قدرت جذر و مد

نيروگاه جذرو مد سيوا (Sihwa) به عنوان بخشي از پيشبرد كره در جهت افزايش سهم انرژي قابل تجديد در مصارف سوختي اين كشور راه‌اندازي شد.
با توليد mw260 سيوا بعنوان بزرگترين نيروگاه قدرت در نوع خودش در جهان خواهد بود و براي منطقه درياچه سيوا مزاياي زيست‌محيطي زيادي به ارمغان خواهد آورد.
اقيانوسها، ذخاير بالقوه عظيم انرژي مجاني و سازگار با محيط‌زيست هستند كه مي‌توان براي تامين تقاضاي انرژي آنها را مهار كرد. اقيانوسها 97 درصد از منابع آبي را شامل مي‌شوند و بيش از 70 درصد سطح كره زمين را مي‌پوشانند. جذر و مدها توسط چرخش زمين داخل ميدان جاذبه ماه و خورشيد توليد مي‌شوند. حركتي كه در اثر جاذبه بين اين سيارات وجود دارد سبب بالا و پايين رفتن پريوديك سطح آب اقيانوسها مي‌شوند. در بيشتر سواحل، جذر و مدها دوبار در روز رفت و برگشت دارند و توسط نيروگاه جذر و مد مي‌توان انرژي اين حركت را گرفت. يك نيروگاه جذر و مد مي‌تواند بر روي يك دلتا، دهانه ورودي رودخانه به دريا و يا ساحل گسترانده شود، اما بروي دهانه ورودي رودخانه به دريا اين انرژي راحت‌تر مهار مي‌شود.
بهترين محل‌ها براي نيروگاههاي جذرومد، جايي با بيشترين دسترسي به جذر و مدهاست و همچنين دهانه باريك رودخانه به دريا، سدهايي كه براي اين منظور ساخته مي‌شوند مي‌تواند حفاظي در مقابل طغيانهاي ساحلي بوجود آورد و به عنوان سدهايي در مقابل يورش موج‌هاي بلند عمل كنند. علي‌الخصوص در محل‌هاي بزرگ، حضور راهي بروي سد، مزاياي عمده‌اي بدنبال دارد.
بيشترين مزاياي قابل توجه در نيروگاه جذرو مد اين است كه آنها آلودگي زيست‌محيطي بدنبال ندارند. همانند ديگر ذخاير قابل تجديد انرژي، انرژي جذرو مد جايگزين سوخت فسيلي شده و CO2 را در اتمسفر كاهش مي‌دهد.

مزايا و قيمتها:
در حالي كه نيروگاههاي هيدروالكتريك در ساعت‌هاي مقرر به كار گرفته مي شوند، نيروگاههاي جذر و مد تنها در ساعت‌هاي خاصي از روز مي‌توانند الكتريسيته توليد‌كننده، با مقادير آب و جذر و مد كافي و فراهم شده.
قيمت سيستمهاي جذرو مد بسته به خصوصيات زيست‌محيطي و جغرافيايي و زمين‌شناسي محل تغيير مي‌كند. طبق مطالعات بعمل آمده هزينه‌هاي گزاف و زمان‌هاي درازمدتي كه صرف ساخت مي‌شود، از به اجرا درآمدن طرح‌هاي عظيم در اين زمينه جلوگيري مي‌كند. تنها نيروگاههاي جذر و مد عظيم كه مقدار سرمايه‌‌گذاري كلاني را مي‌طلبند، اقتصادي خواهند بود. از عوامل عمده تاثيرگذاري بر روي هزينه‌ها درمحل نيروگاه مي‌توان اندازه سدهاي مورد نياز و اختلاف ارتفاع سطح جذر و مد ها را نام برد. هرچند هزينه‌هاي ابتدايي يك نيروگاه جذر ومد در مقايسه با ديگر انواع نيروگاهها نسبتاً بالاست، اما مزايايي شامل هزينه‌هاي عملياتي و نگهداري پايين دارند باتوجه به اينكه هيچ سوختي مورد نياز نيست.
