمك موجود در آب دريا مكان هاي سدبندي را تغيير مي دهد. الگوي گردش آب و رژيم جزر و مدي نيز مكانهاي سدبندي را تغيير مي دهد. ممكن است طول سدبندي به پيش از 500 كيلومتر از مكان سدبندي به سوي دريا افزايش پيدا كند، براي محدودكردن سيل، اما بخش عمده اي از اطراف ساحل بعلت بالا آمدن دراز مدت سيل در معرض خسارت قرار دارد. در داخل آبگير دامنه جريانات جزر و مدي كاهش پيدا مي كند، اما سطح متوسط آب بعلت افزايش لايه بندي بالا مي آيد، توليد بيش از حد اين لايه بندي ها برروي گرما و پوشش يخ بندان مناطق معتدل اثر مي گذارد. در بسياري از آبگيرها گل آلودگي كاهش يافته و رسوب سازي و لايه گذاري در حال افزايش است. كاهش موجهاي طوفاني و جريانات جزر و مدي خيلي زياد، مي توانند سيل و فرسايش را كاهش دهند اما تغييرات در دامنه جريانات جزر و مدي ممكن است زهكشي آبهاي زيرزميني را دگرگون كند و به سبب آن، تغييرات در شرايط آب و هوايي منطقه ايجاد شود. نهرهاي فرعي در دسترسي يكي از مشكلات حوزه هاي آبگير است كه مي تواند با كاهش دادن زمان هاي شستشو توسعه پيدا كند. تغييرات در گل آلودگي و رسوب سازي ممكن است شرايط حياتي را در حوزه هاي آبگير دگرگون كند و گونه‌هاي بي مهره تغيير مكان دهند. بدين گونه زنجيره غذايي دگرگون مي شود. مكان هاي صيد ماهي تحت تأثير قرار گرفته از جمله مناطقي كه در آن ماهي بسيار فراوان است و ماهي ها بطور گروهي مكرر از آن منطقه عبور مي‌كنند. معرفي كردن توربين هاي وابسته به نيروي آب (توربين هاي آبي) در داخل دهانه‌هاي رودخانه ها، مشكلات اساسي براي گذرگاه ماهي ها بوجود آورد چرا كه به تأسيسات نيرو در سواحل رودخانه ها متصل است. چندين اعتراض مهم: در اطراف دهانه رودخانه تعداد زيادي ماهي،انواع ماهي هاي بزرگ وپستانداران دريايي وجود دارند. صدمات و اثرات محيطي ممكن است باعث تغييرمسير كوچ آنها شود و تغييرات در دسترسي به مكانيزم غذايي حاصل شود. سياست AFS در موضوع توسعه نيروگاههاي جزر و مدي در دهانه رودخانه ها و محيط هاي دريايي بصورت زير است: 1- ترويج تأثير منابع اطلاعاتي در رابطه با ساخت مكان نيروگاههاي جزر و مدي موجود از قبل مي تواند براي تخمين زدن اثرات بالقوه طرحهاي پيشنهادي در مقياس بزرگتر مورد استفاده قرار بگيرد. 2- تشويق همه كشورها و اقوام و ايالتها براي داشتن روابط بين المللي مناسب در مورد بحث موردنظر و رسيدگي كردن به سياست هاي گفته شده در مورد نيروگاههاي جزر و مدي صرفنظر از قلمرو قدرت تنظيم شده آنها در سرتاسر پروژه، يك سازمان تخصصي از طرف سازمان ملل مي تواند براي هماهنگ كردن سياست ها انتخاب شود. 3- تشويق توسعه مديريت با برنامه هاي جهت دار مبتني بر مدارك علمي در پروژه‌هاي پيشنهادي 4- تشويق كردن منابع سرمايه گذاري در بلندمدت، در جهت مطالعه منطقه اي و تعيين كردن اثرات اكوسيستم نيروگاههاي جزر و مدي هم قبل و هم بعد از ساختن، نظير مطالعه درباره فهميدن رئوس كلي هيئت