திரைகடல் நாடியும் தேடு மின்சக்தி! [Energy from The Ocean Waves, Tides & Thermal Power]

This entry is part of 52 in the series 20040617_Issue

சி. ஜெயபாரதன் B.E.(Hons) P.Eng (Nuclear), கனடா


நீலத் திரைக்கடல் வெள்ளத்திலே, எழும்

நித்தம் பரிதியின் வெப்பத்திலே

காலங்கள் மாறிச் சக்திவரும்! அதைக்

கைப்பற்ற ஞாலம் கற்றுவரும்

முன்னுரை: பிரபஞ்சத்தில் ஒன்றான பால்மய காலக்ஸியில் [Milkyway Galaxy] பரிதியின் கங்கு கரையற்ற அசுர சக்தியே பூமியில் காற்றடிப்பு, கடல் வெப்பம், கடல் அலையடிப்பு, காட்டாறு ஆகிய மூலவளங்களுக்கு ஏராளமான ஆற்றலை நாள்தோறும் வாரி வழங்கி வருகிறது! மூன்றில் ஒரு பங்காகப் பூமியில் பரந்து கிடக்கும் கடல் வெள்ளம், பரிதியின் பேரளவு வெப்ப சக்தியை விழுங்கிக் கொள்ளும் உலகிலே பெரிய சேமிப்புக் களஞ்சியமாய் கருதப் படுகிறது! சாராசரி நாள் ஒன்றுக்கு வேனிற்தள அரங்குகளில் 23 மில்லியன் சதுர மைல் பரப்பில், பரிதியின் கனல்வீச்சை விழுங்கி, 250 மில்லியன் பாரல் எரிஆயில் எரிந்தால் உண்டாகும் கனலுக்குச் சமமான சக்தி [Heat Equivalent of Buring 250 Billion Barrels of Oil] கடல் நீரில் சேமிப்பாகிறது! அந்த சேமிப்பு வெப்ப சக்தியில் ஆயிரத்தில் ஒரு பங்கை மின்சக்தியாக மாற்றினாலும், அந்தப் பேரளவு ஆற்றல், அமெரிக்கா ஒரு நாள் விழுங்கும் அனைத்து யூனிட்டுகளைப் போல் இருபது மடங்கு பரிமாற்றத்துக்குச் சமமாக இருக்கும்! எந்தக் கடற்கரைப் பகுதியில் கடல் மேல்தளத்திலும், கீழ்த்தளத்திலும் உள்ள நீரின் உஷ்ண வேறுபாடு 20 C டிகிரிக்கு மிகையாக இருக்கிறதோ, அந்தப் பகுதி பேரளவு மின்சார உற்பத்திக்கு முழுத்தகுதி பெற்றது என உறுதியாகக் கூறலாம்!

கடல் மட்ட ஏற்ற ஆற்றலைப் [Tidal Energy] பயன்படுத்தி யந்திரசக்தி ஆக்கும் பொறிநுணுக்கம் பூர்வீக மாந்தரின் கைத்திறமாக பல நூற்றாண்டுகளாக இருந்து வந்துள்ளது! கி.பி.787 ஆண்டில் ஈரோப்பில் ஸ்பானிஷ், பிரென்ச், பிரிட்டிஷ் கடற்கரைகளில் ‘மட்ட அலை மாவரைப்பு யந்திரங்கள் ‘ [Tidal Flour Mills] இயங்கி வந்துள்ளன வென்று வரலாறுகளில் அறியப்படுகிறது! அவற்றில் உச்ச மட்ட அலை [High Tide] ஏற்றத்தின் போது வரும் கடல் வெள்ளத்தை வாரிச் சேமித்துக் கொள்ள ஒரு தடாகமும் [Ponds], நீச்ச மட்ட அலை [Low Tide] இறக்கத்தில் நீர் திரும்பும் போது, ஓடும் நீர்ச் சக்கரங்களும் [Water Wheels] அமைக்கப் பட்டிருந்தன! கடல்மட்ட ஏற்ற இறக்கத்தில் சுற்றும் சக்கரங்கள் தானியங்களை அரைக்கப் பயன்பட்டு வந்துள்ளன! இருபதாம் நூற்றாண்டு வரை இயங்கி வந்துள்ள அவ்விதக் கடல் மட்ட அலை யந்திரம் ஒன்று, நியூ யார்க்கில் இன்னும் பாதுகாப்பாகக் காட்சியில் வைக்கப் பட்டுள்ளது!

