كتب جيفري تشوسر ذات مرة المثل القائل "الوقت والمد والجزر لا ينتظران أحد". هذا يؤكد مدى موثوقية واتساق المد. لا شيء يمكن أن يغير حقيقة أنه يأتي ويترك مرتين يوميًا.
لقد تم تسخير الطاقة الكهرومائية، أو حركة المياه في الأنهار ، لتشغيل المولدات الكهربائية لأكثر من 140 عاما. يتم استخدام التيارات المائية الناتجة عن المد والجزر التي تتدحرج إلى الداخل والخارج بواسطة أنواع مختلفة من أنظمة طاقة المد والجزر للقيام بنفس الشيء.
على غرار الرياح التوربينات، يتم تشغيل توربينات المد والجزر عن طريق تدفق الماء بدلاً من الهواء. هذه التوربينات مولدات الطاقة ، والتي ترسل الكهرباء بعد ذلك إلى النظام عبر كابلات تحت البحر. تربية الأحياء المائية وأبحاث المحيطات هما مثالان لمؤسسات المحيطات التي يمكن تشغيلها بواسطة طاقة المد والجزر.
في الأماكن ذات المدى الواسع للمد والجزر - المسافة بين ارتفاع المد والجزر - ابتكر المهندسون طرقًا لتسخير حركة المد والجزر لتوليد الطاقة خلال القرن العشرين. كل تقنية تحول طاقة المد والجزر إلى كهرباء باستخدام مولدات متخصصة.
لا يزال إنتاج طاقة المد والجزر في مهده. حتى الآن ، لم يتم توليد الكثير من الطاقة. لا توجد العديد من منشآت طاقة المد والجزر على نطاق تجاري قيد التشغيل في جميع أنحاء العالم.
الأول كان في La Rance الفرنسية. محطة كهرباء بحيرة سيهوا المد والجزر في كوريا الجنوبية هي أكبر منشأة. تمتلك روسيا وكندا وفرنسا وإنجلترا والصين أكثر الإمكانيات لاستخدام هذا النوع من الطاقة.
جدول المحتويات
أنواع طاقة المد والجزر
في أي مكان يوجد تيار مد وجزر قوي بما فيه الكفاية ، سواء كان طبيعيًا أو مخلوقًا ، يمكن أن تعمل أنظمة طاقة المد والجزر. قد تتحرك بشكل مستقل أو في مجموعات (صفائف) ، ويمكنها أن تطفو أو تستريح في قاع المحيط. لا يوجد الآن سوى عدد قليل من الفئات الأساسية للأنظمة المستخدمة في حصاد طاقة المد والجزر.
- مولد تيار المد والجزر
- قوة المد والجزر الديناميكية
- وابل المد والجزر
- المد والجزر لاجون
1. مولد تيار المد والجزر
يتم وضع التوربينات في تيارات المد والجزر لغالبية مولدات طاقة المد والجزر. يُعرف الجسم المائي سريع الحركة الناتج عن المد والجزر باسم تيار المد والجزر. التوربين هو جهاز يستخدم قوة تدفق السوائل. قد يكون هذا السائل سائلاً (ماء) أو هواء (ريح).
طاقة المد والجزر أقوى من طاقة الرياح لأن الماء أكثر كثافة من الهواء. على عكس الرياح ، المد والجزر ثابت ويمكن التنبؤ به. توفر مولدات المد والجزر تيارًا ثابتًا يمكن الاعتماد عليه من الكهرباء أينما تم توظيفهم.
يمثل وضع التوربينات تحديًا نظرًا لأن الآلات الضخمة تزعج التيار الذي يسعون إلى تسخيره. اعتمادًا على حجم التوربين وموقع تيار المد والجزر ، يمكن أن يكون التأثير البيئي شديدًا.
أفضل الظروف للتوربينات هي في المياه الضحلة. من خلال القيام بذلك ، يتم توليد المزيد من الكهرباء وقد تنتقل السفن حول التوربينات. لمنع الكائنات البحرية من التشابك في النظام ، تدور أيضًا شفرات توربينات مولد المد والجزر ببطء.
تم بناء أول محطة لتوليد الطاقة من المد والجزر في العالم في Strangford Lough بأيرلندا الشمالية في عام 2007. بين مدخل Strangford Lough والبحر الأيرلندي ، يوجد مضيق صغير حيث توجد توربينات الرياح. يمكن أن يتحرك مد المضيق بسرعة 4 أمتار (13 قدمًا) في الثانية.