علمي اقيانوسها در دانشگاههاي علمي 5- تشويق كردن براي پاسخگويي نسبت به پروژه هاي جزر و مدي همانند ديگر پروژه هاي بزرگ ساخته شده شامل: الف) آماده سازي براي اثرات محيطي گفته شده ب) مشاركت درباره جستجوي منابع و مديريت در همه مراحل در جهت توسعه نيروگاه جزر و مدي 6- تشويق بيشتر شدن گفتگوهاي منظم درباره اثرات پروژه هاي جزر و مدي در ميان مهندسان و كارشناسان صيد ماهي. 7- افزايش سرمايه گذاري براي اختصاص دادن به بحث و گفتگوهاي علمي و پيوستن جلسات بين المللي مناسب به يكديگر براي توسعه دادن رضايت عمومي، درباره الويت پژوهش‌ها براي تخمين زدن اثرات نيروگاههاي جزر و مدي و حداقل اطلاعات موردنياز كافي براي نظارت در بلندمدت. انرژي جزر و مد در مناطق ساحلي با جريانات جزر و مدي بزرگ، آبهاي جريانهاي جزر و مدي داراي مقدار زيادي انرژي ذخيره شده مي باشد. تحت كنترل درآوردن اين جريانات به تاريخ، قرن يازدهم در انگلستان بر مي گردد. هنگاميكه جريانات جزر و مدي براي چرخاندن چرخهاي آبي، براي توليد نيروي مكانيكي مورد استفاده قرار مي گرفت. اخيراً بالا و پائين آمدن جريانات جزر و مدي در توليد برق مورد استفاده قرار گرفته است، اين روش بسيار شبيه نيروگاههاي آبي مي باشد. جريانات جزر و مدي از حركت زمين، ماه و خورشيد بوجود مي آيد اگرچه جريانات جزر و مدي اقيانوسها داراي مقدار خيلي زياد انرژي مي باشند. اما كاربرد عملي آنها فقط در مكانهايي استثنائي است كه ارتفاع جريانات جزر و مدي زياد مي باشد. نظير خليج فاندي در آتلانتيك كانادا كه به حدود 17 متر مي رسد. و يكي از بهترين نقاط از نظر حداكثر ارتفاع جريانات جزر و مدي در جهان مي باشد. انرژي جزر و مدي يك منبع ضروري تجديدپذير انرژي است كه هيچكدام از اثرات محيطي ديگر منابع برق نظير سوخت هاي فسيلي يا نيروگاههاي هسته‌اي را ندارد. تغييرات جريانات جزر و مدي در مناطق ساحلي مي تواند همچنين برروي زندگي گونه هاي زيادي از آبزيان اثر بگذارد كه بايد مورد مطالعه قرار بگيرد. جزر و مد: انرژي وابسته به نيروي جاذبه جزر و مد، روزانه سطح اقيانوسها نسبت به خط ساحلي بالا و پائين مي رود كه از نيروهاي جاذبه ماه و خورشيد و چرخش زمين ناشي مي شود. ماه و خورشيد هردو نيروي جاذبه بر روي زمين اعمال مي كنند. مقدار اين كشش جاذبه به جرم و فاصله آنها بستگي دارد. ماه نيروي جاذبه بيشتري را بر زمين اعمال مي كند، اگرچه جرم ماه نسبت به خورشيد كمتر است اما ماه خيلي به زمين نزديكتر است. اين نيروي كششي در اقيانوسها، كه 71 درصد سطح زمين را پوشانده، سبب برآمدگي قسمتي از آنها به سمت ماه مي شود (شكل 1) جزر و مد بعلت چرخش زمين نيز بوجود مي آيد. اين نتايج باعث مي شود كه سطح اقيانوسها بطور تقريباً منظم بالاو پائين برود. همانگونه كه در شكل 1 نشان داده شده است نيروي جاذبه ماه تأثير بيشتري در بوجود آمدن برآمدگي هاي جزر و مدي دارد. كشش جاذبه خورشيد نيز در جزر و مد اثر دارد همانند