اللهم علمنا ما ينفعنا وانفعنا بما علمتنا
المحتويات
مقدمة
طاقة الأمواج فى الطبيعة
أنواع الأمواج
أهمية الأمواج فى الحياة الطبيعية
مصادر طاقة الأمواج فى الدول العربية
الأطوال التقريبية لسواحل الدول العربية
التطبيقات المختلفة لاستخدام هذا العنصر
تجربة تصلح للتطبيق الشخصى
كلمات دلالية بحثية
روابط ومواقع هامة
إعداد : المجموعة البحثية (ضمن مجموعة صناع الحياه)
أحمد محفوظ (أحـمـد جـلال)
نهاد مصطفى
سارة عبد المجيد
تعريفات :
ما/ماذا/لماذا/أين/متى/كيف/من/لمن/هل/بكم
كلمات دلالية بحثية :
كيف تبحث : بالكلمة ثم بالترجمة ثم بالصورة / أين تبحث جوجل ياهوو
طاقة أمواج
Wave power
طاقة الأمواج
* تعريف بالمصدر فى الطبيعة
إذا نظرنا إلى كوكب الأرض من الفضاء نجد أن المياه تغطى 71 % من سطحه ويتبقى 29% فقط من سطح أرضه يابسة ... أنه ليس كوكب أرضى ... وإنما ... كوكب مائى !
وتتحرك المياه على سطح هذا الكوكب فيما يعرف بـ ... الأمواج
والموجة هى شكل منحنى له قمة وقاع كالشكل التالى : ــ
قمة
[IMG]file:///C:/Users/pc6917/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image001.gif[/IMG]
قاع
وتتحرك الأمواج عمودياً لأعلى وأسفل فقط أما الحركة الأفقية فتسمى بالتيار البحري وغالباً ما تندمج الموجة مع التيار فتشكل طاقة عظيمة نشاهدها على حواجز الأمواج البحرية وخاصة بالقرب من مصبات الأنهار وتلك الطاقة تؤدى فى الكثير من الأحيان لتآكل وتكسر الخرسانة المسلحة للحواجز والأرصفة البحرية
وتحتوى الموجة الواحدة على طاقة عالية تساوى كتلتها مضروبة فى سرعتها حيث يقول الباحثون : "إن موجة طولها ارتفاعها 15 متراً وزمنها 15 ثانية، سوف تحمل طاقة تقدر بحوالى 1700 كيلو واط لكل متر مربع من جبهتها ، وأن طاقة الأمواج أكبر بكثير من طاقة المد والجزر(مرجع2)"
وتنقسم طاقة الأمواج إلى أربعة أقسام :
(الأمواج السطحية / الأمواج العميقة / التيارات البحرية / المد والجذر)
تنشأ الأمواج على سطح الماء نتيجة لحركة الرياح.
تنشأ الأمواج العميقة نتيجة لحركة الأمواج السطحية والتيارات البحرية.
تنشأ التيارات البحرية نتيجة لاختلاف درجات حرارة الماء بين القطبين وخط الاستواء.
تنشأ ظاهرة المد والجذر نتيجة لتأثير القوى المغناطيسية للشمس والقمر على الماء.
* أهمية هذا العنصر فى الحياة :
قال تعالى : { وَجَعَلْنَا مِنَ الْمَاءِ كُلَّ شَيْءٍ حَيٍّ } [الأنبياء30]
{ وَمَا أَنْتُمْ لَهُ بِخَازِنِينَ} [الحجر22]
نحن لا نستطيع أن نخزن الماء العذب فهو يفسد مع الوقت حيث تتكاثر به البكتيريا والفيروسات الضارة بصحة الإنسان والحيوان والنبات.
البحار والمحيطات هى مخازن للمياه التى تتبخر ثم تتكاثف على هيئة سحب ثم تسقط مطراً صالحا لحياة الإنسان والحيوان والنبات.
وقد خلقها الله سبحانه وتعالى ذات درجة ملوحة تحلل المواد العضوية فلا تتعفن أو تفسد ويعد ماء البحر من الماء الجارى الطهور الصالح للوضوء والغسل ولكنه غير صالح للشرب والرى.
