Energia fal lub energia fal

Fale oceaniczne zawierają dużą ilość energii pochodzi z wiatrów, dzięki czemu powierzchnia oceanu może być postrzegana jako ogromny kolektor energii wiatrowej.

Ponadto morza pochłaniają ogromne ilości energii słonecznej, co również przyczynia się do ruchu prądów i fal oceanicznych.

Fale to fale energii generowane, jak już powiedziałem, przez wiatry i ciepło słoneczne, które jest przenoszone przez powierzchnię oceanów i które polega na pionowym i poziomym ruchu cząsteczek wody.

Woda przy powierzchni nie tylko przemieszcza się z góry na dół, wraz z przejściem grzbietu (jest to jego najwyższa część, zwykle zwieńczona pianą) i zatoki (najniższy odcinek fali), ale również delikatnie puchnie. porusza się do przodu po grzbiecie fali i do tyłu na piersi.

Poszczególne cząsteczki wykonują więc z grubsza ruch okrężny, podnosząc się, gdy grzebień zbliża się, następnie do przodu wraz z grzebieniem, w dół, gdy pozostaje w tyle i do tyłu w obrębie fali.

Te fale energii na powierzchni mórz, fale, mogą podróżować miliony kilometrów aw niektórych miejscach, np. na północnym Atlantyku, ilość zmagazynowanej energii może osiągnąć 10 kW na każdy metr kwadratowy oceanu, co stanowi ogromną kwotę, jeśli weźmie się pod uwagę wielkość powierzchni oceanu.

Obszary oceanu o największej ilości energii nagromadzone w falach są te regiony poza 30º szerokości geograficznej i południowej, kiedy wiatry są najsilniejsze.

Na poniższym obrazku można zobaczyć, jak wysokość fali zmienia się w zależności od dna morskiego w zależności od podejścia do lądu.

Wykorzystanie energii fal

Ten rodzaj technologii był początkowo rozwijany i wdrażany w latach 1980. XX wieku i dzięki temu cieszy się dużym uznaniem właściwości odnawialne i jego ogromna żywotność wdrożenie w najbliższej przyszłości.

Jego realizacja staje się również bardziej opłacalna między szerokościami geograficznymi 40 ° a 60 ° ze względu na charakterystykę fal.

Z tego samego powodu od dawna podejmuje się próby przekształcenia pionowego i poziomego ruchu fal w energię, którą może wykorzystać człowiek, głównie energię wiatru, chociaż podejmowano również projekty przekształcenia go w ruch mechaniczny.

Istnieje wiele różnych urządzeń zaprojektowanych do takich celów, które można umieścić w plikach wybrzeża, na pełnym morzu lub pod wodą morską.

Obecnie energia ta została wdrożona w wielu krajach rozwiniętych, osiągając tym samym duże korzyści dla gospodarek tych krajów, wynika to z wysoki procent dostarczonej energii w stosunku do całkowitej energii wymaganej w ciągu roku.

Na przykład:

• W Stanach Zjednoczonych szacuje się, że około 55 TWh rocznie są zastępowane energiami pochodzącymi z ruchu fal. Wartość ta stanowi 14% całkowitej wartości energii, której kraj potrzebuje rocznie.
• Oraz w Europa wiadomo, że dookoła 280 TWh Pochodzą z energii generowanych przez ruch fal w ciągu roku.

Akumulatory energii fal na lądzie

W obszarach, w których pasaty (Wiatry te wieją stosunkowo stale latem na półkuli północnej i rzadziej zimą. Krążą między tropikami, od 30 do 35 ° szerokości geograficznej w kierunku równika. Są skierowane od wysokiego ciśnienia podzwrotnikowego do niskiego ciśnienia równikowego). ruch do fal, możesz zbuduj zbiornik ze spadzistą ścianą betonu zwróconego w stronę oceanu, po którym fale mogą się ślizgać, gromadząc się w zbiorniku znajdującym się na wysokości od 1,5 do 2 metrów nad poziomem morza.

Ta woda może być poddawana turbinom, umożliwiając jej powrót do morza w celu produkcji energii elektrycznej.

Wzrost i spadek pływów na niektórych obszarach, na których ta technologia miałaby zastosowanie, są bardzo małe, więc nie będą powodować żadnych zakłóceń.

Na obszarach przybrzeżnych, gdzie fale mają dużą skumulowaną moc, fale mogą być kierowane przez betonowe bloki zacumowane na otwartym morzu, które mogą skupiają prawie całą energię czoła fali o szerokości 10 kilometrów na małym obszarze o szerokości 400 metrów.

Fale w tym przypadku miałyby wysokość od 15 do 30 metrów, przemieszczając się w kierunku wybrzeża, więc woda mogłaby łatwo gromadzić się w zbiorniku znajdującym się na określonej wysokości.

Uwalniając tę ​​wodę do oceanu, można byłoby wytwarzać energię elektryczną przy użyciu konwencjonalnego sprzętu hydroelektrycznego.

Wykorzystanie ruchu falowego

Istnieją różne urządzenia tego typu.

