دانلود پایان نامه
پاتيل مواد مذاب مي رود و مواد مذاب ريخته مي شود داخل قالب و بصورت كشوئي دستگاه در حين ريختن مواد مذاب از زيرتصل به ژنراتور استفاده مي شود.
هندسه عمومي در طرحهاي مختلف واحدهاي نيروگاهي با ستون نوسانگر آب عبارت است از محفظه اي با دو انتهاي باز كه بصورت قائم در معرض امواج قرار مي گيرد. سطح آزاد آب، حجم داخل استوانه را به دو ناحيه تقسيم مي كند، بگونه اي كه هردو ناحيه در يك انتهاي خود، داراي بازشدگي با ابعاد مشخص مي باشند. وضعيت نصب سازه به شكلي است كه جهت بازشدگي تحتاني به سمت امواج قرار داشته و در نتيجه، در هنگام كار نيروگاه سطح آب داخل محفظه متأثر از تلاطم خارجي امواج، بصورت واداشته به نوسان در مي آيد. در اثر حركت رفت و بازگشتي سطح آب داخل محفظه، حجم ناحيه فوقاني متناوباً تغيير نموده و متأثر از آن، فشار نسبي هواي محصور در اين قسمت – متناسب با تابع تغييرات حجم مزبور- بصورت ضرباني حول مقدار فشار سطح آزاد نوسان مي‌نمايد. مجراي تعبيه شده در منتهي‌اليه ناحيه فوقاني، جريان تحت فشار هواي داخل محفظه را به سمت يك توربين هوا هدايت مي سازد. حاصل اين فرآيند، انتقال انرژي جنبشي جريان هواي مزبور به محور يك ژنراتور الكتريكي و در نتيجه توليد برق خواهد بود.
در رابطه با طرحهاي نيروگاهي اجرايي نيز در كشورهايي نظير ژاپن، انگلستان، نروژ، پرتقال و ايرلند واحدهاي آزمايشي و نمونه مختلفي با ساز و كار ستون نوسانگر آب به مرحله اجرا در آمده است.
در حال حاضر هند تنها كشوري است كه برق حاصل از نيروگاه موجي خود را به شبكه برق سراسري متصل نموده و طرحهاي كاربردي ديگري را در دست اجرا دارد.

2- طرح ماشين شناور موج- نيرو
همچنانكه شرح داده شد حركت از لبه موج بصورت افقي است ولي ذرات آب بصورت عمودي جابجا مي شوند با استفاده از شناورها مي توان اين حركت عمودي را تبديل به انرژي مكانيكي كرد يكي از طرحهاي ارائه شده توسط آقاي مارتين در شكل 1-3 آمده است.

شكل 1-3- طرح يك ماشين شناور موج- نيرو

يك شناور 4 گوش كه توسط 4 ميله مهار شده است به سمت بالا و پائين مي تواند حركت كند. اين مجموعه به 4 تانك معلق در زير آب متصل شده است و براساس قانون نيروي شناوري در سطح آب به صورت پايداري قرار مي گيرد. لذا اين مجموعه نسبت به سطح آب ساكن خواهد ماند و فقط شناور براساس حركت موج به سمت بالا و پائين حركت مي كند. اين شناور به يك پيستون متصل است كه براثر حركت، هوا را از لوله بالايي گرفته و آن را در كمپرسور فشرده مي سازد و آنگاه اين هواي فشرده توسط لوله هايي به تانك هاي خالي پايه هدايت مي‌شود. بنابراين 4 تانك پايه در واقع دو منظوره هستند، شناوركردن مجموعه و مخزن هواي فشرده.
هواي فشرده در اين تانكها به نوبت براي راه اندازي يكي از توربين هاي هوا به كار مي روند كه اين توربين يك ژنراتور را به حركت درآورده و انرژي الكتريكي توسط كابلهاي زيردريائي به ساحل انتقال داده مي شود.
براي بهره برداري مناسب بايستي تعداد زيادي از اين واحدها را عمود بر موج قرار داد چون در غير اينصورت دامنه موج در جهت حركت موج كاهش يافته و واحدهاي قبلي موج را تخليه مي‌كنند تقريباً براي يك رشته يك مايلي (1610متر) از اين واحدها، مي توان 100 مگاوات يا بيشتر توان توليد كرد.
3- طرح ژنراتور نوع دلفين
طرح اوليه اين موتور در مركز تحقيقات TSU در ژاپن طراحي شد مولفه اصلي اين سيستم كه در شكل 1-4 نشان داده شده است شامل يك دلفين شناور، يك بازوي ارتباطي و دو ژنراتور الكتريكي است. يكي حركت نوساني افقي و ديگري حركت نوساني عمودي كه در شكل آمده است.

شكل 1-4- طرح ژنراتور نوع دلفين

اين حركت ها توسط مبدل مكانيكي بصورت حركت دوراني درآمده و موجب دوران بازوي ارتباطي و در نتيجه چرخش ژنراتور مي گردد.
نمونه آزمايشي اين طرح در سال 1980 در حوضچه آزمايش شده است. براي يك موج 90 وات مقدار 20 وات صرف تلفات مكانيكي و الكتريكي گرديده است و در نتيجه خروجي خاصل 70 وات تحويل داده است در اين طرح يك شناور به ابعاد 5/0×1×3 متر، استفاده شده است كه توان خروجي، يك رابطه بصورت زير دارد:
P/L=1.74a2τ
P/L : توان در واحد طول، kw/m
a: دامنه موج ، m
τ: پريود موج، s
بنابراين براي موج به طول 2 متر و پريود 6 ثانيه توان خروجي برابر است با:
kw/m 10. در نتيجه اگر رشته اي از اين واحدها در طول 1 كيلومتر قرار بگيرد قادر به توليد 10 مگاوات خواهد شد.

1-3-2- اثرات زيست محيطي
قدرت حاصل از امواج اساساً غيرآلاينده است و به هر ميزان كه جايگزين سوخت‌هاي هيدروكربني شود منافع زيست محيطي حاصل شده است.
در مورد تجهيزات منفرد انرژي موجي از نوع شناور، صدمات زيست محيطي قابل توجهي پيش بيني نمي شود. خطري كه احتمال وقوع آن وجود دارد و جلوگيري از آن ضروري است، تداخل با ترافيك دريايي است كه با انتخاب صحيح محلهاي استقرار و بكارگرفتن وسايل و علائم ناوبري قابل پيش گيري است.
توسعه زياد سيستمهاي موجي در يك قسمت از ساحل مي تواند بحدي از امواج انرژي بگيرد كه برجابجايي رسوبات و بارهاي بستر دريا تأثيربگذارد. با توجه به ويژگي هاي محل ممكن است اختلاط، تشكيل لايه ها و گل آلودگي آبها نيز تحت تأثير قرار بگيرد. چنين تغييراتي از نقطه نظر زيست محيطي ممكن است خوب يا بد تلقي شوند، كه اين امر نيز به مشخصات مكان بستگي دارد. از نظر زيبايي نيز ممكن است اثرات منفي ايجاد شود كه بويژه در نواحي پرجمعيت و تفريحي داراي اهميت خواهد بود.
1-3-3- نتيجه گيري
انرژي موجي از چندين نظر، جوان و تكامل نيافته به حساب مي آيد. با هيچ درجه اي از قطعيت نمي توان گفت كه دستگاههايي كه تابحال بكارگرفته شده اند از نظر فني پيشرفته ترين بوده اند، يا اينكه دستگاههاي بهتري در آينده جايگزين آنها خواهد شد. هنوز تجربه كافي براي پيش بيني طول عمر سيستمهاي فعلي در شرايط واقعي كاركرد وجود ندارد. هنوز تجربه كافي در دست نيست كه بتوان نيازهاي بهره برداري و نگهداري را پيشگويي نمود و يا اينكه با طراحي مناسب، آنها را حداقل كرد.
در حال حاضر آمار و ارقام در مورد وضعيت بازاريابي فقط جنبه آزمايشي و پيشنهادي دارد، ولي چنين به نظر مي رسد كه تحت سناريوي نسبتاً مساعد، انرژي امواج بتواند تا سال 2020 هر ساله بالغ بر 12 تراوات ساعت توليد كند. ارقام متناظر براي بدترين سناريو در حدود 1 تراوات ساعت در سال و براي مساعدترين سناريو (اما غيرمحتمل) تقريباً 100 تراوات ساعت مي باشد.
اين مقادير به ترتيب معادل 5/2، 2/0 و 3/22 Mtoe

1-4- انرژي حرارتي دريا
ويژگي هاي منبع
انرژي حرارتي دريايي يا اقيانوسي، بصورت اختلاف دما بين آبهاي گرم سطح دريا و آب هاي سرد اعماق آن وجود دارد. در اغلب نواحي حاره و نيمه حاره، اختلاف دماي موجود بين آب هاي سطح دريا و آبهاي عمق 1000 متري به 20 درجه سانتيگراد مي‌رسد كه اين اختلاف دما به عنوان حداقل اختلاف دماي مورد نياز براي تبديل عملي انرژي بشمار مي رود.
بنابراين منبع انرژي حرارتي درياها وسعتي در حدود 60 ميليون متر مربع و ظرفيت توليد دائمي و بي وقفه اي به ميزان چندين تراوات را دارد.
البته مقدار انرژي قابل برداشت بسيار كمتر است، زيرا بسياري از مناطق مناسب، خيلي دورافتاده اند و بعلاوه پروسه استخراج انرژي به لحاظ قوانين ترموديناميكي به راندمانهاي بسيار پائين محدود مي شود. حتماً پس از به حساب آوردن تمام اين فاكتورها، بازهم مقدار انرژي قابل برداشت بسيار عظيم است. بعلاوه درياهايي كه بيشترين اختلاف دما در آنها وجود دارد. در مناطق كشورهاي درحال توسعه قرار دارند و يك منبع طبيعي و بومي براي آنها به شمار مي روند.

1-4-1- تكنولوژي حرارتي درياها
نيروگاههاي تبديل انرژي حرارتي يا OTEC مي توانند در سه نوع سيكل بسته، باز و يا تركيبي كار كنند. در سيكل بسته از آب گرم سطحي براي تبخير يك مايع واسطه نظير آمونياك، فرئون يا پروپان استفاده مي شود. (سيكل بسته در ادامه به اختصار توضيح داده خواهد شد).
در سيكل باز، آب سطحي خود سيال عامل است. اين آب در فشاري كمتر از فشار بخار خود تبخير شده، سپس از توربين گذشته سرد و تقطير مي شود. در اين روش خلاء لازم براي حركت دادن بخار و گردش توربين و ژنراتور توسط عمل ميعان فراهم مي شود.
سيكل كاري- چه بسته چه باز- مشابه سيكل مربوط به نيروگاههاي حرارتي متعارف مي باشد، با اين تفاوت كه دماي كار در اين سيكل ها پائين تر است و هزينه سوخت و جود ندارد. گرماي آب سطحي به جاي گرماي احتراق به كار برده مي‌شود.
نيروگاههاي سيكل بسته و باز را هم روي كشتي و هم در ساحل مي توان نصب كرد. نوع سوار بر كشتي نيازمند كابل كشي زيردريايي و يا توليد يك محصول قابل حمل و نقل است، در حاليكه نوع ساحلي به لوله كشي طولاني براي آب سرد نيازدارد كه ممكن است به ناچار از شيب هاي تند بستر دريا عبور كند.
برخلاف انرژي امواج و جزر و مد، انرژي حرارتي درياها منبعي با توان ثابت بشمار مي رود. نيروگاههاي OTEC به جز در مواقع لازم براي تعمير و نگهداري مي توانند بطور نامحدود و دائمي كار كنند، و از اين رو براي توليد بار پايه بسيار مناسب هستند. همچنين امكان توليد محصولات جنبي مزيت مهم ديگر اين نيروگاههاست. سيكل باز بطور طبيعي آب شيرين توليد مي كند، بخار تقطير شده تقريباً عاري از نمك است و به آساني مي توان آن را از آب سرد خنك كننده جدا نمود. در هردو سيكل باز و بسته آب خنك كننده كه از اعماق دريا كشيده شده است، سرشار از مواد غذايي بوده و مي توان از آن براي كشت آبي استفاده كرد.
استفاده از انرژي حرارتي اقيانوس ها اولين بار توسط دارسونوال فيزيكدان فرانسوي در سال 1881 مطرح شد و در دهه 1930 يكي از شاگردان وي بنام كلود يك نيروگاه آزمايشي در كوبا تأسيس كرد.

تكنولوژي سيكل بسته براي OTEC
در اين طرح آب گرم سطحي توسط پمپ به بويلر هدايت مي شود يك مايع واسطه كه داراي دماي جوش پائيني است، براثر گرماي آب دريا تبديل به بخار مي شود. كه بخار سپس به توربين هدايت مي شود كه موجب چرخش توربين و ايجاد انرژي الكتريكي مي گردد. بخار خروجي توربين كه انرژي حرارتي خود را از دست داده به صورت مخلوط بخار و مايع در كندانسور كه توسط آبهاي سرد عمقي تغذيه مي‌شود كاملاً به مايع تبديل شده و دوباره براي استفاده به بويلر ارسال مي شود.
شكل 1-5 طرح ساده يك سيكل بسته را براي تبديل انرژي حرارتي نشان مي دهد.

شكل 1-5- طرح يك نيروگاه سيكل بسته OTEC

اولين واحد بهره برداري از انرژي حرارتي درياها كه بصورت سيكل بسته طراحي شده، در تابستان 1979 با هزينه ساخت سه ميليون دلار در سواحل هاوايي طراحي شده است.
اين واحد شامل مبدل حرارتي از نوع صفحه از جنس تايتانيوم است كه براي راه‌اندازي يك واحد الكتريكي 50 كيلوواتي طراحي شده است.
آب سرد عمق دريا، توسط يك لوله به طول 660 متر و قطر 6/0 متر منتقل مي شود. اما خروجي خالص اين نيروگاه 12 تا 15 كيلووات است. كشورهاي ديگري كه هم اكنون روي اين طرح كار مي كنند عبارتند از:
ژاپن، فرانسه، سوئد و آلمان
1-4-2- اثرات زيست محيطي
مطالعات انجام شده در مورد صدمات زيست محيطي نيروگاههاي OTEC، برخي نگراني هاي بالقوه را روشن نموده است كه عمده ترين آنها به لزوم برداشت و تخليه آب در حجم هاي بزرگ مربوط مي شود. پيش بيني مي شود كه موجودات زنده شامل تخمها، لاروها و گونه هاي مختلف ماهي همراه آب مكيده و در نتيجه تلف خواهند شد. اين مسئله را علاوه بر مشكل زيست محيطي مي توان يك مشكل كاري نيز به شمار آورد. كه احتمالاً با انتخاب مناسب محل مكش قابل كنترل خواهد بود.
آزادشدن دي اكسيد كربن از آبهاي گرم سطحي به اتمسفر، بويژه در سيستم هاي از نوع سيكل باز ممكن است پيش بيايد، ولي در بدترين حالت، مقدار آن فقط مقدار متناظر مربوط به نفت و مربوط به ذغال سنگ است.

