Nishati ya wimbi au nishati ya wimbi

Mawimbi ya bahari yana kiasi kikubwa cha nishati inayotokana na upepo, ili uso wa bahari uonekane kama mtoza mkubwa wa nishati ya upepo.

Aidha, bahari huchukua kiwango kikubwa cha nishati ya jua, ambayo pia inachangia harakati za mikondo ya bahari na mawimbi.

Mawimbi ni mawimbi ya nishati zinazozalishwa, kama nilivyosema, na upepo na joto la jua, ambazo hupitishwa na uso wa bahari na ambayo ina harakati ya wima na usawa wa molekuli za maji.

Maji karibu na uso hayatembei tu kutoka juu hadi chini, na kupita kwa sehemu (ni sehemu yake ya juu zaidi, kawaida huwa na povu) na sinus (sehemu ya chini kabisa ya wimbi), lakini, uvimbe mpole, pia huenda mbele kwenye kiini cha wimbi na kurudi nyuma kifuani.

Molekuli za kibinafsi kwa hivyo zina mwendo wa mviringo, ikiongezeka wakati kiunga kinakaribia, kisha songa mbele na kilele, chini wakati iko nyuma, na kurudi nyuma ndani ya wimbi.

Mawimbi haya ya nishati juu ya uso wa bahari, mawimbi, wanaweza kusafiri mamilioni ya kilomita na katika maeneo mengine, kama Atlantiki ya Kaskazini, kiasi cha nishati iliyohifadhiwa inaweza kufikia KW 10 kwa kila mita ya mraba ya bahari, ambayo inawakilisha kiasi kikubwa ikiwa utazingatia saizi ya uso wa bahari.

Maeneo ya bahari na kiwango cha juu cha nishati kusanyiko katika mawimbi ni ile mikoa zaidi ya Latitudo na kusini, wakati upepo ni mkali.

Katika picha ifuatayo unaweza kuona jinsi urefu wa wimbi hutofautiana kulingana na bahari chini ya mfumo wake wa ardhi.

Kuunganisha nishati ya wimbi

Aina hii ya teknolojia hapo awali ilifanyiwa kazi na kutekelezwa miaka ya 1980, na imekuwa ikipata mapokezi makubwa, kwa sababu ya yake sifa mbadala, na uwezekano wake mkubwa utekelezaji katika siku za usoni.

Utekelezaji wake pia unakuwa mzuri zaidi kati ya latitudo 40 ° na 60 ° kwa sababu ya sifa za mawimbi.

Kwa sababu hiyo hiyo, jaribio limefanywa kwa muda mrefu kubadilisha mwendo wa wima na usawa kuwa mawimbi ambayo inaweza kutumiwa na wanadamu, kwa jumla nishati ya upepo, ingawa miradi pia imefanywa kuibadilisha kuwa harakati ya kiufundi.

Kuna vifaa anuwai iliyoundwa kwa madhumuni kama haya, ambayo yanaweza kupatikana katika pwani, kwenye bahari kuu au kuzamishwa baharini.

Hivi sasa, nishati hii imetekelezwa katika nchi nyingi zilizoendelea, na hivyo kupata faida kubwa kwa uchumi wa nchi hizi, hii ni kwa sababu ya asilimia kubwa ya nishati inayotolewa kuhusiana na jumla ya nishati inayohitajika kwa mwaka.

Kwa mfano:

• Nchini Merika inakadiriwa kuwa karibu 55 TWh kwa mwaka hubadilishwa na nguvu kutoka kwa harakati za mawimbi. Thamani hii ni 14% ya jumla ya thamani ya nishati ambayo nchi inadai kwa mwaka.
• Na ndani Ulaya inajulikana kuwa karibu 280 TWh Zinatoka kwa nguvu zinazotokana na mwendo wa mawimbi katika mwaka.

Mkusanyiko wa nishati ya wimbi la pwani

Katika maeneo ambayo upepo wa biashara (Upepo huu huvuma mara kwa mara katika msimu wa joto, ulimwengu wa kaskazini, na chini wakati wa baridi. Husambaa kati ya kitropiki, kutoka latitudo 30-35º kuelekea ikweta. Huelekezwa kutoka kwa shinikizo kubwa la kitropiki, kuelekea shinikizo za ikweta za chini.) Hutoa kuendelea harakati kwa mawimbi, unaweza jenga hifadhi na ukuta wa mteremko ya saruji inayoelekea baharini, ambayo mawimbi yanaweza kuteleza kujilimbikiza kwenye hifadhi iliyo kati ya mita 1,5 na 2 juu ya usawa wa bahari.

Maji haya yanaweza kuchafuka, na kuyaruhusu yarudi baharini, ili kuzalisha umeme.

Kuinuka na kushuka kwa mawimbi, katika maeneo mengine ambayo teknolojia hii itatumika, ni ndogo sana, kwa hivyo haitaleta usumbufu wowote.

Katika maeneo ya pwani ambapo mawimbi yana nguvu nyingi za kusanyiko, mawimbi yanaweza kuongozwa na vitalu vya saruji vilivyowekwa kwenye bahari wazi, ambayo inaweza zingatia nguvu zote za mawimbi mbele ya kilomita 10 kwa upana katika eneo dogo mita 400 kwa upana.

Mawimbi katika kesi hii yangekuwa na urefu wa mita 15 hadi 30 wakati wa kuelekea pwani, kwa hivyo maji yanaweza kujilimbikiza kwa urahisi kwenye hifadhi iliyo katika urefu fulani.

Kwa kutoa maji haya baharini, umeme ungeweza kuzalishwa kwa kutumia vifaa vya kawaida vya umeme.

Matumizi ya mwendo wa wimbi

Kuna vifaa anuwai vya aina hii.

