طاقة المد والجزر
طاقة المد والجزر Tidal power، هي شكل من أشكال الطاقة المائية التي تحول المد والجزر إلى أشكال مفيدة للطاقة، وخاصة الكهرباء.
| الطاقة المتجدّدة |
|---|
|
| طاقة حيوية كتلة حيوية طاقة حرارية أرضية طاقة مائية طاقة شمسية طاقة المد والجزر طاقة موجية طاقة الرياح |
إن العالم بأسره يتطلع إلى مصادر بديلة للطاقة التقليدية (فحم، غاز،وقود) طاقة نظيفة ومتجددة فكانت هذه التطلعات إلى المصادر المتاحة حولنا وهي الشمس، الرياح، الماء. وكانت المحيطات والبحار ومنذ فترة طويلة كانت المصدر المحتمل للطاقة البديلة حيث تحمل حركة المحيط طاقة على شكل مد وجزر وموجات وتيارات مائية حيث أن العالم يعتمد على 90% من طاقته الكهربائية على المصادر التقليدية وهناك بعض الدول التي كانت سباقة إلى استعمال هذه التقنية الحديثة مثل فرنسا وإنگلترة والولايات المتحدة الأمريكية. منذ أواخر القرن العشرين كان هناك اهتمام ثابت في تسخير قدرة المد والجزر وتم تركيز الاهتمام على مصبات الأنهار حيث تعبر حجوم كبيرة من الماء خلال قنوات ضيقة مما يزيد من سرعة الجريان ولكن كان هناك مشاكل بيئة كبيرة واجهت العلماء لتنفيذ هذه التقنية، لذلك لجأ العلماء إلى النظر إلى إمكانية استخدام التيارات الساحلية وفي التسعينيات تم انتشار الأسيجة المدية في القنوات بين الجزر الصغيرة وكان ذلك خيارا فعالا أكثر من وجودهما على مصبات الأنهار. وان الفرضية المحتملة الأخرى للحصول على الطاقة من المحيطات والبحار هي الاعتماد على فرق درجات الحرارة بين المياه السطحية والمياه الأعمق ولا تزال هذه الطريقة قيد الدراسة. على كل حال ما تزال التقنيات الصناعية لتجهيزات الطاقة المدية والجزرية في بدايتها أو طفولتها إن صح التعبير وسيكون هناك وقت طويل قبل أن تقدم هذه الطاقة الجديدة مساهمتها في توليد الطاقة أو دخولها في الاستغلال التجاري . ونريد التنويه هنا بأن توليد الطاقة باستخدام تدفق الماء ليس فكرة جديدة فقد سجل الفرنسي گرار أول براءة اختراع على الإطلاق باستخدامه أداة طاقة الموجة في يوليو 1799.
أكبر محطة طاقة مد وجزر في العالم هي محطة رانس للمد والجزر في فرنسا، والتي بدأ تشغيلها عام 1966.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
توليد طاقة المد والجزر
طرق التوليد
إن مبدأ عمل المحطات المدية الجزرية يشبه إلى حد ما المحطات الكهرومائية، إلا أن السد في محطة المد والجزر أكبر بكثير من المحطة الكهرومائية. وتتكون المحطة المدية الجزرية من المكونات الرئيسية التالية:
- إن المكون الأول لمركز توليد الطاقة المدية هو الحوض المدي أو الصب إن إيجاد المكان المناسب الذي يحتوي على المصب ضروري لنجاح هذه المحطة وهذا الصب لا يكون من صنع الإنسان وإنما يكون طبيعيا وأن الحوض المدي يكون ميزة جغرافية و ليس من السهولة إيجاده أو تصنيعه فالمصب المناسب يجب أن يكون مجسما ضخما من الماء المحاط كليا بالأرض مع فتحة صغيرة إلى البحر إن كمية الطاقة التي يمكن أن تولدها من هذه المحطة يتبع لحجم الصب فكلمى زاد حجم الصب تزيد كمية الطاقة.