1-4-3- نتيجه گيري
انرژي حرارتي دريايي بطور بالقوه در مناطق حاره و نيمه حاره موجود است. تكنولوژي آن تكامل نيافته است و به نظر مي رسد كه در زمينه كارآيي اقتصادي هنوز جاي پيشرفت بسيار دارد. تحقق يافتن اين پيشرفتها به حمايت مستمر از تحقيق و توسعه نياز دارد.
اين نيروگاهها قادر به جايگزيني توليد ديزلي در مناطق دورافتاده مي باشند و نيز مي‌توانند ارزانترين روش را براي تهيه آب شيرين فراهم كنند.
پيش بيني هاي توسعه نشان مي دهند كه توليد سالانه انرژي OTEC تا سال 2020 تحت سناريوي كمتر مساعد به مقدار 35 تراوات ساعت و تحت سناريوي مساعدتر به مقدار 168 تراوات ساعت بالغ خواهد شد. اين رقم هاي كلي كه شامل صرفه جوئي انرژي بخاطر توليد محصولات جانبي (آب شيرين و آب سرد) نيز مي شوند به ترتيب معادل 8/7 و 4/37 Mtoe مي باشد.

1-5- انرژي اختلاف غلظت نمك
بين آب شيرين و آب دريا اختلاف فشار اسمزي بزرگي (معادل 240 متر ارتفاع) وجود دارد. در تئوري اگر بتوان از اين فشار استفاده نمود، هر متر مكعب آب كه از رودخانه به دريا سرازير مي شود. مي تواند 65/0 كيلووات ساعت برق توليد كند. جرياني به ميزان يك متر مكعب در ثانيه مي تواند تبديل به خروجي توان، به ميزان 2340 كيلووات گردد.
بطور مفهومي مي توان گفت كه ارتفاع تئوريك با جريان يافتن آب شيرين از طريق يك غشاء نيمه تراوا به داخل يك مخزن آب شور ايجاد مي شود. با فرض اينكه ميزان شوري در طول فرآيند كاهش نيابد، فشار كافي براي بالابردن سطح آب مخزن تا ارتفاع 240 متري وجود خواهد داشت. سپس مي توان آب را از طريق يك توربين تخليه نمود و انرژي آن را بازيابي كرد. در تئوري و به فرض اينكه تمام رودخانه‌هاي جهان را بتوان با دستگاههايي با راندمان كامل مهار نموده، تواني به اندازه
6/2 تراوات بدست خواهد آمد.

1-5-1- تكنولوژي اختلاف غلظت نمك
در دهه 1970 تحقيقاتي براي يافتن راههاي عملي استخراج انرژي گراديان نمك صورت گرفت. عملاً مشكلاتي را در سر راه خود داشت. آب شيرين در عمل آب نمك را رقيق مي كند و براي حفظ گراديان غلظت نمك، بايد آب شور بيشتري به مخزن وارد كرد. اگر فرآيند پيوسته باشد، تراز سطح آب مخزن به 240 متر بالاتر از سطح دريا خواهد رسيد و در اين حالت قدرت بسيار زيادي براي پمپ كردن آب شور در مقابل چنين ارتفاعي لازم است.
متأسفانه بهترين روش هاي عملي كه در نتيجه تحقيقات مشخص شده‌اند بسيار گران هستند. فرآيند الكترودياليز معكوس، با انرژي مشابه يك باتري نمكي، براي استخراج انرژي از آب شور پيشنهاد شده است. در يك مقاله منتشر شده به سال 1987، هزينه سرمايه گذاري معادل 50000دلار آمريكا به ازاء هر كيلووات گزارش شده است.
هزينه پيش بيني شده در روش استفاده از اسمز معكوس براي بالابردن سطح آب و در نتيجه تغذيه توربين 10 تا 14 سنت آمريكا براي هر kwh است.
روش سومي كه از نظر فني امكانپذير به نظر رسيده است،‌بر اختلاف فشار بخار آب و آب نمك استوار است. آب مي بايست بخار شده و در آب شور تقطيرشود و جريان بخار براي گرداندن يك توربين بكار مي رود. در اين فرآيند شرايط توربين نظير نيروگاههاي OTEC سيكل باز است،‌و در نتيجه ماشين آلاتي با قيمت تقريباً مساوي مورد نياز خواهد بود.
اما اين سيستم چون آب شيرين را مصرف مي كند، نسبت به OTEC سيكل باز كه آب شيرين توليد مي كند بطور اصولي در موقعيت پائين تري قرار دارد.

1-5-2- نتيجه گيري
با توجه به سرمايه گذاري زيادي كه لازم است برروي پروژه هاي توليد برق از طريق اختلاف غلظت نمك آب درياها صرف شود، همچنين راندمان پائين اين نيروگاهها و همچنين مطالعات و تحقيقات دانشمندان در دهه 1970 باعث دلسردي و توجه كمتر به اين موضوع مي شود. و در سالهاي اخير مبحث گراديان نمك هيچ گونه تلاش تحقيقاتي را به خود جذب نكرده است.
در نتيجه شكل هاي ديگر انرژي هاي دريايي،‌اهداف سودمندتري براي تلاش هاي توسعه در آينده به نظر مي رسد.

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
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.

شكل 2-1- جزر و مد حداكثر

1-3-4- جزر و مد حداقل
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.

شكل 2-2- جزر و مد حداقل

طبق محاسبات انجام شده 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.

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.
طبق رابطه زير، مقدار مطلق نيروي اعمال شده خورشيد به نقاط مختلف كره زمين 177 برابر نيروي اعمال شده از طريق ماه مي باشد:

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 Fa و Fb (نيروهاي اعمال شده توسط ماه) و اختلاف F’a و F’b (نيروي اعمال شده توسط خورشيد) مي باشد. نسبت اين نيروها از رابطه زير بدست مي آيد:

در روابط فوق:
: فاصله مركز جرم ماه تا زمين
: فاصله مركز جرم خورشيد تا زمين
: نسبت جرم خورشيد به زمين
: نسبت جرم ماه به زمين
: ثابت جهاني شتاب جاذبه
: شعاع كره زمين
قابل ذكر است كه جرم زمين، خورشيد و ماه به ترتيب 1024×6 و 1030×963/1 و 1022×342/7 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 106×4/2 مگاوات (پتانسيل) مي باشد كه حدود يك سوم مصرف برق جهان در اوائل دهه 1970 مي‌باشد. در حدود 106مگاوات 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:
فاصله × نيرو = W

g: شتاب جاذبه زمين (m/s2)
(: دانسيته آب (kg/m3)
A: مساحت حوضچه (km2)
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:

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:

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 (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)
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 (km2) 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 S S 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

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.

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.

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 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 T1 دريچه هاي مجراي آبگذر بسته مي شوند (هنگاميكه ارتفاع مخزن و سطح آب در زمان مد يكي هستند) در زمان T2 هنگاميكه ارتفاع آب در دريا به عمقي معادل ارتفاع حداقل توربين ها افت كرده انرژي توليدشده و سپس تخليه حوضچه آغاز مي شود.

شكل 4-4- سيستم سيكل دوطرفه با يك حوضچه

اما توليد تا زمان T3 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 T4 وقتي كه ارتفاع حوضچه و دريا متعادل شد دريچه ها دوباره بسته مي شوند تا زمان T5 كه حداقل ارتفاع لازم براي عملكرد توربين فراهم گردد. توربين ها دوباره مي توانند تا زمان T6 كار كنند در حاليكه حوضچه در حال پرشدن مي باشد. در زمان T6 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 T7 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.

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.

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 (km2) 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 106×544 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.

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 106×30 كيلووات ساعت ميباشد.

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 (Km2) 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 co2 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 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:
سياست‌هاي وزارت نيرو در توسعه كاربرد انرژي‌هاي نو

وزارت نيرو در سال 1372 فعاليت مجدد خود را در زمينه انرژيهاي نو كه از سال 1354 شروع شده بود، آغاز نمود. اهداف اين وزارتخانه – همچون ساير كشورها – بر سه اصل بنيادي و بسيار مهم استوار است. اولين اصل كسب و جذب تكنولوژي انرژيهاي نو و بومي سازي آن، اصل دوم كاهش هزينه تمام شده سيستم هاي داراي توجيه فني – اقتصادي و اصل سوم صرفه جويي در منابع فسيلي به منظور افزايش و يا حفظ سطح صادرات اين منابع مي باشد. شايان توجه است كه سياست وزارت نيرو در اهداف ياد شده به هيچ وجه استفاده انبوه، وسيع و غيرعقلايي از تكنولوژيهاي انرژي تجديدپذير در زماني كه اين تكنولوژيها هنوز در مرحله رشد قرار دارند و فاقد توجيه اقتصادي هستند، نمي باشد.
در ادامه اين بخش اهم سياستهاي اتخاذ شده وزارت نيرو در رهيافت اصلي خود كه همانا توسعه بايسته انرژيهاي تجديدپذير – در تعامل با ساير اولويت و نيازهاي كشور – مي باشد مورد اشاره قرار مي‌گيرند.
1- ايجاد بستر مناسب از طريق شناسايي و برآورد منابع و مطالعات امكان سنجي
با توجه به جايگاه وزارت نيرو و مسئوليت آن در امر سياست‌گذاري و برنامه ريزي انرژي و توليد برق در كشور، لازم بود كه در ابتدا وضعيت منابع و تكنولوژي هاي مورد نياز در زمينه انرژيهاي تجديدپذير مشخص شوند و پتانسيل كشور به لحاظ ميزان كمي و كيفي اين منابع و نيز امكانات فني و اقتصادي موجود مورد ارزيابي قرار گيرند. لذا پروژه هاي پتانسيل سنجي و امكان سنجي منابع مختلف تجديدپذير بعنوان يكي از سياست هاي آغازين وزارت نيرو در دستور كار قرار گرفت و انجام شد. شايان ذكر است در اين زمينه برنامه هاي تكميلي نظير تهيه اطلس كامل باد كشور نيز در حال پيگيري مي باشد.
اين برنامه ها مي تواند به ورود بخش خصوصي و سرمايه گذاري آنها در احداث نيروگاه هاي تجديدپذير كمك نمايد، چرا كه با استفاده از نتايج اين پروژه ها، سايتهاي مناسب تعيين مي شوند و به سرمايه‌گذاران بخش خصوصي معرفي مي گردند.
2- ايجاد بسترهاي فني مناسب و ظرفيت سازي
قيمت بالاي منابع انرژي تجديدپذير يكي از مهمترين موانع و مشكلات فراروي توسعه منطقي آنها مي باشد. براي غلبه بر اين مشكل بهترين راه بومي كردن تكنولوژيهاي تجديدپذير در كشور است. بدين معنا كه بايستي تا حد ممكن توان و ظرفيت فني به منظور طراحي و ساخت تجهيزات لازم در توسعه منابع تجديدپذير در كشور – بويژه منابعي كه اقتصادي شده اند يا در مرز اقتصادي شدن قرار دارند – را فزوني بخشيد. افزايش قدرت سازگاري تكنولوژيهاي تجديدپذير با شرايط خاص موجود در كشور كه خود افزايش كارآيي اين تكنولوژيها را در پي دارد و نيز اشتغال زايي از منافع جنبي اين رويكرد كه جزء سياستهاي مهم وزارت نيرو بوده است، مي باشند.
3- ايجاد بسترهاي قانوني
بدون وجود بسترهاي قانوني مناسب، افزايش سهم منابع تجديدپذير در كشور غيرممكن است. قانون مديريت كارايي انرژي كشور كه چند بند آن بطور مشخص به انرژيهاي نو مربوط مي باشد، از سال 1375 در هيئت دولت مطرح بوده وليكن متأسفانه تاكنون به تصويب نرسيده است. به مانند بقيه كشورها، لازم است كه براي انرژيهاي تجديدپذير قوانين جداگانه اي وجود داشته باشد كه اهداف كمي توسعه اين منابع در آنها مشخص شده باشد. تصويب قوانين جداگانه توسعه منابع تجديدپذير شامل اهداف كمي مربوط جزء سياستهاي مهم وزارت نيرو مي باشد.
شايان ذكر است كه در حال حاضر پس از مطالعات و بررسيهاي انجام شده، تأمين حداقل يك درصد از برق كشور از منابع تجديدپذير در وزارت نيرو تصويب شده است.
از ديگر سياستهاي وزارت نيرو كه در ورود بخش خصوصي و نيز ترغيب سرمايه گذاران خارجي به صنعت انرژيهاي تجديدپذير اهميت حياتي دارد، تدوين و قانوني ساختن قرارداد خريد برق (PPA) مي‌باشد كه در معاونت امور انرژي وزارت نيرو در حال پيگيري است.
همچنين ارائه و تصويب مكانيزم هايي جهت تسهيل سرمايه گذاري بخش خصوصي در احداث نيروگاه هاي تجديدپذير، نظير ارائه سوبسيد، وام كم بهره، معافيتهاي مالياتي و غيره جزء سياست هاي وزارت نيرو در توسعه كاربرد منابع تجديدپذير در كشور است كه در دستور كار اين وزارتخانه قرار دارد.

4- فعال سازي بخش خصوصي
ورود هر چه قويتر و مؤثرتر بخش خصوصي به صنعت انرژيهاي تجديدپذير – چنانكه در قسمتهاي قبل تلويحا مورد اشاره قرار گرفت – همواره يكي از سياستهاي مهم و اساسي وزارت نيرو در توسعه منابع تجديدپذير بوده است، چرا كه با توجه به ماهيت تكنولوژيهاي تجديدپذير (كه در مقايسه با نيروگاه هاي متعارف هزينه هاي سرمايه‌گذاري بسيار بالاتري را طلب مي كنند) و نيز محدوديت اعتبارات كشور و لزوم تخصيص آن به ساير اولويتها، توسعه مطلوب منابع تجديدپذير در گرو ورود سرمايه گذاران بخش خصوصي به اين عرصه خواهد بود. بستر سازيهاي اطلاعاتي، فني، تحقيقاتي و قانوني نظير تهيه و تصويب قرارداد خريد برق در مورد كليه منابع انرژيهاي نو (كه موجب جلب اطمينان بخش خصوصي و كاهش ريسك سرمايه‌گذاري در ورود به اين صنعت خواهد شد) و تهيه و تصويب قوانين حمايتي مناسب كه در اين وزارتخانه انجام شده و يا در حال پيگيري مي باشند، ورود بخش خصوصي را به اين صنعت تسهيل مي‌نمايند.