ماه، اما مقدار تأثير آن خيلي كمتر است. همين طور كه برآمدگي هايي بسوي ماه است در اقيانوسها برآمدگي هاي خيلي كمي نيز بسوي خورشيد است. هنگاميكه زمين، ماه و خورشيد در يك موقعيت مستقيم نسبت به هم قرار دارند (ماه نو يا كامل)، كشش جاذبه تركيب شده و جزر و مد حداثكر (بهاري يا مهكشند) بوجود مي آيد. زمانيكه ماه، خورشيد و زمين در يك زاويه قائمه نسبت به يكديگر قرار دارند جزر و مد حداقل مي شود كه كهكشند ناميده مي شود. تجربه در مناطق خط ساحلي نشان داده است كه در پريود 24ساعت شبانه روز دوبار جزر و مد حداكثر و دو بار جزر و مد حداقل داريم. اصطكاك ناشي از برآمدگي اقيانوسها باعث چرخش و دوران تدريجي و آهسته زمين مي‌شود كه اثرات مهمي در مدت اين بيليون ها سال نداشته است. از اينرو براي اهداف انساني انرژي جزر و مدي مي تواند بعنوان منبع انرژي تجديدپذير و قابل نگهدراي مطرح شود. بطور يقين مناطق ساحلي نسبت به يكديگر در ارتفاع جزر و مد باهم اختلاف دارند. براساس نتايج موجود افزايش ارتفاع جزر و مد به خصوصيات جغرافيايي محلي خليج ها و خورها بستگي دارد. حداقل ارتفاع بين حداكثر و حداقل جزر و مد بايد
5 متر باشد تا بتوانيم از آن برق كاربردي توليد كنيم. حدود 40 مكان در سرتاسر جهان وجود دارند كه داراي دامنه جزر و مدي بزرگي هستند. در كانادا يك مكان كاربردي براي بهره برداري از انرژي جزر و مدي در خليج فاندي بين نيوبرونسوئيك و نوااسكوتيا وجود دارد. هرچقدر دامنه جزر و مد بيشتر باشد برق بيشتري از آن مكان مي توان توليد كرد و در نتيجه هزينه توليد برق پائين تر مي آيد. در سرتاسر جهان حدود 3000 گيگاوات بطور پيوسته از جريانات جزر و مدي در دسترس است. بعلت محدوديت هاي موجود برآورد شده كه 2درصد يا 60 گيگاوات برق مي توان توليد كرد. بهره بردراي از منابع تكنولوژي مورد نياز براي تبديل انرژي جزر و مدي به برق بسيار شبيه به تكنولوژي استفاده شده در نيروگاههاي آبي مرسوم است. اولين نياز، ساخت سد يا سدبندي خليج جزر و مدي يا دهانه رودخانه است. ساختمان سدبندي پروسه گرانقيمتي است، از اينرو بهترين مكانها براي پروژه هاي جزر و مدي جاهايي مي باشد كه خليج داراي دهانه باريك است، بدين گونه طول سد مورد نياز كاهش مي يابد. در جلوي سد دريچه هاي سد و توربين ها نصب مي شوند. هنگاميكه اختلاف كافي در ارتفاع آب درون مكانهاي مختلف سدبندي وجود دارد دريچه ها باز مي شوند براساس وجود علم موازنه آبهاي ساكن، از ‌جريان آب در ميان توربين ها و چرخاندن ژنراتورهاي الكتريكي برق توليد مي شود. برق مي تواند به وسيله جريان آب در دو جهت داخل شدن و خارج شدن از خليج توليد شود در مكانهايي كه دو مد حداكثر و دو جزر حداقل در هر روز وجود دارد. توليد برق از نيروگاههاي جزر و مدي بوسيله پريود توليد حداكثر در هر 12 ساعت توصيف مي شود. متناوباً توربين ها مي توانند براي پمپاژ كردن آب هاي اضافي به داخل آبگير در پشت سدبندي استفاده