ارزیابی انرژی قابل استحصال از مزرعه جزر ومدی در کانال قشم با استفاده از شبیه سازی عددی جریانات

پیشینه و اهداف: افزایش استفاده از سوخت‌های فسیلی عواقب جبران‌ناپذیری مانند گرم شدن کره زمین، شکاف لایه ازن، تغییر در الگوی بارندگی، افزایش تراز سطح آب دریا و اثرات مخرب بر زندگی گیاهان، حیوانات و انسان ها دارد. امروزه در بسیاری از کشورهای پیشرفته از انرژی هایی نظیر باد و خورشید و همچنین انرژی تجدید پذیر دریایی به منظور کاهش اثرات مخرب آن بر محیط زیست استفاده می شود. استفاده از این انرژی ها به سرعت در حال افزایش است و کشورها به مطالعه طرح های جدید در این زمینه می‌پردازند. تقریبا تمام انرژی های تجدید پذیر از تابش خورشید منشا می‌گیرند و انرژی جزرومد در این مورد استثنا است. منشا این پدیده به اثر گرانشی ماه و خورشید مربوط است. بدون شک در بین پدیده های طبیعی که جهت استحصال انرژی مورد استفاده قرار می‌گیرند، جزرومد بالاترین تداوم و قابلیت پیش‌بینی را داراست.روش‌ها‌: مطالعات نشان می‌دهد که کانال قشم در خلیج‌فارس یکی از نقاط مستعد بهره‌برداری از انرژی جزرومد است که در این تحقیق به بررسی استحصال انرژی جزرومدی در این کانال با استفاده از توربین‌های محور افقی جریان جزرومدی پرداخته می‌شود. این توربین‌ها می‌توانند به طور موثری انرژی جزرومد را به انرژی الکتریسته تبدیل کنند. برای این منظور در ابتدا یک مدل بزرگ مقیاس سه بعدی مبتنی بر اختلاف محدود از خلیج فارس برپا گردید که با استفاده از داده‌های مشاهداتی شامل سطح آب و سرعت جریان مدل صحت سنجی شد.، نتایج این مدل به عنوان داده‌های ورودی وارد مدل سه بعدی قشم با گره‌بندی 20 متر شد. در مناطقی از کانال قشم که دارای بیشترین سرعت جریان می باشند، یک مزرعه جزرومدی برپا گردید جهت نشان دادن اثرات توربین نیز یک ترم اضافی به معادلات مومنتوم اضافه گردید.یافته‌ها: در کانال قشم محل‌های مستعد انرژی جزرومد مشخص گردید و در آنجا یک مزرعه جزرومدی با 72 توربین محور افقی برپا گردید و توان خروجی مزرعه برای یک ماه مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج مدل‌سازی انجام شده در مدل عددی delft3d، توان خروجی یک ماهه این مزرعه 33.15 مگاوات در مساحتی با229500 مترمربع برآورد گردید.نتیجه‌گیری: هدف این تحقیق بررسی مقدار انرژی حاصل از جزرومد در کانال قشم بود که با استفاده از یک مدل عددی نقاط مستعد انرژی در کانال قشم شناسایی شد و با استفاده از صفحات متخلخل یک مزرعه جزرومدی در کانال قشم برپا گردید و مقدار انرژی حاصل از این مزرعه محاسبه شد.

Evaluation of extractable energy from tidal farm in the Qeshm canal using numerical flow simulation

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.