5- فعال سازي تحقيقات
تكنولوژي انرژيهاي تجديدپذير – حتي در كشورهاي پيشرو اين صنعت – هنوز در مرحله تكاملي هستند و به بلوغ كامل نرسيده اند و روز به روز به سمت اقتصادي تر شدن حركت مي كنند. از اين رو تنها كشورهايي قادرند در اين عرصه حرفي براي گفتن داشته باشند كه از توان طراحي سيستم هاي نوين و نوآوري و تحقيق در تكنولوژي انرژيهاي تجديدپذير برخوردار باشند. بعنوان مثال در مورد توربينهاي بادي، عليرغم آنكه طبق قضيه بولتز، راندمان نظري اين توربينها حدود 60% است. ليكن راندمان عملي نيروگاه هاي بادي نصب شده در حدود 15 تا 20% مي باشد. لذا جاي فعاليت و كارهاي تحقيقاتي بسياري در زمينه افزايش اين راندمان كه نهايتاً به كاهش هزينه انرژي توليدي منجر مي شود، وجود دارد.
بطور خلاصه مي توان گفت با تحقيق و نوآوري در تكنولوژي انرژيهاي نو كه كاهش هزينه هاي سرمايه گذاري و قيمت برق تجديدپذير را در پي دارد، علاوه بر ترغيب هرچه بيشتر صنايع داخلي نسبت به ورود به اين عرصه، فرصت لازم جهت حضور در بازارهاي آتي نيز فراهم خواهد شد.
از اين رو فعال سازي قطبهاي تحقيقاتي در دانشگاه ها و ايجاد مراكز تحقيقاتي جديد به منظور دستيابي به دانش فني روز و نوآوري در تكنولوژي انرژيهاي تجديدپذير همواره جزء سياست هاي وزارت نيرو در توسعه اين منابع بوده و خواهد بود.
6- انجام پروژه هاي نمايش عملكرد
يكي از سياست هاي ديگر وزارت نيرو در توسعه منابع انرژي تجديدپذير انجام پروژه هاي Demonstration به منظور نمايش دادن اين سيستم ها به عنوان گزينه هايي جديد و قابل اطمينان در صنعت برق و انرژي كشور و معرفي آنها به صنايع كشور، تصميم گيرندگان و نيز عموم مردم بوده است.
7- اطلاع رساني، آگاه سازي و آموزش
رشد، توسعه و گسترش هر مقوله جديد در يك جامعه بدون ايجاد زيرساختارهاي فرهنگي مناسب دشوار و ناكارآمد مي باشد. لذا وزارت نيرو از زمان آغاز فعاليت خود در زمينه انرژيهاي نو همواره اطلاع رساني و آگاه سازي عمومي را بعنوان يك سياست مهم و تأثيرگذار مدنظر قرار داده است. برگزاري سمينارها و كنفرانس ها، شركت در نمايشگاه ها، تهيه، چاپ و انتشار كتب، بروشورها، فيلم هاي آموزشي و نيز ارائه مطالب كلي در زمينه منابع مختلف انرژي هاي تجديدپذير به مناسبت هاي مختلف در مراكز گوناگون نظير دانشگاه ها، نمايشگاه ها و غيره از جمله مصاديق اين سياست وزارت نيرو بوده اند كه از اين پس نيز به صورت گسترده‌تري مورد توجه قرار خواهند گرفت.

فصل ششم:
مشكلات و موانع پيش روي توسعه انرژي‌هاي تجديدپذير در ايران

بهره برداري از انرژيهاي تجديدپذير نوين نظير باد، خورشيد، زمين گرمايي، بيوماس، هيدروژن و پيل سوختي پس از شوكهاي نفتي دهه 70 ميلادي بصورت جدي و قابل توجه آغاز گرديد. در سالهاي مذكور جوامع بشري به اين حقيقت وقوف كامل پيدا نمودند كه اتكا بيش از حد به منابع فسيلي به چه ميزان براي امنيت انرژي مخاطره آميز بوده و لذا براي ارتقاء امنيت عرضه و تنوع بخشي به منابع، نياز به استفاده از ساير منابع مي باشد. مجموعه اين عوامل باعث شد تا منابع لايزال و تجديدپذير انرژي بعنوان گزينه اي براي رفع مشكلات مزبور برگزيده شود. در دهه 90 نقش انرژيهاي تجديدپذير با حادتر شدن مشكلات زيست محيطي ناشي از استفاده انرژيهاي تجديدناپذير فسيلي اهميت بيشتري يافت و دولتها و شركتهاي خصوصي توسعه هرچه بيشتر اين منابع را در دستور كار خود قرار دادند. بر اساس آمار موجود در سال 2000 ، 8/13% از انرژي اوليه جهان از منابع انرژيهاي تجديدپذير تأمين شده و نكته قابل توجه سهم بالاي انرژيهاي تجديدپذير در تأمين برق است. انرژيهاي تجديدپذير جمعاً 19% از برق جهان را تأمين مي كنند و سهم اين منابع از منابع نفت و گاز طبيعي و هسته اي بالاتر مي باشد و در رده دوم پس از زغال سنگ قرار گرفته است. به هر حال با توجه به فناپذيري منابع انرژيهاي فسيلي، مشكلات زيست محيطي ناشي از استفاده از آنها از يك طرف و لزوم افزايش امنيت عرضه انرژي و … نبود منابع انرژي قابل اتكا بجز منابع انرژيهاي تجديدپذير باعث شد كه در حال حاضر اين منابع بعنوان تنها گزينه و چاره آتي بشر مطرح باشند.
انرژيهاي نو بعنوان منابع انرژي پاك، تجديدپذير و در دسترس و ساير مزايايي كه در بالا ذكر شد داراي مشكلاتي در مسير بهره‌برداري، بسط و توسعه همه جانبه هستند و بخشي از اين مشكلات كم و بيش در تمام كشورها مشاهده مي شود و بخش ديگر با توجه به شرايط و مقتضيات زماني و مكاني مختص به ايران هستند. از آن جمله مي توان به پايين بودن نسبي سطح آگاهي و نبود شناخت كافي از منابع، تكنولوژي ها، اثرات اقتصادي – اجتماعي و فرهنگي، بالا بودن هزينه هاي سرمايه گذاري اوليه در مقايسه با سيستم هاي فسيلي، عدم پذيرش اوليه اين منابع بطور عام در سطح سياستگذاري و برنامه ريزي كلان، انجام فعاليت هاي موازي در دستگاه هاي مختلف، تصدي گري دولت و عدم جذابيت مشاركت براي بخش خصوصي و وجود يارانه‌هاي سرسام آور بطور اخص براي ايران قابل اشاره مي باشد. در ادامه توضيح اجمالي مشكلات مزبور و راهكارهاي وزارت نيرو كه حاصل تجربيات و تفكرات ناشي از آنها براي رفع برخي از آنها بطور خلاصه توضيح داده مي شوند.
1- عدم شناخت كافي و آگاهي از تمام جوانب انرژيهاي نو نظير منبع، تكنولوژي، اثرات اقتصادي، اجتماعي و فرهنگي آن
تكنولوژي هاي انرژيهاي نو بدليل نوپا بودن در مرحله بلوغ قرار ندارند و كلاً شناخت از اين منابع و تكنولوژي هاي آن در مقايسه با سيستم هاي سنتي فسيلي در سطح نازلتري مي باشد. لذا در سطح جهان هنوز فعاليتهاي زيادي در زمينه تحقيق، توسعه و عرضه آنها، شناسايي منابع، خلق تكنولوژي هاي جديد و بهبود تكنولوژي هاي جاري، مطالعه همه جانبه اثرات استفاده از اين منابع در زمينه هاي اقتصادي، اجتماعي، فرهنگي و نيز تعيين ساختارهاي مورد نياز براي توسعه آنها در جريان است. طبيعتاً كشور ايران بدليل اينكه با يك فاصله زماني طولاني نسبت به كشورهاي پيشرفته در اين راه گام نهاده است با نكات مبهم زيادتري نيز مواجه بوده است.
فعاليت‌هاي وزارت نيرو براي حل اين مشكل: در سال 1372 دفتر انرژيهاي نو در معاونت امور انرژي وزارت نيرو در اين راستا ايجاد گرديد تا براي كليه نكات مبهم پاسخ هاي درخور تهيه نموده و شناخت و آگاهي كافي از انواع انرژيهاي تجديدپذير از نظر منبع، تكنولوژي، امكان سنجي، اثرات اقتصادي، اجتماعي و فرهنگي در كشور ايجاد گردد. لذا اين دفتر فعاليتهاي خود را در اين راستا بر محورهاي ذيل، قرار داد و از نتايج حاصل براي سياستگذاري، برنامه ريزي اصولي و تعيين بودجه هاي لازم بهره جست:
– شناسايي حجم منابع انرژيهاي تجديدپذير، امكان سنجي و شناسايي پتانسيل هاي صنعت و دانشگاه و بررسيهاي فني، اقتصادي.
– كسب تكنولوژي انرژيهاي نو و بومي نمودن آن
– اجراي پروژه هاي پايلوت و نمايشي براي شناسايي مشكلات تكنولوژيها، ايجاد دانش فني و تربيت نيروي متخصص و فعال سازي دانشگاه ها و شركتهاي خصوصي
– كاهش هزينه هاي سيستم هاي داراي توجيه فني – اقتصادي
– توليد برق و انرژي و صرفه جويي در مصرف انرژيهاي فسيلي به منظور توسعه صادرات آنها.
در حال حاضر اين دفتر يك شناخت نسبي و كافي از پتانسيل ها، مزيت ها، چالش ها و مشكلات موجود بر سر راه توسعه منابع انرژيهاي تجديدپذير پيدا نموده و موفق شده است كه برخي از تكنولوژيها را نيز بومي كرده و در مواردي نظير آبگرمكنهاي خورشيدي مشاركت بخش خصوصي را نيز ايجاد نمايد.
2- بالا بودن هزينه هاي سرمايه گذاري اوليه
همانگونه كه ذكر شد در سراسر دنيا بدليل عدم بلوغ تكنولوژيكي، اغلب منابع انرژيهاي تجديدپذير كم و بيش داراي هزينه هاي سرمايه‌گذاري بالا (در مقايسه با سيستم هاي فسيلي) مي باشند. در ايران وفور منابع فسيلي و مصرف بي رويه و عرضه نسبتاً ارزان آن نيز مزيد بر علت شده است. مطالعه تجربيات ساير كشورها نشان داده است كه اين دولتها با سرمايه گذاري مستقيم و غيرمستقيم در كليه جوانب مرتبط با توسعه انرژي هاي نونظير سرمايه گذاري و مشاركت دولت امر تحقيق، توسعه و نمايش، تعيين پتانسيل منابع و امكان سنجي بهره برداري از آنها، تدوين قوانين و مقررات مناسب براي توسعه و گسترش اين منابع و انجام انواع حمايتهاي مستقيم و غيرمستقيم و آموزش و بسترسازي عمومي اين گونه فعاليت ها را تسهيل مي كنند. نمونه مشابه اين مورد در مورد هيدروژن و پيل سوختي در آمريكا در حال اجرا مي باشد. اين كشور با توجه به هزينه هاي بالاي سرمايه گذاري و نبود زيرساختارهاي لازم برنامه هاي وسيعي را براي تحقيق، توسعه و عرضه هيدروژن و پيل سوختي، فعال نمودن دانشگاه ها و ساير مراكز تحقيقاتي و كمك به مشاركت صنايع خصوصي در اين راه آغاز نموده و سعي مي نمايد تا سال 2030 هيدروژن و پيل سوختي را به عنوان يك منبع انرژي مطمئن، پاك و اقتصادي درآورده و از سال مذكور نيز بعنوان ورود به عصر اقتصاد هيدروژن ياد نموده است. مشابه اين طرح براي ساير منابع تجديدپذير در آمريكا و ساير كشورها انجام شده و يا در حال انجام است.
منابع انرژيهاي تجديدپذير در كنار هزينه سرمايه گذاري بالاتر از مزايايي برخوردارند كه بطور اجمالي عبارتند از:
– اين منابع پاك بوده و آلودگي زيست محيطي آنها صفر و يا خيلي كم است. اين امر بعنوان يك امتياز در پروتكل كيوتر مطرح است. با لحاظ نمودن هزينه هاي اجتماعي انرژيهاي فسيلي در مقايسه با انرژيهاي تجديدپذير، مزيت هاي اين منابع هرچه بيشتر آشكار خواهد شد.
– عدم نيازمندي به سوخت و در صورت نياز به سوخت، سوخت موردنياز از نوع تجديدپذير بوده و مزيت مضاعف زيست محيطي (كاهش گازهاي گلخانه اي) را نيز بدنبال خواهند داشت [نظير انرژي بيوماس]
– پايين بودن هزينه تعمير و نگهداري: اغلب سيستمهاي انرژيهاي تجديدپذير داراي هزينه هاي تعمير و نگهداري به مراتب پايين‌تري در مقايسه با منابع سنتي هستند.
– امكان نصب در محل مصرف و حذف تلفات شبكه (تا 25%) و افزايش امنيت عرضه انرژي
– افزايش امنيت عرضه انرژي و ايجاد تنوع در منابع انرژي كشور
فعاليت هاي وزارت نيرو: يكي از راهكارهاي كاهش هزينه هاي سرمايه گذاري اوليه انجام تحقيقات بنيادي و كاربردي، احداث پايلوتها و استفاده از تجربيات ساير كشورها مي باشد. در اين راستا نيز دفتر انرژي هاي نو مطالعات و تحقيقات جامعي بر روي تمام تكنولوژي ها انجام داده و با فعال كردن دانشگاه ها و مراكز تحقيقاتي و احداث چندين پايلوت در زمينه هاي مختلف، مشكلات سيستم هاي فعلي را شناسايي كرده و براي كاهش هزينه برخي از منابع راهكارهايي نيز پيدا كرده است. ارتباطات جهاني و آگاهي يافتن از برنامه ها، روندها و تكنولوژي هاي نو يكي از فعاليت هايي است كه با جديت در اين دفتر دنبال مي گردد.
3- فقدان قانون و مقررات ويژه انرژيهاي تجديدپذير در ايران
اغلب كشورهاي جهان بسط و توسعه انرژيهاي نو را بدليل مزاياي فراوان كه قبلاً اهم آنها ذكر شد در دستور كار خود قرار داده اند و بر روي اين منابع حساب ويژه اي باز كرده و جايگاهي براي آن در سبد انرژي خود قائل شده اند. از طرف ديگر و مشابه ساير سيستم هاي انرژي، اين سيستم نيز نيازمند قوانين و مقررات خاصي مي باشد و مشكلاتي نظير هزينه هاي سرمايه گذاري اوليه بالا، عدم پذيرش سريع عمومي و عدم جذابيت براي بخش خصوصي بدليل دوره برگشت سرمايه طولاني تر و ريسك بالاتر بطور خاص توسعه انرژي هاي نو را با چالش ها و موانعي روبرو كرده است. لذا با توجه به اهميت مشاركت بخش خصوصي در بسط و توسعه اين منابع و تحقق اهداف كشورها در زمينه انرژي هاي نو، نياز به تدوين قوانين و مقررات تسهيل كننده و حمايتي و وجود متولي خاص بويژه در زمينه سياستگذاري، برنامه ريزي و تعيين بودجه هاي لازم مي باشد. قوانين و مقررات مذكور علاوه بر اينكه سطح و نحوه دسترسي به هر منبع را تعيين مي كنند، با توجه به مزاياي انرژي هاي نو و لزوم توجه كافي به آنها، انواع حمايت هاي تشويقي شامل يارانه، بخشودگيهاي مالياتي، خريد انرژي توليدي با قيمتهاي ترجيحي و نيز اجراي قوانين تنبيهي براي سوخت هاي فسيلي نظير ماليات كربن و … را مشخص مي كنند و بر اجراي اين قوانين نيز نظارت مي كنند.
متأسفانه در ايران عليرغم پيشنهاد قوانين و مقررات خاص انرژيهاي نو در سالهاي گذشته كه ناظر بر تعيين تكليف استفاده از اين منابع را در كشور بوده و جايگاه اينگونه منابع را در سبد انرژي و سياست هاي كلان كشور را مشخص مي نموده هنوز تصويب نشده است. در كنار اين موارد عدم تصويب قوانين كمي نظير تعيين سهم 1% از برق كشور (حدود 400 مگاوات) طي برنامه چهارم و تعيين قيمت قطعي خريد برق از توليدكنندگان بخش خصوصي و … نيز مشكل زار مي باشد. اين مشكلات و نبود قوانين و مقررات مزبور از يك طرف باعث عدم ورود بخش هاي خصوصي و سرمايه گذاري آنها در اين حوزه شده و اين فعاليت را براي آنان غير جذاب مي نمايد و از طرف ديگر دستگاه هاي دولتي نمي توانند مشابه ساير كشورها نقش و رسالت خود براي توسعه منابع انرژيهاي تجديدپذير نظير ايجاد زيرساختارها، مشاركت در تحقيق، توسعه و عرضه، انجام تشويقات و ساير حمايت ها و تجاري سازي آنها به انجام برسانند.
فعاليت هاي وزارت نيرو: وزارت نيرو در اين راستا از سال هاي قبل پيش بيني هاي لازم را انجام داده و با پيشنهاد يك سلسله قانون به هيأت محترم دولت و مجلس سعي در برطرف كردن مشكلات مزبور نموده است. در اين ميان مي توان به قانون كارآيي انرژي كه بندهايي از آن مرتبط با مبحث انرژي هاي نو بوده و نيز پيشنهاداتي براي گنجاندن قوانين براي تأمين برق از انرژيهاي نو در طي برنامه چهارم (1% از برق كشور) و خريد تضميني برق انجام داده و از طرف ديگر در حال تدوين PPA (توافقنامه خريد توان) مي باشد كه پيش بيني مي‌شود با انجام فعاليت هاي مزبور، اين عرصه براي سرمايه گذاران داخلي و خارجي جذاب تر شده و امكان كسب و جذب سرمايه مورد لزوم در اين موارد ايجاد گردد.

