Τα κύματα του ωκεανού περιέχουν μεγάλη ποσότητα ενέργειας προέρχεται από τους ανέμους, έτσι ώστε η επιφάνεια του ωκεανού να μπορεί να θεωρηθεί ως τεράστιος συλλέκτης αιολικής ενέργειας.
Επιπλέον, οι θάλασσες απορροφούν τεράστιες ποσότητες ηλιακής ενέργειας, που συμβάλλει επίσης στην κίνηση των ωκεανών ρευμάτων και κυμάτων.
Τα κύματα είναι κύματα ενέργειας παράγεται, όπως έχω ήδη πει, από ανέμους και ηλιακή θερμότητα, που μεταδίδονται από την επιφάνεια της επιφάνειας των ωκεανών και η οποία αποτελείται από κάθετη και οριζόντια κίνηση των μορίων του νερού.
Το νερό κοντά στην επιφάνεια όχι μόνο κινείται από πάνω προς τα κάτω, με το πέρασμα του λοφίου (είναι το υψηλότερο μέρος του, συνήθως με αφρό) και του κόλπου (το χαμηλότερο μέρος του κύματος), αλλά, απαλό πρήξιμο, επίσης κινείται προς τα εμπρός στην κορυφή του κύματος και προς τα πίσω στο στήθος.
Τα μεμονωμένα μόρια έχουν επομένως μια περίπου κυκλική κίνηση, που αυξάνεται όταν πλησιάζει η κορυφή, στη συνέχεια προς τα εμπρός με την κορυφή, προς τα κάτω όταν υστερεί, και προς τα πίσω μέσα στο κύμα.
Αυτά τα κύματα ενέργειας στην επιφάνεια των θαλασσών, κύματα, μπορούν να ταξιδέψουν εκατομμύρια χιλιόμετρα και σε ορισμένα μέρη, όπως ο Βόρειος Ατλαντικός, η αποθηκευμένη ποσότητα ενέργειας μπορεί να φτάσει τα 10 KW για κάθε τετραγωνικό μέτρο ωκεανού, το οποίο αντιπροσωπεύει ένα τεράστιο ποσό εάν λάβετε υπόψη το μέγεθος της επιφάνειας του ωκεανού.
Οι περιοχές του ωκεανού με την υψηλότερη ποσότητα ενέργειας συσσωρευμένα στα κύματα είναι εκείνες οι περιοχές πέρα από το 30º γεωγραφικό πλάτος και νότος, όταν οι άνεμοι είναι ισχυρότεροι.
Στην παρακάτω εικόνα μπορείτε να δείτε πώς το ύψος ενός κύματος ποικίλλει ανάλογα με τον βυθό ανάλογα με την προσέγγισή του στο έδαφος.
Αξιοποίηση κυματικής ενέργειας
Αυτός ο τύπος τεχνολογίας αρχικά επεξεργάστηκε και εφαρμόστηκε τη δεκαετία του 1980, και έχει μεγάλη υποδοχή, λόγω της ανανεώσιμα χαρακτηριστικά και την τεράστια βιωσιμότητά του εφαρμογή στο εγγύς μέλλον.
Η εφαρμογή του καθίσταται ακόμη πιο βιώσιμη μεταξύ των γεωγραφικών πλάτους 40 ° και 60 ° λόγω των χαρακτηριστικών των κυμάτων.
Για τον ίδιο λόγο, έχει γίνει μια προσπάθεια για μεγάλο χρονικό διάστημα να μετατραπεί η κάθετη και οριζόντια κίνηση των κυμάτων σε ενέργεια που μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τον άνθρωπο, γενικά αιολική ενέργεια, αν και έχουν επίσης πραγματοποιηθεί έργα για τη μετατροπή της σε μηχανική κίνηση.
