ارزيابي انرژي قابل استحصال از مزرعه جزر ومدي در كانال قشم با استفاده از شبيه سازي عددي جريانات

Evaluation of Extractable Energy from Tidal Farm in the Qeshm Channel Using Numerical Flow Simulation

پيشينه و اهداف: افزايش استفاده از سوخت‌هاي فسيلي عواقب جبران‌ناپذيري مانند گرم شدن كره زمين، شكاف لايه ازن، تغيير در الگوي بارندگي، افزايش تراز سطح آب دريا و اثرات مخرب بر زندگي گياهان، حيوانات و انسان ها دارد. امروزه در بسياري از كشورهاي پيشرفته از انرژي هايي نظير باد و خورشيد و همچنين انرژي تجديد پذير دريايي به منظور كاهش اثرات مخرب آن بر محيط زيست استفاده مي شود. استفاده از اين انرژي ها به سرعت در حال افزايش است و كشورها به مطالعه طرح هاي جديد در اين زمينه مي‌پردازند. تقريبا تمام انرژي هاي تجديد پذير از تابش خورشيد منشا مي‌گيرند و انرژي جزرومد در اين مورد استثنا است. منشا اين پديده به اثر گرانشي ماه و خورشيد مربوط است. بدون شك در بين پديده هاي طبيعي كه جهت استحصال انرژي مورد استفاده قرار مي‌گيرند، جزرومد بالاترين تداوم و قابليت پيش‌بيني را داراست. روش‌ها‌: مطالعات نشان مي‌دهد كه كانال قشم در خليج‌فارس يكي از نقاط مستعد بهره‌برداري از انرژي جزرومد است كه در اين تحقيق به بررسي استحصال انرژي جزرومدي در اين كانال با استفاده از توربين‌هاي محور افقي جريان جزرومدي پرداخته مي‌شود. اين توربين‌ها مي‌توانند به طور موثري انرژي جزرومد را به انرژي الكتريسته تبديل كنند. براي اين منظور در ابتدا يك مدل بزرگ مقياس سه بعدي مبتني بر اختلاف محدود از خليج فارس برپا گرديد كه با استفاده از داده‌هاي مشاهداتي شامل سطح آب و سرعت جريان مدل صحت سنجي شد.، نتايج اين مدل به عنوان داده‌هاي ورودي وارد مدل سه بعدي قشم با گره‌بندي 20 متر شد. در مناطقي از كانال قشم كه داراي بيشترين سرعت جريان مي باشند، يك مزرعه جزرومدي برپا گرديد جهت نشان دادن اثرات توربين نيز يك ترم اضافي به معادلات مومنتوم اضافه گرديد. يافته‌ها: در كانال قشم محل‌هاي مستعد انرژي جزرومد مشخص گرديد و در آنجا يك مزرعه جزرومدي با 72 توربين محور افقي برپا گرديد و توان خروجي مزرعه براي يك ماه مورد بررسي قرار گرفت. بر اساس نتايج مدل‌سازي انجام شده در مدل عددي Delft3D، توان خروجي يك ماهه اين مزرعه 33.15 مگاوات در مساحتي با229500 مترمربع برآورد گرديد. نتيجه‌گيري: هدف اين تحقيق بررسي مقدار انرژي حاصل از جزرومد در كانال قشم بود كه با استفاده از يك مدل عددي نقاط مستعد انرژي در كانال قشم شناسايي شد و با استفاده از صفحات متخلخل يك مزرعه جزرومدي در كانال قشم برپا گرديد و مقدار انرژي حاصل از اين مزرعه محاسبه شد.

Background and Objectives: Increased use of fossil fuels has irreversible consequences such as global warming, ozone depletion, changes in rainfall patterns, sea level rise and detrimental effects on the lives of plants, animals and humans. Today, in many developed countries, energy such as wind and solar as well as marine renewable energy is used to reduce its harmful effects on the environment. The use of these energies is increasing rapidly and countries are studying new plans in this field. Almost all renewable energy comes from the sun, and the energy of the tidal is an exception. The origin of this phenomenon is related to the gravitational effect of the moon and the sun. Undoubtedly, among the natural phenomena used for energy extraction, the tidal has the highest continuity and predictability. Methods: Researches show that the Qeshm canal in the Persian Gulf is one of the potential locations for the use of tidal energy. These turbines can effectively convert tidal energy into electrical energy. For this purpose, a large-scale three-dimensional model based on finite difference from the Persian Gulf was initially set up, which was validated using observational data including water level and flow velocity. The results of this model were entered into the Qeshm 3D model as input data. The grid of this model is 20 meters. In the areas of Qeshm canal that have the highest flow velocity, a tidal farm was established to show the effects of the turbine and an additional term was added to the momentum equations. Findings: In the Qeshm Channel, potential sites were identified. A tidal farm with 72 horizontal axis turbines was set up and the power output of the farm was investigated for one-month. Based on the modeling results of Delft 3D numerical model, the one-month power output of this field was estimated to be 33.15 MW. Conclusion: The aim of this study was to investigate the amount of tidal energy in Qeshm canal. Using a numerical model, energy potential points in Qeshm canal were identified and a tidal farm was set up in Qeshm canal using porous plates. The amount of energy obtained from this farm was calculated.