4- يارانه هاي انرژي
يكي از موانع عمده توسعه و تجاري شدن منابع انرژيهاي تجديدپذير در ايران وجود يارانه هاي سرسام‌آور انرژي مي باشد و بالاترين ميزان يارانه ها نيز به بخش برق اختصاص دارد (28% در سال 81 ، ترازنامه انرژي) در اينجا مجالي براي بحث در مورد لزوم وجود يا حذف يارانه ها نيست ولي با بيان آمار مختصري در زمينه برق و يارانه هاي مربوطه كه در ادامه ارائه مي شود، فقدان حمايت كافي از انرژيهاي تجديدپذير در ايران بيش از پيش آشكار مي شود.
الف – يارانه بخش برق در سال 1381 8/34712 ميليارد ريال
ب- كل فروش برق در سال 1381 105076 ميليون كيلووات ساعت
ج – يارانه واحد انرژي برق 35/330 ريال بر كيلووات ساعت
د- متوسط دريافتي وزارت نيرو بايت واحد انرژي برق 27/112 ريال بر كيلووات ساعت
هـ – قيمت تمام شده برق 62/442 ريال بر كيلووات ساعت
و- قيمت تمام شده برق با نرخ تسعير 8100 ريال براي هر دلار 46/5 سنت بر كيلووات ساعت

از محاسبه ساده فوق معلوم مي شود كه قيمت واقعي برق در حد 5/5 سنت بر كيلووات ساعت مي باشد و مناسب است كه براي تعيين موقعيت و جايگاه انرژيهاي نو در سياستهاي كلان انرژي كشور، قيمت‌هاي واقعي انرژي‌ها و تكنولوژي هاي متعارف و تجديدپذير مقايسه شود. رقم 5/5 سنت بر كيلووات ساعت بسيار رقم گويايي مي‌باشد زيرا نشان مي دهد كه اغلب منابع و تكنولوژي هاي انرژيهاي تجديدپذير نظير باد، حرارتي خورشيدي، بيوماس و ژئوترمال براي ايران اقتصادي شده و يا در آستانه اقتصادي شدن قرار دارند. اگر به رقم فوق حمايت هاي تشويقي مشابه ساير كشورها، مزاياي زيست محيطي قابل تبديل به كميت (هزينه‌هاي اجتماعي و يا رفع آلودگي منابع فسيلي يا هسته اي) اضافه شود، مي توان براحتي و در طي يك برنامه توسعه زيرساختهاي اغلب اين منابع را ايجاد نموده و زمينه ساز عرضه تجاري برخي از اين منابع كه اقتصادي شده و يا در حال اقتصادي شدن هستند، شد.
5- فقدان عزم عمومي قانونگذاري و مسئولان در اين زمينه
متأسفانه وجود مشكلات عديده‌اي نظير كسري بودجه، يارانه و … باعث شده كه قانونگذاران و مسئولان ذيربط نتوانند به ايجاد زيرساختارهاي توسعه اين منابع در كشور ‌[قانونگذاري، اختصاص بودجه و …] در حد مناسب اقدام نمايند. ضمناً همانگونه كه قبلاً نيز ذكر شد در مقايسه منابع تجديدپذير با منابع سنتي متأسفانه به قيمت واقعي منابع سنتي و اثرات اجتماعي آنها و نيز مزاياي كيفي و كمي انرژيهاي نو نظير افزايش ايمني عرضه انرژي، كاهش تلفات و تنوع منابع انرژي توجه خاصي مبذول نمي شود. شايان ذكر است كه اغلب مسئولان ذيربط در مقايسه انرژيهاي تجديدپذير با انرژي هاي سنتي مباحث يارانه و هزينه هاي اجتماعي انرژيهاي سنتي را مدنظر قرار نداده و لحاظ نمي كنند. به هر حال تنها چاره توسعه اين منابع در كشور بذل توجه كافي عناصر و نيروهاي موثر و تصميم ساز مي باشد.
فعاليت هاي وزارت نيرو: وزارت نيرو همانگونه كه قبلاً نيز ذكر شد علاوه بر پيشنهاد قوانين و مقررات مورد نياز، مرتباً در حال رايزني و ايجاد حساسيت هاي لازم در مسئولان و تصميم‌گيران كشور مي باشد. در اينجا اشاره به اين نكته مناسب است كه وزارت نيرو به هيچ وجه توسعه بي قيد و شرط اين منابع را دنبال نمي كند و مطابق سياست هاي خود قصد دارد تا بسترهاي اطلاعاتي، علمي، فني و تكنولوژيكي و تحقيقاتي مورد نياز را ايجاد و تقويت نموده و با جلب مشاركت بخش خصوصي زمينه ساز توسعه منطقي و اصولي اين نوع سيستم انرژي در كشور باشد.
6- فعاليتهاي موازي دستگاه ها و عدم توجه به وظايف قانوني دستگاه ها
هرچند قبلاً از فقدان قوانين لازم براي توسعه انرژيهاي تجديدپذير گفته شد ولي متأسفانه به قوانين موجود نيز آن طور كه بايسته است، عمل نمي شود و وجود فعاليتهاي موازي باعث اتلاف منابع و بودجه‌هاي دولتي، پايين آمدن بهره وري سرمايه، چندگانگي سياستها و برنامه ها و در نهايت عدم حصول نتايج دلخواه مي شود. بعنوان نمونه طبق بند «ك» قانون سازمان انرژي اتمي ايران مصوب 16/4/1353 ، سازمان مذكور فقط به «انجام تحقيقات مربوط به استفاده از منابع انرژي موجود در طبيعت كه مورد بهره برداري قرار نگرفته‌اند و اهتمام در استفاده از تجربيات ساير كشورها در اين زمينه از طريق ايجاد ارتباط لازم» مجاز شده است و متن قانون كاملاً به انجام تحقيقات و فقط تحقيقات مربوط به منابع انرژي موجود در طبيعت كه مورد استفاده قرار نگرفته اند صراحت دارد. اين در حاليست كه بر اساس بندهاي «الف» تا «ط» قانون تأسيس وزارت نيرو مصوب 28/11/1353، «بررسي و مطالعات و تحقيق دربارة انواع انرژي و تنظيم برنامه هاي كوتاه مدت و درازمدت براي استفاده از منابع مختلف … (بند الف)»، «مطالعه و تحقيق براي شناسايي و در اختيار گرفتن انرژيهاي دست نيافته (بند ب)»، «تعيين سياست انرژي كشور (بند ج)»، «نظارت بر نحوه استفاده از انواع انرژي و همچنين تعيين و تصويب نحوه مصرف و نرخ انواع انرژي در داخل كشور (بند د)» ، «ارتباط و مبادله اطلاعات و همكاري هاي علمي و فني و صنعتي و بازرگاني با كشورها و مؤسسات خارجي در زمينه احداث نيروگاه هاي توليد برق و ايجاد شبكه هاي انتقال و توزيع برق و … (بند ط)» بر عهده وزارت نيرو گذاشته شده است. بدين معني كه عملاً تحقيقات، سياستگذاري، نظارت بر نحوه استفاده، ايجاد ارتباط با ساير كشورها و اجراي طرحهاي توليد برق به صراحت به وزارت نيرو واگذار شده است.
حال با توجه به وجود قوانين شفاف در كشور و موارد تصريح شده در آنها كه در بالا آمد و با توجه به وجود مشكل ارتباط با ساير كشورها بخاطر حساسيت جهاني به نام سازمان انرژي اتمي بنظر مي‌رسد كه ساقط كردن مسئوليت هاي قانوني از وزارت نيرو و محول كردن آنها به سازمان انرژي اتمي در كنار وجود امكانات و زيرساختهاي قوي در وزارت نيرو نظير دانش فني و نيروهاي كارآزموده، سازمانها و شركتهاي متعدد كه گوشه گوشه كشور را پوشش مي دهند چيزي جز اتلاف بخشي ديگر از منابع كشور و ايجاد وقفه در فعاليتهاي عادي و رو به جلوي كشور در زمينه بسط و توسعه منابع انرژيهاي تجديدپذير باشد. توجه به اين نكته نيز ضروري است كه اصرار سازمان انرژي اتمي بر توسعه انرژي باد در ايران خارج از مسئوليت ها و وظايف قانوني آن سازمان محترم مي باشد و مي‌بايستي اين امر در راستاي سياستهاي كلان انرژي كشور و متولي اصلي سياستگذاري انرژي كه همانا وزارت نيرو مي باشد، صورت پذيرد.

فصل هفتم:
مقالات فارسي
مقاله نخست:
توسعه انرژيهاي تجديدپذير
چكيده:
بشر از ديرباز بطور سنتي از انرژيهاي تجديدپذير استفاده كرده است. آسيابهاي بادي قديمي در ايران و ساير كشورها، بادگيرها در مناطق كويري ايران و برخي كشورهاي عربي، و معماري سنتي ايران خود حكايت از بكارگيري انرژيهاي تجديدپذير در زمانهاي گذشته مي‌نمايد.
امروزه در جهان بكارگيري اينگونه انرژيها همگام با پيشرفت تكنولوژي متداول گشته و مراحل پيشرفت و توسعه خود را روز به روز سريعتر طي مي نمايد. توسعه تكنولوژي و بكارگيري انرژيهاي تجديدپذير مشابه هر تكنولوژي ديگر نياز به طي مراحلي متناسب با وضعيت خاص آن تكنولوژي دارد.
در اين مقاله موارد مختلف توسعه اينگونه انرژيها از جمله انتقال تكنولوژي، پتانسيل اينگونه انرژيها، نقش مراكز تحقيقاتي ذيربط، ايجاد زمينه هاي مناسب از طريق دادن آگاهي از رسانه هاي گروهي بمنظور تعميم فرهنگ استفاده از اينگونه انرژيها در جامعه، حمايت دولت از مصرف كننده و توليد كننده تجهيزات اينگونه انرژيها به روشهاي مختلف، استفاده از تسهيلات گوناگون از جمله «تسهيلات جهاني محيط زيست (GEF) بررسي شده و يك مورد خاص، انتقال تكنولوژي انرژي باد در كشور، مورد نقد و تحليل قرار گرفته است.»
مقدمه:
تحولات جهاني در زمينه توجه به حفظ محيط زيست و فناپذير بودن منابع فسيلي، گرايش استفاده از انرژيهاي تجديدپذير را سرعت بخشيده و روزبروز توجه بيشتري را به خود معطوف مي دارد. انجام كارهاي تحقيقاتي، نمونه سازي و توليد انبوه در شرايط حاضر زمينه را براي هر چه بيشتر اقتصادي نمودن انرژيهاي تجديدپذير بخصوص در برخي از شاخه هاي آن از جمله انرژي باد، فراهم نموده است. انرژيهاي تجديدپذير بطور عمده عبارتند از انرژي خورشيدي، آبي، بيوماس و بيوگاز، ژئوترمال، جزر و مد و … اينگونه انرژيها علاوه بر مزاياي قابل توجه خود، داراي محدوديت هايي نيز مي باشند كه با كاربرد صحيح و موثر فن آوري مي توان بهترين استفاده را از اين انرژيها نمود. لذا در حال حاضر آنچه كه از اهميت خاصي برخوردار است، روش توسعه اينگونه انرژيهاست چون در مفيد بودن و لزوم به استفاده از آنها ترديدي وجود ندارد. اتخاذ تصميم صحيح در انتخاب روش مناسب توسعه اينگونه انرژيها مي تواند هر چه سريعتر ما را به هدفمان نزديكتر سازد لذا صرفه جويي در زمان در اين رهگذر مهمترين عامل تعيين كننده مي باشد. ايران با داشتن منابع بسيار غني در زمينه انرژيهاي تجديدپذير، مستعد بكارگيري بهينه اينگونه انرژيها بوده و در برنامه ريزي انرژي كشور مي توان جايگاه ويژه اي براي آن در نظر گرفت.