கடல் களஞ்சியத்தில் தேங்கிக் கிடக்கும் பிரம்மாண்டமான சக்தி

உலக நாடுகளின் கடற்கரைகளில் மீள்பிறப்புக் கடலாற்றல் மின்சக்தியின் [Renewable Ocean Energy], மொத்த எதிர்பார்ப்புத் தேக்கம் [Potential Estimation] சுமார் 10 மில்லியன் MW என்று சில நிபுணர்கள் கூறுகிறார்கள்! அந்த எண்ணிக்கையில் கடல் மட்டஅலை ஆற்றலின் [Tidal Energy] எதிர்பார்ப்புத் தேக்கம் மட்டும் 3 மில்லியன் MW என்று சமீப கால மதிப்பீடு ஒன்று கூறுகிறது! அந்த எதிர்ப்பார்ப்பில் 60,000 MW [2% Tidal Energy] ஆற்றலே உற்பத்தி செய்யும் தகுதி உள்ளது என்று அறியப்படுகிறது! உலகிலே மிகப் பெரிய 240 MW ஆற்றல் உற்பத்தி செய்யும் ‘ல ரான்ஸ் ‘ கடல்மட்ட மின்சக்தி நிலையம் [La Rance River Tidal Power Plant] பிரான்ஸில் 1966 இல் நிறுவகமாகி 300,000 இல்லங்களின் மின்சாரத் தேவையைப் பூர்த்தி செய்து வருகிறது! கனடாவின் நோவா ஸ்கோசியா மாநிலத்தில் உள்ள ஃபண்டி வளைகுடாவில் [Bay of Fundy] 25-30 அடி உயரத்தில் உயரும் உச்சக் கடல்மட்ட அலை [High Tide] உற்பத்தி செய்யும் மின்சக்தி எதிர்ப்பார்ப்பு ஆற்றல் (800-14,000) MW என்று மதிப்பிடப் பட்டுள்ளது! 1980 இல் 20 MW ஆற்றல் பரிமாறும் அன்னாபொலிஸ் ஆற்றுக் கடல்மட்ட மின்சக்தி நிலையம் [Annapolis River Tidal Generating Station, Nova Scotia] நிறுவகம் ஆகி 4500 இல்லங்களுக்கு ஆண்டு தோறும் 30 மில்லியன் Kwh யூனிட் அளித்து வருகிறது! உலகிலே மிகப் பெரும் ஆற்றல் படைத்த 20 MW உச்ச உற்பத்தி செய்யும், ஒற்றைக் கடல்மட்ட டர்பைன் [Tidal Power Turbine] அன்னாபொலிஸ் நிலையத்தில்தான் இப்போது [2004] இயங்கி வருகிறது!

இயற்கை அன்னை வரையறை யில்லாமல் சக்தி வளத்தைக் கடல் நீரிலும், காற்றடிப்பிலும், கானக நதி ஓட்டங்களிலும், மலை ஏரிகளிலும், பனி மலைகளிலும், பாதாளப் புவிக்கனலிலும் [Geothermal] மாந்தர் பயன்படுத்திக் கொள்ளப் பதுக்கி வைத்திருக்கிறாள்! அவற்றைக் கட்டுப்படுத்திப் பொறிச் சாதனங்கள் மூலம் மாற்றி மின்சக்தியை உண்டாக்க முற்படுவது, பல்லாண்டுகளுக்கு மனிதரின் ஓயாத சாதனைப் பணிகளாய் ஆகிவிட்டன! கடல் வெள்ளக் களஞ்சியத்தில், மனிதர் மூன்று முறைகளில் மின்சக்தி தயாரிக்க முடியும். முதலாவது முறை, கடல் வெள்ளத்தின் மேற்தள வெப்பத்திற்கும், கீழ்த்தள வெப்பத்திற்கும் உள்ள உஷ்ண வேறுபாட்டை ‘வெப்பக் கடத்தியில் ‘ [Heat Exchanger] பயன்படுத்தி, தணிந்த கொதிநிலை திரவத்தை [Low Boiling liquid] ஆவியாக்கி டர்பைன்களை இயக்கி, ஜனனியில் மின்சாரம் உற்பத்தி செய்வது. இரண்டாவது சந்திரனின் ஈர்ப்பு விசையால் கடற் தளங்கள் ஏறி இறங்கும் உச்ச மட்டம், நீச்ச மட்டக் [High Tides, Low Tides] காலங்களில் கடல்நீர் உயர வேறுபாடுகளைப் பயன்படுத்தி, டர்பைன் மூலம் மின்சாரம் எடுப்பது. மூன்றாவது முறை காற்றோட்டத்தால் ஏற்படும் கடல் அலையடிப்புகளைப் பயன்படுத்தி யந்திரங்களை ஓட்டி, மின்சாரம் எடுப்பது.

‘கடற்கனல் மின்சக்தி மாற்று முறை ‘ [Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC)] இப்போது, எரிசக்தி மூலவள எருக்களை இறக்குமதி தவிர்க்க முடியாத வேனிற்தள நாடுகளின் வேற்றுநிலை மூலசக்தியாய் [Alternate Energy Source] ஆகிவிட்டது. கடல் வெப்பக் களஞ்சியத்தின் ஓரளவை யந்திரங்கள் மூலமாக மின்சக்தியாக மாற்றுவதும் அதே ஏற்பாட்டில் இணையாகக் கடல்நீரில் ‘உப்புநீக்கம் ‘ [Desalination] செய்து குடிநீர் ஆக்குவதும், கடல் நாட்டு மாந்தரின் தலையான பணிகளாய் ஆகிவிட்டன. அத்துடன் OTEC ஏற்பாட்டால் எடுக்கப்படும் கடற் கீழ்த்தள வெள்ளத்தில் செழிப்பான தாவரத் தாதுக்கள் மிகுந்துள்ளதால், கடல் ஓரத்தில் கடல்வாழ் உயிரினங்களை விருத்தி செய்யவும், தாவரப் பயிரினங்களை வளம்படுத்தவும் நிரம்ப வாய்ப்புக்கள் கிடைக்கின்றன!