- إن المكون أو العنصر الثاني يؤثر في توليد الطاقة المدية هو الحاجز المدي هذا الحاجز يبدو مثل الحائط الذي يفصل الحوض المدي عند باقي البحر أسفل هذا الحاجز يكون مثبتا على قاع البحر وقيمة هذا الحاجز تكون فوق أعلى مستوى يمكن أن يصل إليه الماء من المد الأعظمي. الحاجزالمدي يؤدي غرض قطع مياه البحر عن الماء في مصب النهر لذا فالماء يمكن أ ن يحصر بطريقة أو أسلوب مفيد من أجل أحداث الطاقة المدية وهذا ماسنبحثه في عمل العنفات المدية.
- المكون الثالث لهذه المحطات هو بوابات التحكم وهي مناطق من الحاجز يستطيع الماء أن يتدفق بحرية من وإلى خارج الصب هذه البوابات ليست مفتوحة بشكل دائم حيث يتم التحكم بها بواسطة مشغلي مركز الطاقة لتحديد التدفق الناسب من الماء إلى العنفات المدية وهذه البوابات ليس لها موقع محدد على الحاجز المدي، البعض منها يكون محدد بشكل مباشر أمام وخلف العنفات المدية ويسمح للماء بالتدفق خلال العنفات وتوليد الكهرباء والبعض الأخر يكون بعيدا عن العنفة للسماح لمشغلي المركز بملأ أو إفراغ المصب عند الرغبة.
- المكون الرابع في مركز توليد الطاقة المدية هي العنفات المدية نفسها هذه العنفات مرتبة ضمن الحاجز المدي وتستقر بالقرب من قاع أرضية البحر وتصمم هذه العنفات بأسلوب مماثل للعنفة البخارية. تقع العنفات بين موضع بوابات التحكم على كلا المصب وجانب البحر من الحاجز المدي عندما تفتح هذه البوابات يندفع الماء خلالها إلى العنفات ليسرع الشفرات وتوليد الكهرباء.
العنفات المد جذرية
هناك تصميمين لمراكز توليد الطاقة المدية، من حيث نوع العنفات:
النوع الأول
وحيدة التأثير وهذه المراكز تولد الطاقة من تدفق الماء عبر العنفات في اتجاه واحد فقط و شأنها شأن العنفات البخارية حيث لا تستطيع العمل عندما يدور البخار باتجاه المعاكس. العنفات في هذه المراكز لا تستطيع العمل إلا عند مرور الماء في اتجاه واحد فقط، عندما ينخفض مستوى الماء في البحر بشكل مناسب تفتح بوابات التحكم المتمركزة أمام وخلف العنفات حتى يجبر الماء على التدفق من خلال العنفة وتتسارع الشفرات لتوليد الكهرباء تغلق بوابات التحكم عندما يصل مستوى الماء في المصب إلى مستوى الماء المدي المنخفض في البحر يعود مستوى الماء في البحر للارتفاع بالمد العالي وتبدأ دورة ثانية وهكذا. ويبين الشكل التالي الدورة المدية العنفات وحيدة التأثير.
النوع الثاني
ثنائية التأثير تعمل العنفات ثنائية التأثير بنفس مبدأ الوحيدة التأثير تقريباً تبدأ الدورة كدورة وحيدة التأثير مع أن مستوى الماء في المصب ينخفض ويرتفع مستوى الماء في البحر بالشروط المدية تفتح بوابات التحكم أمام وخلف العنفات لذلك يندفع الماء خلال العنفات لتوليد الكهرباء، عندما يصبح مستوى الماء داخل المصب بنفس مستوى الماء في البحر تغلق بوابات التحكم. يبقى مستوى الماء في المصب مرتفع والماء في البحر سوف يصل لحالة المد المنخفض. عندما ينخفض مستوى مياه البحر بما فيه الكفاية يعاد فتح البوابات أمام وخلف العنفة ويتدفق الماء خارج المصب من خلال العنفات حيث تولد الكهرباء عند مرور الماء على الشفرات في الاتجاهين وهذا ابتكار جديد في تقنية الطاقة الحدية حيث تصمم الشفرات للفتل والتسريع بنفس الاتجاه بغض النظر من اتجاه تدفق الماء عليها.
خزان المد والجزر
طاقة المد والجزر الديناميكية
بحيرة المد والجزر
محطات طاقة المد والجزر
الدراسات الأمريكية والكندية في القرن العشرين
المشروعات الحالية والمستقبلية
- أول محطة لطاقة المد والجزر كانت محطة رانس لطاقة المد والجزر، والتي بنيت من 1960 حتى 1966 على نهر رانس، فرنسا.[2] تصل قدرتها إلى 240 م.و.