مراحل توسعه انرژيهاي تجديدپذير:
امروزه با همه توجهي كه به حفظ محيط زيست مي شود، جاي تعجب است كه بسياري از كشورها يكي بعد از ديگري يارانه هاي سنگين و بودجه هاي تحقيقاتي به منابع انرژي متداول تخصيص مي‌دهند در حاليكه فن آوريهاي موردنياز انرژيهاي تجديدپذير جهت تغيير به يك سيستم پايدار انرژي كه نشر گاز كربنيك را كاهش مي‌دهد بصورت گسترده در دسترس مي باشد. ابداعات و ابتكارات جديد در انرژيهاي باد و خورشيد و مجموعه اي از ديگر منابع تجديدپذير، اين گروه از منابع انرژي را از نظر اقتصادي بعنوان يكي از خط مشي‌هاي مهم انرژي در ميان كشورها مطرح مي سازد. سياست هاي لازم براي ايجاد تغييرات در خط مشي انرژي متعدد هستند ولي همه آنها را مي‌توان در يكي از چهار گروه ذيل طبقه بندي نمود:
كاهش يارانه براي سوختهاي فسيلي و افزايش ماليات بر روي آنها بعلت هزينه هاي زيست محيطي مرتبط با آن، هدايت و تمركز تحقيقات و توسعه انرژيهاي تجديدپذير، شتاب دادن به سرمايه گذاري در اين زمينه و افزايش كمكهاي تكنولوژيكي به كشورهاي در حال توسعه يا بعبارتي ديگر انتقال فن آوري [1]:
روش توسعه اينگونه انرژيها بعلت مرتبط بودن آن با يكي از مهمترين نيازهاي امروزي، يعني انرژي و همچنين بكارگيري روشهاي جديد در كاربرد آنها، از اهميت خاصي برخوردار مي باشد. عاملهاي جنبي ديگري نيز هستند كه مي بايستي به آنها توجه نمود. اين عاملها شامل نياز به نمايش گذاردن نمونه آزمايشي، مرحله مقدماتي ترويج و انتقال فن آوري مي باشد.
كاربرد فن آوري جديد نياز به نمونه آزمايشي دارد تا اطمينان حاصل شود همه اهداف اوليه قابل دستيابي بوده و موارد و مشكلاتي كه بايد حل و برطرف گردند مشخص خواهد شد. اين مسائل مي تواند شامل طراحي اجزاء خاص مثلاً به منظور متناسب نمودن سيستم با شرايط منطقه، عملكرد سيستم و تغيير در ظرفيت پروژه باشد. ارائه نمونه آزمايشي توجه علاقمندان را بخود جلب نموده و نقش مهمي در تمايل به توسعه بيشتر اينگونه انرژيها در جهت تجاري نمودن آن را دارد. در طول مدت ارائه پروژه نمايشي بايد به تمامي فرضيات اقتصادي بكار گرفته شده در تعريف پروژه كه مورد تأييد قرار گرفته‌اند اشاره شود و در نتيجه مصرف كننده نهايي برداشت مثبت مالي در اين زمينه پيدا كند. اين امر موجب مي شود كه موسسات مالي متقاعد گردند كه فن آوري مورد نظر به حد مطلوب رسيده و از نظر سرمايه گذاري قابل اطمينان مي باشد و در نتيجه موجب تسريع ورود اين فن آوري به بازار خواهد شد. نياز به ترويج نمونه آزمايشي، روندي است كه بايد طي شود تا يك نمونه موفق تحت حمايت بيشتري قرار گيرد و در نتيجه هزينه كلي آن تقليل يافته و قابل رقابت باشد. همه نوآوريها معمولاً گرانتر از فن آوريهاي تجاري و متداول استاندارد شده مي باشند و دليل آن ساخت اجزاء، روند توليد و مواد جديد مي‌باشد. در واقع گسترش و توسعه، همان منحني يادگيري است كه همه فن آوريها مي بايستي آن را طي كند.[2]
مرحله مقدماتي ترويج و تبليغات در قالب سمينارها، مقالات و اطلاع رساني از طريق رسانه هاي عمومي و غيره مفيد است، لكن قبل از اينكه فن آوريهاي انرژي هاي تجديدپذير تجاري شوند و بتوانند هزينه خود را پوشش دهند مي بايستي مرحله ترويج مقدماتي را طي نمايند.
قيمت انرژي
اصلاح قيمت انرژي لازمه توسعه پايدار سيستم انرژي فعلي مي‌باشد. دولتها بطور متداول يارانه زيادي را براي انرژيهاي متداول مي پردازند تا قيمت آنها را بصورت مصنوعي پايين نگه دارند. در سال 1991 يارانه مستقيم سوختهاي فسيلي در حدود 220 ميليارد دلار بوده است كه حدود 20 تا 25 % ارزش تمام سوختهاي فسيلي فروخته شده مي باشد. چين و كشورهاي اروپايي با اقتصاد متمركز سابق سه چهارم اين يارانه را پرداخته اند و در حال حاضر وضعيت در اين دو منطقه بسرعت در حال تغيير است. در همين زمان، اغلب كشورهاي در حال توسعه سياست پايين نگه داشتن قيمت انرژي را ادامه مي دهند. در كشورهاي صنعتي، يارانه هاي كمتر ولي زيان آور وجود دارد، گرچه اين يارانه ها بجاي حمايت مستقيم قيمت، معمولاً بصورت سياست هاي مالياتي، ضمانت وام دولتي و تضمين بازار انجام مي پذيرند. در سال 1989 صنايع انرژي در آمريا بيش از 36 ميليارد دلار يارانه از دولت دريافت نمودند. از كل اين مبلغ 60% آن به صنايع فسيلي و 30% آن به صنايع انرژي اتمي اختصاص يافت.
برخي كشورها اقدام به حذف بعضي يارانه ها نموده اند كه گاهي اوقات همراه با نتايج قابل توجه بوده است. براي مثال در انگلستان، كاهش يارانه زغال سنگ باعث شد كه مصرف زغال سنگ بين سالهاي 1990 تا 1993 حدود 20% كاهش يابد و انتظار كاهش هاي بيشتر در چند سال آينده مي رود. [1]
قدم بعدي در اصلاح قيمت انرژي، مطمئن شدن از قيمتهاي انرژي فسيلي است كه هزينه هاي زيست محيطي آن را نيز شامل باشند. يكي از بهترين راهها جهت تركيب اين خط مشي در تصميم گيري اقتصادي وصول مالياتها در حد بالا براي انرژي است كه متضمن پرداخت هزينه زيست محيطي توسط مصرف كننده است. يكي از رهبران طرفدار اين طرح آقاي Ernst Von Weizcher رئيس موسسه wuppertal در آلمان مي باشد كه طي چندين سال براي يك سيستم مالياتي بنام «حقايق زيست محيطي» تلاش كرده است. او ماليات تدريجي بر روي سوخت هاي فسيلي را با افزايش ساليانه 5 تا 7% توصيه مي كند تا جائيكه قيمت هر بشكه نفت بيش از 100 دلار شود. چنين مالياتي مردم را تشويق خواهد كرد تا سوختهايي را انتخاب كنند كه به گرم شدن اتمسفر زمين منجر نگردند. [1]
ميزان ماليات بر زغال سنگ بيشترين و بعد از آن نفت و گاز خواهند بود. انرژيهاي تجديدپذير بعلت عدم مشاركت شان در افزايش مالياتي نخواهند پرداخت و با كاهش مالياتها روي ساير اقلام (غير از انرژي) مي توان تا حدي تأثير سوء اين مالياتهاي انرژي را جبران نمود. بخشي از ماليات هاي دريافتي مي توانند در جهت كمك به فن‌آوريهاي جديد انرژي مصرف شده تا بتوان به يك انرژي پايداري دستيابي نمود. هزينه هاي زيست محيطي مي تواند بهمراه ساير تصميمي گيريهاي انرژي به اشكال گوناگون اجرا گردد. بسياري از قوانين زيست محيطي بعنوان مثال مصرف كننده را مجبور مي كند كه هزينه آلودگيهاي بالاتر از حد استاندارد را بپردازند.
تحقيق و توسعه در انرژي:
عامل اصلي دوم كه براي تغيير سياست انرژي ضروري است برنامه تحقيق و توسعه دولت است. انرژي هسته اي و فسيلي بصورت سنتي در محدوده تحقيقات دولتي قرار دارند، از 23 كشور عضو كنفرانس بين المللي انرژي (IEA) ، 85% بودجه تحقيقاتي آنها، به مبلغ 115ميليارد دلار در سالهاي 1991-1978 در زمينه انرژي هسته اي و فسيلي بوده است و به ترتيب كمتر از 6% و 9% بودجه براي افزايش بازدهي انرژي و انرژيهاي تجديدپذير اختصاص يافته است. جدول 1 ميزان هزينه تحقيقات و توسعه در سالهاي مختلف براي انواع انرژيها را نشان مي دهد. ‍[1]
برنامه تحقيقاتي اكثر كشورها، دربرگيرنده اولويت هاي گذشته بوده و شامل آينده نمي باشد. تا اواسط دهه 90 ، گرايش به سمت انرژي اتمي و سوختهاي فسيلي بوده، اگرچه صرف هزينه بر روي افزايش بازدهي انرژي و انرژيهاي تجديدپذير شروع به افزايش نموده است. در آمريكا، بعنوان مثال دولت بودجه تحقيق و توسعه در زمينه افزايش بازدهي انرژي و انرژيهاي تجديدپذير را به ترتيب بميزان 100% و 150% بين سالهاي 95-1990 افزايش داده است.
تشويق به توسعه تجاري:
سومين عامل اصلي در اصلاح سياست گذاري انرژي، توسعه بازار تجاري براي تكنولوژيهايي از قبيل توربينهاي بادي، سيستمهاي خورشيدي و پيل هاي سوختي است. ايجاد بازارهاي بزرگ شركت‌هاي توليدي را تشويق خواهد كرد تا توليدشان را افزايش داده و در نتيجه هزينه توليد اينگونه تجهيزات را كاهش دهند. اقتصادداناني كه اين كاهش قيمت را پيگيري مي نمايند از منحني يادگيري جهت اندازه‌گيري منافع استفاده مي كنند. مشخص گرديده كه هرگاه توليد انبوه دو برابر شده، حد متوسط قيمتها نيز حدود 20 تا 30% كاهش پيدا كرده است. سيستمهاي خورشيدي و، تكنولوژيهايي مانند توربينهاي بادي و پيل سوختي در مراحل اوليه كاهش قيمتها هستند. بعنوان مثال در اوائل دهه 90 توليد توربينهاي بادي كمتر از 2000 واحد بوده است. بيشترين ميزان كاهش هزينه توليد در انرژي فتوولتائيك اتفاق افتاده و برآورد شده است كه در ازاء دو برابر شدن توليد از سال 1975 هزينه توليد تا ميزان 33% كاهش پيدا نموده است. هر چه بازار اين نوع انرژيها سريعتر رشد كند اين فن آوريها اقتصادي تر خواهند شد.
هدف اصلي سياست گذاران سرعت بخشيدن به خريدهاي طولاني نشأت گرفته از نيروي محركه بازار است تا به اين ترتيب توليدكنندگان سطح توليدات خود را افزايش دهند.
استراتژي ارتقاء تداوم توسعه فن آوريهاي جديد بستگي به برنامه‌هاي خريد مستقيم يا مشاركت با صنايع خصوصي دارد كه مي‌تواند شامل خريدهاي انبوه سيستم هاي خورشيدي براي مصارف مختلف سيستمهاي تأسيساتي ساختمانهاي دولتي باشد. دولت ژاپن چنين برنامه هايي را براي ديگر فن آوريها داشته و در حال حاضر ايجاد يك بازار بزرگ پيل هاي سوختي و فتوولتائيك را در برنامه ده ساله آينده خود دارد. ضمناً چندين كشور اروپايي نيز اقدام به انجام چنين برنامه اي نموده اند.
كمك به كشورهاي در حال توسعه:
عامل عمده اصلاح سياست انرژي، در داخل كشورهاي در حال توسعه است، جائيكه انتظار مي رود تقاضا براي انرژي در سه دهه آينده افزايش يابد. در اين كشورها سوق دادن بازار انرژي به سمت انرژيهاي تجديدپذير بسيار حائز اهميت است. كشورهاي در حال توسعه مي توانند انرژي پايدار را پيگيري نمايند و براي انجام آن بايد به برنامه هاي عظيم كمك هاي تكنيكي گذشته كه اين كشورها را بسوي مصرف انرژي هاي فسيلي سوق داده جهت جديدي داد. در اين مورد بانكهاي توسعه بين المللي بزرگترين نقش را دارند. هر چند كه سالانه كمتر از 10% از سرمايه گذاريهاي آنها در كشورهاي در حال توسعه صرف بخش انرژي مي شود، اين بانكها با وامهاي خود در واقع مهر تأييدي را كه بانكهاي خصوصي جهت سرمايه گذاريهاي خود نياز دارند تأمين مي كنند. نزديك به وام بانك جهاني از سال 1948 براي تأمين انرژي اختصاص داده شده، در حاليكه در دهه هشتاد كمتر از 1% وام تمامي بانكهاي توسعه براي بهبود بازدهي انرژي بوده است. تغيير در اولويت ها ضروري به نظر مي رسد و بانك جهاني نيز احتمالاً در اين مورد برنامه ريزي كرده است. در سالهاي اخير اين بانك حمايتش را از گاز طبيعي افزايش داده و در سال 1991 ، بانك يك واحد در قسمت آسيايي خود تشكيل داده تا سرمايه گذاري در افزايش بازدهي انرژي و انرژيهاي تجديدپذير را تشويق نمايد. اخيراً اين بانك با تصويب يك پروژه خورشيدي در اواخر 1994 كمك مالي خود را به پروژه هاي انرژيهاي تجديدپذير شروع كرده است. گرچه هنوز زود است كه درباره موفقيت آن اظهارنظر كرد. كارشناسان بانك جهاني بطور سنتي اعلام مي كنند كه اكثريت فن آوريهاي جديد انرژي بسيار گران تر از آن هستند تا بتوانند شرايط گرفتن وام را داشته باشند. «تسهيلات زيست محيطي بانك جهاني (GEF) «در سه سال اول فعاليت خود تأمين بخشي از منابع مالي پاره اي از پروژه هاي انرژيهاي تجديدپذير (كه نشر گازهاي گلخانه اي را كاهش مي دهند) را بعهده داشته است. هر چند مجموعه تسهيلاتي كه در اختيار “GEF” قرار گرفته (2 ميليارد دلار براي سه سال از اواسط 1994 ، كه 40 تا 50% آن وابسته به انرژي بوده است) براي برنامه اصلاحات توسعه انرژي چندان قابل توجه نمي باشد [1]. بانكهاي توسعه چند مليتي 18 برابر چنين مبلغي را سالانه براي پروژه هاي انرژيهاي متداول وام مي دهند. تأثير اين موسسه زماني احساس خواهد شد كه پروژه هاي آن بر روي خود بانكهاي توسعه بين المللي تأثيرگذار باشند.