கடற்கனல் மின்சக்தி எடுப்பில் உலக நாடுகளின் சாதனைகள்

உலகத்திலே முதன்முதல் வேனிற்தள கடல்களில் [Tropical Seas] கடற்கனல் வெப்பசக்தியைக் கறக்க 1881 ஆண்டில் ஆலோசனை கூறியவர், பிரென்ச் பெளதிக விஞ்ஞானி ஜேக்ஸ் ஆர்ஸென் தி ஆர்சன்வால் [Jacques Arsene d ‘Arsonval]. அவரது ஆக்கவுரையைப் பின்பற்றிக் கடலின் மேற்தளக் கீழ்த்தள உஷ்ண வேறுபாட்டைப் பயன்படுத்தி வெப்பசக்தியைக் கியூபாவில் 1920 ஆண்டில் முதலாக எடுத்துக் காட்டியவர், அவரது மாணவரான ஜியார்ஜிஸ் கிலெளடே [Georges Claude]. அடுத்து 1926 இல் OTEC ஆய்வுகள் ஆரம்பித்து 1930 இல் கிலெளடே கியூபாவில் ‘திறந்த சுற்றியக்க முறையில் ‘, கடற் கனல் ஆற்றல் மாற்று ஏற்பாட்டுச் [Open Cycle OTEC System] சோதனையைச் செய்து 22 KWe மின்சக்தியை உண்டாக்கினார்! 1935 இல் கிலெளடே அதைவிட வல்லதான திறந்த சுற்றியக்கச் சாதனத்தைப் படைத்து, 10,000 டன் பளுக்கப்பலை [Cargo Vessel] பிரேஸில் துறைமுகத்திலிருந்து கிளப்பினார்.

1956 ஆம் ஆண்டில் பிரென்ச் ஆய்வாள எஞ்சினியர்கள் திறந்த சுற்றியக்க முறையில் 3 MWe [Megawatt Electrical] நிலையத்தை டிசைன் செய்து, ஆஃபிரிக்காவின் மேற்குக் கரையில் நிறுவ முற்பட்டனர். ஆனால் அந்தச் சமயத்தில் செலவு குன்றிய நீரழுத்த மின்சக்தி நிலையமும் [Hydroelectric Station] போட்டி யிட்டதால், அத்திட்டம் நிறைவேறாமல் போனது! 1974 இல் ஹவாயியில் நெல்ஹா நிறுவகம் [Natural Energy Laboratory of Hawaii (NELHA)] ஏற்படுத்தப்பட்டு, 1979 இல் முதல் 50 KWe நிலையம் [Mini-OTEC] நிறுவப்பட்டுச் சோதனைப் பயிற்சிக்குப் பயன்பட்டது.

1980 இல் அமெரிக்காவின் எரிசக்தித் துறையகம் [Dept of Energy] OTEC-1 மீளும் சுற்றியக்க முறை மாடலைச் சோதனை செய்யும் ஆய்வுத்தளம் அமைத்தது. அது வெற்றிகரமாக இயங்கிய பிறகு, அமெரிக்கன் கடற்துறைக் கப்பல்களில் OTEC-1 கடற்கனல் மின்சக்திச் சாதனங்கள் இணைக்கப் பட்டன. 1981 இல் ஜப்பான் தனது முதல் 100 KWe ஆற்றல் சோதனைச் சாதனத்தை அமைத்துப் பயிற்சி பெற்றது. 1997 இல் ஜப்பானின் சாஹா பல்கலைக் கழகமும், தமிழ் நாட்டின் தேசீயக் கடற் பொறித்துறைக் கூடமும் இணைந்து, யுஹேரா மீளியக்கத்தில் இயங்கும் 1 MW OTEC நிலையம் டிசைன் செய்து, 2000 ஆம் ஆண்டில் இந்து மகாக் கடலில் கட்டப் பட்டது. அதனுடைய குறிப்பயன் வெற்றியானால், அடுத்து 25 MW, 50 MW OTEC நிலையங்கள் நிறுவப் பாரதம் திட்டங்கள் வகுத்துள்ளது.