عوامل تاثيرگذار در هزينه‌هاي مورد نياز در محل نيروگاه جذر و مد شامل اندازه سدهاي مورد نياز و تفاوت ارتفاع بين جذرو مدهاست.
توليد قدرت جذرو مد مزاياي اضافي ديگر هم دارد شامل حمل و نقل پيشرفته علاوه بر پلهاي ريلي بر روي دهانه‌هاي ورودي رودخانه به دريا و كاهش گازهاي گلخانه‌اي توسط جايگزيني توان حاصله پاك به جاي سوختهاي فسيلي
پروژه‌اي كه در اين زمينه بتواند اين مزايا را نشان دهد، نيروگاه جذرو مد سيوا است كه توسط مهندس دوو (Daewoo) ساخته شده و بر روي سيوا در كره جنوبي بنا شده است. اين پروژه 250 ميليون دلاري و mw260 مگاواتي در كشور، در نوع خودش اولين محسوب مي‌شود و انتظار مي‌رود در جهت بهبود كيفيت آب درياچه سيوا هم نقش خود را بخوبي ايفا كند.
ديگر مزايايي كه اين پروژه براي كره به همراه خواهد آورد شامل اكوسيستم وكيفيت آب قابل استرداد درياچه سيوا، فعال‌سازي اقتصادي محلي، علاوه بر جاذبه‌هاي توريستي، كاهش واردات مواد نفتي خام و كاهش در آلودگي زيستي است.

جدول 1- اطلاعات فني سيوا
خروجي هر واحد (Mw/MwA) 26076/26
اندازه سر امواج (m) 5082
سرعت (r/min) 6403
قطر پايه (m) 705
فعاليت‌هاي قابل تجديد و جايگزين مورد نظر
توسعه صنعتي كره كه در سالهاي 1970 شروع شد، تمركز بر روي تقويت انرژي و صنايع شيميايي، شامل فولاد، كشتي‌سازي و سيمان است. كره به واردات انرژي بيش از حد وابسته است و سعي در تهيه و تدارك مطمئني براي خود ازجاي ديگر، براي مثال گاز از روسيه است. همچنين با اين پروژه از توسعه و امتياز خوبي در جهت عرضه انرژي قابل بازيابي برخوردار مي‌شود.
هر واحد داراي ظرفيت 26 مگاوات، قطر پايه 5/7 متر، سرعت 290/64 و حداقل ارتفاع مجاز 82/5 عمل مي‌كند.
كره چهارمين واردكننده بزرگ مواد نفتي است و براي متنوع كردن منابع انرژي خود تامين تقاضاي بالا انرژي، و برنامه‌هاي كاهش انتشار گاز گلخانه‌اي تلاش مي‌كند. كره براي منابع انرژي ديگر خود برنامه‌ريزي مي‌كند و قصد افزايش سهم انرژي‌هاي ديگر را در تركيب سوختي‌اش از 4/1 درصد به 5 درصد تا سال 2011 دارد. كره روزانه 5/2 ميليون بشكه نفت وارد مي‌كند كه نمايانگر مقدار كمي از نيازش است. هدف اصلي اين كشور پروژه‌هاي باد و خورشيدي جهت استفاده بيشتر از انرژيهاي قابل تجديد است. علاوه براين كره در حال تست كردن پتانسيل پروژه‌هاي جذر و مد در سواحلش است.
كره كه در سال 2002 پيمان كيوتو را به تصويب رسانده به دنبال كشف راههاي انجام پروژه‌هاي AIJ (فعاليت‌هاي اجرايي مشترك يا عام‌المنفعه) و CDM (مكانيزم توسعه پاك) است.
شركت منابع آبي كره، كواكو (Kowaco) داراي نفوذي در سيستم آبي در كره است. كواكو ملزم به ايفاي نقشش در جهت بهبود كيفيت زندگي مردم كره و حمايت از توسعه اقتصاد ملي است.

