طاقة الأمواج أو طاقة الأمواج

تحتوي أمواج المحيط على كمية كبيرة من الطاقة مشتق من الرياح ، بحيث يمكن رؤية سطح المحيط على أنه أ مجمع هائل لطاقة الرياح.

وعلاوة على ذلك، تمتص البحار كميات هائلة من الطاقة الشمسيةوالذي يساهم أيضًا في حركة التيارات والأمواج المحيطية.

الأمواج هي موجات من الطاقة تتولد ، كما قلت سابقًا ، عن طريق الرياح والحرارة الشمسية ، التي تنتقل عن طريق سطح المحيطات والتي تتكون من حركة رأسية وأفقية لجزيئات الماء.

لا يتحرك الماء القريب من السطح فقط من أعلى إلى أسفل ، مع مرور القمة (وهو أعلى جزء منه ، وعادة ما تكون مغطاة بالرغوة) والجيوب الأنفية (الجزء السفلي من الموجة) ، ولكن ، ينتفخ بلطف ، إنه أيضًا يتحرك للأمام على قمة الموجة وإلى الخلف في الحضن.

لذلك فإن الجزيئات الفردية لها حركة دائرية تقريبًا ، ترتفع عندما تقترب القمة ، ثم تتقدم للأمام مع القمة ، وتنخفض عندما تتخلف وراءها ، وتتراجع داخل الموجة.

موجات الطاقة هذه على سطح البحار ، الأمواج ، يمكنهم السفر ملايين الكيلومترات وفي بعض الأماكن ، مثل شمال الأطلسي ، يمكن أن تصل كمية الطاقة المخزنة إلى 10 كيلوواط لكل متر مربع من المحيطوالتي تمثل كمية هائلة إذا أخذنا في الاعتبار حجم سطح المحيط.

مناطق المحيط ذات أعلى كمية من الطاقة المتراكمة في الأمواج هي تلك المناطق الواقعة وراء 30 درجة وخط عرض وجنوبا عندما تكون الرياح أقوى.

في الصورة التالية ، يمكنك أن ترى كيف يختلف ارتفاع الموجة حسب قاع البحر وفقًا لنهجها من الأرض.

تسخير طاقة الأمواج

تم العمل على هذا النوع من التكنولوجيا في البداية وتم تنفيذه في الثمانينيات من القرن الماضي ، ولاقى قبولًا كبيرًا ، نظرًا له الخصائص المتجددة ، وقدرتها الهائلة على البقاء التنفيذ في المستقبل القريب.

كما يصبح تنفيذه أكثر قابلية للتطبيق بين خطوط العرض 40 درجة و 60 درجة بسبب خصائص الأمواج.

لهذا السبب نفسه ، تم إجراء محاولة لفترة طويلة لتحويل الحركة الرأسية والأفقية للموجات إلى طاقة يمكن استخدامها من قبل الإنسان ، طاقة الرياح بشكل عام ، على الرغم من تنفيذ مشاريع لتحويلها إلى حركة ميكانيكية.

هناك مجموعة متنوعة من الأجهزة المصممة لهذه الأغراض ، والتي يمكن العثور عليها في السواحل في أعالي البحار أو المغمورة في المحيط.

حاليا ، تم تنفيذ هذه الطاقة في العديد من الدول المتقدمة ، وبالتالي تحقيق فوائد كبيرة لاقتصادات هذه الدول ، ويرجع ذلك إلى نسبة عالية من الطاقة الموردة مقارنة بإجمالي الطاقة المطلوبة سنويًا.

على سبيل المثال:

• في الولايات المتحدة يقدر أن حوالي 55 تيراواط ساعة في السنة يتم استبدالهم بطاقات من حركة الأمواج. هذه القيمة هي 14٪ من إجمالي قيمة الطاقة التي تطلبها الدولة سنويًا.
• وفي أوروبا من المعروف أن حولها 280 تيراواط ساعة إنها تأتي من الطاقات المتولدة عن حركة الأمواج في السنة.