கடற்சக்தியை மின்சக்தியாய் மாற்றும் பலவித முறைகள்

கடற்சக்தியில் யந்திர ஆற்றல் என்றும், வெப்ப ஆற்றல் என்றும் ஆண்டு முழுவதும் மீளும் இருவிதச் சக்திகள் தேங்கி யுள்ளன! கடற்கரையில் ஓயாமல் மோதும் அலைகளின் அடிப்பை, யந்திரசக்தியாக மாற்றலாம்! கடல் மேற்தள, கீழ்த்தள மட்டங்களின் இடையே உள்ள உஷ்ண வேறுபாடு, வெப்பசக்தி மின்சாரம் உண்டாக்கப் பயன்படுகிறது. எல்லாம் வல்ல இளம்பரிதியே கடல் வெள்ளத்தைப் பகற் பொழுதில் சூடாக்கி வருகிறது. பரிதியின் வெப்ப சக்தியே பூமியில் காற்றடிப்பை இயக்கிக் கடல் அலைகளை உண்டாக்குகிறது. ஆனால் கடல் மட்ட ஏற்ற இறக்கங்களுக்குப் [High & Low Tides] நிலவின் ஈர்ப்பு விசையும், பரிதியின் ஈர்ப்பு விசையும் காரண மாகின்றன. அலை அடிப்புகளும், கடல் மட்ட ஏற்ற இறக்கங்களும் தடைப்படும், நிலையற்ற சக்தி மூலவளங்களாகக் கருதப்படுகின்றன. ஆனால் பரிதி ஊட்டும் கடற்கனல் சக்தி, தொடர்ப்படும் நிலையான மூலவளமாக நிர்ணயம் செய்யப்படுகிறது.

கடல்மட்ட ஏற்ற இறக்க நீர்நிலைச் சக்தியை [Tidal Energy] யந்திர சக்தியாக மாற்ற முதலில் மாபெரும் காங்கிரீட் ‘கடலணை ‘ [Barrage] ஒன்று கடல் மீது கட்டப்பட வேண்டும். இருமலைகளுக்கு இடையே உள்ள இயற்கையான வளைகுடாப் பகுதி, கடலணை கட்டத் தகுதி பெற்ற இடம்! அதுபோல் காட்டாறு கடலைத் தொடும் குறுகிய நீர்ச்சந்தி, கடலணை கட்ட தகுதி பெற்ற இடம்! கடலணையின் நீளத்திற்கும், உயரத்துக்கும் ஏற்றபடி மின்சக்தி உற்பத்தி மாறுபடுகிறது. கடலணையின் உயரம் ஆண்டு தோறும் நிகழும் உச்ச மட்ட அலை [High Tide] உயரத்துக்கு ஏற்ப அமைக்கப்பட வேண்டியது. உச்ச நீச்ச கடல்மட்ட அலைகளுக்கு இடைப்பட்ட உயரமே, டர்பைன்களை இயக்கப் போகும் நீருயரம் ஆகும்! நீருயரம் குன்றிய அளவே ஆயினும், அணையின் நீளத்தை எத்துணை அளவு நீட்ட இயலுமோ அத்துணை நீளத்தில் இணையாக இயங்கும் எண்ணிக்கை மிக்க டர்பைன்களை நிறுவகம் செய்து, மின்சக்தி உற்பத்தியைக் கூட்டிக் கொள்ளலாம்! உலகிலே 240 MWe [Mega Watt Electrical] உச்ச ஆற்றல் உடைய மிகப் பெரிய ‘ல ரான்ஸ் ‘ கடல்மட்ட மின்சக்தி நிலையம் பிரான்சிலே 1966 ஆண்டு முதல் இயங்கி வருகிறது! நிலையத்தின் கடலணை நீளம்: சுமார் அரை மைல் [760 மீடர்]! உச்ச மட்ட உயரம்: 45 அடி [13.4 மீடர்]! அது உற்பத்தி செய்யும் மின்சக்தி 300,000 ஜனத்தொகை யுடைய ஒரு நகருக்குப் போதுமானது!

கடல் அலைகள் தொடர்ந்து கரைநோக்கி அடிக்கும் போக்கு சக்தியை, முதலில் யந்திர சக்தியாக்கி, அடுத்து மின்சக்தியாக மாற்ற இரண்டு முறைகள் கையாளப் படுகின்றன. மேற்தள நீண்ட நேர்முக அலை யடிப்புகள், கீழ்த்தள மீட்சி அலை அடிப்புகள் ஆகிய இரண்டு வித அலைச் சக்திகளைப் பற்றும் யந்திர ஜனனிகள் தற்போது தயாரிக்கப் பட்டுள்ளன. முதல்முறை: கடற்கரையில் அமைக்கப்படும் குவிந்தகுகைக் கால்வாய்களில் [Tapered Channel] ‘ஊசல்போல் அசையும் நிலையான நீர்ச் சாதனங்கள் ‘ [Fixed Oscillating Water Column Devices (OWC)]. இரண்டாம் முறை: கடற்தளத்தில் அமைக்கப்படும் ‘ஊசல்போல் அசையும் மிதப்பு நீர்ச் சாதனங்கள் [Floating Oscillating Water Column Devices (OWC)]

மூன்று விதமான முறைகளில் கடற்கனல் மின்சக்தியாக மாற்றப்படுகிறது.