وتعد حركة الأمواج باختلاف أنواعها ذات أهمية كبيرة للبيئة فهى تقوم بتحريك المياه فى جميع أجزاء هذا الكوكب وخلطها معاً حتى لا تتراكم بها المواد الضارة ، كما أنها تخلط الماء بالهواء مما يعمل على إدخال الأكسجين فيه لتتنفس الكائنات البحرية التى تساهم فى الحفاظ على نظافة المياه.
* مصادره وكمياته فى الدول العربية
تمتع جميع دولنا العربية بسواحل ممتدة على خلجان وبحار محيطات وهى : ــ
(الخليج العربى / خليج عمان / المحيط الهندى / خليج عدن / البحر الأحمر / البحر المتوسط / المحيط الأطلنطى)
أما الأطوال التقريبية لسواحل الدول العربية مرتبة من الأكثر طولاً فهى كالتالى (الصومال3700كم / المغرب3500كم / اليمن2500كم / مصر2420كم / السعودية2410كم / ليبيا2000كم / سلطنة عمان1700كم / تونس1300كم / الجزائر1200كم / جيبوتى800كم / السودان780كم / الإمارات730كم / قطر700كم / جزر القمر340كم / موريتانيا320كم / الكويت290كم / فلسطين230كم / لبنان225كم / سوريا 193كم / البحرين161كم / العراق58كم / الأردن27كم) ... إجمالى أطوال السواحل العربية (25584كم) تقريباً
* هل تعلم أن كتلة الماء تعادل أكثر من 300 ضعف كتلة الهواء.(مرجع 2)
* وعلى هذا فإن مروحة يتم تدويرها بالطاقة المائية بسرعة 1متر لكل ثانية (3.6كم/ساعة).
* تولد طاقة 300ضعف مروحة أخرى بنفس الأبعاد تدور بالطاقة الهوائية على نفس السرعة.
* وبالتالى تتولد طاقة كهربائية تعادل 300طاحونة هوائية.
القرآن الكريم مرجع رقم1
مرجع 2
منتديات المنارة الملاحية
تقديرا لمجهود صاحب البوست او المشاركه فانه لا يمكن مشاهدة الروابط إلا بعد التعليق على البوست In appreciation of the efforts of the owner of the post or participation, the links cannot be viewed until after responding to the post or participation
Density الكثافه . ويعبر عنها بالكتله لوحدة الحجوم جرام/سنتيميتر مكعب . كثافة الماء تساوي 1000 ضعف كثافة الهواء تقريبا .
Mass of atmosphereكتلة الهواء الجوي المكافئه لعمود ماء طوله عشر امتار على وحدة المساحه . كتلة مياه البحر تساوي 300 ضعف كتلة الهواء .
* التطبيقات المختلفة لاستخدام هذا العنصر
[IMG]file:///C:/Users/pc6917/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image003.jpg[/IMG]
(مرجع3) إن أول من خطرت بباله فكرة الاستفادة من الأمواج هو رجل فرنسي يدعىMonsieur Girard حيث حاول مع ابنه عام 1799 الاستفادة من حركة الأمواج في إمداد الطاحونة والمضخة بالطاقة.
وحدة لتوليد الكهرباء تعوم فوق أحد المحيطات ..
وبسبب تحريك الأمواج لهذه الوحدة ..
فإن هذه الحركة الميكانيكية ..
يمكن تحويلها إلى طاقة كهربائية يستفاد منها.
(مرجع3) يتم الاستفادة اليوم في بريطانيا من التيارات تحت سطح البحر والناتجة عن أمواج المدّ. ويعتبر هذا المصدر للطاقة المتجددة من المصادر النظيفة والآمنة. وتستخدم التقنية مراوح أو توربينات تثبت تحت سطح البحر وتدور بسبب تيارات المد، وبالتالي تتحول فيها الطاقة الميكانيكية التي تولدها الأمواج إلى طاقة كهربائية يمكن الاستفادة منها.
