کاربرد انرژی آب

علم و تفکر

کاربرد انرژی آب

انسانها سالها پيش از ميلاد مسيح نيز از جزر و مد و جريانات موج آب بهره مي‌گرفتند. براي مثال از نوسانات دوره اي موج به خوبي آگاه بودند و مي‌دانستند چه زماني و كجا با جريانات آبي قوي مواجه خواهند شد. ﺗﺄسيسات و بناهاي كوچك هيدروديناميكي متعددي نظير سيستم‌هاي پمپاژ آب و آسياب‌هاي بادي از قرون وسطي در سرتاسر جهان به جا مانده است. برخي از اين ابزار و وسايل هنوز و در دوران اخير نيز استفاده مي‌شدند. براي مثال چرخ آبي بزرگ براي پمپاژ آب در هامبورگ آلمان تا قرن نوزدهم همچنان مورد استفاده بود. شهر لندن از چرخ آبي بزرگي استفاده مي‌كرد كه در سال 1580 ميلادي بر روي پل لندن تعبيه شده بود و بمدت 250 سال آب سالم براي شهر فراهم مي‌نمود. ليكن با پيشرفت صنعتي بشر و جامعه، برق رساني و الكتريكي كردن تمام جنبه‌هاي تمدن مدرن به توسعه مبدل‌هاي گوناگون جهت انتقال منابع انرژي پتانسيل به انرژي الكتريكي منجر شد. در اين راستا مطالعات جدي به منظور طراحي نيروگاه‌هاي موجي در مقياس صنعتي براي استفاده و بهره گيري از انرژي موج در قرن بيستم با رشد سريع دانش الكتريك در صنعت آغاز گرديد.

نيروهاي گرانشي مابين ماه و خورشيد و زمين سبب بالا و پايين رفتن منظم آب اقيانوس‌ها در سراسر جهان گرديده كه نتيجه آن امواج جزر و مدي مي باشد. ماه نيرويي بيش از دو برابر نيرويي كه خورشيد بر امواج جزر و مد وارد مي‌نمايد اعمال مي‌كند، در نتيجه جزر و مد به وضوح تابعي است از گردش ماه به دور زمين. ايجاد موج در روز و سيكل جزر در سطح هر جزئي از اقيانوس وجود دارد. با وجود كم بودن دامنه ارتفاع موج جزر و مد در اقيانوس‌هاي آزاد، به علت آشفتگي بالا، داراي جابه جايي نسبتا قابل توجهي مي‌باشند.

انرژی آب :

زمین را آب فرا گرفته ، آب اقیانوس ها و رودها دائماً در جریان است. امواج جریان های دریایی، جزر و مدها رودهای خروشان و آبشارها همگی انرژی جنبشی یا حركتی فراوانی دارند. این انرژی منبعی مناسب برای تولید الكتریسیته است. هر چه بیشتر بتوانیم از انرژی آب استفاده كنیم نیازمان به منابع موجود انرژی نظیر سوخت های فسیلی كاهش می یابد.   جریان آب یكی از قدیمی ترین منابع انرژی است چرخ آبی احتمالاً حدود صد سال قبل از میلاد مسیح و در یونان مورد استفاده قرار گرفت، در قرون وسطی در سراسر اروپا و آسیا از چرخ های آبی برای آسیاب غلات، به كار انداختن دَم و پتك آهنگری ها و آبیاری مزارع استفاده می شد. آسیاب های جزر و مدی كه در دهانه رودها یا خلیج های باریك ساخته می شدند نیز موارد استفاده مشابهی داشتند.  چرخ های آبی منبع انرژی اصلی انقلاب صنعتی بود و ماشین آلات اولین كارخانه ها را به حركت درمی آورد. این كارخانه ها را عمدتاً درحاشیه رودها می ساختند زیرا، آب به عنوان یك منبع انرژی همیشه در دسترس بود. سرانجام با اختراع موتور بخار كه می توانست ماشین آلات بزرگتری را به حركت درآورد، این چرخ ها كنار گذاشته شدند و اكنون انرژی آبی كه آن ها را می چرخاند به هدر می رود.

نیروی حاصل ار آب در حال حرکت

انرژی آبی، از انرژی های تجدید پذیر می باشد، همان طور که می دانید انرژی آب از قدیمی ترین منابع تجدیدپذیر می باشد و هزاران سال پیش برای چرخاندن چرخ پره های آسیاب ها استفاده می شد.

از آنجا كه منبع نیروی آبی، آب است، دستگاه های نیروی هیدرولیكی می‌بایستی نزدیك به آب واقع شوند. بنابراین تنها زمانی می‌توان به طور گسترده از انرژی برق آبی استفاده كرد كه تكنولوژی انتقال برق در مسیرهای طولانی پیشرفت كند.

همان طور که می دانید انرژی مکانیکی را می توان از هدایت آب در چاه ها و کانال کشی آب جاری به دست آورد. از نقاط قله و چاه امواج آب می توان میزان انرژی آب را تعیین کرد.

آب جاری سد در یك رودخانه بزرگ در جریان خود انرژی بسیار زیادی را داراست. این امر برای آب های سریع ریزشی مانند آبشارها نیز وجود دارد. در همین رابطه، آب در یك لوله جریان پیدا می‌كند و سپس با فشار خود تیغه‌های یك توربین برق را چرخانده تا آن هم یك مولد را چرخانده و برق تولید شود. در سیستم آب جاری، نیروی آب جاری فشار لازم  را به وجود می‌آورد درحالی كه در سیستم ذخیره، آب در مخازنی كه به وسیله سرها به وجود آمده‌اند جمع شده و سپس هنگامی كه تقاضای برق افزایش یافت، آزاد می‌گردد.