முதல் முறை: மீளும் சுற்றியக்க நிலையங்கள் [Closed-Cycle Plants (OTEC)]. இவ்வித இயக்க சாதனத்தில் பம்பு மூலம் வெப்ப மாற்றியில் [Heat Exchanger] சுற்றும் திரவம் ஒன்றைக் வெப்பக்கடல் வெள்ளம் சூடாக்கி, திரவத்தின் அழுத்தமும், உஷ்ணமும் அதிகமாக்கப்படும். அழுத்தத் திரவம் துளை வழியாக ஆவியாகி விரிந்து டர்பைன் சுழலிகளைச் [Turbine Rotors] சுற்றி, வலுவிழந்து குளிர்ந்த கடல் நீரோட்டத்தால் மறுபடியும் திரவமாகி, மீண்டும் சுற்றியக்கம் தொடர்கிறது.

இரண்டாம் முறை: மீளாத அல்லது திறந்த சுற்றியக்க நிலையங்கள் [Open-Cycle Plants (OTEC)] இம்முறையில் வெப்பக்கடல் வெள்ளத்தின் அழுத்தம் தணிந்த அழுத்த நிலையில் கொதிநிலைக்குக் [Boiling at Low Pressure] கொண்டு வரப்பட்டு, அதன் நீராவி டர்பைன் சுழலிகளைச் சுற்றி மின்சாரம் தயாரித்த பிறகு மீளாமல் திறந்த நிலையில் கடலில் விழுகிறது.

மூன்றாவது முறை: இரட்டைத்தலை நிலையங்கள் [Hybrid Plants (OTEC)]. இந்த நிலையங்களில் வெப்பக்கடல் வெள்ளம் நீராவி ஆகி ஒரு பகுதி இன்னுமொரு திரவத்தை ஆவியாக்கி டர்பைன் சுழலிகளைச் சுற்ற வைக்கும். அடுத்த பகுதி நீராவி குளிர்விக்கப் பட்டு, உப்புநீக்கமாகி [Desalination] குடிநீராக மாற்றப்படுகிறது.

மீளும் சுற்றியக்க நிலையங்களில் அமோனியா, ஃபிரியான் போன்ற தணிந்த கொதிநிலைத் திரவ வாயுக்கள் [Low Boiling Point fluids like Ammonia, Freon etc] பயன்படுகின்றன. அழுத்தம் அதிகமாக்கப் பட்ட அந்த திரவ வாயுக்கள் விரிந்து ஒரு டர்பைன் ஜனனியை இயக்கி, மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்கின்றன. மீளாத சுற்றியக்க நிலையங்களில் மெய்யாகக் கடல் வெள்ளம் சூடாக்கப்பட்டுத் தணிந்த அழுத்தத்தில் கொதிநிலைக்குக் கொண்டு வரப்படுகிறது. இரட்டைத்தலை நிலையங்களில் மேற்கூறிய இரண்டு ஏற்பாடுகளும் ஒரே சமயத்தில் இயங்கிப் பலன் தருகின்றன.

கடலலை ஆற்றலை மின்சக்தியாய் மாற்றும் துறையகங்கள்

அமெரிக்காவின் நியூ ஜெர்ஸியில் உள்ள OPTs [Ocean Power Technologies, New Jersey, USA] என்னும் கம்பெனி மிக மலிவான, முற்போக்கான, சூழ்மண்டல நலமான கடலலை மின்சக்தியை உற்பத்தி செய்யும் பொறித்துறையில் முன்னணியில் நிற்கிறது. OPTs பொறிநுணுக்கத்தைப் பின்பற்றி உற்பத்தி செய்யும் மின்சக்தி ஆற்றல் செலவு, மற்ற மூலவள மின்சக்தி நிலையங்களை விடக் கீழாகக் கணிக்கப் படுகிறது. குறிப்பாக 100 MW ஆற்றலுள்ள நிலையத்தில் உற்பத்தியாகும் மின்சார யூனிட் மதிப்பீடு 3-4 சென்ட்ஸ் [3-4 Cents/Kwh] ஆகவும் 1 MW ஆற்றலுள்ள நிலையத்தில் உற்பத்தியாகும் மின்சார யூனிட் மதிப்பீடு 7-10 சென்ட்ஸ்/kwh ஆகவும் மதிப்பீடு செய்யப் பட்டுள்ளது. இந்த மதிப்பீடுகளில் நிலையத்தின் கட்டமைப்பு, இயக்கம், பராமரிப்புச் செலவுகள் யாவும் சேர்க்கப் பட்டிருக்கின்றன.