Πρωτοποριακό έργο στις Καναρίους Νήσους
Υπάρχει μια μεγάλη ποικιλία συσκευών που έχουν σχεδιαστεί για τέτοιους σκοπούς, οι οποίες μπορούν να εντοπιστούν τις ακτές, στην ανοικτή θάλασσα ή βυθισμένος στον ωκεανό.
Επί του παρόντος, αυτή η ενέργεια έχει εφαρμοστεί σε πολλές από τις ανεπτυγμένες χώρες, επιτυγχάνοντας έτσι μεγάλα οφέλη για τις οικονομίες αυτών των χωρών, αυτό οφείλεται στο υψηλό ποσοστό ενέργειας που παρέχεται σε σχέση με τη συνολική ενέργεια που απαιτείται ετησίως.
Για παράδειγμα:
- Στις Ηνωμένες Πολιτείες εκτιμάται ότι γύρω 55 TWh ανά έτος αντικαθίστανται από ενέργειες από την κίνηση των κυμάτων. Αυτή η τιμή είναι 14% της συνολικής ενεργειακής αξίας που απαιτεί η χώρα ετησίως.
- Και σε Ευρώπη είναι γνωστό ότι γύρω 280 TWh Προέρχονται από ενέργειες που δημιουργούνται από την κίνηση των κυμάτων το χρόνο.
Συσσωρευτές ενέργειας χερσαίων κυμάτων
Σε περιοχές όπου αληγείς άνεμοι (Αυτοί οι άνεμοι φυσούν σχετικά συνεχώς το καλοκαίρι, το βόρειο ημισφαίριο και λιγότερο το χειμώνα. Κυκλοφορούν μεταξύ των τροπικών περιοχών, από το γεωγραφικό πλάτος 30-35º προς τον ισημερινό. Κατευθύνονται από τις υψηλές υποτροπικές πιέσεις, προς τις χαμηλές ισημερινές πιέσεις.) Παρέχουν συνεχείς μετακίνηση στα κύματα, μπορείτε χτίστε μια δεξαμενή με κεκλιμένο τοίχο από σκυρόδεμα που βλέπει στον ωκεανό, στο οποίο τα κύματα μπορούν να γλιστρήσουν για να συσσωρευτούν στη δεξαμενή που βρίσκεται μεταξύ 1,5 και 2 μέτρων πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας.
Αυτό το νερό θα μπορούσε να στροβιλιστεί, επιτρέποντάς του να επιστρέψει στη θάλασσα, για να παράγει ηλεκτρική ενέργεια.
Η άνοδος και η πτώση των παλιρροιών, σε ορισμένους τομείς όπου αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να εφαρμοστεί, είναι πολύ μικρή, επομένως δεν θα προκαλέσει παρεμβολές.
Σε παράκτιες περιοχές όπου τα κύματα έχουν πολλή συσσωρευμένη ισχύ, τα κύματα μπορούν να καθοδηγούνται από τσιμεντόλιθους αγκυροβολημένους στην ανοιχτή θάλασσα, οι οποίες μπορούν συγκεντρώστε σχεδόν όλη την ενέργεια ενός κύματος μπροστά 10 χιλιόμετρα πλάτος σε μια μικρή περιοχή πλάτους 400 μέτρων.
Τα κύματα σε αυτήν την περίπτωση θα είχαν ύψος 15 έως 30 μέτρα όταν κινούνται προς την ακτή, έτσι το νερό θα μπορούσε εύκολα να συσσωρευτεί σε μια δεξαμενή που βρίσκεται σε ένα ορισμένο ύψος.
Με την απελευθέρωση αυτού του νερού στον ωκεανό, η ηλεκτρική ενέργεια θα μπορούσε να παραχθεί χρησιμοποιώντας συμβατικό υδροηλεκτρικό εξοπλισμό.
Χρήση κυματικής κίνησης
Υπάρχουν διάφορες συσκευές αυτού του τύπου.
Στην παρακάτω εικόνα μπορείτε να δείτε μια που έχει χρησιμοποιηθεί πρακτικά και που έχει δώσει αρκετά ικανοποιητικά αποτελέσματα.