شوند در مدت زمانيكه تقاضاي برق كم است. اين آب مي تواند سپس رها شود هنگاميكه تقاضاي برق زياد است. به درستيكه در اين حالت روش كار نيروگاههاي جزر و مدي بسيار شبيه مشخصات نيروگاههاي تلمبه ذخيره اي مي باشد. تقاضاي برق، دريچه هاي برقي را در زمانهايي از روز تغيير مي دهد توليد كردن برق از نيروگاههاي جزر و مدي هرگز با تقاضاي سيستم مطابقت ندارد اما نيروگاههاي جزر و مدي اگرچه متغير مي باشند ولي قابل پيش بيني و قابل اعتماد هستند. برق توليدي از جزر و مد مي تواند جايگزين برق حاصل از سوخت هاي فسيلي (ذغال سنگ، نفت و گازهاي طبيعي) شود، بدرستيكه با اين روش نشر گازهاي اسيدي و گلخانه اي كاهش مي يابد. در حال حاضر اگرچه تكنولوژي مهاركردن و تحت كنترل درآوردن انرژي جزر و مدي موردنياز است. بايد دانست كه ساختن نيروگاههاي جزر و مدي بسيار گران تمام مي شود. يكي از ممترين نيروگاههاي جزر و مدي با خروجي 240 مگاوات به بهره بردراي رسيده است. اين نيروگاه در دهانه رودخانه لارنس در ساحل شمالي فرانسه قرار دارد. (نيروگاههاي سوختي بزرگ يا نيروگاههاي هسته اي حدود 1000 مگاوات برق توليد مي كنند) نيروگاه لارنس در سال 1966 به بهره بردراي رسيد و بعنوان يك منبع خيلي قابل اطمينان برق براي فرانسه بشمار مي رود. لارنس يكي از پيشنهادهاي مهم براي نيروگاه جزر و مدي در فرانسه بود تا اينكه آنها برنامه هاي هسته‌اي را در سال 1960 بيتشر بسط دادند. در جاهاي ديگر، نيروگاه آزمايشي 20 مگاواتي در رويال آناپوليس در نوااسكوتيا و نيروگاه جزر و مدي 4/0 مگاواتي در نزديكي مورماسك در روسيه وجود دارد. مطالعه در مورد ديگر مكانهاي آزمايشي نيروگاههاي جزر و مدي در سرتاسر جهان انجام شده است. تخمين زده شده است كه با ساختن سدبندي در سرتاسر رودخانه سه ورن در غرب انگليس مي‌توان 10درصد برق موردنياز اين كشور را تهيه كرد.
(12 گيگاوات) چندين مكان در خليج فاندي، خوركوك در آلاسكا و درياي سفيد در روسيه براي توليد مقدار زيادي برق تأسيس شده است. انرژي جزر و مدي از جهت اقتصادي يكي از مانع هاي اصلي در افزايش استفاده از انرژي جزر و مدي هزينه بالاي ساخت نيروگاههاي جزر و مدي است براي مثال، هزينه ساخت نيروگاه سه ورن در انلگيس 15 بيليون دلار تخمين زده شده است. هزينه هاي عملياتي و نگهداري نيروگاههاي جزر و مدي خيلي كم است زيرا سوخت آن ها (آب دريا) مجاني است اما هزينه كل توليد برق خيلي بالا است. يك فاكتور مهم در تعيين هزينه بهربرداري از نيروگاههاي جذر و مدي اندازه (طول و ارتفاع) سدبندي مورد نياز و اختلاف ارتفاع بين مد حداكثر و جزر حداقل (دامنه جزر و مد) مي باشد. فاكتور ديگر مي تواند بيان شود كه نسبت گيبرات مكان ناميده مي‌شود نسبت گيبرات نسبتي است بين طول سد بندي برحسب متر به توليد سالانه انرژي برحسب كيلووات ساعت، نسبت گيبرات مكان هرچقدر كمتر باشد آن مكان بيشتر مطلوب براي كار است.