Katika picha ifuatayo unaweza kuona moja ambayo imekuwa ikitumika na ambayo imetoa matokeo ya kuridhisha kabisa.

Ni mfumo wa kutumia nguvu ya mawimbi ambayo utendaji wake ni rahisi na ina yafuatayo:

• Wimbi likienda juu hujenga shinikizo la hewa ndani ya muundo uliofungwa. Sawa sawa na kama tunabonyeza sindano.
• Valves "hulazimisha" hewa kupita kwenye turbine ili iweze kugeuka na kusonga jenereta, ikitoa nishati ya umeme.
• Wakati wimbi linashuka hutoa unyogovu hewani.
• Valves tena "hulazimisha" hewa kupita kwenye turbine katika mwelekeo sawa na katika kesi ya hapo awali, ambayo turbine huanza tena kuzunguka kwake, inasonga jenereta na inaendelea kutoa umeme.

Kanuni hiyo hiyo ilitumika katika Meli ya Kaimei inaendeshwa na turbine ya hewa iliyoshinikwa, mradi wa pamoja wa serikali ya Japani na Wakala wa Nishati wa Kimataifa.

Matokeo ya mradi huu yalikuwa na tija sana, ingawa matumizi yake hayajaenea.

Teknolojia hiyo hiyo imetumika hivi karibuni, lakini kwa kutumia vitalu kubwa vya zege vinavyoelea, katika mradi uliojengwa huko Scotland.

Kuna vifaa vingine ambavyo pia kubadilisha harakati za juu na chini ya wimbi kuzalisha umeme kama vile:

Rafu ya Cockerell

Kifaa hiki kina raft iliyotajwa ambayo inainama na kupita kwa mawimbi, na hivyo kuchukua faida ya harakati ya kuendesha pampu ya majimaji.

Bata la Salter

Jingine linalojulikana zaidi ni bata ya Salter, ambayo inaundwa na mfululizo wa miili yenye umbo la mviringo ambayo hutembea mbele na nyuma, wakati "inapigwa" na mawimbi.

Mfuko wa hewa wa Chuo Kikuu cha Lancaster

Mkoba wa hewa una bomba la sehemu ya mpira iliyoimarishwa yenye urefu wa mita 180. Wakati mawimbi yanapoinuka na kushuka, hewa huingizwa kwenye sehemu za begi ili kuendesha turbine.

Silinda ya Chuo Kikuu cha Bristol

Silinda hii ina usanidi sawa na ule wa pipa lililowekwa kando yake ambalo huelea mara moja chini ya uso. Pipa huzunguka na mwendo wa mawimbi, ukivuta minyororo iliyounganishwa na pampu za majimaji ziko kwenye bahari.

Matumizi ya moja kwa moja ya mwendo wa wimbi

Wamejaribiwa mifumo mingine kutumia moja kwa moja mwendo wa juu na chini wa mawimbi.

Mmoja wao, kulingana na harakati za pomboo na nyangumi, unaweza kuiona kwenye mchoro huu.

Kanuni ya operesheni ni rahisi sana na ina yafuatayo:

• Wakati wimbi linapoinuka na kusukuma faini, ambayo inaweza kusonga kati ya 10 na 15º.
• Ifuatayo, fin hufikia mwisho wake wa kusafiri na wimbi linaendelea kuongezeka, hapa kuna msukumo wa juu na wimbi ambalo fin hubadilika kuwa kushinikiza nyuma.
• Baadaye, wakati wimbi linashuka, husogeza mwisho kwenda chini na hali ile ile hufanyika kama katika kesi ya hapo awali.

Ikiwa mashua ina mifumo ya aina hii, inachochewa na athari ya mawimbi bila kutumia nguvu kidogo.

Uchunguzi wa majaribio wa mfumo huu umekuwa wa kuridhisha, ingawa kama ilivyo katika kesi ya awali, matumizi yake hayajajumlishwa pia.

Faida na hasara za nishati ya wimbi

Nishati ya wimbi ina faida kubwa kama:

• Ni chanzo cha nishati mbadala na haiwezi kuisha kwa kiwango cha kibinadamu.
• Athari zake za kimazingira karibu hazipo, ikiwa sisi isipokuwa mifumo ya kukusanya nishati ya mawimbi kwenye ardhi.
• Vifaa vingi vya pwani vinaweza kuwa kuingizwa katika bandari tata au ya aina nyingine.

Inakabiliwa na faida hizi ina Baadhi ya hasara, muhimu zaidi ni:

• Mifumo ya mkusanyiko nishati ya mawimbi kwenye ardhi inaweza kuwa na nguvu athari za mazingira
• Karibu inatumika tu katika nchi zilizoendelea, kwa sababu serikali nzuri ya mawimbi haipatikani sana katika Ulimwengu wa Tatu; Nishati ya mawimbi inahitaji uwekezaji mkubwa na msingi wa kiteknolojia ulioendelea ambao nchi masikini hazina.
• Nishati ya mawimbi au mawimbi haiwezi kutabiriwa haswa, kwani mawimbi hutegemea hali ya hewa.
• Wengi wa vifaa zilizotajwa bado wana malfunctions na wanakabiliwa na shida tata za kiteknolojia.
• Vifaa vya pwani vina athari kubwa ya kuona.
• Katika vifaa vya pwani ni sana tata kusambaza nishati inayozalishwa bara.
• Vifaa lazima kuhimili hali mbaya sana kwa muda mrefu.
• Mawimbi yana kasi kubwa na kasi ya chini ya angular, ambayo lazima ibadilishwe kuwa torque ya chini na kasi kubwa ya angular, inayotumiwa karibu na mashine zote. Utaratibu huu una faili ya utendaji wa chini sana, kwa kutumia teknolojia za sasa.