Είναι ένα σύστημα αξιοποίησης της κυματικής ενέργειας του οποίου η λειτουργία είναι αρκετά απλή και αποτελείται από τα ακόλουθα:
- Το κύμα ανεβαίνει χτίζει πίεση αέρα μέσα στην κλειστή δομή. Ακριβώς το ίδιο σαν να πιέζουμε μια σύριγγα.
- Οι βαλβίδες "αναγκάζουν" τον αέρα να περάσει μέσω του στροβίλου έτσι ώστε να γυρίζει και να κινεί τη γεννήτρια, παράγοντας ηλεκτρική ενέργεια.
- Όταν το κύμα κατεβαίνει, παράγει κατάθλιψη στον αέρα.
- Οι βαλβίδες «αναγκάζουν» πάλι τον αέρα να διέλθει από την τουρμπίνα στην ίδια κατεύθυνση με την προηγούμενη περίπτωση, με την οποία ο στρόβιλος συνεχίζει την περιστροφή του, κινεί τη γεννήτρια και συνεχίζει να παράγει ηλεκτρικό ρεύμα.
Η ίδια αρχή εφαρμόστηκε στο Καϊμέι πλοίο τροφοδοτείται από αεροσυμπιεστή, ένα κοινό σχέδιο της ιαπωνικής κυβέρνησης και του Διεθνούς Οργανισμού Ενέργειας.
Τα αποτελέσματα αυτού του έργου ήταν πολύ παραγωγικά, αν και η χρήση του δεν έχει γίνει ευρέως διαδεδομένη.
Η ίδια τεχνολογία έχει εφαρμοστεί πρόσφατα, αλλά χρησιμοποιεί μεγάλα πλωτούς τσιμεντόλιθους, σε ένα έργο που κατασκευάστηκε στη Σκωτία.
Υπάρχουν και άλλες συσκευές μετατρέψτε την κίνηση προς τα πάνω και προς τα κάτω του κύματος για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας όπως:
Η σχεδία του Κόκερελ
Αυτή η συσκευή αποτελείται από μια αρθρωτή σχεδία που λυγίζει με τη διέλευση των κυμάτων, εκμεταλλευόμενη έτσι την κίνηση κίνησης μιας υδραυλικής αντλίας.
Η πάπια του Salter
Μια άλλη πιο γνωστή είναι η πάπια Salter, η οποία αποτελείται από μια συνεχή σειρά οβάλ σχήματος σωμάτων που κινούνται εναλλάξ προς τα εμπρός και προς τα πίσω, όταν «προσδένονται» από τα κύματα.
Ο αερόσακος του Πανεπιστημίου Lancaster
Ο αερόσακος αποτελείται από σωλήνα διαμέτρου από ενισχυμένο ελαστικό μήκους 180 μέτρων. Καθώς τα κύματα ανεβαίνουν και πέφτουν, ο αέρας εισέρχεται στα διαμερίσματα της σακούλας για την οδήγηση ενός στροβίλου.
Ο κύλινδρος του Πανεπιστημίου του Μπρίστολ
Αυτός ο κύλινδρος έχει διάταξη παρόμοια με εκείνη ενός βαρελιού τοποθετημένου στο πλάι του που επιπλέει αμέσως κάτω από την επιφάνεια. Ο κύλινδρος περιστρέφεται με την κίνηση των κυμάτων, τραβώντας αλυσίδες συνδεδεμένες με υδραυλικές αντλίες που βρίσκονται στο βυθό.
Άμεση χρήση κυματικής κίνησης
Έχουν δοκιμαστεί άλλα συστήματα που χρησιμοποιούν άμεσα την ανοδική και προς τα κάτω κίνηση των κυμάτων.
Ενας από αυτούς, με βάση την κίνηση των δελφινιών και των φαλαινών, μπορείτε να το δείτε σε αυτό το διάγραμμα.