محدوديت هاي “GEF” نمايانگر ضعف شديد سازمان ملل است. تنها آژانس مركزي انرژي اين سازمان، آژانس بين المللي انرژي اتمي است (IAEA) . گزارش تكميل شده گروه مشاوران سازمان ملل در 1992 پيشنهاد ايجاد يك آژانس انرژي خورشيدي وابسته به سازمان ملل را نموده كه بتواند پيشرو در توسعه فن آوريهاي جديد انرژي باشد كه ايستگاه هاي تحقيقاتي در مناطق مهم جهاني را در بر مي‌گيرد. اين مراكز مي تواند كمك به تجاري نمودن انواع انرژيهاي تجديدپذير را با در نظر گرفتن شرايط اقليمي منطقه شامل گردند.
انتقال فن آوري:
كشورهاي در حال توسعه مي توانند همانند كره جنوبي و قبل از آن ژاپن منافع اقتصادي زيادي از انتقال فن آوري جديد كسب نمايند. با توجه به اينكه هزينه تحقيقات و توسعه براي فن آوريهاي جديد بسيار گران است، بنابراين براي كشورهاي در حال توسعه مفيدتر خواهد بود كه بجاي آنكه خود در فكر ايجاد روشهايي در داخل كشور باشند، اين تكنولوژيها را تقليد و يا وارد نمايند.
شايان ذكر است كه فرآيند انتقال فن آوري نه ساده و نه كاملاً يكنواخت، بلكه فرآيندي پويا و پيچيده است. انتقال فن‌آوري نياز به سخت كوشي، هزينه مالي زياد از هر دو طرف يعني انتقال دهنده و دريافت كننده فن آوري دارد. براي كشورهاي در حال توسعه، انتقال فن آوري تجاري بيش از نوع غيرتجاري آن منافع در بردارد و معمولاً نوع سازماني كه در اين نوع از انتقال فن آوري دخالت دارد و ميزان بالاي سرمايه گذاري اوليه براي انتقال فن آوري يكي از عوامل موثر در پيشرفت اقتصادي كشورهاي در حال توسعه است و كارآيي اقتصادي فن آوري جديد زماني موثر خواهد بود كه بتواند در سطحي وسيع و در بازار گسترش يافته مورد استفاده قرار گيرد. در اين ميان، اگرچه انتقال دهنده فن آوري جديد زماني موثر خواهد بود كه بتواند در سطحي وسيع و در بازار گسترش يافته مورد استفاده قرار گيرد. در اين ميان، اگرچه انتقال دهنده فن آوري داراي دانش نسبتاً وسيعي از فن آوري مربوطه است ولي آن را در بازاري ناآشنا و به همراه شريك جديدي بكار مي گيرد كه ريسك و عدم اطمينان زيادي را دربردارد. يكي از راههاي كاهش چنين ريسك و در اصل ايجاد انگيزه براي انتقال دهنده فن آوري، ايجاد شركت سرمايه گذاري مشترك است كه در آن هر دو طرف در ريسك و منافع حاصله از اين انتقال فن آوري شريك بوده و به اين ترتيب سرمايه گذاري مشترك براي طرفين ابزاري مطمئن براي شركت در چنين ريسكي است. ارتباطات موثر و بموقع و انجام به موقع تعهدات از هر دو طرف، از شرايط لازم و اوليه براي انتقال موثر فن آوري است.
روش ديگري كه در انتقال فن‌آوري مطرح شده، عملكرد مشترك نام دارد. قبل از توضيح اين روش بهتر است توجه خود را به جهاني بودن مسئله محيط زيست معطوف بداريم. اگر اتمسفر زمين بشكل يك گنبد در نظر گرفته شود كه در زير آن انتشار دهندگان گازهاي گلخانه اي قرار دارند، اهميت موضوع از نظر زيست محيطي در درجه اول آن نيست كه مشخص گردد توسط چه كسي يا از كجا اين گازها منتشر مي شوند بلكه اهميت موضوع در آن است كه كل مقدار انتشار يافته چقدر و اثر آن بر روي محيط زيست چه خواهد بود. هدف عمده از عملكرد مشترك سعي در پيشگيري انتشار گازهاي گلخانه اي در جايي است كه كمترين هزينه را در برداشته باشد. يكي از روشهاي مورد استفاده بكارگيري پتانسيل انرژيهاي تجديدپذير در مناطق مورد نظر است. در مرحله اول طبق يك توافق بين المللي هر كشوري به تناسب ميزان انتشار گازهاي گلخانه اي خود متعهد مي شود كه در جهت كاهش آن به ميزان مشخص اقدام نمايد. اين ميزان كاهش را مي تواند با صرف هزينه كمتر در كشورهاي ديگر عمل نمايد. بدين ترتيب كه در آن كشورها در جهت كاهش اثرات گلخانه اي سرمايه گذاري نموده و آنرا در قبال بخشي از تعهدات خود در زمينة كاهش انتشار گازهاي گلخانه اي تلقي نمايد نمودار (1) [3] .
استفاده بيشتر از انرژيهاي تجديدپذير در چهارچوب عملكرد مشترك نيروي محركه موثري براي توسعه هر چه بيشتر فن آوري و كارآيي اين نوع انرژيها خواهد بود. اقدامات احتياطي در زمينه حفاظت از محيط زيست نياز به تزريق سرمايه و مهارتهاي فن آوري دارد. مشاركت، سرمايه گذاري مستقيم يا مشترك نياز به سرمايه گذاري خصوصي در سطحي به مراتب بالاتر از آنچه در گذشته انجام شده است دارد. از آنجاييكه فن آوريهاي مدرن موجب استفاده كارآتر از انرژي در تمام سطوح در توليد و مصرف مي شود همزمان اين همكاري باعث انتقال فن آوري نيز خواهد شد. ايجاد اشتغال يكي ديگر از منافع مستقيم حاصل از انجام چنين پروژه ايست. قسمت عمده كارهاي مربوطه به عملكرد مشترك بدليل صرفه جويي در هزينه توسط شركتهاي موجود در كشور ميزبان انجام مي گيرد.
مشكلي كه معمولاً سد راه انتقال فن آوري براي اكثر كشورهاي در حال توسعه است، تأمين منابع مالي مورد نياز است. با در نظر گرفتن تجارب كشورهاي ديگر، معمولاً منابع مالي را از دو طريق تأمين مي‌نمايند. آورده هاي سهامداران شركت و وام بانكي كه با توجه به نوع ساختار سازماني شركت مورد نظر راههاي گوناگوني براي تأمين آورده هاي سهامداران شركت و وام بانكي وجود دارد. در مورد كشورهاي در حال توسعه، بيشترين شركت هاي توليد كننده انرژي دولتي هستند و بنابراين بودجه دولت يا در حقيقت بودجه عمراني اين كشورها تأمين كننده اصلي منابع مالي خواهند بود. در حاليكه دو روش تأمين منابع مالي فوق ممكن است در كشورهاي صنعتي بيشتر رواج داشته باشد، در مورد كشورهاي در حال توسعه علاوه بر تأمين مالي از طريق بودجه عمراني دولتي مي توان از مشاركت مصرف كنندگان و وام هاي بين المللي (حتي بصورت وام بلاعوض) استفاده نمود.
با تشويق مصرف كنندگان در سرمايه گذاري در انرژيهاي تجديدپذير يا به اصطلاح متداول امروزه «سرمايه گذاري سبز» عده اي از نظر اخلاقي خود را موظف به چنين سرمايه گذاري مي دانند و دولت نيز با ايجاد انگيزه هايي مانند اعطاي معافيت مالياتي به درآمدهاي حاصل از آن بر تعداد افرادي كه تمايلي به چنين سرمايه گذاري داشته باشند را افزايش خواهد داد.
اما در زمينه روش دوم يعني وام هاي بين المللي با توجه به افزايش ميزان سرمايه گذاري توسط بانك جهاني و ساير بانكهاي توسعه منطقه اي در انرژيهاي تجديدپذير، مي توان منابع مالي لازم را تأمين نمود كه مركز تحقيقات و كاربرد انرژيهاي نو، سازمان انرژي اتمي ايران در اين باره اقدام نموده است كه در بخش بعدي توضيحاتي ارائه شده است.
پيشرفت فن آوري در انرژيهاي تجديدپذير به ويژه در انرژي باد، تمايل مصرف كنندگان در سرمايه گذاري را افزايش مي دهد. در سال 1944 حدود 5/3 ميليارد كيلووات ساعت الكتريسيته توسط نيروگاههاي بادي در آمريكا توليد شد. كاليفرنيا از پيشروان اين صنعت در آن كشور است. اگرچه با توجه به بهينه سازي انجام شده در فن آوري موجود انتظار مي رود كه اين صنعت در جريان اصلي توليد انرژي در آمريكا قرار گيرد.
در اوايل دهه 1980 هزينه توليد انرژي براي اولين پروژه بادي حدود 30 سنت در هر كيلووات ساعت بود ولي با توجه به تلاش فراوان در جهت كاهش هزينه توليد عليرغم كاهش قيمت نفت، انرژي باد در حال حاضر در موقعيتي است كه مي تواند با منابع انرژي فسيلي رقابت نمايد. بعد از صرف هزينه‌اي بالغ بر يك ميليارد دلار در زمينه توسعه فن آوري باد و در ظرف مدت پانزده سال، نيروگاه هاي بادي با رقم 9/3 سنت در هر كيلووات ساعت به رقابت با منابع ديگر برخاسته‌اند.
در سال 1993 با توليدي برابر 3 ميليارد كيلووات ساعت، نيروگاه‌هاي بادي حدود 2/1% از كل انرژي مصرفي كاليفرنيا را تأمين نمودند. اين ميزان مي تواند تأمين كننده نيازهاي مناطق مسكوني شهري به عظمت سانفرانسيسكو باشد. براساس محاسبات انجام شده عملكرد اين نيروگاه ها در طول زمان حدود 95% است كه بهره وري بيشتري از اكثر نيروگاه هاي سوخت فسيلي دارد.
يكي از مهمترين سياستگذاري در زمينه توسعه انرژيهاي تجديدپذير از طرف انجمن انرژي باد آمريكا پيشنهاد شده است كه ايالت كاليفرنيا نيز آنرا بعنوان تبصره «شرط حداقل خريد انرژي تجديدپذير» بكار بسته است. به اين معنا كه تمامي شركتهاي برق موظفند كه مستقيماً و يا حداقل از طريق اعتبارات قابل معامله، حداقل درصد معيني از توليدات خود را از انرژي تجديدپذير تأمين نمايند. سياست ديگري نيز به مورد اجراء گذاشته شده است كه در آن منابع مالي لازم براي تأمين حداقل مقدار انرژي تجديدپذير ارائه شده بكار گرفته شده است. [4]
اجرا نمونه انتقال فن آوري نيروگاه هاي برق بادي در كشور:
مركز تحقيقات و كاربرد انرژيهاي نو در جهت انتقال فن آور ارزان‌ترين نوع انرژيهاي تجديدپذير يعني انرژي باد، فرآيندهاي توسعه اين انرژي را با نصب دو نمونه جهت بررسي عملكرد از ديدگاه اقتصادي و فني و بررسي موانع آن به منظور منطبق نمودن با شرايط كلي كشور (بعنوان مثال شرايط اقليمي، صنعتي و غيره) و كسب پاره‌اي از تجربيات فني آغاز نمود.
اين دو نمونه مجموعاً سالانه بميزان چهار ميليون كيلووات ساعت الكتريسيته به شبكه سراسري برق تزريق نموده و از انتشار مقدار متنابهي گاز جلوگيري مي نمايد (در مقايسه با نيروگاه هاي متداول سوخت فسيلي).
جهت عملي نمودن اين فرآيند ابتداء با برگزاري مناقصه بين المللي از شركتهاي صاحب فن آوري توربينهاي بادي دعوت بعمل آورده شد و يكي از شركتها كه داراي بهترين شرايط از نظر اقتصادي، فني و غيره بود انتخاب گرديد و قرارداد فاز اول بميزان 1/10 مگاوات منعقد شد. انتخاب محل كه از قبل در مورد دو نمونه قبلي آغاز شده بود در اين فرآيند ادامه يافت. تعيين محل هاي جديد با در نظر گرفتن نوع توربين جهت ايجاد مزرعه هاي بادي تعيين شد. چون طبق قرارداد مي بايستي برخي از قطعات اصلي توربين هاي مولد الكتريسيته در داخل كشور ساخته شود لذا از سازندگان داخلي طي يك مناقصه دعوت به همكاري بعمل آمد كه پس از بررسيهاي بسيار از نظر اقتصادي، فني و ساير موارد ديگر، سازندگان موردنظر انتخاب و قرارداد منعقد گرديد. قراردادهاي ديگري در جهت انجام عمليات آماده سازي تا مرحله نصب و راه اندازي منعقد شد. پس از ساخت تدريجي قطعات ساخت داخل (طبق مشخصات و نقشه هاي ارائه شده و با هماهنگي و نظارت كارشناسان شركت طرف ديگر قرارداد) انجام گرفت كه مابقي آن در حال انجام است. نصب و راه اندازي تدريجي اين توربينها توسط متخصصين و پرسنل مركز مجدداً با نظارت كارشناسان طرف ديگر قرارداد انجام پذيرفته كه اين امر موجب آموزش عملي افراد مركز شده است. ضمناً برنامه آموزشي نيز طبق قرارداد در كشور متبوع انتقال دهنده فن آوري منظور گرديده كه بزودي افراد مورد نظر به آنجا اعزام خواهند شد.