மேலும் OPTs பொறித்துறை நிலையங்களைப் பற்றிக் குறிப்பாகக் கூறப்படும் மேற்பயன்கள்: நிலையத்தை தாங்கும் மிதப்பிகளைக் கட்டும் செலவு சிக்கனமானது. அதன் ஆயுட்காலமான 40 ஆண்டுவரை ஆகும் பராமரிப்புச் செலவுகள் குறைவானவை. 100 MW ஆற்றல் கொண்ட சம்பிரதாய மின்சார நிலையம் ஒன்றை அமைக்கத் தேவையானது, நகர்ப்புற நன்னிலம் 2 சதுர மைல்! அதே சமயத்தில் OPTs கடற்துறை ஆற்றல் நிலையம் நிறுவ கடலோரத்தில் விரும்பப்படாத, ஒரு சதுர மைலுக்கும் குறைந்த நிலப்பரப்பே போதுமானது! காற்றாடி, பரிதியின் சக்திகளை மாற்றுவதைவிட OPTs கடல்துறை பன்மடங்கு மேற்பயன்கள் அளிக்கின்றன. பரிதியின் சக்தியை [Solar Energy] மின்சக்தியாக்கப் பெருஞ் செலவாகும்! மேலும் பரிதியின் ஒளிக்கனலைப் பற்றிக் கொள்ள பரந்த அளவு தளப்பரப்பு தேவைப்படும்! அதுபோல் காற்றாடிக் கானகங்களை [Wind Farms] அமைக்கப் பல ஏக்கர் நிலப்பகுதிகள் தயாராக்கப்பட வேண்டும்!

கடற்தள ஆற்றல் சாதனங்கள் [Offshore Location, Ocean Water Column (OWC) Equipment] பொதுவாக வட்ட நேருளை வடிவத்தில் [Circular Cylinder] இருப்பவை. அதில் உள்ள காற்றடையும் கலன் ஒன்றுடன் டர்பைன் ஜனனி இணைக்கப் பட்டுள்ளது. கீழ்ப்பகுதி கடல்நீருள் மூழ்கி உள்ளது. அலைகளின் மோதல் கரை நோக்கி நெருங்கும் போது, கடல் வெள்ளம் கலனுக்குள் ஏறி, உள்காற்றின் அழுத்தத்தை அதிகமாக்குகிறது. காற்றழுத்தம் டர்பைன் சுழலிகளைச் சுற்றும்போது, ஜனனி மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்கிறது. எதிர்காலத்தில் மின்சக்தி உற்பத்திக்கு அலைச்சக்தி மூலவளமாகப் பயன்படப் பெரும் எதிர்ப்பார்ப்பு உள்ளது! ஈரோப்பில் இங்கிலாந்து, நார்வே ஆசியாவில் ஜப்பான், கொரியா போன்ற நாடுகள் ஏற்கனவே கடலலை மின்சக்தி நிலைய பொறிநுணுக்கங்களை விருத்தி செய்துள்ளன. ஜப்பான் நாடு 6800 தீவுகளைக் கொண்டு 21,000 மைல் நீளக் கடற்கரை கொண்டதாய் உள்ளது! அவற்றில் அமைக்கத் திட்டமிட்டுள்ள கடலலை மின்சக்தி உற்பத்தி நிறைவேற்றப் பட்டால், அது உலக மொத்த உற்பத்தில் மூன்றில் ஒருபங்காய் இருக்கும் என்று அறியப்படுகிறது!

இந்தியாவில் கடல்துறை மின்சக்தி ஆக்கத்துறைப் பணிகள்

பாரதத்தில் 1993 நவம்பர் மாதம் இந்திய அரசு தமிழ் நாட்டில் தேசீயக் கடற் பொறித்துறைக் கூடத்தை [National Institute of Ocean Technology (NIOT)] நிறுவியது. அக்கூடம் இந்தியக் கடற்துறைப் பொறியகத்தின் [Dept of Ocean Technology (DOD)] கீழ்ச் சென்னை இந்தியப் பொறிநுணுக்கக் கூடத்தின் [Indian Institute of Technology, Madras] ஆதரவுடன் பணி செய்ய அமைக்கப் பட்டது. அதன் குறிக்கோள், இந்திய மூலாதாரச் சாதனங்களைக் கொண்டு கடற்துறை வளத்தின் பயன்களைப் பெற்றுக் கொள்ள ஆராய்ச்சிகள் செய்வது.

