جريان هاي آرام آب در اقيانوس ها و رودخانه ها مي تواند منبع جديد، قابل اطمينان و مقرون به صرفه ي انرژي نو باشد. مهندسي از دانشگاه ميشيگان دستگاهي ساخته است كه مانند يك ماهي عمل مي كند تا ارتعاشات بالقوه مخرب جريان هاي سيال در اقيانوس را به انرژي پاك و قابل بازيافت تبديل كند.

به گزارش خبرگزاري برق، الكترونيك و كامپيوتر ايران (الكترونيوز) و به نقل از فيزورگ، اين دستگاه VIVACE نام دارد. مقاله اي در مورد اين دستگاه در شماره ي فعلي مجله ي فصلي Offshore Machines and Arctic Engineering منتشر شده است.

VIVACE اولين دستگاهي است كه توانست انرژي را از بيشتر جريان هاي آبي سرتاسر جهان مهار كند چون در جريان هاي با سرعت كمتر از 2 گره (حدود 2 مايل در ساعت) نيز كار مي كند. بيشتر جريان هاي آبي زمين سرعتي كمتر از 3 گره دارند. توربين ها و آسياب هاي بادي سرعت متوسط 5 تا 6 گره نياز دارند تا به خوبي كار كنند.

VIVACE مخفف عبارت Vortex Induced Vibrations for Aquatic Clean Energy (ارتعاشات القايي گردابي براي انرژي آبي پاك) مي باشد. اين دستگاه به امواج، جزر و مد، توربين ها و سدها وابسته نيست. اين دستگاه يك سامانه ي انرژي محرك-آبي (hydrokinetic) منحصر بفرد است كه به "ارتعاشات القايي گردابي" متكي است.

ارتعاشات القايي گردابي، نوساناتي هستند كه جسمي مدور يا استوانه اي شكل در جريان يك سيال (آب يا هوا) ايجاد مي كند. حضور اين جسم در سرعت جريان پيچ و تاب ايجاد مي كند و باعث ايجاد گردابهاي كوچك مي شود كه به شكلي برخلاف جسم در مي آيند. اين گردابهاي كوچك، جسم را به سمت بالا و پايين يا چپ و راست،‌ عمود بر جريان فشار داده يا مي كشند.

اين ارتعاشات در باد،‌ موجب واژگوني پل Tacoma Narrows در واشينگتن در سال 1940 و برج هاي خنك كننده ي نيروگاه Ferrybridge در انگلستان در سال 1965 شد. در آب، ‌اين ارتعاشات مرتبا به اسكله ها، سكوهاي نفتي و ساختمان هاي ساحلي خسارت وارد مي كنند.

مايكل برنيتساز، استاد بخش طراحي كشتي و مهندسي دريايي دانشگاه ميشيگان و سازنده ي VIVACE، گفت: "طي 25 سال گذشته، مهندسين -كه من نيز جزو آنها بودم- سعي كرده اند ارتعاشات القايي گردابي را فروكش كنند. اما هم اينك ما در ميشيگان برخلاف اين عمل مي كنيم. ما ارتعاشات را افزايش داده و اين نيروي مخرب و قدرتمند در طبيعت را مهار مي كنيم."

ماهي از دراز مدت مي دانسته است كه چگونه از گردابهاي مسبب اين ارتعاشات به خوبي استفاده كند.

برنيتساز گفت: "VIVACE از جنبه هاي فن آوري ماهي بهره مي برد. ماهي ها باله هاي خود را خميده مي كنند تا بين گرداب هايي كه توسط اين باله ها در مقابل ماهي ايجاد مي شوند به نرمي حركت كنند. نيروي ماهيچه اي آنها به تنهايي نمي تواند آنها با سرعتي كه دارند درون آب به جلو براند لذا در خط حركتي يكديگر حركت مي كنند."

شيوه ي توليدي دستگاه برنيتساز كاملا شبيه ماهي نيست و به گفته ي وي اين امر در نسخه هاي بعدي بهتر خواهد شد. نمونه ي اوليه ي اين دستگاه در آزمايشگاه وي تنها استوانه اي براق است كه به تعدادي فنر متصل مي باشد. اين استوانه بصورت افقي مقابل جريان آب و در داخل مخزني به اندازه ي يك تراكتور در آزمايشگاه انرژي تجديد پذير دريايي برنيتساز قرار گرفته است. آب در داخل مخزن با سرعت 1.5 گره جريان مي يابد.

نحوه ي عملكرد VIVACE بدين صورت است: حضور استوانه در مقابل جريان آب موجب ايجاد گرداب هاي متناوب مي شود كه در بالا و پايين استوانه شكل مي گيرند. اين گرداب ها استوانه را روي فنرها به بالا و پايين حركت مي دهند و انرژي مكانيكي ايجاد مي كنند. سپس، دستگاه، انرژي مكانيكي را به الكتريكي تبديل مي كند.

به گفته ي برنيتساز، تنها تعداد كمي از اين استوانه ها براي تامين انرژي يك كشتي لنگر انداخته يا يك فانوس دريايي كافي خواهد بود. اين استوانه ها مي توانند به شكل يك نردبان كوچك روي هم انباشته شوند. برنيتساز تخمين مي زند كه آرايشي از مبدل هاي VIVACE به اندازه ي يك پيست اتومبيل سواري و به بلندي دو طبقه مي تواند برق حدود 100 هزار خانه را تامين كند. چنين آرايشي مي تواند روي سطح آب قرار داده شود و يا در داخل آب بصورت معلق قرار گيرد.

با توجه به اينكه نوسان هاي VIVACE كند خواهد بود، استدلال مي شود كه اين دستگاه به ساختارهاي دريايي از قبيل سدها و توربين هاي آبي آسيبي وارد نخواهد كرد.

به گفته ي برنيتساز، هزينه ي انرژي VIVACE برابر 5.5 سنت به ازاي هر كيلووات ساعت خواهد بود. هزينه توليد انرژي بادي 6.9 سنت براي هر كيلووات ساعت، انرژي هسته اي 4.6 و انرژي خورشيدي بين 16 تا 48 سنت به ازاي هر كيلووات ساعت بسته به محل آن مي باشد.

برنيتساز ابراز داشت: "تنها يك راه حل براي نياز انرژي جهان وجود ندارد اما اگر بتوانيم 0.1 درصد از انرژي اقيانوس را مهار كنيم،‌ مي توانيم انرژي مورد نياز 15 ميليارد نفر را تامين كنيم."

محققين اخيرا مطالعه ي امكان اجراي اين طرح را تكميل كردند و دريافتند كه اين دستگاه مي تواند از رودخانه ي ديترويت انرژي توليد كند. تلاش مي شود كه يك نمونه ي اوليه از اين دستگاه در اين رودخانه ظرف 18 ماه قرار داده شود.

اين كار توسط سازمان انرژي آمريكا، اداره ي تحقيقات دريايي، بنياد علمي ملي، نيروي دريايي ايالت ديترويت/وين، بنياد انرژي DTE، بخش تجاري سازي دانشگاه هاي ميشيگان و بنياد Link مورد حمايت قرار گرفته است. اين فن آوري در شركت برنيتساز، Vortex Hydro Energy، تجاري سازي شده است.

لینک دائمی | نسخه مناسب چاپ | ارسال لينك اين صفحه به دوستان |