مراكم طاقة الأمواج البرية

في المناطق التي الرياح التجارية (تهب هذه الرياح باستمرار نسبيًا في الصيف ، في نصف الكرة الشمالي ، وأقل في الشتاء. وهي تدور بين المناطق المدارية ، من خط العرض 30-35 درجة باتجاه خط الاستواء. وهي موجهة من الضغوط شبه الاستوائية العالية ، نحو الضغوط الاستوائية المنخفضة.) الحركة إلى الأمواج ، يمكنك ذلك بناء خزان بجدار مائل من الخرسانة التي تواجه المحيط ، حيث يمكن أن تنزلق الأمواج لتتراكم في الخزان الواقع بين 1,5 و 2 متر فوق مستوى سطح البحر.

يمكن أن تكون هذه المياه قابلة للتوربينات ، مما يسمح لها بالعودة إلى البحر لإنتاج الكهرباء.

إن صعود وهبوط المد والجزر ، في بعض المناطق التي تكون فيها هذه التكنولوجيا قابلة للتطبيق ، صغير جدًا ، لذا لن ينتج عنه أي تداخل.

في المناطق الساحلية حيث تمتلك الأمواج الكثير من القوة المتراكمة ، يمكن توجيه الأمواج بواسطة كتل خرسانية راسية في البحر المفتوح ، والتي يمكن تركز كل طاقة مقدمة موجة بعرض 10 كيلومترات تقريبًا في منطقة صغيرة بعرض 400 متر.

سيكون ارتفاع الأمواج في هذه الحالة من 15 إلى 30 مترًا عند التحرك نحو الساحل ، لذلك يمكن أن يتراكم الماء بسهولة في خزان يقع على ارتفاع معين.

من خلال إطلاق هذه المياه في المحيط ، يمكن إنتاج الكهرباء باستخدام المعدات الكهرومائية التقليدية.

استخدام حركة الموجة

هناك أجهزة مختلفة من هذا النوع.

في الصورة التالية يمكنك أن ترى واحدة تم استخدامها عمليا والتي أعطت نتائج مرضية تماما.

إنه نظام لتسخير طاقة الأمواج يكون تشغيله بسيطًا للغاية ويتألف مما يلي:

• الموجة تصعد يبني ضغط الهواء داخل الهيكل المغلق. تمامًا كما لو ضغطنا على حقنة.
• تعمل الصمامات على "إجبار" الهواء على المرور عبر التوربين بحيث يدير المولد ويحرّكه ، مما ينتج عنه طاقة كهربائية.
• عندما تنخفض الموجة تنتج اكتئاب في الهواء.
• تقوم الصمامات مرة أخرى "بإجبار" الهواء على المرور عبر التوربين في نفس الاتجاه كما في الحالة السابقة ، حيث يستأنف التوربين دورانه ويحرك المولد ويستمر في إنتاج الكهرباء.

تم تطبيق هذا المبدأ نفسه في سفينة كيمي مدعوم من توربينات الهواء المضغوط ، وهو مشروع مشترك بين الحكومة اليابانية ووكالة الطاقة الدولية.

كانت نتائج هذا المشروع مثمرة للغاية ، على الرغم من أن استخدامه لم ينتشر على نطاق واسع.

تم تطبيق نفس التقنية مؤخرًا ، ولكن باستخدام كتل خرسانية كبيرة عائمة، في مشروع بني في اسكتلندا.

هناك أجهزة أخرى أيضًا تحويل حركة صعودا وهبوطا من الموجة لإنتاج الكهرباء مثل:

طوف كوكريل

يتكون هذا الجهاز من طوف مفصلي ينحني مع مرور الأمواج ، وبالتالي يستفيد من الحركة لتشغيل مضخة هيدروليكية.

بطة سالتr

ومن المعروف أيضًا بطة سالتر ، والتي تتكون من سلسلة متواصلة من الأجسام البيضاوية الشكل تتحرك بالتناوب إلى الأمام والخلف ، عندما "تضرب" الأمواج.

