انرژی دریایی چیست؟

انرژی دریایی از جمله پرظرفیت‌ترین و پاک‌ترین انواع انرژی‌های تجدیدشونده به‌شمار می‌رود. انرژی تجدید شونده به آن دسته از انواع انرژی گفته می‌شود که پس از مصرف، منابع تولیدکننده آن در زمانی اندک می‌تواند آن را جایگزین کند. نور خورشید، باد، آب و گرمای زمین از منابع تولید انرژی‌های تجدید شونده هستند.

در سال اخیر افزایش قیمت سوخت‌های فسیلی و همچنین افزایش نگرانی‌ها از آثار و تبعات مخرب استفاده از سوخت‌های فسیلی موجب شده‌است تا انرژی تجدید شونده مورد توجه قرار گیرند. برهمین اساس بیشتر کشورها برنامه‌های جامعی برای استفاده از انرژی‌های تجدید شونده اتخاذ کرده‌اند.

در این میان کشورهای ساحلی توجه ویژه ای به دریافت انرژی از دریاها و اقیانوس‌ها دارند. در ادامه به اختصار انواع انرژی دریایی را معرفی می‌کنیم. منبع اصلی انرژی دریایی خورشید است. انرژی‌های قابل بهره‌برداری از دریا به‌طور کلی شامل موارد زیر می‌باشد:

• انرژی امواج
• انرژی جریانات دریایی
• تبدیل انرژی گرمایی اقیانوس
• انرژی ناشی از اختلاف چگالی (شوری آب)

انرژی دریای جزرومد

قدمت استفاده از انرژی تولید شده توسط جزرومد به قرن یازدهم میلادی بازمی‌گردد. در این دوره بندهای کوچک متعددی در دهانه نهرهای آب ساخته می‌شد و از آب پشت آن‌ها برای آسیاب کردن گندم و غلات استفاده می‌گردید. اما در حال حاضر انرژی جزرومد توسط تأسیساتی همانند سدهای هیدرولیکی مهار می‌گردد. به این شکل که در زمان بالا آمدن آب دریا مخازن تعبیه شده در ساحل پر می‌شود و زمانی که سطح دریا پایین می‌رود آب به دام افتاده در مخازن از دریچه‌های سد عبور داده می‌شود و توربین‌های تولید برق را می‌چرخاند.

برای استفاده مقرون به صرفه از این انرژی دریایی اختلاف تراز آب در حالت جزر و حالت مد می‌بایست حداقل پنج متر باشد. براساس مطالعات صورت گرفته تنها در ۴۰ نقطه دنیا چنین اختلاف ترازی وجود دارد. با این حال ۹۰ درصد کل انرژی دریایی تولید شده توسط این روش در دنیا در اولین نیروگاه جزرومدی جهان در منطقه لارنس کشور فرانسه به بهره‌برداری می‌رسد. این نیروگاه که ساخت آن در سال ۱۹۶۶ تکمیل شد ظرفیت تولید ۲۴۰ مگاوات برق را دارد.

انرژی دریایی امواج

انرژی امواج یکی دیگر از انواع انرژی دریایی است. بوجود آمدن موج ناشی از تأثیر باد روی سطح دریا است. انرژی تولید شده توسط امواج دریا نامنظم، دارای نوسان و همچنین دارای فرکانس پایینی است که پیش از انتقال آن به شبکه برق مصرفی می‌بایست به فرکانس ۶۰ هرتز تبدیل گردد. بر اساس آمار نهادهای بین‌المللی ظرفیت انرژی امواج در دنیا دو تراوات انرژی الکتریکی است که حداکثر ۲۰ درصد از آن قابل بهره‌برداری است. ده‌ها روش برای بهره‌برداری از این انرژی دریایی ارائه شده که ساخت تنها تعداد اندکی از آن‌ها از نظر اقتصادی و فنی توجیه دارد.

از انرژی امواج نمی‌توان در هر نقطه ای بهره‌برداری کرد. مناسب‌ترین مناطق برای تأسیس نیروگاه‌های تولید برق از انرژی امواج نقاطی است که ارتفاع امواج در آن بالا باشد. در نتیجه مناطق بادخیزی که عموماً میان عرض‌های ۴۰ و ۶۰ درجه جغرافیایی قرار دارند و همچنین تنگه‌های باریک، حاشیه جزایر و قطعات خشکی مرتفع کنار دریا بهترین نقاط برای تولید انرژی از امواج دریا هستند. بر اساس برآوردهای جهانی سواحل غربی اسکاتلند، جنوب آفریقا، شمال کانادا و همچنین سواحل شمال شرقی و شمال غربی آمریکا پتانسیل بالایی در تولید انرژی امواج دارند. بررسی‌ها نشان می‌دهد که تنها در سواحل شمال غربی اقیانوس آرام که ۱۶۰۰ کیلومتر طول دارد، ظرفیت تولید ۴۰ تا ۷۰ کیلووات انرژی در هر متر از این سواحل وجود دارد.