بعنوان مثال نسبت گيبرات در لارنس 36/0 در سه ورن 87/0 و در پاساماكودي در خليج فاندي 92/0 مي باشد. اثرات محيطي انرژي جزر و مدي يكي از منابع تجديدپذير (نوين) برق است كه پيامد آن نشر گاز، گرم شدن سطح كره زمين و بوجودآمدن بارانهاي اسيدي وابسته به نيروگاههاي فسيلي نيست. استفاده از نيروگاههاي جزر و مدي همچنين مي تواند خطر پرتوافشاني وابسته به نيروگاههاي هسته اي را كاهش دهد. تيغيرات جريانات جزر و مدي بوسيله سدبندي در خليج يا آبگير مي تواند اثرات منفي بر روي آبزيان و اكوسيستم خط ساحلي و همچنين كشتيراني و تفريح بگذارد. مطالعات اندكي در مورد شناختن اثرات محيطي طرحهاي نيروگاه جزر و مدي و معين كردن مكانهاي ويژه كه اثرات متفاوتي برروي جغرافياي محلي مي گذارد انجام شده است. تغييرات جريانات جزر و مدي محلي كم بعلت سدبندي لارنس و اثرات محيطي قابل چشم پوشي است. اما اين علت نمي تواند براي همه مكانهاي ديگر هم باشد. در خليج فاندي برآورد شده است كه نيروگاههاي جزر و مدي مي توانند جريانات جزر و مدي محل را تا 15 سانتي متر كاهش دهند. تغييرات طبيعي نظير بادها مي توانند سطح جزر و مد را تا چندين متر تغيير دهند. مطالعات خيلي كمي درباره تغييرات جزر و مدي كه مي تواند اثرات باورنكردني برروي مجموعه جانوران و گياهان آبزي و اكوسيستم خط ساحلي بگذارد انجام شده است. اين ترس در سدبندي جزر و مدي خليج فاندي وجود دارد كه بالاآمدن و مخلوط شدن زياد آب سبب تحريك انرژي نهاني و بوجودآمدن جزر و مد سرخ شود كه باعث از كارافتادگي نرمتنان مي شود. يكي از تنها روشهاي افزايش اطلاعات ما درباره اثرات سدبندي جزر و مدي برروي اكوسيستم با مطالعه اثرات بعد از ساختن تجهيزات امكان پذير است. نتايج پتانسيل انرژي جزر و مدي مقدار خيلي زيادي برق در مكانهاي معين در سرتاسر جهان توليد مي كند. اگرچه تمام برق مورد نياز ما نمي تواند به روشهايي از نيروي جزر و مدي بدست آيد. اما آن مي تواند به عنوان يك منبع با ارزش تجديدپذير براي دستگاههاي برقي استفاده شود. اثرات زيست محيطي منفي سدبندي جزر و مدي به احتمال زياد خيلي كمتر از ديگر منابع برق است، اما مطالعات دقيقي در اين زمينه انجام نشده است. تكنولوژي انرژي جزر و مدي نياز به توسعه دارد و مانع اصلي افزايش پيدانكردن نيروگاههاي جزر و مدي، هزينه ساخت آنها مي باشد. در آينده هزينه ديگر منابع برق و نگراني اثرات محيطي آنها، نهايتاً چگونگي تحت كنترل درآوردن نيروي جاذبه از طرف ماه را مشخص مي كند. روشهاي توليد برق توليد در جزر
در اين روش توليد برق در مدت زمان جريانات مستقيم در زمان جزر دريا است. براي بيشترين توليد برق، توربين ها هنگام رهاشدن آب شروع به كار نمي كنند، تا زمانيكه جزر در دريا شروع شود. تقريباً 3 ساعت بعد. توليد در مد
توليد در مد اساسي تر در برابر توليد در جزر است. در اين روش در مدت زمان مد برق توليد مي شود و توربين ها آب را به داخل آبگير خالي مي كنند. توليد در جزر بعلاوه پمپ كردن در زمان مد