درياچه سيوا:
درياچه سيوا در نيمه غربي شبه جزيره كره در ايالات جيونگي (Gyeonggi) واقع شده است درياي غربي را توسط سد تا فاصله 4km از شهر سيونگ (Siheung) مرزبندي كرده است. اين درياچه در سال 1994 براي تامين آب كشاورزي منطقه و براي توسعه زمينهاي كشاورزي، صنعتي نزديك شهرها و تامين آب آبياري آنها توسط ساخت يك سد، بنا شد. در كنار ساخت درياچه‌اي با وسعت 5/56km (يكي از بزرگترين درياچه‌هاي داراي جزرو مد در كره) زميني به مساحت 173 كيلومتر مربع و 330 ميليون متر مربع ارزش پيدا كرد.
در صورت قطع جريان‌هاي جذرو مد و با توجه با افزايش سريع جمعيت و بارهاي بيهوده‌ صنعتي از كارخانه‌اي اطراف،‌كيفيت آب درياچه سيوا سالها پس از ساخت سد بدتر مي‌شد. نسبت آ‌ب‌هاي آلوده به آبهاي تميز و پخش پساب از كارخانه‌هاي اطراف هم در حال افزايش است.
در حالي كه آلودگي در وضعيت وخيمي بسر مي‌برد و به راه حل فوري نياز دارد. به دليل تغييرات سريع زيست‌محيطي و پايين‌ آمدن كيفيت آب در درياچه سيوا، راهي به جز باز كردن درياچه نماند. سد بر روي شارش ورودي به درياچه گشوده خواهد شد و نيروگاه جذرو مد براي انرژي اين جذر و مدها ساخته خواهد شد.

طراحي نيروگاه:
نيروگاه جذر و مد مانند يك سيستم توليد شارش سيلابي طراحي شده است. سيستم‌هاي توليد شاره توان را از آمد ورفت امواج از دريا به آبگير (پشت سد) توليدمي‌كنند. هنگام مد شارش آب به داخل توربين‌ها توليد الكتريسيته مي‌كند دريچه‌هاي جداگانه‌اي كه در كنار توربين‌ها تعبيه شده‌اند هنگام حالت برگشت باز مي‌شوند.
هنگام جذر، دريچه‌ها بالا مي‌روند و آب خارج مي‌شود. در حالت افول و برگشت آب انرژي توليد نمي‌شود.
پروژه‌ نيروگاه سيوا در نوع خودش در كره اولين است. چنين برنامه‌ريزي شده است كه سد ساخته شده براي گردش و تبادل آب بين درياچه و دريا آب باز شود. اين نيروگاه،‌وضعيت درياچه را با جابجايي سالانه 60 بيليون تن از آب دريا بهبود بخشيد. نيروگاه سيوا از ورود امواج هنگام مد، توان توليد مي كند از اختلاف سطوح بين آب دريا و درياچه مصنوعي سود مي‌برد. كواكو به عنوان صاحب امتياز پروژه نيروگاه را به مجموع خروجي 260mw و توليدتوان سالانه 543 گيگاولت ساعت به اجرا درخواهد آورد.
نيروگاه سيوا شامل موتورخانه‌هايي براي 10 توربين نوع لامپ الكتريك در ژنراتورها، دريچه‌ها و ديگر تجهيزات را شامل مي‌شود. هر واحد ظرفيت mw26 دارد. ضخامت پايه 5/7 متر سرعت 29/64 ولت بر دقيقه و در اندازه مشخص 82000/5 به كار انداخته مي‌شوند عمل تخليه آبگير توسط هشت دريچه جديد و وجود دريچه‌هاي اضافي انجام خواهد شد.
هزينه كلي پروژه حدود 250 ميليون دلار خواهد بود.