[IMG]file:///C:/Users/pc6917/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image005.jpg[/IMG]
فكرة جديدة لإنشاء مراوح أو توربينات تعمل على توليد الطاقة الكهربائية والاستفادة من التيارات تحت سطح البحر.
ويعتقد العلماء بأن هذا المصدر أفضل من طاقة الرياح، بسبب انتظام الأمواج وإمكانية دراستها بشكل جيد وتوقع حجمها وطاقتها، مما يتيح تصميماً أفضل للتوربينات المولدة للطاقة الكهربائية.
إن قطر المروحة هو 20 متراً، وتثبت على مسافة تحت سطح الماء بـ 30 متراً.
(مرجع3) طاقة تيارات المحيط
إذا ما نزلنا تحت سطح البحر وبدأنا نغوص شيئاً فشيئاً، فإننا نرى عالماً يعجّ بالحركة والأمواج والتيارات، وهنالك تيارات حتى في أعمق نقطة من البحر! وهذا ما دعى العلماء لمحاولة الاستفادة من هذه الأمواج.
وتتم الاستفادة من هذه الطاقة المجانية والنظيفة من خلال وحدات توضع تحت سطح البحر، وهي عبارة عن توربينات توضع على أعماق مختلفة تحت سطح البحر، وتدور بسبب التيارات المتولدة تحت سطح الماء. وتتميز هذه التوربينات بصغر حجمها مقارنة بالتوربينات الهوائية، وذلك بسبب أن كثافة الماء أكبر بحوالى 835 مرة من كثافة الهواء.
وهنا لا بد من الإشارة إلى أن القرآن سبق العلماء للحديث عن التيارات العميقة في البحار، وسمّاها بالأمواج فقال: (أَوْ كَظُلُمَاتٍ فِي بَحْرٍ لُجِّيٍّ يَغْشَاهُ مَوْجٌ مِنْ فَوْقِهِ مَوْجٌ مِنْ فَوْقِهِ سَحَابٌ ظُلُمَاتٌ بَعْضُهَا فَوْقَ بَعْضٍ) [النور: 40]. فالبحر اللجي هو العميق، وفيه موج داخلي من فوقه موج على السطح من فوقه سحاب.
مرجع 4
لقد حصل المهندس مازن ديب على براءة اختراع من المعهد الوطني للملكية الصناعية فرنسا_ باريس برقم /311409/ بتاريخ 30 /9/2003 ورقم النشر /2860270/ في21/10 /2005 ، كما نشر هذا الاختراع في مجلة المخترعين في فرنسا في المجلد رقم (5/13) بتاريخ 1/4/ 2005 ، وشارك باختراعه في معرض الاتحاد الفرنسي للمخترعين في حديقة معارض بورت – دو فرساي في 12 /122003 أي قبل حصوله على براءة الاختراع وذلك بترشيح من الاتحاد الفرنسي للمخترعين
ويقول المخترع بأن براءة الاختراع لتوليد الطاقة الكهربائية بالاستفادة من طاقة أمواج البحر يمكن أن يقدمها هدية لهذا الوطن الغالي الذي ترخص الدماء من أجله في حال أرادت سوريا استثماره .
يتألف المشروع من مجموعة من الأجهزة الميكانيكية المترابطة مع بعضها البعض والمغروسة تحت سطح مياه البحر ، ويتكون الجهاز الواحد من مكبس يتراوح قطره بين المترين والنصف متر حسب طبيعة المنطقة وشدة الأمواج وكمية الكهرباء المطلوبة . ويتمحور هذا المكبس مع جسر حامل له, ولفواشة ضخمة في نهايته مرتبطة مع المكبس بتمفصل ميكانيكي, ومع حركة الفواشة الناتجة عن حركة الموجة الشاقولية ترتفع الفواشة إلى الأعلى رافعة معها المكبس مع الدولاب المعدل للمطال للأعلى وبالتالي تنفتح نوافذ قفص البستون للأسفل سامحة بدخول تيار الماء إلى اسطوانة الدفع وفي نهاية الموجة تبدأ الفواشة بالهبوط إلى الأسفل تحت تأثير ثقلها الكبير دافعة المكبس باتجاه الأسفل حيث تنغلق نوافذ قفص البستون مدفوعة بضغط المكبس إلى اسطوانة الدفع ومنها إلى قناة جامعة تأخذ معها مياه مجموعة المكابس إلى السد المقام بفرق الارتفاع, ومن ثم نقوم باستخدام مياه السد في تحريك توربين حديث ( عنفة ) ذو مردود عال جداً ليعطينا طاقة كهربائية نتيجة تدفق مياه السد على نهايات أطراف التوربين، فتدفق 1م3 بالثانية على ارتفاع 100 م يولد عشرات الغيغاواطات يومياً .