يك تغيير ساده نسبت به توليد در جزر وجود دارد. بعد از يك مد بلند دريچه هاي سد بسته مي شود و توربين ها بصورت معكوس كار مي كنند و آب را به داخل آبگير پمپاژ مي كنند. پمپاژ زمانيكه هد آب دريا در حالت جزر است متوقف مي شود. در اين روش توليد برق نسبت به روش توليد در جزر مي تواند زودتر شروع بشود. آب اضافه شده به وسيله عمل پمپاژ به داخل سد، از بين توربين ها رها مي شود. در اين روش بوسيله پمپاژ كردن آب، انرژي خيلي زيادي مهار مي شود. معمولاً تيغه هاي توربين خم مي باشد براي آنكه بتوانيم بيشترين بازده را در جهت توليد نيرو داشته باشيم. بنباراين هنگاميكه در جهت معكوس بعنوان پمپ استفاده مي‌شوند بازده آنها به اندازه قابل توجهي كاهش مي يابد. براي حل اين مشكل توربين‌ها بايد با تيغه هاي متغير ساخته شوند تا بازده را در حالت پمپاژ اصلاح كنند. اما بايد دانست كه ساختن چنين توربين‌هايي با اين كارآيي بسيار گران تمام مي‌شود و همچنين هزينه تعمير و نگهداري آنها نيز زياد است. توليد برق به روش دوطرفه
در روش توليد دوطرفه،‌برق در دو جهت جزر و مد توليد مي شود. توليد در جزر زماني شروع مي شود كه سطح آبگير كمتر است نسبت به توليد براي يك سيكل تنها، تا پايان سيكل توليد دريچه هاي سد (آبگير) باز مي مانند تا جريان آب از سوي سد به دريا امكان پذير شود از اينرو سطح آب داخل سد كاهش مي يابد. در مرحله توليد به روش مد، اختلاف ارتفاع آب يك ضرورت است. در زمان جزر زمانيكه سطح آب دريا و سد برابر شدند دريچه ها بسته مي شوند يكبار ديگر كه دريا تا ارتفاع مطلوب (مد) بالا آمد توليد آغاز ميشود بوسيله به كارانداختن توربين ها در جهت معكوس، در حين توليد دريچه هاي سد باز مي شوند و اجازه داده مي شود سطح سد بالا بيايد و به علت بوجود آمدن اين ارتفاع كافي سيكل بعدي توليد به روش جزر ميسر مي شود. بعلت پائين آمدن هد در مدت هريك از روشهاي توليد در مقايسه با روش يكطرفه، آب بيشتري بوسيله بازشدن دريچه تلف مي شود از اين طريق در سرتاسر سيكل، توليد و بازده بهره برداري از توربين ها در حالت معكوس پائين تر مي آيد. انرژي توليد شده از روش دوطرفه از انرژي توليدشده يكطرفه در حالت جزر بيشتر نمي‌باشد. توليد با دو آبگير
اين روش داراي دو آبگير مي باشد كه در مجاور يكديگر ساخته شده اند و هركدام از آنها به دريچه سد مجهز مي باشند. داراي ساختمان ساده اي مي باشند و توربين ها در ديواري كه دو آبگير A و آبگير B جدا مي شوند، قرار دارند. آبگير A ، آبگير مد كه پر مي شود از طريق دريچه ها در هنگام مد و خالي مي شود از ميان توربين ها به آبگير B. آبگير B، آبگير جزر است كه از بين توربين ها از طريق آبگير A پر مي‌شود و از ميان دريچه‌ها در زمان جزر خالي مي شود. ذخيره سازي معمولاً در هريك از آبگيرها ممكن است و توربين ها نسبت به تك آبگيري، طولاني تر بهره برداري مي‌شوند. در برخي از نمونه ها چرخش مداوم توربين ها امكان پذير است.

---