1990 இல் இந்தியாவின் முதல் கடலலை மின்சக்தி பயிற்சி நிலையம், கேரளா கோவலம் கடற்கரையில் உள்ள விழிஞ்சம் [Wave Energy Plant at Vizhinjam, Kerala] என்னும் ஊரில் நிறுவகமாகி, மின்சக்திக் கோபுரப் பரிமாற்றுக் கம்பிகளின் வழியே அனுப்பியது. கடலலை ஆற்றலில் ஆய்வுகள் நடத்திப் பத்தாண்டுகளுக்குள் அமைக்கப்பட்டு ‘ஊசலாடும் நீர்த்தூண் ‘ [Oscillating Water Column (OWC)] நியதியில் அந்த நிலையம் இயங்கி வருகிறது. 1990 டிசம்பரில் அங்கே ‘கடற்தூண் பீடம் ‘ [Caisson] ஒன்று கட்டப்பட்டு, பாலத்துடன் கரைக்கு இணைக்கப் பட்டது. அதில் இதுவரை இருவித மின்சக்தி ஜனனச் சாதனங்கள் [Two Power Generation Modules] சோதிக்கப் பட்டுள்ளன. ‘ஊசலாடும் நீர்த்தூண் நியதியில் ‘ எவ்விதம் கடலலை மின்சாரத்தை உண்டாக்குகிறது ? கடலலை வெள்ளம் ஒரு கலனில் ஏறிக் காற்றை அழுத்தி டர்பைன் சுழலிகளைச் சுற்றி விடுகிறது. அப்போது டர்பைனுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ள ஜனனியில் மின்சாரம் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. கீழிறங்கும் வெள்ளம் காற்றை கலனுக்குள் மறுபடியும் இழுத்துக் கொள்கிறது. அதாவது கடலலைகள் ஏறி இறங்கும் போது, கடற்தூண் பிஸ்டன் போல் [Piston] முன்னும் பின்னும் இயங்கிக் உள்ளிருக்கும் காற்றின் அழுத்தத்தை அதிகமாக்கி, டர்பைன் சுழலிகளைச் சுற்ற வைக்கிறது. 1997 ஆண்டு முதல், சம்பிரதாய உதைப்பு சக்தி டர்பைன் [Impulse Turbine] மாட்டப்பட்டுச் சிறப்புடன் பணிபுரிந்து வருகிறது.

கடற்கனல் மின்சக்தி மாற்றப் பொறித்துறையை [Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC)] உலக நாடுகள் ஆர்வமோடு விருத்தி செய்து வருகின்றன. கடல் மேற்தளக் கீழ்த்தள வெப்ப வெள்ளத்தின் உஷ்ண வேறுபாட்டை [(25-30) டிகிரி C] மின்சக்தியாக மாற்றும் பொறித்துறை நுணுக்கத்தைப் பயன்படுத்திக் கடலில் தேக்கப்பட்டுள்ள ஏராளமான ஆற்றலை எடுக்க வாய்ப்புள்ளது. OTEC முறையில் மின்சக்தி உற்பத்தி செய்ய வெப்ப நீருக்கும், குளிர்ந்த நீருக்கும் குறைந்தது 15 டிகிரி C வித்தியாசம் இருக்க வேண்டும். இந்தியா ஜப்பான் நாட்டுடன் செய்த கூட்டாய்வில் டிசைன் செய்த 100 MW கடற்கனல் மின்சக்தி நிலையத்தில், ஒரு Kwh யூனிட் உற்பத்தி செய்ய 2.9 ரூபாய் [7 yen/Kwh (6 US cents/Kwh)] செலவாகும் என்று கணக்கிடப் பட்டுள்ளது. இச்செலவு அணுமின் நிலைய யூனிட் மதிப்புக்குப் போட்டியிடும்படி மலிவாக அமைந்துள்ளது என்று அறியப்படுகிறது.

1981 இல் வியென்னா பொறித்துறைப் பல்கலைக் கழகத்தின் பேராசிரியர் டாக்டர் மைக்கேல் காலினா [Dr. Michael Kalina] தான் புதிதாகக் கண்டு பிடித்த ‘காலினா மீளியக்கத்தில் ‘ [Kalina Cycle] அம்மோனியா-நீர்க் கலப்புத் திரவம் பணித்திரவமாய் வெப்பமாற்றியில் [Working Fluid in Heat Exchanger] முதன்முதல் பயன்படுத்தப் பட்டது. அவரது மீளியக்கத்தை நிரூபித்துக் காட்டி, அதை மேம்படுத்தி ஜப்பான் நிபுணர் யுஹேரா [Uehara] என்பவர் யுஹேரா மீளியக்கத்தை [Uehara Cycle] அறிமுகம் செய்தார். காலினா மீளியக்கத்தில் வெப்பப் பயன்பாடு 5% [Thermal Efficiency] விளையும் போது, யுஹேரா மீளியக்கத்தில் 1%-2% மிகையாகி 6%-7% கிடைத்தது! 1997 இல் ஜப்பானின் சாஹா பல்கலைக் கழகமும், தமிழ் நாட்டின் தேசீயக் கடற் பொறித்துறைக் கூடமும் இணைந்து, யுஹேரா மீளியக்கத்தில் இயங்கும் 1 MW OTEC நிலையம் டிசைன் செய்து, 2000 இல் இந்து மகாக் கடலில் கட்டப் பட்டது. அதனுடைய குறிப்பயன் வெற்றியானால், அடுத்து 25 MW, 50 MW OTEC நிலையங்கள் நிறுவப்படத் திட்டங்கள் வகுக்கப் பட்டுள்ளன.