ويشير المهندس ديب إنه يفضل إنشاء مثل هذه المشاريع في المناطق المائجة نسبياً حيث يكون ارتفاع الموجة متراً على الأقل, وأن يكون هناك يومان مائجان في الشهر لملء السد بالمياه .. فدفع المكبس الواحد بتصميم وسطي يمكن أن يصل إلى 13000 م3 باليوم في حالة ارتفاع الموجة مترين.
[IMG]file:///C:/Users/pc6917/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image007.jpg[/IMG]
وكما يقول المهندس ديب يمكن الاستفادة من هذا السد الصناعي لأغراض أخرى, لبناء منشآت سياحية كالمطاعم والفنادق والمنتجعات , وفي بناء صالات رياضية بالإضافة لتربية واستزراع الأسماك ...
صور مرتبطة بالفكرة
[IMG]file:///C:/Users/pc6917/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image009.jpg[/IMG]
مرجع (8) طاقة المد والجزر
المد والجزر من مصادر الطاقة الميكانيكية في الطبيعة، وهذه الظاهرة تنشا عن التجاذب بين الأرض والقمر، ويكون تأثير قوى التجاذب كبير في المنطقة التي يتعامد عليها القمر على سطح الأرض، ولا يتأثر سطح اليابس بهذه القوة بينما يتأثر سطح الماء.
وفي المحيطات ينبعج الماء إلى أعلى، وينجذب كذلك مركز الأرض في اتجاه القمر؛ مما يسبب مداً آخر في المنطقة المقابلة من الأرض. وأول من قدم تفسيراً عملياً لهذه الظاهرة هو عالم الفلك الألماني جوهانس كبلر Johannes Kepler حيث ربط بين حركات الماء في ارتفاعها وانخفاضها، وبين أوضاع كل من الشمس والقمر، ثم جاء العالم البريطاني إسحاق نيوتن Isaac Newton ووضع قوانينه الخاصة عن الجاذبية بين مختلف الأجسام، وبذلك وضع الأساس الذي تقوم عليه النظرية الحديثة التي تفسر ظاهرة المد والجزر.
ونظراً لحركة الأرضحول نفسها مرة كل 24 ساعة، وأن جذب القمر يحدث مداً في نقطتين متقابلتين على سطح الأرض في آن واحد، فان الفترة الزمنية بين كل مَدْين متتاليتين هو 12 ساعة. وتظهر ظاهرة المد بوضوح في بعض الخلجان بالمحيطات. وفي بعض المناطق يصل ارتفاع الماء أثناء المد إلى 15 متراً، حيث يمكن استغلال هذه الظاهرة مصدراً لتوليد الطاقة الكهربائية.
استخدام طاقة المد والجزر في توليد الكهرباء
تستخدم طاقة المد في توليد الكهرباء عن طريق بناء سد عند مدخل الخليج الذي يتمتع بفرق كبير في منسوب الماء بين المد والجزر، وتوضع توربينات توليد الكهرباء عند بوابة هذا السد.
ففي فترة المد يرتفع منسوب الماء في المحيط أمام بوابات السد، فتفتح البوابات شيئاً فشيئاً، ويدخل الماء من المنسوب المرتفع خارج الخليج إلى المنسوب المنخفض داخله، فيدير توربينات توليد الكهرباء وتغلق البوابات بعد ذلك.
