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 μεγάλες ποσότητες ηλιακής ενέργειας, που συμβάλλει επίσης στην κίνηση των ωκεάνιων ρευμάτων και κυμάτων. Αυτή η ενέργεια, που συσσωρεύεται σε μεγάλες αποστάσεις με τη μορφή κυμάτων, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας μέσω διαφόρων τεχνολογιών, γνωστών μαζί ως κυματική ενέργεια ή ενέργεια κυμάτων.
Τα κύματα είναι κύματα ενέργειας που παράγεται από τον άνεμο και την ηλιακή θερμότητα, η οποία μεταδίδεται μέσω της επιφάνειας του ωκεανού. Αυτή η κίνηση περιλαμβάνει τόσο κάθετη όσο και οριζόντια μετατόπιση των μορίων του νερού. Όταν παρατηρούμε τη διέλευση ενός κύματος, βλέπουμε ότι το νερό δεν κινείται προς τα εμπρός, αλλά μάλλον τα μόρια του νερού περιγράφουν μια κυκλική τροχιά.
Σε ένα απαλό κύμα, το νερό κοντά στην επιφάνεια όχι μόνο κινείται πάνω-κάτω, αλλά και προς τα εμπρός στην κορυφή και προς τα πίσω στην κοιλότητα, επιτρέποντας σε αυτή την ενέργεια να μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια. Τα μόρια του νερού περιγράφουν μια κυκλική κίνηση: ανεβαίνουν όταν πλησιάζει η κορυφή, προχωρούν μαζί με την κορυφή, μετά προς τα κάτω καθώς περνάει και υποχωρούν στην κοιλότητα του κύματος.
Αυτά τα ενεργειακά κύματα στην επιφάνεια της θάλασσας, δηλαδή τα κύματα, Μπορούν να ταξιδέψουν χιλιάδες χιλιόμετρα και αποθηκεύουν μεγάλες ποσότητες ενέργειας, ειδικά σε περιοχές όπως ο Βόρειος Ατλαντικός, όπου οι ισχυροί άνεμοι δημιουργούν κύματα με μέσο ενεργειακό δυναμικό έως και 10 kW ανά τετραγωνικό μέτρο επιφάνειας ωκεανού. Αυτός ο πόρος είναι τεράστιος. όταν λαμβάνεται υπόψη η απεραντοσύνη των ωκεανών.
Αξιοποίηση κυματικής ενέργειας
Η τεχνολογία για την αξιοποίηση της κυματικής ενέργειας άρχισε να μελετάται τη δεκαετία του 1980 και έχει προχωρήσει σημαντικά από τότε. Επικεντρώνεται στη μετατροπή της κάθετης και οριζόντιας κίνησης των κυμάτων σε αιολική ή ηλεκτρική ενέργεια. Μεταξύ των πιο βιώσιμες περιοχές Για την εφαρμογή αυτής της τεχνολογίας, βρίσκονται γεωγραφικά πλάτη μεταξύ 40º και 60º, όπου οι άνεμοι δημιουργούν ένα σταθερό κύμα με καλά χαρακτηριστικά για χρήση.
Υπό αυτή την έννοια, έχουν αναπτυχθεί αρκετά πρωτοποριακά έργα στην Ευρώπη και σε άλλες παράκτιες περιοχές, επισημαίνοντας παραδείγματα όπως αυτό που αναπτύχθηκε στα Κανάρια Νησιά.
Επί του παρόντος, η κυματική ενέργεια εφαρμόζεται σε πολλές χώρες, όπου εξαιρετικά αποτελέσματα όσον αφορά την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Για παράδειγμα:
- Στις Ηνωμένες Πολιτείες, περίπου 55 TWh ετησίως προέρχονται από την κίνηση των κυμάτων, που αντιπροσωπεύουν το 14% της ενεργειακής κατανάλωσης της χώρας.
- Στην Ευρώπη, το ποσοστό είναι ακόμη υψηλότερο, φτάνοντας τις 280 TWh ετησίως.
Συσσωρευτές ενέργειας χερσαίων κυμάτων
Σε ορισμένες περιοχές όπου άνεμοι όπως π.χ αληγείς άνεμοι, μπορεί να εγκατασταθεί ένα σύστημα δεξαμενών για τη συσσώρευση του νερού που ωθείται από τα κύματα. Αυτά τα φράγματα πρέπει να είναι ανυψωμένα, μεταξύ 1,5 και 2 μέτρων πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, ώστε να επιτρέπεται η χρήση συμβατικών υδροηλεκτρικών στροβίλων απελευθερώνοντας το νερό πίσω στον ωκεανό.