Η αρχή της λειτουργίας είναι πολύ απλή και αποτελείται από τα εξής:
- Όταν το κύμα ανεβαίνει και ωθεί ένα πτερύγιο, το οποίο μπορεί να κινηθεί μεταξύ 10 και 15º.
- Στη συνέχεια, το πτερύγιο φτάνει στο τέλος της διαδρομής του και το κύμα συνεχίζει να ανεβαίνει, εδώ υπάρχει μια ανοδική ώθηση από το κύμα που το πτερύγιο μετατρέπεται σε ώθηση προς τα πίσω.
- Αργότερα, όταν το κύμα κατεβαίνει, μετακινεί το πτερύγιο προς τα κάτω και το ίδιο φαινόμενο εμφανίζεται όπως στην προηγούμενη περίπτωση.
Εάν το σκάφος έχει συστήματα αυτού του τύπου, ωθείται από την επίδραση των κυμάτων χωρίς να καταναλώνει την παραμικρή ποσότητα ενέργειας.
Οι πειραματικές δοκιμές αυτού του συστήματος ήταν ικανοποιητικές, αν και όπως και στην προηγούμενη περίπτωση, η χρήση του δεν έχει γενικευθεί.
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της κυματικής ενέργειας
Η κυματική ενέργεια έχει μεγάλα πλεονεκτήματα όπως:
- Είναι μια πηγή ανανεώσιμη ενέργεια και ανεξάντλητη σε ανθρώπινη κλίμακα.
- Οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις της είναι σχεδόν μηδενικές, εάν εκτός από συστήματα συσσώρευσης κυματικής ενέργειας στην ξηρά.
- Πολλές παράκτιες εγκαταστάσεις μπορούν να είναι ενσωματωμένο σε συγκροτήματα λιμένων ή άλλου τύπου.
Αντιμετωπίζοντας αυτά τα πλεονεκτήματα που έχει Μερικά μειονεκτήματα, μερικά πιο σημαντικά είναι:
- Συστήματα συσσώρευσης κυματική ενέργεια στην ξηρά μπορεί να έχει ισχυρή περιβαλλοντικών επιπτώσεων
- Είναι σχεδόν αποκλειστικά χρησιμοποιήσιμο σε βιομηχανικές χώρες, επειδή ένα ευνοϊκό κυματικό καθεστώς σπάνια βρίσκεται στον Τρίτο Κόσμο. Η κυματική ενέργεια απαιτεί υψηλές επενδύσεις κεφαλαίου και μια ανεπτυγμένη τεχνολογική βάση που δεν έχουν οι φτωχές χώρες.
- Κυματική ενέργεια ή κύματα δεν μπορεί να προβλεφθεί ακριβώς, καθώς τα κύματα εξαρτώνται από τις καιρικές συνθήκες.
- Πολλοί από οι συσκευές που αναφέρθηκαν εξακολουθούν να έχουν δυσλειτουργίες και αντιμετωπίζουν πολύπλοκα τεχνολογικά διλήμματα.
- Οι παράκτιες εγκαταστάσεις διαθέτουν μεγάλη οπτική επίδραση.
- Σε υπεράκτιες εγκαταστάσεις είναι πολύ συγκρότημα για τη μετάδοση της ενέργειας που παράγεται στην ηπειρωτική χώρα.
- Οι εγκαταστάσεις πρέπει αντέχουν σε πολύ ακραίες συνθήκες για μεγάλα χρονικά διαστήματα.
- Τα κύματα έχουν υψηλή ροπή και χαμηλή γωνιακή ταχύτητα, η οποία πρέπει να μετατραπεί σε χαμηλή ροπή και υψηλή γωνιακή ταχύτητα, που χρησιμοποιείται σε όλες σχεδόν τις μηχανές. Αυτή η διαδικασία έχει ένα πολύ χαμηλή απόδοση, χρησιμοποιώντας τις τρέχουσες τεχνολογίες.