اختراعات علمی: علی پوراحمد | طبقه بندی: اختراعات جدید در ایران و جهان | دسته: اختراعات ثبت شده در ایران و جهان

بدلیل شیب ساحل, هر چه طول حوضچه به سمت دریا بیشتر باشد طبعا حجم فشاری که آب با بهره گیری از عمق بیشتر به گیت حوضچه (قسمت جلویی) وارد می کند نیز افزایش می یابد. بر طبق قوانین فیزیک هر چه نیرو بیشتر و مساحت سطح کمتر باشد، فشار بیشتری به سطح وارد می‌شود از اینرو درب گیت ورودی آب در دیواره انتهایی حوضچه قرار داده شده زیرا فشار وارده ناشی از انباشت میلیونها لیتر آب دریا در پشت دیواره انتهایی سد, پتانسیل بالایی برای تخلیه فشار بوجود می آورد و در صورت باز کردن دریچه گیت(Gate) ورود آب, میلیونها لیتر آب دریا با سرعت و ضریب بالای تخلیه فشار, وارد لوله هایی می شود که به توربین ها منتهی هستند. آزاد سازی آب فشرده ای که در پشت دروازه (Gate) است و هدایت آن به داخل لوله های ورودی حوضچه می تواند بعنوان یک نیروی حرکتی قدرتمند برای چرخش متناوب توربین ها در این سد عمل کند.

◉ اختراع: نیروگاه تولید برق از آب دریا با ایجاد سد در سواحل عمیق
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان

تعداد 5 دریچه ورود آب در گیت جلویی حوضچه وجود دارد که هر دریچه مجهز به سیستم هآیدرولیکی باز و یا قطع کردن جریان آب است. این دریچه ها متصل هستند به 5 لوله که آب تحت فشار را پس از طی مسافت طولی حوضچه به سکوی استقرار توربین ها می رسانند. برای بهره گیری از حداکثر شدت فشار, دریچه های ورود آب در پایین ترین قسمت نزدیک به کف حوضچه نصب شده اند همچنین جهت جلوگیری از ورود آبزیان هر دریچه مجهز به یک فیلتر ورود آب است. ارتفاع دیواره های داخلی حوضچه برابر با بالاترین راندمان فشار در عمق 50 متر در نظر گرفته شده است هرچند در عمق کمتر (10 متر) نیز همچنان امکان پمپاژ طبیعی با استفاده از فشار حجم بالای آب دریا در پشت حوضچه وجود دارد.

آب دریا پس از ورود به لوله های کف حوضچه, با فشار زیاد وارد محفظه (Chamber) پره های توربین آبی میشود. این فشار زیاد, نیروی کافی و مناسب برای حرکت پره ها و چرخاندن شافت توربین را ایجاد می کند. نکته حائز اهمیت این نیرو, پایدار بودن جریان متناوب حرکتی آن است زیرا منبع تولید نیرو آبهای بیکران دریا می باشد که بدون تاثیر پذیری از محدودیت های آب و هوایی امکان حرکت مداوم را در توربین ها بوجود می آورد.

◉ برای بزرگ نمایی بر روی هر یک از تصاویر گالری زیر کلیک نمائید:

×

هر یک از توربین ها به یک ژنراتور سنكرون عمودی متصل هستند. این اتصال از طریق شافت توربین ها به روتر (Rotor) ژنراتورها انجام می گیرد. روتر بخش‎ گردان انتقال نیرو در ژنراتورها می‎باشد كه شامل شفت، هاب، چرخ مغناطيسی و قطبها است. در حقیقت شفـت روتور گشتاور را از توربين آبی به ژنراتور منتقل می‎نمايد و با چرخیدن شافت توربین ها روتر ژنراتورها نیز به گردش درآمده و الکتریسیته تولید می شود.

◉ اختراع: نیروگاه تولید برق از آب دریا با ایجاد سد در سواحل عمیق
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان

پس از ورود آب به توربین آبی, میبایست این جریان فشار از سوی دیگر توربین خارج شود. با توجه بر اینکه ارتفاع پیشنهادی جهت حفر گودال حوضچه بین 10 تا 50 متر متغیر است, طبیعتا حرکت آب در مسیر ضد جاذبه و رو به سمت بالا یکی از چالش های مهم این طرح محسوب میشود که من از دو راه حل عملی برای رفع این مشکل استفاده کرده ام. راه حل اول استفاده از پمپ های مکش که با انرژی پنل های خورشیدی کار می کنند و راه حل دوم تانکر های خلاء مکنده که بدون نیاز به انرژی, قابلیت مکش آب را در عمق مورد نظر دارند.

در راه حل اول, لوله های خروج آب از توربین ها به سمت بالای حوضچه طراحی شده اند تا بازچرخانی آب به سمت دریا با استفاده از پمپ های مکنده انجام شود. با توجه به ارتفاع دآینامیکی کل (فاصله ی عمودی که آب باید توسط پمپ پمپاژ شود) و افت هد در لوله ها, میبایست برای جبران این اتلاف اصطکاک از پمپ های با دبی بالا (جا به جایی حجم زیادی از سیال) استفاده شود. انتخاب نوع پمپ های مکش با در نظر گرفتن عوامل مختلفی باید صورت گیرد که شامل قطر لوله رانش حوضچه، میزان اسیدیته آب دریا (که معمولاً در محدوده 7.5 تا 8.4 با میانگین حدود 8.1 است)، ویسکوزیته سینماتیکی آب دریا (بر حسب دما و شوری) و توان الکتریکی هر پمپ است. نکته مهم بعدی این است که حداقل توان منبع برق باید 3 برابر توان مورد نیاز پمپ ها باشد بنابراین برای تولید توان الکتریکی مجزا از ژنراتورها میبایست از یک منبع تولید ولتاژ و فرکانس به هم پیوسته دیگر استفاده کنیم. بدین منظور و برای جلوگیری از مصرف بار و حفظ قدرت اکتیو خروجی ژنراتورهای اصلی, از تعداد زیادی پنل های خورشیدی برای تولید ولتاژ مستقل و مجزا در این طرح استفاده شده است.