الوسادة الهوائية بجامعة لانكستr

تتكون الوسادة الهوائية من أنبوب مقصورة مطاطي مقوى بطول 180 مترًا. عندما ترتفع الأمواج وتهبط ، يتم سحب الهواء إلى مقصورات الكيس لتشغيل التوربينات.

اسطوانة جامعة بريستول

هذه الأسطوانة لها تكوين مشابه للبرميل الموضوعة على جانبها والتي تطفو مباشرة تحت السطح. يدور البرميل مع حركة الأمواج ، ويسحب السلاسل المتصلة بالمضخات الهيدروليكية الموجودة في قاع البحر.

الاستخدام المباشر لحركة الموجة

تم اختبارها أنظمة أخرى للاستفادة بشكل مباشر من الحركة الصاعدة والهابطة للموجات.

واحد منهم، بناءً على حركة الدلافين والحيتان، يمكنك رؤيته في هذا الرسم التخطيطي.

مبدأ التشغيل بسيط للغاية ويتكون مما يلي:

• عندما ترتفع الموجة وتدفع الزعنفة ، والتي يمكن أن تتحرك بين 10 و 15 درجة.
• بعد ذلك ، تصل الزعنفة إلى نهايتها في السفر وتستمر الموجة في الارتفاع ، وهنا توجد دفعة صعودية بالموجة التي تتحول الزعنفة إلى دفع للخلف.
• في وقت لاحق ، عندما تنخفض الموجة ، فإنها تحرك الزعنفة لأسفل وتحدث نفس الظاهرة كما في الحالة السابقة.

إذا كان القارب يحتوي على أنظمة من هذا النوع ، فإنه يتم دفعه بتأثير الموجات دون استهلاك أقل قدر من الطاقة.

كانت الاختبارات التجريبية لهذا النظام مرضية ، على الرغم من أنه كما في الحالة السابقة ، لم يتم تعميم استخدامه أيضًا.

مزايا وعيوب طاقة الأمواج

طاقة الأمواج لها مزايا عظيمة على النحو التالي:

• إنه مصدر الطاقة المتجددة ولا ينضب على المستوى البشري.
• تأثيرها البيئي لا شيء عمليا، إذا استثنينا أنظمة تجميع طاقة الأمواج على الأرض.
• يمكن أن يكون العديد من المرافق الساحلية تم دمجها في مجمعات الموانئ أو من نوع آخر.

في مواجهة هذه المزايا لديها بعض العيوب، وبعضها أكثر أهمية:

• أنظمة التراكم يمكن أن يكون لطاقة الموجة على الأرض قوة التأثير البيئي
• تقريبا قابلة للاستخدام حصريًا في البلدان الصناعية، لأنه نادرًا ما يوجد نظام موجة موات في العالم الثالث ؛ تتطلب طاقة الأمواج استثمارات رأسمالية عالية وقاعدة تكنولوجية عالية التطور لا تمتلكها البلدان الفقيرة.
• طاقة الأمواج أو الأمواج لا يمكن توقعها بالضبطلأن الأمواج تعتمد على الأحوال الجوية.
• كثير من الأجهزة المذكورة لا يزال لديهم أعطال وهم يواجهون معضلات تكنولوجية معقدة.
• المرافق الساحلية لها تأثير بصري كبير.
• في المرافق البحرية جدا معقد لنقل الطاقة المنتجة إلى البر الرئيسي.
• المرافق يجب أن تحمل الظروف القاسية للغاية لفترات طويلة من الزمن.
• تتميز الأمواج بعزم دوران مرتفع وسرعة زاوية منخفضة ، والتي يجب تحويلها إلى عزم دوران منخفض وسرعة زاوية عالية ، تُستخدم في جميع الآلات تقريبًا. هذه العملية لها أداء منخفض للغايةباستخدام التقنيات الحالية.