پيشنهادات رقابتي
پروژه، پروژه مناقصه بومي سنگين و پردرآمدي توسط شركتهاي مهندسي داخلي به عنوان شركت‌هاي راهنما و تهيه‌كننده‌ها و شركتهاي مهندسي به عنوان پيمانكاران جزء بود. مسووليت گروه‌ها مانند درخت براي پروژه تعريف شده بود. راهنماهاي اين گروه شركت‌هاي داخلي كره‌اي متعهد، با تهيه‌كننده‌هاي تجهيزات وشركت‌هاي مهندسي بودند تجمع شركت‌هاي ساختماني دوو (Daewoo) با مهندسي دوو و شركت ساختماني به عنوان راهنما در پروژه شريك شدند و توسط شركت مشاوره مهندسي سامان (Sam-An) در مناقصه برنده شده و كواكو قرارداد را اعطا كرد. كواكو از بين شركت‌كنندگان در مناقصه بر طبق معيارهاي: قيمت (30%)، تخصص فني(45%)، و مراجع (25%) شركت مورد نظر را انتخاب كرد. دوو به عنوان شركت‌كننده برگزيده اعلام و موظف شد طرح‌هاي خود را با جزييات كامل قبل از اعطاي پروژه به او آماده كند. در مناقصه دوو قيمت بالاتري را نسبت به رقيب خود هيوندا (Hyundai) ارايه كرد.
Va Tech Hydro به عنوان پيمانكار جزء دوو براي تهيه تجهيزات معين و خدمات با توجه به بخش‌هاي الكترومكانيكي مسوول خواهد بود.
Va Tech Hydro به عنوان تهيه‌كننده فني پروژه نيروگاه سيوا عمل خواهد كرد و طراحي‌هاي جزيي براي تجهيزات توربين و ژنراتور ارايه خواهد داد.
علاوه بر اين شركت تمام تجهيزات اصلي براي توربين‌ها و ژنراتورها را تغذيه خواهد كرد. درحالي كه دوو تجهيزات بدون هسته را تهيه خواهد كرد. تعهد Va Tech Hydro شامل محرك‌هاي توربين درزگيري محور توربين، جهت‌ها و هدهاي روغن، دريچه‌ها، هسته‌هاي استاتور و سيم‌پيچي‌ها و قطب‌هاي رتور، جهت‌هاي تركيبي، تحريك، مقره‌ها و سيستم scada است. راه‌اندازي تجهيزات الكترومكانيكي در اوايل سال 2007 جزء اولين تعهدات است. مراحل نصب نيروگاه جذرو مد به حالت پيوسته‌اي به انجام خواهد رسيد. و چون محل كافي براي نگهداري وجود ندارد بخش‌هاي الكترومكانيكي و تجهيزات بايد به موقع تحويل داه شده باشد.
بعلاوه Va Tech Hydro يك سري خدمات وسيعي ارايه خواهد داد. شامل نظارت بر ساخت بخش‌هايي كه بايد به دوو تحويل داده شود. نظارت بر قبل از نصب و بعد از نصب، نظارت بر انجام و ارايه سري آموزشي براي كارگذاري.
ارزش اين قرارداد براي Va Tech Hydro تقريباً 75 ميليون يورو (93 ميليون دلار) است..
علاوه بر دلايل جانبي و فوريت بي‌نهايت پروژه نيروگاه جزرو مد سيوا، برنامه‌ريزي شده تا براي سال 2009 كامل شده باشد.
تيم پروژه يك تيم از متخصصان دوو،‌مهندسي سامان و Va Tech Hydro مسائل اقتصادي را محاسبه كردند و نهايتاً با امضاء اسناد قرارداد به نتيجه رسيدند.
نيروگاه سيوا باب جديدي را در توسعه انرژي قابل تجديد محلي در كره جنوبي گشوده است. اين نيروگاه واردات نفت را تقريباً 860000 بشكه (43 ميليون دلار) كاهش خواهد داد. به همان خوبي سهمش را با ادامه گردش آب درياچه در ارتقاء كيفيت آب را به ارمغان خواهد آورد.