وعندما ينحصر المد، وينخفض منسوب المياه في المحيط أمام السد، تفتح البوابات شيئاً فشيئاً، فيندفع الماء من المنسوب المرتفع داخل الخليج، إلى المنسوب المنخفض في المحيط فيدير توربينات الكهرباء بما فيه من طاقة وضع وقد تحولت إلى طاقة حركة.
تغلق البوابات بعد ذلك حتى يبدأ المد مرة أخرى بعد 12 ساعة فتعود الدورة من جديد. لذلك هناك أربع دورات لتوليد الكهرباء في اليوم الواحد. اثنتان أثناء المد ودخول الماء من المحيط إلى داخل الخليج، واثنتان أثناء الجزر وخروج الماء من الخليج إلى المحيط.
علما بان قد أنشأت بعض الدول محطات كهربائية تعمل بطاقة المد والجزر، مثل فرنسا. وفي الولايات المتحدة الأمريكية محطة قرب شاطئ بريتاني، عند مدخل نهر رانس، قدرتها 240 ميجاوات، وهناك خطة لاستغلال طاقة المد والجزر في توفير 1% من احتياجاتها في الطاقة، وهناك مشروع آخر تحت الدراسة، يزمع إقامته على الشواطئ الغربية لنوفاسكوتشيا، حيث يبلغ ارتفاع موجة المد نحو 8.7 متر، عند دخولها نهر انابوليس. وعند خروج المياه إلى البحر، أثناء الجزر، تدفع توربينات يتوقع لها أن تولد نحو 20 ميجاوات.
كذلك بنى الاتحاد السوفيتي، سابقاً، محطة مشابهة على مدخل نهر كميلسايا، لا تزيد قدرتها على توليد أكثر من 400 كيلو وات.
* تجربة تصلح للتطبيق الشخصى
نموذج قارب يعمل بطاقة الأمواج
الخامات : قطعة من الخشب سماكتها 1سم وطولها 20سم وعرضها 10سم / قطعة من الكاوتشوك الرقيق سمكها أبعادها 10سم ×20سم
الأدوات : منشار/مقص/ أنبوب غراء لاصق
الطريقة : يتم قص الكاوتشوك على هيئة 4 مثلثات متساوية الساقين أبعادها10سم×10سم والزاوية بينهما قائمة / يتم لصق المثلثات على قطعة الخشب لتكون كالشكل التالى : ــ
[IMG]file:///C:/Users/pc6917/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image010.gif[/IMG][IMG]file:///C:/Users/pc6917/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image011.gif[/IMG]
المقدمة
الشكل من أسفل الشكل من أعلى
المؤخرة
يمكن صنع قارب من مكعبات الأطفال أو الفوم يوضع أعلى الشكل
يتم وضع النموذج فى البحر ففى حالة وجود أمواج ولو بسيطة نجده دائما يتحرك إلى الأمام
ويمكن وضعه فى حوض سباحة أو استحمام (بانيو) ونقوم بتحريك الماء لأعلى وأسفل فنلاحظ نفس الأداء
مراجع / روابط / مواقع هامة
مالاسم والرابط1القرآن الكريم2منتديات المنارة الملاحية
تقديرا لمجهود صاحب البوست او المشاركه فانه لا يمكن مشاهدة الروابط إلا بعد التعليق على البوست In appreciation of the efforts of the owner of the post or participation, the links cannot be viewed until after responding to the post or participation
3أسرار الإعجاز فى القرآن والسنة
تقديرا لمجهود صاحب البوست او المشاركه فانه لا يمكن مشاهدة الروابط إلا بعد التعليق على البوست In appreciation of the efforts of the owner of the post or participation, the links cannot be viewed until after responding to the post or participation
4ملتقى المهندسين العرب
تقديرا لمجهود صاحب البوست او المشاركه فانه لا يمكن مشاهدة الروابط إلا بعد التعليق على البوست In appreciation of the efforts of the owner of the post or participation, the links cannot be viewed until after responding to the post or participation
5منتدى المهندس
تقديرا لمجهود صاحب البوست او المشاركه فانه لا يمكن مشاهدة الروابط إلا بعد التعليق على البوست In appreciation of the efforts of the owner of the post or participation, the links cannot be viewed until after responding to the post or participation
6ملتقى المهندسين العرب
تقديرا لمجهود صاحب البوست او المشاركه فانه لا يمكن مشاهدة الروابط إلا بعد التعليق على البوست In appreciation of the efforts of the owner of the post or participation, the links cannot be viewed until after responding to the post or participation
7موهوبون