انرژی جریانات دریایی

انرژی قابل حصول از جریانات دریایی به عنوان یکی از انوع انرژی دریایی کمتر مورد توجه دانشمندان قرار گرفته‌است، تا جایی که در برخی منابع مرجع مطالعاتی دربارهٔ انرژی‌های تجدید شونده، از این منبع به عنوان منبعی برای تولید انرژی، نامی برده نشده‌است. بهره‌برداری از این منبع برای تولید انرژی نسبت به سایر منابع جدیدتر می‌باشد و تنها یک یا دو پروژه برای اجرایی شدن آن انجام شده‌است.

یکی از پروژه‌های پیشرو در این زمینه توسط شرکت انگلیسی MCT اجرا شد. این شرکت فعال در زمینه انرژی دریایی پس از نصب توربین‌های ۳۰۰ کیلوواتی سیجن در خلیج بریستل هم‌اکنون در حال نصب توربین‌های ۱٫۲ مگاواتی در شمال ایرلند است. این تکنولوژِی شباهت بسیاری به توربین‌های بادی دارد و از جریان سیال آب در دریا برای چرخاندن پره‌های بزرگ توربین استفاده می‌کند. توربین‌های ساخت این شرکت از دو پره دایره ای شکل با طول ۱۵ تا ۲۰ متر تشکیل شده‌است. جریان آب با عبور از میان این پره‌ها و چرخاندن آن‌ها موجب چرخیدن موتور توربین می‌شود. حداکثر سرعت چرخش پره‌ها دوازده دور در دقیقه تنظیم شده‌است تا برای موجودات دریایی خطرناک نباشد. از این روش می‌توان در مناطقی که سرعت جزرومد در آن بالا می‌باشد یا در مناطقی که جریانات پایدار اقیانوسی همچون جریان گلف استریم سرعت خوبی دارند استفاده کرد.

تبدیل انرژی گرمایی اقیانوس

در روش «فرایند تبدیل انرژی گرمایی اقیانوس» یا (Ocean Thermal Energy Conversion) برای تولید انرژی دریایی با استفاده از اختلاف دمای میان آب گرم سطح اقیانوس و آب سرد عمق ۸۰۰ تا ۱۰۰۰ متری اقیانوس برق تولید می‌شود. طراحی و اجرای پروژه‌های OTEC از سال ۱۹۷۰ صورت گرفت. این پروژه‌ها علاوه بر تولید انرژی برق تمرکز خود را بر خدمات دیگر همانند تولید سرما برای جزایر نواحی گرمسیری نیز قرار داده‌است. بیشتر تأسیسات و تجهیزات نیروگاه تبدیل انرژی گرمایی اقیانوسی درون آب قرار دارند و از آب گرم اقیانوس برای تولید بخار به منظور به حرکت درآوردن توربین‌های تولید برق استفاده می‌گردد.

انرژی ناشی از اختلاف چگالی (شوری آب)

از اختلاف چگالی و لایه بندی شدن آب دریاها می‌توان اختلاف فشار ایجاد کرد و در نتیجه از این اختلاف فشار می‌شود برای تولید برق استفاده نمود. همانند جاده‌های سطح زمین، آب اقیانوس‌ها نیز همواره در مسیرهای مشخصی به شکل جریان‌هایی ثابت درحال حرکت هستند. این جریان‌ها تحت تأثیر باد، شوری آب، دما، ساختار کف اقیانوس و همچنین چرخش زمین به شکل‌های مختلفی حرکت می‌کنند. شماری از این جریان‌های اقیانوسی به دلیل اختلاف چگالی و شوری آب شکل می‌گیرد. گرچه جریان‌های اقیانوسی با سرعتی کمتر از سرعت باد در حال حرکت هستند اما به دلیل چگالی زیاد آب حامل مقدار چشم‌گیری انرژی دریایی می‌باشند. چگالی آب ۸۰۰ برابر هوا است در نتیجه در مساحت یکسانی، آبی که دارای سرعت ۱۲ مایل بر ساعت باشد دقیقاً همان فشاری را اعمال می‌کند که بادی با سرعت ۱۱۰ مایل بر ساعت تولید می‌نماید.