◉ اختراع: نیروگاه تولید برق از آب دریا با ایجاد سد در سواحل عمیق
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان

علیرغم عملکرد مناسب بازچرخانی آب دریا با استفاده از پمپ های مکش مجهز به پنل خورشیدی, اما برای جلوگیری از عواملی نظیر هزینه‌های نصب و نگهداری پمپ و تجهیز حوضچه به پنل خورشیدی بعنوان منبع انرژی جداگانه, من به سراغ راه حل اقتصادی تر و با راندمان بالاتر یعنی استفاده از تانکرهای خلاء ساکشن (High Vacuum Tank) رفتم. با استفاده از مکش آب با سیستم تانکرهای خلاء ما می توانیم حجم آب در لوله ها را بدون نیاز به انرژی الکتریکی به گردش در آوریم. این گردش مداوم آب در لوله ها کمک می کند تا توربین ها با حرکت گردشی یکنواخت تر نیروی لازم برای تولید برق توسط ژنراتورها را فراهم کنند.

در این طرح با خارج کردن و فشار دادن مولکول‌های هوا به خارج از محفظه ایزوله تانکرهای مکنده، یک فضای خلاء قدرتمند با خاصیت مکندگی بالا ایجاد میشود. با توجه بر اصل خاصیت ذاتی فشار اتمسفر که همواره با حرکت فشرده مولکول‌ها از مناطق بالا به سطوح پایین تر برای پر و هم سطح کردن فضا مابین مولکول ها انجام میگیرد, چنانچه در دو سمت بالا و پایین تانکرهای خلاء دو دریچه ورودی برای وارد شدن انرژی (جرم آب) به فشار ثابت اتمسفری داخل محفظه قرار دهیم این تغییر فشار داخلی تانکر باعث میشود که منطقه خلاء تانکر (نصفه بدون آب) برای هم سطح کردن فشار داخلی به قابلیت مکندگی دست یابد.

این قابلیت مکندگی با آزاد کردن همزمان دریچه ورودی بالا (نیمه بدون آب) و دریچه خروجی پایین تانکر خلاء (نیمه با آب) فعال شده و درگیر سیکل گردش می شود. این موضوع ناشی از ذات فیزیکی خلاء در حفظ و تداوم فشار کم هوا در یک محیط بسته نسبت به فشار اتمسفری هوای بیرون از آن محیط می باشد. در حقیقت عدم رسیدن فشار محفظه تانکر به مرز خلاء مطلق (فشار صفر و فاقد مولکول های گاز), منجر به تغییر نسبی فشار و ایجاد حرکت مداوم در ورود و خروج آب بدون استفاده از پمپ های الکتریکی می شود و به بیانی دیگر تانکر های مکنده, خلاء را تبدیل به انرژی برای پمپاژ قوی آب می کنند.

◉ اختراع: نیروگاه تولید برق از آب دریا با ایجاد سد در سواحل عمیق
◉ مخترع و صاحب امتیاز: علی پوراحمد
◉ طبقه بندی: اختراعات جدید مخترعین ایران و جهان

در طرح دوم, من یک حوضچه کوچک را در بعد از سکوی استقرار توربین ها و در انتهای حوضچه اصلی سد قرار دادم که در حقیقت محل برون ریز آب خروجی از توربین ها است. وجود این حوضچه کمک می کند تا تانکرهای مکنده با یک فشار ثابت و بدون نوسان ( ناشی از حرکت پره های توربین) آب را از دریچه بالایی تانکر به داخل محفظه خلاء کشیده و سپس از دریچه پایین تانکر به سمت دریا بازگردانی کنند. در صورت عدم استفاده از این حوضچه و اتصال مستقیم لوله های تانکر به توربین ها, احتمال بهم خوردن فشار ثابت اتمسفری داخل تانکر های خلاء وجود دارد که در صورت بروز, منجر به عدم جریان مکش آب میشود.

ساخت نیروگاهی با استفاده از انرژی پاک حاصل از آب های دریا هم می تواند به کاهش چشمگیر آلاینده های گازی و شیمیایی در سرتاسر جهان کمک کند و هم بعنوان یک زیر ساخت مهم, تسریع دهنده سیاستگذاری های جامعه بین المللی در تشویق بیشتر کشورها به استفاده از منابع تجدید پذیر و دوستدار محیط زیست باشد.

بمثابه سایر اختراعات, این اختراع نیز قابلیت توسعه و ظرفیت بهینه سازی بیشتر را داشته و با تجاری سازی آن می توان کمک شایانی به کاهش تخریب محیط زیست نمود.

◉ سازنده انیمیشن این ویدیو: علی پوراحمد

◉ سازنده موسیقی این ویدیو: علی پوراحمد

◉ گفتار متن: علی پوراحمد

◉ زبان: انگلیسی

◉ زیر نویس فارسی: ندارد