Αυτό το σύστημα είναι εφικτό σε περιοχές όπου οι παλίρροιες δεν παρεμποδίζουν σημαντικά τη λειτουργία της δεξαμενής. Επιπλέον, σε περιοχές με ιδιαίτερα ισχυρά κύματα, μπορούν να κατασκευαστούν τσιμεντόλιθοι στην ανοικτή θάλασσα συγκεντρώνουν την ενέργεια ενός μετώπου κύματος σε μια σχετικά μικρή περιοχή, η οποία θα αύξανε το ενεργειακό δυναμικό του συστήματος.
Χρήση κυματικής κίνησης
Μία από τις πιο γνωστές τεχνολογίες για την αξιοποίηση της κίνησης των κυμάτων είναι η στήλη ταλαντευόμενου νερού (OWC). Αυτό το σύστημα αποτελείται από μια δομή που περικλείει μια στήλη νερού στην οποία δημιουργείται πίεση αέρα με την ανοδική κίνηση των κυμάτων. Αυτός ο αέρας αναγκάζεται να περάσει μέσα από μια τουρμπίνα για να παράγει ενέργεια. Αυτό το σύστημα λειτουργεί επίσης σε φάσεις κατάθλιψης όταν το κύμα κατεβαίνει, επιτρέποντας τη συνέχεια στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Ένα επιτυχημένο παράδειγμα σε αυτόν τον τομέα είναι το Καϊμέι πλοίο τροφοδοτείται από τουρμπίνες πεπιεσμένου αέρα, που αναπτύχθηκαν από κοινού από την ιαπωνική κυβέρνηση και τη Διεθνή Υπηρεσία Ενέργειας.
Καινοτόμος ιδιοφυΐα
Υπάρχουν διάφορες συσκευές που μετατρέπουν την κίνηση των κυμάτων σε ενέργεια. Μερικά παραδείγματα περιλαμβάνουν:
- Η σχεδία του Κόκερελ: σύστημα αρθρωτών σχεδιών που εκμεταλλεύονται την κίνηση των κυμάτων για να τροφοδοτούν υδραυλικές αντλίες.
- Η πάπια του Σάλτερ: αποτελείται από μια σειρά οβάλ σωμάτων που ταλαντώνονται με τα κύματα, καθένα από τα οποία κινεί ηλεκτρικές γεννήτριες.
- Ο αερόσακος του Πανεπιστημίου του Λάνκαστερ: ένας ελαστικός σωλήνας που, με κύματα, συμπιέζει τον αέρα για να κινήσει τους στρόβιλους.
Διάφορες τεχνολογικές λύσεις συνεχίζουν να αναπτύσσονται για να επωφεληθούν από την ανοδική και καθοδική κίνηση των κυμάτων.
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της κυματικής ενέργειας
Η κυματική ενέργεια προσφέρει μεγάλα πλεονεκτήματα όπως:
- Ανανεώσιμο και ανεξάντλητο: εκμεταλλευόμενος έναν πόρο που θα υπάρχει πάντα στους ωκεανούς.
- Χαμηλές περιβαλλοντικές επιπτώσεις, εκτός από ορισμένες περιπτώσεις όπου εφαρμόζονται συστήματα συσσώρευσης γης.
- Μπορεί να ενσωματωθεί σε παράκτιες υποδομές ήδη υπάρχον.
Έχει όμως και μειονεκτήματα:
- Οι εγκαταστάσεις στην ξηρά ή κοντά στην ακτή μπορεί να έχουν ισχυρό οπτικές και περιβαλλοντικές επιπτώσεις.
- Δεν είναι προβλέψιμο με ακρίβεια, αφού τα κύματα εξαρτώνται από τις καιρικές συνθήκες εκείνης της στιγμής.
- Πρόσωπο συστημάτων τεχνικές πολυπλοκότητες και λειτουργικά προβλήματα λόγω των σκληρών συνθηκών του θαλάσσιου περιβάλλοντος.
Η κυματική ενέργεια παρουσιάζει α μεγάλες δυνατότητες και σημειώνεται συνεχής πρόοδος για την αντιμετώπιση των προκλήσεων που εξακολουθούν να υπάρχουν στη μεγάλης κλίμακας εφαρμογή του.