تاكنون در راستاي اهداف فوق مجموعاً بيش از 4 مگاوات نيروگاه‌هاي برق بادي در منطقه منجيل و رودبار نصب شده است جدول (1) ميزان الكتريسيته توليدي در نيروگاه برق بادي منجيل و رودبار را نشان مي دهد. فاز اوليه خود بعنوان مرحله مقدماتي ترويج از فرآيند توليد انرژي باد (مندرج در مقاله) نيز تلقي مي گردد. در مراحل باقيمانده، فن آوري كامل تكنولوژي توربين هاي بادي بصورت سرمايه گذاري مشترك صورت خواهد پذيرفت. پس از آن كشور صاحب تكنولوژي ساخت توربين هاي برق بادي شده و مي تواند ساخت يك چنين نيروگاه هايي توأم با نصب و راه اندازي را به انجام برساند.
نتيجه گيري:
كشورهاي در حال توسعه در روند توسعه خود نياز به افزايش انرژي داشته و ضرورتاً مي بايستي در برنامه ريزي توسعه خود جايگاه ويژه اي براي تأمين انرژي در نظر داشته باشند. جمهوري اسلامي ايران با داشتن منابع فسيلي از جمله نفت، گاز به نظر مي رسد بهترين راه براي تأمين انرژي خود را در سوخت هاي فسيلي جستجو نمايد. پيآمدهاي گوناگون چنين سياستي از چندين جنبه قابل بررسي است. اول آنكه اين منابع محدود بوده و متعلق به آيندگان اين مرز و بوم نيز مي باشد و استفاده بي رويه از آنها مجاز نيست. دوم استفاده از اين منابع در صنايع ديگر از قبيل پتروشيمي به مراتب ارزش افزوده بيشتري براي مملكت مي تواند داشته باشد. سوم آنكه مصرف اين منابع در داخل كشور به عنوان سوخت به شدت ارز حاصل از صادرات نفت خام و گاز را تحت الشعاع قرار خواهد داد زيرا در هر صورت ظرفيت استخراج روزانه اين منابع محدود مي باشد (بنا به موافقت نامه‌هاي اپك و امكانات فني كشور) چهارم آنكه دولت يارانه بسيار زيادي را بابت مصرف سوخت در داخل كشور مي پردازد و با اعمال چنين يارانه هايي به نظر مي رسد قيمت سوخت ارزان باشد در حاليكه براي دولت قيمت تمام شده آن بالا مي باشد، كلام آخر آنكه امروزه مسائل زيست محيطي بصورت منطقه اي و جهاني مطرح مي باشند و نهايتاً جهت بقاي محيط زيست كره زمين كشورها مجبور به اجرا و قوانين زيست محيطي خواهند شد كه در اين زمينه مدتهاست فعاليتهاي بين المللي آغاز شده است.
اما در موارد اكثريت قريب به اتفاق كشورهاي دنيا، منجمله جمهوري اسلامي ايران، مسئله فن آوري استفاده از اين نوع انرژيهاست كه بتوانند بصورت اقتصادي مورد بهره برداري قرار گيرند. چنين مشكلي را مي توان با انتقال فن آوري در مورد انواع انرژيهاي تجديدپذير، به ويژه آنهاييكه كمترين آلودگي و بيشترين منافع را خواهند داشت انجام پذير است. تجربه كشور ما در زمينه انرژي باد نمونه بارزي از اين نوع انتقال فن آوري است. واضح است كه كشور ما هنوز نياز فراوان به انتقال ابزار، فرآورده ها و فنون بسياري از كشورهاي صنعتي دارد و انرژيهاي تجديدپذير نيز از اين قاعده مستثني نيستند، ليكن براي جلوگيري از اشتباهات زيست محيطي گذشته، كشورهاي در حال توسعه با انتقال فن آوري اين نوع انرژيها نه تنها از تكرار چنين اشتباهاتي در كشور خود جلوگيري خواهند نمود، بلكه با وجود پايه‌هاي اوليه فن آوري از اين طريق، پيشرفت هاي بعدي در اين زمينه با توجه به شرايط كلي موجود در اين كشورها انجام مي پذيرد. باورهاي سنتي و فرهنگي ما ايرانيان در مورد عناصر بنيادين زندگي يعني آب، خورشيد، باد، خاك و … چنانچه با كارآيي فنون پيشرفته مناسب با شرايط بومي توأم گردد، مطمئناً ضامن بقاء و بهزيستي نسلهاي حال و آينده كشورمان خواهد بود.
مقاله دوم:
مروري بر دورنماي انرژي جزر و مد و امواج دريا
چكيده
در اين مقاله پس از معرفي مختصر انواع انرژيهاي دريايي يا اقيانوسي، تكنولوژيها و چشم انداز آينده منابع انرژي جزر و مدي و امواج، كه مهمترين زير مجموعه هاي انرژيهاي دريايي بشمار مي روند، مورد بررسي قرار گرفته است. در اين رهگذر نگاهي گذرا نيز به تجربه‌هاي انجام شده در سراسر جهان افكنده شده است. همچنين مسائل زيست محيطي در رابطه با اين دو منبع مورد توجه قرار گرفته است.
كلمات كليدي
انرژي دريايي، انرژي اقيانوسي، انرژي جزر و مدي، انرژي موجي، انرژي امواج.
1- مقدمه
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 مي توان مهمترين زير مجموعه هاي انرژيهاي دريايي بشمار آورد. بدليل تفاوتهاي موجود در ويژگيها و روشهاي فني جذب آنها، توسعه اين دو منبع راه متفاوت و مستقلي را طي كرده است. نيروگاه هاي جزر و مدي به دليل مشابهت با نيروگاه هاي آبي و استفاده از تكنولوژي آماده آنها، به پيشرفتهاي سريعي نائل آمده اند. اما بروز مشكلات زيست محيطي باعث شده است كه تحول و ايجاد تغييرات اساسي در روش كار آنها ضروري شود و عملاً توسعه آنها به روش قبل، عليرغم پيشرفتهاي ذكر شده فعلاً محدود شده است.
نيروگاه هاي موجي از تنوع بسيار زيادي برخوردار هستند. برخي بر روي آب شناورند و برخي ديگر در ساحل نصب مي شوند. همچنين نحوه درگيري آنها با امواج و در نتيجه، نوع حركتي كه جذب مي كنند با هم تفاوت بسيار دارد. در عين حال مي توان گفت كه سيستمهاي موجي در مجموع هنوز به اندازه كافي تكامل پيدا نكرده اند و براي جا افتادن و رسيدن به مرحله بهره برداري تجاري راه درازي را در پيش دارند. علاوه بر كارهاي مطالعاتي، نمونه هاي كوچكي نيز از برخي سيستمهاي موجي در نقاط مختلف جهان ساخته شده و مورد آزمايش قرار گرفته است.
علاوه بر انرژي جزر و مد و امواج، انرژي حرارتي اقيانوسها يا درياها كه از اختلاف دماي آبهاي سطحي و آبهاي عمق 1000 متري درياهاي بزرگ استفاده كرده و يك سيكل كم راندمان دما و پايين ترموديناميكي را بين اين دو منبع حرارتي سرد و گرم برقرار مي كند نيز مورد توجه و بهره برداري آزمايشي قرار گرفته است. اختلاف دماي بين دو منبع سرد و گرم حداقل بايد باشد كه چنين شرايطي در آبهاي عميق مناطق حاره و نيمه حاره يافت مي شود.
اختلاف شوري و غلظت نمك نيز بعنوان پتانسيلي براي جذب انرژي مطرح شده است. اين منبع، انرژي گراديان نمك ناميده مي شود. با استفاده از اختلاف شديد غلظت نمك بين آبهاي شيرين ورودي به درياها و آبهاي شور موجود در آنها، بلحاظ تئوريك مي توان بكمك يك غشاي اسمزي اختلاف فشاري معادل 240 متر ارتفاع بوجود آورد. اما در اين زمينه كارها از حد مطالعه و تئوري فراتر نرفته است.
اينك بعلت اهميت بيشتر انرژي جزر و مدي و امواج، در دو بخش بعدي سعي مي شود كه مروري كلي و اجمالي بر ويژگيها، تاريخچه و مشكلات فراروي اين دو منبع انرژي انجام گيرد، با اين اميد كه چشم‌انداز آينده آنها تا حدودي روشن گردد.
2- انرژي جزر و مدي
جزرومد دريا در اثر جاذبه ماه و خورشيد بهنگام گردش زمين بوجود مي آيد. نيروي جاذبه ماه باعث ايجاد برآمدگي در آبها شده و بعلت گردش وضعي زمين اين برآمدگي بسمت غرب جريان پيدا مي‌كند. در نتيجه موجهايي با پريود 12 ساعت و 25 دقيقه ايجاد مي شود كه دامنة نوسان آنها در اقيانوسهاي بزرگ در حدود 5/0 متر است. اثر نيروي جاذبه خورشيد نيز، مشابه ولي ضعيفتر است و هر 12 ساعت يك مرتبه ظاهر مي شود. بدين ترتيب جزرومد بصورت منظم در قالب امواج قمري رخ مي دهد. بيشترين دامنه جزرومد هنگامي بوجود مي‌آيد كه ماه و خورشيد در يك راستا قرار گرفته باشند (اقران) و برعكس هنگامي كه آنها در تربيع باشند اين دامنه حداقل مي باشد.
هنگامي كه امواج جزرومدي به سواحل و فلات قاره مي رسند. دامنة آنها مي تواند در اثر هجوم آب، قيفي شدن آبراه و ايجاد رزنانس بطور قابل ملاحظه اي افزايش يابد. مثلاً دامنة جزرومد در نقاط مناسبي از كانادا به بيش از 10 متر مي رسد. عليرغم پيچيدگي خاصي كه در مورد جزرومد وجود دارد پيش بيني و محاسبه دقيق آن در هر محل نيز ممكن است.
استحصال انرژي از جزرومد در نقاطي عملي است كه انرژي زيادي بصورت جزرومدهاي بزرگ در آنها متمركز شده باشد و بعلاوه جغرافياي محل نيز براي احداث نيروگاه جزرومدي سايت مناسبي فراهم كرده باشد. چنين مكانهايي در همه جا يافت نمي شوند، اما تا بحال تعداد نسبتاً زيادي شناسايي شده اند. در شكل زير نقاطي كه از نظر فني براي اينكار مناسبتر هستند مشخص شده اند.
روش عمده اي كه در بهره گيري از انرژي جزرومد معمول است در واقع روشي قديمي است كه قرنها پيش براي بكار انداختن آسيابهاي آبي جزرومدي در اروپا مورد استفاده قرار مي گرفته است. در اين روش با احداث سد در دهانه يك رودخانه، حوضچه‌اي طبيعي براي ذخيره آب بوجود مي آيد. بهنگام مد كه سطح آب بالا مي آيد، آب در حوضچه ذخيره مي شود و هنگام جزر كه سطح آب دريا فرو نشسته است، آب حوضچه از طريق يك توربين به دريا تخليه شده و برق توليد مي شود. همچنين ممكن است سيكل برعكس شده و در هنگام بالا آمدن دريا و زماني كه حوضچه در حال پر شدن است توربين به گردش درآمده و برق توليد شود. هر دو طريق فوق كه به ترتيب «توليد در جزر» و «توليد در مد» ناميده مي شوند در واقع صورتهاي مختلف روشي هستند كه «تك حوضچه اي، تك اثري» نام دارد. در اين روش از يك حوضچه استفاده مي شود و از انرژي پتانسيل آب ذخيره شده فقط در يك مرحله، يعني فقط در هنگام پر كردن و يا فقط در زمان تخليه حوضچه انرژي گرفته مي شود. اما روش ديگري كه «تك حوضچه‌اي، دو اثري» ناميده مي شود، از انرژي آب هم در زمان پر كردن و هم در زمان تخليه حوضچه براي گردش توربين و توليد برق استفاده مي كند. همچنين روشهايي كه بيش از يك حوضچه را مورد استفاده قرار مي دهند نيز وجود دارند كه از جمله طرح حوضچه‌هاي مرتبط و حوضچه‌هاي جفتي را مي توان نام برد.
اينكه كداميك از اين روشها داراي مزيت بيشتري هستند بستگي به مشخصات محل، دامنه جزرومد و جزئيات طراحي نيروگاه دارد. بطور كلي مي توان گفت كه طرحهاي تك حوضچه اي از نظر اقتصادي در موقعيت بهتري قرار دارند، اما طرحهاي پيچيده ديگر از نظر يكنواختي توليد و تنظيم مناسبتر زمان بندي توليد برتري دارند.
در حال حاضر تعداد كمي نيروگاه جزرومدي در جهان احداث شده است. اولين و بزرگترين آنها كه از نوع تك حوضچه‌اي و دو اثري مي‌باشد با ظرفيت MWe 240 در لارانس فرانسه تأسيس شده است كه جنبه تجاري دارد. بغير از آن، نيروگاه 20 مگاواتي آناپوليس در كانادا، نيروگاه آزمايشي 400 كيلوواتي كيسلاياگوبا در شوروي سابق و نيروگاه 2/3 مگاواتي جيانگزيا در چين را مي توان نام برد. همچنين چند ايستگاه كوچك چند منظوره نيز در چين احداث شده است. جزئيات بيشتر درباره نيروگاه هاي جزرومدي موجود جهان در جدول بعد خلاصه شده است.
بطور كلي تجربيات بدست آمده از نحوه كاركرد نيروگاه هاي فوق مثبت بوده است. طراحي فني آنها فقط به تغييراتي بسيار جزيي نياز داشته اند و در مجموع قابليت اعتماد خود را به اثبات رسانده اند. بعلاوه مسائل «تعمير و نگهداري» در آنها بسيار كم بوده است. با استفاده از اين تجارب و با تكنولوژي فعلي جزرومدي، از نظر فني انرژي جزرومد را مي توان منبعي پيشرفته، قابل اعتماد و با طول عمر زياد بشمار آورد.