2. قوة المد والجزر الديناميكي
مفهوم جديد لتسخير طاقة المد والجزر ، والمعروف باسم قوة المد والجزر الديناميكي (أو DTP) ، لا يزال في المراحل النظرية. الهدف من هذه التقنية هو الاستفادة من التفاعل بين الطاقات الحركية والمحتملة في تدفقات المد والجزر.
يقترح بناء سدود طويلة للغاية (على سبيل المثال ، بطول 30-50 كم) تمتد مباشرة من الشواطئ إلى المحيط أو المحيطات دون حصر الحي.
نظرًا لأن المد سوف يتحرك باستمرار من جانب واحد من السد إلى الجانب الآخر ، فيمكن لهذه الأشياء أن تستحوذ على الطاقة باستمرار. لكن لم يختبر أحد هذا المفهوم في العالم الفعلي حتى الآن.
3. وابل المد والجزر
قنابل المد والجزر هي الطريقة الأكثر فعالية لتسخير طاقة المد والجزر. يتم إنتاج حوض المد والجزر الاصطناعي عن طريق بناء هيكل يشبه السد فوق مدخل المحيط أو نهر المد والجزر. يتم إدارة تدفق المياه عبر توربينات القناطر بواسطة بوابات السد.
يتم استخدام الطاقة الكامنة الموجودة في فرق الارتفاع (أو الرأس الهيدروليكي) بين المد العالي والمنخفض بواسطة قناطر المد والجزر.
الزيادة المؤقتة في قوة المد والجزر الناتجة عن ارتفاع منسوب مياه البحر ، والتي تؤدي إلى بدء المد والجزر ، يتم توجيهها إلى حوض واسع خلف السد ، والذي يحتوي على الكثير من الطاقة الكامنة. ثم يتم تحويل هذه الطاقة مرة أخرى إلى طاقة مع تراجع المد.
قد تكون تأثيرات نظام وابل على المناطق المحيطة كبيرة إلى حد ما. تم زعزعة استقرار نطاق المد والجزر. يمكن أن تتضرر الحياة النباتية والحيوانية في بحيرة المد والجزر بسبب تغير مستوى المياه. الأنواع التي قد تسكن هناك تتغير مع انخفاض الملوحة داخل بحيرة المد والجزر.
يُمنع الأسماك من دخول بحيرة المد والجزر أو الخروج منها ، تمامًا كما هو الحال مع السدود عبر الأنهار. قد تتشابك الحيوانات البحرية في ريش التوربينات بسبب حركتها السريعة. يمكن للطيور أن تختار الانتقال إلى مواقع مختلفة إذا تم تقييد إمداداتها الغذائية.
عند توليد طاقة المد والجزر ، يكون الوابل أغلى بكثير من التوربين الفردي. تتطلب القناطر بناء أكبر والمزيد من الآلات حتى في حالة عدم وجود نفقات للوقود. تحتاج القناطر إلى إشراف منتظم لتنظيم خرج الطاقة ، على عكس التوربينات الفردية.
4. المد والجزر لاجون
تسمى مساحة كبيرة من مياه البحر محاطة بجدار احتياطي بحيرة المد والجزر. تولد المياه المتدفقة من وإلى البحيرة الكهرباء التي تلتقطها التوربينات. على الرغم من أن العديد منها يتم بناؤها ، إلا أنه لا توجد بحيرات مدية في الوقت الحالي.
يعد بناء الجدران الاستنادية الدائرية مع التوربينات المركبة فيها لتجميع الطاقة الكامنة للمد والجزر هو خيار تصميم طاقة المد والجزر الجديد. الخزانات المشكلة بشكل مصطنع تشبه تلك التي تم إنشاؤها بواسطة قناطر المد والجزر ، لكنها تفتقر إلى البيئة الحالية.
تصطدم الشفرة بالأسماك التي تحاول دخول البحيرة ، وغالبًا ما تكون ضوضاء التوربينات وتعديلات عملية الترسيب من المخاطر المرتبطة بحيرات المد والجزر.
لا تؤثر بحيرات المد والجزر كثيرًا على النظام البيئي. الصخور هي مادة بناء طبيعية يمكن استخدامها لإنشاء البحيرات. عند انخفاض المد ، فإنها تشبه حاجز أمواج منخفض (جدار البحر) ، وعند ارتفاع المد ، سوف تكون مغمورة.