تقديرا لمجهود صاحب البوست او المشاركه فانه لا يمكن مشاهدة الروابط إلا بعد التعليق على البوست In appreciation of the efforts of the owner of the post or participation, the links cannot be viewed until after responding to the post or participation
8موقع التقنية
تقديرا لمجهود صاحب البوست او المشاركه فانه لا يمكن مشاهدة الروابط إلا بعد التعليق على البوست In appreciation of the efforts of the owner of the post or participation, the links cannot be viewed until after responding to the post or participation
910ويكيبيديا
Wave power , تقديرا لمجهود صاحب البوست او المشاركه فانه لا يمكن مشاهدة الروابط إلا بعد التعليق على البوست In appreciation of the efforts of the owner of the post or participation, the links cannot be viewed until after responding to the post or participation
11Gayle Ehrenman, current from currents, American Society of Mechanical Engineers, 200312Paul Brown, Electricity from under the sea, Guardian Newspapers, 200513Tom Heath, Realities of Wave Technology14Wave Energy, تقديرا لمجهود صاحب البوست او المشاركه فانه لا يمكن مشاهدة الروابط إلا بعد التعليق على البوست In appreciation of the efforts of the owner of the post or participation, the links cannot be viewed until after responding to the post or participation
15Wave power, تقديرا لمجهود صاحب البوست او المشاركه فانه لا يمكن مشاهدة الروابط إلا بعد التعليق على البوست In appreciation of the efforts of the owner of the post or participation, the links cannot be viewed until after responding to the post or participation
.
16. Ocean Thermocline Technical, تقديرا لمجهود صاحب البوست او المشاركه فانه لا يمكن مشاهدة الروابط إلا بعد التعليق على البوست In appreciation of the efforts of the owner of the post or participation, the links cannot be viewed until after responding to the post or participation
17David Schneider, Seeking renewable energy sources under the sea, American scientist, January-February 2003 .189. Blue energy, تقديرا لمجهود صاحب البوست او المشاركه فانه لا يمكن مشاهدة الروابط إلا بعد التعليق على البوست In appreciation of the efforts of the owner of the post or participation, the links cannot be viewed until after responding to the post or participation
19Realities of Wave Technology, Tom Heath BSc,PhD,M.I.Mech.E C.Eng – Wavegen.20Bennett Thomas and Michael Cuccinello, Saltwater Desalination, تقديرا لمجهود صاحب البوست او المشاركه فانه لا يمكن مشاهدة الروابط إلا بعد التعليق على البوست In appreciation of the efforts of the owner of the post or participation, the links cannot be viewed until after responding to the post or participation
21River runs through this energy source, تقديرا لمجهود صاحب البوست او المشاركه فانه لا يمكن مشاهدة الروابط إلا بعد التعليق على البوست In appreciation of the efforts of the owner of the post or participation, the links cannot be viewed until after responding to the post or participation
, Jan. 3, 2006.
22At the River's End, WHOI scientists explore the complex dynamics in estuaries, تقديرا لمجهود صاحب البوست او المشاركه فانه لا يمكن مشاهدة الروابط إلا بعد التعليق على البوست In appreciation of the efforts of the owner of the post or participation, the links cannot be viewed until after responding to the post or participation
, 2006
23Jennifer Nelson "Where the Rivers Meet the Sea," NOAA, 199024Osmotic Power, A huge renewable energy source, Statkraft Development AS, 2006
الملفات المرفقة
شرح طاقة الأمواج
العرض الشجري