- محطة بحيرة سيهوا لطاقة المد والجزر بطاقة 254 م.و. في كوريا الجنوبية هي أكبر محطة لطاقة المد والجزر في العالم. اكتمل انشائها عام 2011.[3][4]
- أول موقع لتوليد طاقة المد والجزر في أمريكا الشمالية، كان محطة توليد الطاقة في أناپوليس رويال، أناپوليس رويال، نوڤا سكوشيا، والتي افتتحت عام 1984 على مدخل خليج فوندي.[5] المحطة تعمل بقدرة 20 م.و.
- محطة جيانگتشيا لطاقة المد والجزر، جنوب هانگژو، الصين بدأ تشغيلها منذ عام 1985، وتعمل حالياً بقدرة 3.2 م.و. وهناك محطة أخرى مزمع إنشائها بالقرب من مصب نهر يالو.[6]
- أول عنفة مد جزرية في أمريكا الشمالية (مشروع ريس روكس لتوليد طاقة المد والجزر) تم تركيبها في ريس روكس على جنوب جزيرة ڤانكوڤر في سبتمبر 2006.[7][8] المرحلة التالية في تطوير هذه العنفة ستكون في نوڤا سكوشيا (خليج فوندي).[9]
- هناك مشروع صغير بناه الاتحاد السوڤيتي في في كسيلايا گوبا على بحر بارنتس. المشروع يعمل بقدرة 0.4 م.و. في 2006 تم تحديثه بعنفة متعامدة بقدرة 1.2 م.و.
- محطة جيندو أولدولموك لطاقة المد والجزر في كوريا الجنوبية هو مشروع محطة عنفة مد جزرية مخطط زيادة قدرته لتصل إلى 90 م. بحلول 2013. أول 1 م.م. تم تنصيبها في مايو 2009.[10]
- منظومة سيگن بقدرة 1.2 م.و. بدأ تشغيله في أواخر 2008 في سترانگفورد لوف، أيرلندا الشمالية.[11]
- تم التعاقد مع دايو لبناء خزان مد جزري بقدرة 812 م.و. بالقرب من جزيرة گانگهوا (كوريا الجنوبية) شمال غرب إنچيون. سيكتمل إنشائها في 2015.[3]
- اقترحت الحكومة الكورية الجنوبية بناء خزان بطاقة 1.320 م.و. حول الجزر الغربية لإنچيون، ومن المتوقع أن يبدأ إنشاؤه في 2017.[12]
- وافقت الحكومة الإسكتلندية على خطط لإنشاء مصفوفة عنفات مد جزرية بطاقة 10 م.و بالقرب من إسلاي، إسكتلندا، بتكلفة 40 مليون جنيه، وتتكون من 10 عنفات - تكفي لتوليد الطاقة لأكثر من 5.000 منزل. كان من المتوقع أن يبدأ تشغيل أول عنفة بحلول 2013.[13]
- ولاية گجرات الهندية لإستضافة أول محطة لتوليد الطاقة المد جزرية تجارية في جنوب آسيا. تخطط شركة أتلانتس للموارد لإنشاء مزرعة مد جزرية بقدرة 50 م.و على خليك كوتچ على الساحل الغربي للهند، وبدأت أعمال الإنشاءات في أوائل 2012.[14]
- مؤسسة أوشن للطاقة المتجددة كانت أول شركة تقوم بتوصيل طاقة المد والجزر إلى الشبكة الأمريكية في سبتمبر 2012، عندما تم نشر منظمة تيدگن المتنقلة بنجاح في خليج كوبسكوك، بالقرب من إيستپورت.[15]
- في مدينة نيويورك، سيتم تركيب 30 عنفة مد جزرية بواسطة ڤردانت للطاقة في إيست ريڤر بحلول 2015 بقدرة 1.0 م.و.[16]
- في 2015، من المقدر البدء بإنشاء محطة مد جزرية بقدرة 240 م.و. في مدينة سوانسي بالمملكة المتحدة. عند إكتمالها، ستولد أكثر من 400 گ.و/ساعة من الطاقة الكهربائية سنوياً، تكفي لمد ما يقارب من 121.000 منزل بالطاقة. من المقرر أن يكتمل إنشئها في 2017، ويتمد عمر المشروع إلى 120 سنة.[17]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
قضايا متعلقة
مخاوف بيئية
العنفات المد جزرية
الخزانات المد جزرية
البحيرة المد جزرية
التآكل
التلوث
مراقبة الصحة البنيوية
انظر أيضاً
الهوامش
- Baker, A. C. 1991, Tidal power, Peter Peregrinus Ltd., London.