கடற்துறை மின்சக்தி நிலையங்களில் நேரும் பிரச்சனைகள்

கடற்துறை ஆற்றல் மின்சக்தி மாற்றப் பணிகளில் பலவித சிக்கல்களும், சிரமங்களும், பிரச்சனைகளும் உள்ளன! முதலில் கடல் வெள்ளத்தைச் சேமிக்கக் கட்டப்படும் கடற்தள அணையை அமைப்பது மிகச் சிரமான பொறியியல் சாதனை! அதை நிறுவகம் செய்ய முதலில் அதிக நிதிச் செலவாகிறது! அடுத்து கடற்கனல் எடுப்புச் சாதன மிதக்கும் நிலையங்களை அமைப்பதில் பல சிக்கல்கள் நேரும்! பேரலைகளின் அடிதாங்கும் திறனும், பெரும்புயல் தாக்குதல்களை எதிர்க்கும் வலுவும், மிதப்பு நிலையத்துக்கு இருக்க வேண்டும்! மேலும் கடல் உப்புநீரில் துருப்பிடித்துக் கரைந்து போகாத உலோகக் கலவைப் பைப்புகள், கருவிகள், பிளாஸ்டிக் சாதனங்கள் பயன்படுத்தப் பட வேண்டும்! அமெரிக்க எரிசக்தித் துறையகம் [US Dept of Energy] தற்போது விலைமிக்க டிடேனியம் [Titanium] உலோகத்திற்குப் பதிலாக, அலுமினியம் கலவை [Aluminium Alloy], தாமிரக் கலவை [Copper Alloy] உபயோகிக்கப் படலாம் என்று அறிவிக்கிறது! இடையிடையே குளோரின் புகுத்தப் பட்டு [Chlorination] கடல் கரையான்கள் தின்னாமல், துருப்பிடிக்காமல் [Biofouling & Corrosion] வெப்பமாற்றிச் சாதனங்களைப் [Heat Exchangers] பாதுகாத்துச் சோதித்து வருவது அவசியம் என்றும் எச்சரிக்கிறது! ஆயினும் சில ஆண்டுகள் கழித்து, வெப்பமாற்றிச் சாதனங்களைப் புதுப்பிக்க [Replacement] நேரிடலாம்! அல்லது வெப்ப மாற்றிகளில் தீய்ந்து போன குழல்கள் நீக்கப்பட்டுப் புதுக்குழல்கள் [Retubing] மாட்ட நேரிடலாம்!

எல்லாவற்றுக்கும் மேலாக கடல்மட்ட மின்சக்தி நிலையங்களின் [Tidal Power Station] ‘திறம்பாடு இலக்கம் ‘ [Capacity Factor (20%-35%)] மற்ற அனைத்து மின்சக்தி நிலையங்களிலும் மிகக் குறைவு! அதுபோல் ‘பயன்பாடு இலக்கமும் ‘ [Efficiency 25%] மிகக் குறைவு! காரணம் சந்திர நகர்ச்சியால் ஏற்படும் கடலின் உச்ச, நீச்ச மட்டங்கள் [High, Low Tides] நாள்தோறும் இருமுறை மெதுவாக ஏறி இறங்கி மாறுபவை! உச்ச மட்ட ஏற்றத்தில், கடலணை கடல் வெள்ளத்தைச் சேமித்துக் கொண்டு, அதன் முடிவில் கதவுகள் [Water Gates] மூடிக் கொள்ளும். கடலில் நீச்ச மட்டமாகும் போது டர்பைன் சுழலிகள் வழியாக நீரோடி, அவற்றைச் சுற்றவைக்கும். சுழலிகளுடன் இணைக்கப்பட்ட ஜனனியில் மின்சாரம் உற்பத்தியாகும். கடல் அணையில் நீர் உயர்வது 15 அடி முதல் 40 அடி வரை இருப்பதால், டர்பைன் சுழலிகளைச் சுற்ற வைக்கும் நீரழுத்தம் மிகக் குறைவு! பிரென்ச் ‘ல ரான்ஸ் ‘ நிலையத்தில் 1997 இல் புதிய மாறுபாடுகள் செய்யப்பட்டு உச்ச, நீச்ச கடல்மட்ட ஏற்ற இறக்க சமயங்களில் நேர்போக்கிலும், எதிர்ப்போக்கிலும் வெள்ளம் புகும்போது, டர்பைன் சுழலிகள் சுற்றி மின்சக்தி உண்டாக்க வசதி செய்யப் பட்டுள்ளது!.

தகவல்கள்:

1. A Special Report on Energy By: The National Geographic Magazine [Feb 1981]

2. Ocean Tidal Technical, Frequently Asked Questions (www.poemsinc.org) [March 2003]

3. Harvesting Energy from Tides By: Stuard Baird M.Eng., M.A.

4. Tokyo Report on Ocean Wave Energy Conversion Projects [April 23, 1998]

5. Energy from the Ocean [Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC)]

6. Report on Ocean Power Technologies, New Jersey, USA.

7. Development of Electric Power Plant from Ocean Wave Energy [www.kordi.re.kr/eng]

8. Ocean Thermal Energy, Dept of Ocean Mechanical Engineering, National Fisheries University, Japan.

9. National Institute of Ocean Development, The National Institute of Ocean Technology (NIOT) Tamil Nadu, India.

****

jayabar@bmts.com [S. Jayabarathan]

Series Navigation