يكي از نكات مهم درباره نيروگاه هاي جزرومدي موجود، اثراتي است كه آنها بر محيط زيست و اكولوژي محلي مي گذارند. اين نيروگاهها مي توانند دامنه جزرومد، جريانهاي جزرومدي، درجه حرارت و كيفيت آبها را تحت الشعاع قرار دهند. همچنين با تغيير ارتفاع آب در حوضچه ممكن است اثرات زيادي را بر كشاورزي، سطح آبهاي زيرزميني، فرسايش و زهكشي برجاي گذارند. سئوالات زيادي در مورد اثرات منفي اين نيروگاه ها بر زيستگاه طبيعي و جمعيت پرنده‌ها مطرح شده است. اما مطالعات نشان داده است كه اين اثر در همه جا يكسان نيست. اما بيشتر محلهايي كه تاكنون براي تأسيس نيروگاه در نظر گرفته شده اند، از نظر پرنده شناسي نيز داراي اهميت ملي و بين‌المللي بوده اند. بهرحال اين اثرات بايد در هر محل بطور مستقل مورد بررسي قرار گيرد تا مشكلات احتمالي برطرف شده و يا تخفيف داده شود. در اكثر سايتهايي كه تاكنون مورد مطالعه بوده اند هنوز پيشگيري يا كاهش رضايت بخشي از دامنه اثرات اين مسئله ديده نشده است. به همين دليل توسعه نيروگاه هاي واقع در نواحي پست و آبگيرها و مردابهاي عمده كه اهميت زيادي براي زندگي پرنده ها دارند، بايد با احتياط بسيار صورت گيرد. همچنين نيروگاه هاي جزرومدي مي توانند در زندگي و توليد مثل ماهيها نيز اثرات سوئي داشته باشند. اين صدمات ممكن است بشكل مرگ و مير آنها در داخل توربين و يا بدليل ايجاد تأخير در سفر آنها از دريا به رودخانه كه براي تخم ريزي انجام مي شود بروز نمايد. البته امكان كاهش چنين صدماتي ميسر است.
در هر صورت بدليل بروز مشكلات زيست محيطي فوق، توسعه بيشتر نيروگاه هاي جزرومدي با روش سدسازي در دهانه رودخانه‌ها عليرغم پيشرفتهاي فني قابل توجه، فعلاً محدود شده است.
در حال حاضر برخي روشهاي ديگر كه نياز به احداث سد ندارند و عمدتاً از جريانهاي جزرومدي بهره برداري مي كنند مورد توجه قرار گرفته اند. در اين زمينه طرحهاي مختلفي آزمايش شده اند كه از جمله عبارتند از: چرخهاي دوار يا ژنراتورهاي جرياني، كمپرسورهاي هيدروليكي و استفاده از توربينهاي هوا، ستونهاي نوسانگر آب و ماشين آلات نوسانگر.
در كانادا و آمريكا توربينهاي داريوس و ماشينهاي پروانه اي براي استفاده از ارتفاع يا هد فوق العاده كوچك مورد آزمايش قرار گرفته اند. اگرچه اين پيشرفتها باعث حذف هزينه سدسازي خواهد شد، اما مشكل همه آنها در اين است كه چگالي انرژي آنها در مقايسه با طرحهاي سدسازي كه از ارتفاع يا هد جزرومد بهره مي گيرند، بسيار كمتر است. با اينكه در آينده ممكن است برخي و يا همه اين روشها كاربرد اقتصادي پيدا كنند ولي بعيد بنظر مي رسد كه در آينده نزديك و در خلال دوره مطالعاتي بتوانند بر ظرفيتهاي نصب نيروگاه هاي جزرومدي تأثير چنداني بگذارند.
در سالهاي اخير تعدادي نيروگاه كوچك جزرومدي در چين ساخته شده است كه ويژگي جالب آنها چند منظوره بودن اين ايستگاه‌هاست. بطور مثال بهبود در امر پرورش آبزيان و امور كشتيراني از جمله اهدافي است كه در كنار توليد انرژي جزرومدي مورد توجه بوده است. اين طرحها كه بخشي از يك برنامه مهم در جهت استفاده از منابع كشور چين را تشكيل مي دهند، توسعه انرژي جزرومدي را در جاهايي كه بخودي خود و به تنهايي بسيار گران تمام مي شوند، توجيه كرده است.
بطور كلي انرژي جزرومدي منبعي با هزينه سرمايه گذاري بالا بشمار مي رود. هزينه سرمايه گذاري بطور معكوس با دامنه جزرومد محلي تغيير مي كند. كاركرد متناوب و غير دائم و در نتيجه پايين بودن فاكتور ظرفيت عامل مهمي در افزايش هزينه هاي سرمايه گذاري است. هزينه هاي ساختماني سد بستگي به نسبت طول سد به مساحت حوضچه و نيز ارتفاع سد دارد. بهمين دليل هزينه هاي انرژي جزرومدي قوياً به ويژگيهاي محلي وابسته اند. در هر صورت هزينه سرمايه گذاري بالا باعث مي شود كه قيمت توليد جزرومدي به شدت تحت تأثير نرخهاي بهره قرار گيرند. نكته ديگري كه موقعيت رقابتي انرژي جزرومدي را مانند ديگر انرژيهاي تجديدپذير در مقابل سوختهاي فسيلي تضعيف مي كند هزينه هاي اجتماعي و زيست محيطي سوختهاي فسيلي است كه هنوز در سيستمهاي فسيلي «داخلي» نشده اند. عوامل مهم ديگري كه در اين رقابت تأثير دارند عبارتند از: قيمت سوختهاي هيدروكربني و آهنگ افزايش قيمت آنها و نيز نرخ عمومي تورم.
در مطالعاتي كه در مورد پتانسيل سايتهاي مناسب انگلستان انجام شده است نرخ برق توليدي از جزرومد را با روش سدسازي در حدود 6 سنت آمريكا بر كيلووات ساعت تخمين زده اند. البته اين قيمت با فرض استفاده از سرمايه گذاري دولتي و نرخ بهره پايين بدست آمده است و چنانچه اين فرض تحقق نيابد، قيمت مزبور تقريباً دو برابر و معادل 12-10 سنت بر kWh خواهد بود. در كانادا نيز بررسي هاي انجام شده روي نقاط مستعد قيمتهاي تقريبي 7 سنت بر kWh را براي حوضچه كامبرلند، و 5 سنت بر kWh را براي حوضچه ميناس كه هر دو در خليج فاندي واقعند پيش بيني كرده است. اما بدليل احتمال بروز برخي مسائل زيست محيطي توسعه اين سايتها فعلاً با اشكال مواجه شده است. سايتهاي ديگري نيز در آرژانتين، استراليا، چين، هند، كره، مكزيك، ايالات متحده و روسيه شناسايي شده اند كه از استعداد مناسبي برخوردارند و در حال حاضر در دست مطالعه مي باشند.
برآورد مي شود كه چنانچه سناريوي مطلوبي كه شامل سياستهاي حمايتي از توسعه نيروگاه هاي جزرومدي است در جهان رايج شود، تا سال 2020 توليد سالانه اي در حدود 60 TWh از منابع جزرومدي فراهم شود. اما اگر سناريوي نسبتاً نامطلوب فعلي حاكم باشد، اين رقتم در حدود 12 در سال خواهد بود (ارقام فوق با احتساب 33% فاكتور ظرفيت، به ترتيب معادل تقريباً 21000 و 4000 مگاوات ظرفيت نصب خواهد بود.)
3- انرژي امواج
امواج در اثر انتقال انرژي از باد به آب دريا بوجود مي آيند. شدت اين انتقال انرژي متناسب با سرعت باد و طول مسافتي است كه در آن باد با سطح آب در فعل و انفعال مي باشد. اين مسافت ميدان ورزش يا حوزه تأثير باد ناميده مي شود. موجها، هم انرژي پتانسيل و هم انرژي جنبشي دارند و انرژي آنها از طريق اصطكاك و اغتشاش، و با شدتي كه به ويژگي امواج و عمق آب بستگي دارد تلف مي شود. موجهاي بزرگ در آبهاي عميق، انرژي خود را به آساني از دست نمي دهند و در نتيجه سيستمهاي امواج كه معمولاً مخلوطي از موجهاي رسيده از دوردست و موجهاي محلي ناشي از باد هستند، بسيار پيچيده اند.
امواج توسط ارتفاع، طول موج و دوره تناوبشان مشخص مي شوند. قدرت امواج معمولاً برحسب كيلووات بر متر بيان مي شود كه نمايانگر شدت انتقال يا عبور انرژي از يك خط فرضي بطول يك متر و موازي با جبهه موج مي باشد.
شديدترين بادها بين عرضهاي جغرافيايي 40 تا 60 درجه در هر دو نيمكره شمالي و جنوبي مي وزند. همچنين بادهايي كه با سرعت كمتر در مناطق بادهاي موسمي مي وزند (بين عرضهاي جغرافيايي 30 درجه شمالي و 30 درجه جنوبي) بعلت نظم نسبي، وضعيت بالقوه جذابي را از نظر شرايط موجي ايجاد مي كنند. سواحلي كه در معرض وزش بادهاي غالب بوده و از ميدان وزش طولاني برخوردار هستند داراي بزرگترين دانسيته انرژي موجي در جهان مي باشند. شكل زير قدرت امواج را در نقاط مختلف جهان بطور تخميني نشان مي دهد. بطوري كه ملاحظه مي شود سواحل انگلستان، غرب ايالات متحده و جنوب نيوزيلند از پتانسيل بالايي برخوردارند.
كوشش جدي براي استحصال انرژي از امواج از اواسط دهه 1970 شروع شده است. تاكنون تحقيقاتي در 13 كشور جهان انجام شده و ماشين آلات متنوع بسياري نيز ساخته و آزمايش شده است. اين دستگاه ها را از چند ديدگاه مي توان دسته بندي كرد. اما شايد بهترين دسته بندي موجود، روشي است كه به هاگرمان و هلر منسوب است و در آن سيستمهاي موجي بر حسب اينكه چه نوع حركتي را جذب كنند طبقه بندي مي شوند. اين حركتها به پنج دسته تقسيم مي شوند كه عبارتند از: بالا و پايين رفتن، غلتيدن، بالا و پايين رفتن توأم با غلتيدن، نوسان كردن ستون آب، و پس زني، در شكل بعد اين تقسيم بندي بصورت گرافيكي نمايش داده شده است.
ساده ترين شكل دستگاه هاي موجي عبارتست از يك بويه يا شناور ناقوسي كه دهانه باز و بزرگ آن در آب مغروق است و در رأس آن يك سوت قرار داده شده و هنگام بالا و پايين رفتن آن هوا با فشار از درون سوت بيرون مي زند. اين سيستم را دستگاه سوتي نيز مي نامند. هوايي كه با فشار خارج مي شود براي عمل پمپاژ يا گردش يك توربين بكار مي رود. ژاپن چند نمونه از اين دستگاه ها را ساخته است. شوروي سابق نيز يك سيستم 3 كيلوواتي از اين نوع را در درياي خزر آزمايش كرده است. چين، سوئد و برخي كشورهاي ديگر نيز دستگاه‌هاي مشابهي را مورد آزمايش قرار داده اند.
حركت يك بويه شناور نسبت به يك نقطه مرجع ثابت در كف دريا در برخي طرحها مورد استفاده قرار گرفته است. در اين سيستمها اغلب پيستوني بحركت درآمده و پمپي بكار مي افتد. شوروي سابق، دانمارك و آمريكا از جمله كشورهايي هستند كه نمونه هايي از اين نوع را آزمايش كرده اند.
تايوان سيستمي را ساخته است كه از حركت يك شناور سود جسته و آب را به مخزني در ساحل پمپ مي كند و سپس آب ذخيره شده از طريق يك توربو ژنراتور تخليه مي شود.
در يك طرح انگليسي كيسه هاي قابل انعطافي كه در خود هوا دارند، وسيله جذب انرژي امواج هستند. در اين طرح كه صدف دريايي ناميده شده است با حركت شناور، هوا بين كيسه هاي مذكور جابجا شده و در اين جابجايي، توربيني را بحركت درآورد.
همچنين چندين طرح ساخته شده اند كه در آنها از صفحات باله مانندي براي جذب انرژي استفاده شده است. ژاپن يك نمونه از آن را آزمايش كرده است كه انرژي جذب شده، روغن را با فشار از يك توربين مي گذراند. در طرح ديگري كه آمريكايي ها ساخته اند از تعداد زيادي باله استفاده شده است كه پشت سرهم قرار گرفته اند و فاصله بين آنها مساوي كسري از طول امواج مورد انتظار و قابل پيش‌بيني است.
اما يكي از مهمترين انواع سيستمهاي موجي، ستون نوسانگر آب يا OWC است. در اين سيستم برعكس بويه هاي شناور، ساختمان دستگاه ثابت بوده و امواج ستوني از آب را در داخل آن بالا و پايين مي برد. در اين طرحها معمولاً سعي مي شود كه با طراحي دقيق هندسي، از پديده رزنانس براي افزايش دامنه نوسان ستون آب استفاده شود. اولين بار در سال 1981 يك نمونه از اين سيستم مشتركاً توسط ژاپن، انگلستان و كانادا طراحي و ساخته شد كه 4% راندمان جمع آوري داشت. براي آزمايش، اين سيستم روي يك بارج يا قايق بزرگ باري سوار شده بود. انواع پيشرفته تر آن طوري طراحي مي شوند كه «هماهنگ هاي» مختلف موج رسيده را نيز جذب نمايند. نروژ يك دستگاه از اين نوع را كه «چند هماهنگ» و به اختصار ناميده مي شود آزمايش كرده است. در همه اين سيستمها معمولاً حركت ستون آب، هوا را از درون يك توربين هوايي عبور مي دهد. پرتقال و ايرلند نيز نمونه هايي از سيستمهاي را آزمايش كرده اند. همچنين انگليس، هند و ژاپن قرار