تولید برق از امواج دریای خزر به کمک «نهنگ مقتدر» بررسی شد

محققان کشورمان با به‌کارگیری اصول انرژی امواج، امکان استحصال انرژی برق از دریای خزر را برمبنای تئوری «نهنگ مقتدر» برآورد کردند.

به گزارش خبرنگار هدف ، امروزه در دنیا، رویکرد استفاده از انرژی‌های نو و تجدیدپذیر، به امری معمول بدل گشته و کشورهای پیشرفته، بهره‌برداری زیادی را از این انرژی‌ها به ثبت رسانده‌اند. محققان کشورمان با به‌کارگیری اصول یکی از مهم‌ترین این انرژی‌ها یعنی انرژی امواج، سعی کرده اند امکان استحصال این انرژی از دریای خزر را برآورد کنند.

سال‌ها پیش، مرکز علوم و تکنولوژی ژاپن به‌منظور تأمین انرژی جهت صنایع ماهیگیری که در محدوده ساحل فعالیت می‌کردند، تلاش کرد تا در زمینه استحصال انرژی از امواج دریا به‌طورجدی وارد عمل شود. این مرکز به‌طور ویژه از سال ۱۹۸۷ فعالیت خود را در مورد دستگاه Mighty whale آغاز کرد.

این دستگاه علاوه بر تبدیل انرژی موج به الکتریسیته، می‌توانست با کاهش ارتفاع موج خروجی از دستگاه، موجب آرام‌تر شدن دریا در پایین‌دست و درنتیجه رونق ورزش‌های دریایی شود. بازدهی بالا و هزینه پایین جهت مهار در دریا نسبت به سایر دستگاه‌های مشابه از امتیازات دیگر Mighty whale به شمار می‌رفته است.

دستگاه Mighty whale که شاید بتوان آن را «نهنگ مقتدر» ترجمه کرد، به گفته متخصصان دانشگاهی، یک دستگاه شناور مبدل انرژی است که بر پایه امواج اقیانوس‌ها طراحی شده است.

این دستگاه به‌وسیله چند توربین و محفظه هوا، انرژی موج را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. برای جلوگیری از حرکت دستگاه روی آب، آن را با استفاده از کابل و زنجیر در جای خود نگه می‌دارند.

در این دستگاه جالب، هر محفظه هوا، یک ورودی جهت موج در زیر سطح دریا دارد. زمانی که موج داخل محفظه هوا می‌شود، سطح آب در داخل محفظه بالا و پایین می‌رود که سبب یک جریان هوای رفت و برگشتی در قسمت نازل که در بخش بالای محفظه قرار دارد می‌شود. این جریان هوا به کمک یک توربین که در قسمت بالای محفظه هوا قرار دارد برق تولید می‌کند و به این عملیات اصل ستون نوسانگر می‌گویند.

از این رو محققان کشورمان، با توجه به اهمیت تولید انرژی‌های نو به‌ویژه با استفاده از امواج دریایی، در این خصوص پژوهشی را به انجام رسانده‌اند که در آن، پتانسیل دستگاه Mighty whale برای تولید انرژی الکتریکی از امواج دریای خزر مورد بررسی واقع شده است.

اولین نمونه آزمایشی Mighty whale توسط کشور ژاپن طی سال‌های ۱۹۹۸‌ تا ۲۰۰۰‌ میلادی طراحی و به بهره‌برداری رسید که نتیجه آن تولید الکتریسیته به مقدار ۸۳.۶۵ مگاوات یا به عبارتی، ۶.۳۷ کیلووات به ازای هر ساعت در طول ۷۳۱ روز بود.

برای انجام تحقیق کاربردی مورد اشاره، پژوهشگران دانشکده علوم و فنون نوین دانشگاه تهران به‌عنوان مجریان پژوهش، اطلاعات مربوط به مشخصات امواج مربوط به دو ایستگاه نکا و امیرآباد را که توسط پژوهشگاه ملی اقیانوس‌شناسی و علوم جوی در طی یک سال ثبت شده بود، تهیه کرده و سپس درصد فراوانی دوره زمانی و ارتفاع موج در هر فصل را محاسبه و جدول‌بندی کردند تا بر اساس آن، قابلیت دستگاه فوق مورد بررسی قرار گیرد.

نتایج بررسی‌های این پژوهشگران نشان می‌دهد که میزان تولید توان نمونه اولیه، ۶.۳۷ کیلووات به ازای هر ساعت بوده که این مقدار به دوره زمانی وابسته است. بر این اساس، بازدهی این دستگاه در ارتفاع‌های مختلف در دوره زمانی ۶ الی ۸ ثانیه دارای مقادیر بیشتر از ۱۰ درصد و در حدود ۷ ثانیه دارای بیشترین مقدار خود خواهند بود.

محمدحسین جهانگیر، استادیار گروه انرژی‌های نو و محیط زیست دانشکده علوم و فنون نوین دانشگاه تهران و همکارانش دراین‌باره می‌گویند: «در ایستگاه نکا، ویژگی‌های موج، به نمونه اولیه نزدیک است و اکثر امواج دارای موج بالاتر از ۵ ثانیه و ارتفاعی بین ۰.۶ تا ۱ متر هستند که به‌منظور تولید توان، مطلوب ارزیابی می‌شوند. محاسبه قدرت تولیدی در این دو ایستگاه نشان می‌دهد که ایستگاه نکا، پتانسیل استحصال الکتریسیته با استفاده از دستگاه Mighty whale را به میزان متوسط ۶.۳۶ کیلووات ساعت دارد که این مقدار به قدرت تولیدی توسط نمونه اولیه بسیار نزدیک است».

به اعتقاد این محققان «نزدیکی توان تولیدی در هر چهار فصل که باعث وجود دائمی انرژی در سواحل نکا می‌شود به‌عنوان یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های این ایستگاه قابل اشاره است. اما در ایستگاه امیرآباد، حدود ۴۶ درصد امواج دارای دوره زمانی کمتر از ۴ ثانیه و همچنین ۵۶ درصد امواج ارتفاعی کمتر از ۰.۴ متر هستند. لذا با توجه به کاهش قابل‌ملاحظه بازدهی دستگاه در دوره زمانی و ارتفاع فوق، Mighty whale نمی‌تواند توان قابل‌توجهی را در این ایستگاه استحصال کند».

با توجه به این نتایج، می‌توان اشاره کرد که در ایستگاه نکا، شرایط امواج جهت بهره‌برداری «نهنگ مقتدر» – Mighty whale – مناسب است و این موضوع، به دلیل مناسب بودن پارامترهای موج نظیر ارتفاع و دوره زمانی در آن محل است. لذا در صورت استفاده از این دستگاه در ایستگاه نکا، می‌توان صرفاً با استفاده از انرژی امواج دریای خزر، به انرژی الکتریکی مطلوب و به‌صرفه‌ای دست یافت.

علاوه بر این یافته ها و توجه ویژه به استحصال انرژی از روش‌های نو، فصل‌نامه «انرژی‌های تجدیدپذیر و نو» متعلق به انجمن علمی مهندسی حرارتی و برودتی ایران، دستگاهی را که در این خصوص آزمون خود را به‌خوبی پس داده معرفی کرده‌ است.