Na poniższym obrazku można zobaczyć taki, który był praktycznie używany i który dał całkiem zadowalające wyniki.

Jest to system ujarzmiania energii falowej, którego działanie jest dość proste i składa się z:

• Fala wznosząca się buduje ciśnienie powietrza wewnątrz zamkniętej konstrukcji. Dokładnie tak, jakbyśmy wciskali strzykawkę.
• Zawory „zmuszają” powietrze do przejścia przez turbinę, tak że obraca się i porusza generatorem, wytwarzając energię elektryczną.
• Kiedy fala opadnie, wytwarza depresja w powietrzu.
• Zawory ponownie „wymuszają” przepływ powietrza przez turbinę w tym samym kierunku, co w poprzednim przypadku, po czym turbina wznawia obroty, porusza generator i kontynuuje wytwarzanie energii elektrycznej.

Ta sama zasada została zastosowana w Statek Kaimei napędzany przez turbinę na sprężone powietrze, wspólny projekt rządu Japonii i Międzynarodowej Agencji Energetycznej.

Wyniki tego projektu były bardzo produktywne, chociaż jego zastosowanie nie stało się powszechne.

Ta sama technologia została ostatnio zastosowana, ale przy użyciu duże pływające bloki betonowe, w projekcie zbudowanym w Szkocji.

Są też inne urządzenia konwertować ruch w górę iw dół fali do produkcji energii elektrycznej, takiej jak:

Tratwa Cockerell

To urządzenie składa się z przegubowej tratwy, która wygina się wraz z przepływem fal, wykorzystując w ten sposób ruch do napędzania pompy hydraulicznej.

Kaczka z Salter

Inną bardziej znaną jest kaczka Salter, która składa się z ciągłego szeregu owalnych ciał, które poruszają się naprzemiennie do przodu i do tyłu, gdy są „wiązane” przez fale.

Poduszka powietrzna Uniwersytetu Lancaster

Poduszka powietrzna składa się ze wzmocnionej gumowej komory przedziału o długości 180 metrów. Gdy fale wznoszą się i opadają, powietrze jest wciągane do przedziałów worka, aby napędzać turbinę.

Cylinder University of Bristol

Ten cylinder ma konfigurację podobną do beczki umieszczonej na boku, która unosi się bezpośrednio pod powierzchnią. Beczka obraca się wraz z ruchem fal, ciągnąc łańcuchy połączone z pompami hydraulicznymi umieszczonymi na dnie morskim.

Bezpośrednie wykorzystanie ruchu falowego

Zostały przetestowane inne systemy do bezpośredniego wykorzystania ruchu fal w górę iw dół.

Jeden z nich, oparty na ruchu delfinów i wielorybów, możesz to zobaczyć na tym schemacie.

Zasada działania jest bardzo prosta i składa się z następujących elementów:

• Gdy fala podnosi się i popycha płetwę, która może poruszać się między 10 a 15º.
• Następnie płetwa osiąga koniec podróży, a fala nadal się podnosi, tutaj następuje wypychanie w górę przez falę, którą płetwa przekształca w odpychanie do tyłu.
• Później, gdy fala opada, przesuwa płetwę w dół i zachodzi to samo zjawisko, co w poprzednim przypadku.

Jeżeli łódź ma tego typu systemy, to jest napędzana działaniem fal, nie zużywając najmniejszej ilości energii.

Testy eksperymentalne tego systemu wypadły zadowalająco, choć podobnie jak w poprzednim przypadku nie uogólniono również jego zastosowania.

Zalety i wady energii fal

Energia fal ma wielkie zalety się:

• To jest źródło energia odnawialna i niewyczerpane w ludzkiej skali.
• Jego wpływ na środowisko jest praktycznie zerowy, jeśli pominiemy systemy gromadzenia energii fal na lądzie.
• Takich może być wiele obiektów przybrzeżnych włączone do kompleksów portowych lub innego rodzaju.

W obliczu tych zalet ma Niektóre wady, ważniejsze są:

• Systemy akumulacyjne energia fal na lądzie może mieć silny wpływ na środowisko
• Jest prawie do użytku wyłącznie w krajach uprzemysłowionychponieważ w Trzecim Świecie rzadko spotyka się korzystny reżim fal; Energia fal wymaga dużych inwestycji kapitałowych i wysoko rozwiniętej bazy technologicznej, której biedne kraje nie mają.
• Energia fal lub fale nie można dokładnie przewidzieć, ponieważ fale zależą od warunków pogodowych.
• Wiele z nich urządzenia wzmiankowany nadal mają problemy funkcjonalne i stają przed złożonymi dylematami technologicznymi.
• Obiekty przybrzeżne mają świetny efekt wizualny.
• W obiektach offshore jest bardzo kompleks do przesyłu wyprodukowanej energii na kontynent.
• Obiekty muszą wytrzymują bardzo ekstremalne warunki przez długi czas.
• Fale mają wysoki moment obrotowy i niską prędkość kątową, co należy przekształcić w niski moment obrotowy i dużą prędkość kątową, stosowane w prawie wszystkich maszynach. Ten proces ma bardzo niska wydajnośćprzy użyciu aktualnych technologii.