اگر در مورد درياچه سيوا طبق برنامه ريزي پيش برويم، كيفيت زندگي مردم كره بهبود خواهد يافت و توسعه اقتصاد ملي آنها تامين مي‌شود با اين اعطاء (پاداش) Va Tech Hydro در محقق كردن بزرگترين نيروگاه جذرو مد دنيا موقعيت مهمي را به دست خواهد آورد. VTH قصد دارد براي شركت در پيشبرد ساخت نيروگاه‌هاي آبي بزرگ تلاش كندو درگير پروژه‌هاي مشابه شود براي چندين پروژه هنگفت در سواحل غربي شبكه جزيره كره و محل‌‌هاي مورد نظر تحقيقاتي به عمل آمده است كه براي توسعه قدرت جذرو مد هدف‌گذاري شده‌اند.

قدرت جذرومد: گذشته، حال، آينده
نيروگاه‌هاي جذرومد در اوايل دهه 1990 به وجود آمدند در آن زمان تنها يك مسير جذرو مد مورد استفاده بود. ماشين‌هاي جذرومد در قرن 18 ميلادي ساخته شده است. وقتي با ماشين‌هاي باد و چرخ‌هاي آبي رقابت شديدي داشتند. ماشين‌هاي جذرومدي با ورود موتورهاي بخار ارزان از صحنه بيرون رفته است. تعداد كمي درنواحي دوردست باقي ماندند. مهمترين آنها عبارتند از: لورانوس LARANCE) اولين و بزرگترين نيروگاه با كارايي mv240 براي توليد اقتصادي بروي دهانه ورودي در شمال غربي فرانسه بين سالهاي 1961-1967 ساخته شد. يك سد 75 متري (شامل دريچه‌ها، موتورخانه‌ها، سد متحرك و خاكريز) به يك آبگير 17 كيلومتر مربع را محصور كرد. نيروگاه جذر و مد 24 توربين كاپلان نوع لامپ الكتريك (bulb-type Kaplan turbines) با ظرفيت نامي mv10 براي هر كدام دارد.
آناپوليس (Anapolis) دومين نيروگاه جزرومد اقتصادي كه در نيم كره غربي به كار گرفته شد. يك نيروگاه mv18 در آناپوليس رويال در ساحل نواسكاتيا (Nova scatia) در باي فاندي در كانادا (Bay of fundy) است كه در سال 1984 ساخته شد. اين پروژه ازيك سد كنترل شاري با يك توربين استافلو (Straflo) با ضخامت 5/7 متر استفاده مي‌كند.
جاهاي ديگر: بقيه نيروگاه‌ها شامل واحد آزمايشي 400kw د ركيسلايا (kislaya Guna) ساخته شده 1968 در روسيه بر روي دريايي برنت (Barents) و ايستگاه 3.4mw جيانكسيا (jianxia) در چين كه بين سالهاي 1980 و 1986 ساخته شده است.
از لحاظ فني، در اروپا منابع جذر و مدي فراواني در بريتانياي كبير در دسترس است. محلي در دهانه سورن در نوب غربي انگلستان، توانايي بالقوه GW8 را دارا است و در چندين زمينه مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنين پتانسيل زيادي در جنوب فرانسه موجود است. در شبه جزيره كوتنيتن (Cotentin) در نورماندي (Normandy) محل‌هاي ديگري كه همه اين پتانسيل را دارند وجود دارند، در آرژانتين، شيلي،‌استراليا، كانادا، چين، هند، كره، روسيه با محدوده جزرومدي بين 5/4 و 5/11 متر تعدادي از اين محلها از مركز تقاضا دور هستند. بنابراين هر چند منابع قابل توجه با قيمت تجهيزات معقولي ارايه مي‌دهند، هم‌اكنون سهم توسعه ناچيزي در حال برايمان بعهده خواهند داشت.

ترجمه از مهندس محسن فدايي‌نژاد
برگرفته از ماهنامه بين‌المللي مهندسي قدرت