قد تسبح الأنواع الأصغر داخل الهيكل ويمكن للأنواع الأكبر أن تسبح حوله. من المفترض أن تزدهر الأسماك الصغيرة لأن البحيرة ستكون غير قابلة للاختراق من قبل الحيوانات المفترسة الكبيرة مثل أسماك القرش. من المحتمل أن تتجمع العديد من الطيور هناك.
ومع ذلك ، فإن كمية الطاقة التي تنتجها المولدات التي تستخدم بحيرات المد والجزر صغيرة على الأرجح. لا يوجد حاليا أي أمثلة عملية. بالقرب من حدودها مع كوريا الشمالية ، تقوم الصين ببناء محطة لتوليد الطاقة من بحيرة المد والجزر في نهر يالو. في سوانسي باي ، ويلز ، تخطط شركة خاصة لإنشاء محطة طاقة صغيرة على بحيرة المد والجزر.
وفي الختام
يمكن أن تكون الأنظمة التي تستخدم طاقة المد والجزر فعالة جدًا. توربينات المد والجزر ، وفقًا لشركة N-Sci الهندسية ، تحول 80٪ من طاقة المد والجزر في السلطة.
هذا هو أكثر كفاءة بكثير من فحم, نفطالطرق أو غاز طبيعي، وكذلك الرياح الحالية أو نظم الطاقة الشمسية. الافراج عن محطات الطاقة فقط 30٪ إلى 45٪ من الطاقة المحتواة في هذه الوقود الحفريوفقًا لإدارة معلومات الطاقة.
لا يزال إنتاج طاقة المد والجزر تقنية جديدة. يوجد عدد قليل من محطات توليد الطاقة من المد والجزر حاليًا ، ولا يوجد أي منها في الولايات المتحدة. تعد محطة طاقة بحيرة سيهوا بقدرة 254 ميجاوات في كوريا الجنوبية حاليًا أكبر منشأة لتوليد الطاقة من المد والجزر.
لأنه يمكن الاعتماد عليه ، متجدد ، و نظيف، قوة المد والجزر لديها الكثير من الإمكانات. ولكن لا تزال هناك عدة عقبات كبيرة يجب معالجتها ، لا سيما من حيث التكلفة.
من غير المحتمل أن تكون قوة المد والجزر مصدرًا مهمًا للطاقة في الولايات المتحدة. لا توجد أماكن كثيرة في بلدنا يمكننا فيها تسخير طاقة المد والجزر بتكلفة معقولة. الدول الأخرى ، مثل كندا والصين وفرنسا وروسيا والمملكة المتحدة ، في وضع أفضل للاستفادة من إمكانات طاقة المد والجزر.
في الواقع ، لقد بدأوا بالفعل. تعد بحيرات المد والجزر على نهر يالو في الصين ، وخليج سوانسي في ويلز ، ومجموعة مجاري المد والجزر بقدرة 398 ميجاوات في اسكتلندا من بين المشاريع قيد الإنشاء الآن. يمكن اتخاذ المزيد من المبادرات إذا أظهرت هذه المصانع أنها اقتصادية.
ما هو أكثر أنواع طاقة المد والجزر شيوعًا؟
صفائف تيار المد والجزر
يتم غمر واحد أو أكثر من التوربينات في تيار المد والجزر في أبسط أنظمة المد والجزر وأكثرها نموذجية. تيارات المد والجزر ، مثل المضائق أو مداخل المحيطات ، هي أجسام مائية تتدفق بسرعة ناتجة عن تدفق المد والجزر. لسوء الحظ ، لا يتوفر الكثير من هذه الأماكن.
توصيات
- مع استمرار نمو الطاقة الشمسية ، يمكنك توقعها في كل مكان
. - أعلى 18 مزايا وعيوب الألواح الشمسية
. - كيف يتم تخزين الطاقة الشمسية في النباتات شرح عملي
. - مزايا وعيوب الطاقة الحرارية الجوفية
. - كيف تعمل الطاقة الكهرومائية
دعاة حماية البيئة عن ظهر قلب. كاتب محتوى رئيسي في EnvironmentGo.
أسعى لتثقيف الجمهور حول البيئة ومشاكلها.
لقد كان الأمر دائمًا متعلقًا بالطبيعة ، يجب أن نحميها لا أن ندمرها.