- Baker, G. C., Wilson E. M., Miller, H., Gibson, R. A. & Ball, M., 1980. "The Annapolis tidal power pilot project", in Waterpower '79 Proceedings, ed. Anon, U.S. Government Printing Office, Washington, pp 550–559.
- Hammons, T. J. 1993, "Tidal power", Proceedings of the IEEE, [Online], v81, n3, pp 419–433. Available from: IEEE/IEEE Xplore. [July 26, 2004].
- Lecomber, R. 1979, "The evaluation of tidal power projects", in Tidal Power and Estuary Management, eds. Severn, R. T., Dineley, D. L. & Hawker, L. E., Henry Ling Ltd., Dorchester, pp 31–39.
المصادر
- ^ Douglas, C. A.; Harrison, G. P.; Chick, J. P. (2008). "Life cycle assessment of the Seagen marine current turbine". Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part M: Journal of Engineering for the Maritime Environment. 222 (1): 1–12. doi:10.1243/14750902JEME94.
- ^ L'Usine marémotrice de la Rance[dead link]
- ^ أ ب "Hunt for African Projects". Newsworld.co.kr. Retrieved 2011-04-05.
- ^ Tidal power plant nears completion
- ^ "Nova Scotia Power - Environment - Green Power- Tidal". Nspower.ca. Retrieved 2011-04-05.
- ^ "China Endorses 300 MW Ocean Energy Project". Renewableenergyworld.com. Retrieved 2011-04-05.
- ^ "Race Rocks Demonstration Project". Cleancurrent.com. Retrieved 2011-04-05.
- ^ "Tidal Energy, Ocean Energy". Racerocks.com. Retrieved 2011-04-05.
- ^ "Information for media inquiries". Cleancurrent.com. 2009-11-13. Retrieved 2011-04-05.
- ^ Korea's first tidal power plant built in Uldolmok, Jindo[dead link]
- ^ "Tidal energy system on full power". BBC News. December 18, 2008. Retrieved March 26, 2010.
- ^ $ 3-B tidal power plant proposed near Korean islands[dead link]
- ^ "Islay to get major tidal power scheme". BBC. March 17, 2011. Retrieved 2011-03-19.
- ^ "India plans Asian tidal power first". BBC News. January 18, 2011.
- ^ "1st tidal power delivered to US grid off Maine", CBS MoneyWatch, September 14, 2012
- ^ "Turbines Off NYC East River Will Create Enough Energy to Power 9,500 Homes". U.S. Department of Energy. Retrieved 13 February 2012.
- ^ "Swansea Bay tidal lagoon project".
وصلات خارجية
- Enhanced tidal lagoon with pumped storage and constant output as proposed by David J.C. MacKay, Cavendish Laboratory, University of Cambridge, UK.
- Marine and Hydrokinetic Technology Database The U.S. Department of Energy's Marine and Hydrokinetic Technology Database provides up-to-date information on marine and hydrokinetic renewable energy, both in the U.S. and around the world.
- Tethys Database A database of information on potential environmental effects of marine and hydrokinetic and offshore wind energy development.
- Severn Estuary Partnership: Tidal Power Resource Page
- Location of Potential Tidal Stream Power sites in the UK
- University of Strathclyde ESRU—Detailed analysis of marine energy resource, current energy capture technology appraisal and environmental impact outline
- Coastal Research - Foreland Point Tidal Turbine and warnings on proposed Severn Barrage
- Sustainable Development Commission - Report looking at 'Tidal Power in the UK', including proposals for a Severn barrage
- World Energy Council - Report on Tidal Energy
- European Marine Energy Centre - Listing of Tidal Energy Developers -retrieved 1 July 2011 (link updated 31 January 2014)
- Resources on Tidal Energy
- Structural Health Monitroring of composite tidal energy converters