BØLGEENERGI: HISTORIE, HVORDAN DET FUNGERER, FORDELE, ULEMPER - MILJØ - 2025

Den bølgeenergi eller bølge - strømmen er den mekaniske energi, der genereres af bølgen, og som omdannes til elektrisk energi. Det er den kinetiske energi i vand, der produceres af vindenergien i dens friktion med overfladen af ​​vandmasser.

Denne kinetiske energi omdannes af turbiner til elektrisk energi, idet den er en vedvarende og ren energi. Historien om brugen af ​​denne energi går tilbage til det nittende århundrede, men det er i slutningen af ​​det tyvende århundrede, når det begynder at blomstre.

Kraften i bølgerne. Kilde: Mostafameraji

I dag er der et stort antal systemer, der foreslås for at drage fordel af formerne for bølgeenergi. Disse inkluderer bølgesvingninger, bølgeskok eller trykvariationer under bølgen.

Det generelle princip for disse systemer er ens og består af at designe enheder, der omdanner bølgenes kinetiske energi til mekanisk energi og derefter til elektrisk energi. Imidlertid er design og implementering meget variabel og kan installeres på kysten eller offshore.

Udstyr kan være nedsænket, halvt nedsænket, flydende eller bygget på kystlinjen. Der er systemer som Pelamis, hvor bølgenes opadgående bevægelse aktiverer hydrauliske systemer ved hjælp af tryk, der aktiverer motorer, der er koblet til elektriske generatorer.

Andre drager fordel af bølgekraften, når de bryder på kysten, enten ved at skubbe hydrauliske stempler eller luftkolonner, der flytter turbiner (Eksempel: OWC-system, Oscillerende vandkolonne).

I andre konstruktioner bruges bølgekraften, når man bryder på kysten for at kanalisere den og fylde tanke. Efterfølgende bruges det lagrede vands potentielle energi til at flytte turbiner efter tyngdekraft og generere elektrisk energi.

Bølgenergi har utvivlsomt fordele, da den er vedvarende, ren, gratis og har en lav miljøpåvirkning. Det indebærer dog nogle ulemper forbundet med de miljøforhold, som udstyret fungerer i, og bølgenes egenskaber.

Forholdene i det marine miljø udsætter strukturerne for korrosion fra saltpeter, virkningen af ​​marin fauna, høj solstråling, vind og storme. Afhængig af typen af ​​system kan arbejdsforholdene derfor være vanskelige, især i nedsænkede eller forankrede offshore-systemer.

Ligeledes er vedligeholdelse dyrt, især i offshore-systemer, da forankringerne skal kontrolleres med jævne mellemrum. Afhængigt af systemet og området kan de på den anden side have en negativ indflydelse på sejlsport, fiskeri og rekreative aktiviteter.

Historie

Det har sine forhenværende i det 19. århundrede, da spanske José Barrufet patenterede det, han kaldte "marmotor". Denne maskine producerede elektricitet fra den lodrette svingning af bølgerne og blev ikke kommercialiseret før 80'erne af det 20. århundrede.

Barrufets apparatur bestod af en række bøjer, der svingede op og ned med bølgerne og drev en elektrisk generator. Systemet var ikke særlig effektivt, men ifølge dets opfinder var det i stand til at generere 0,36 kW.

I dag er der mere end 600 patenter til at udnytte bølgenes kraft til at generere elektrisk energi. Disse kan arbejde ved hjælp af den kraft, der er produceret ved den lodrette svingning eller den, der genereres af bølgens påvirkning på kysten.

Hvordan fungerer bølgeenergi?

Pelamiskonverter i Peniche, Portugal. Kilde: Dipl. Ing. Guido Grassow

Betjeningen af ​​bølgekraftanlæg afhænger af den bevægelse, du vil drage fordel af fra bølgerne. Der er flydende eller forankrede systemer på land, som drager fordel af den lodrette svingning af vandet, mens andre fanger styrken af ​​chok fra bølgerne ved kysten.

Ligeledes er der dem, der bruger variationen i trykket under overfladen af ​​bølgen. I nogle tilfælde tillader bølgernes kinetiske energi havvandet at blive lagret og drage fordel af dets potentielle energi (tyngdekraftsfald) for at aktivere elektriske turbiner.

I andre systemer producerer bølgenes mekaniske energi bevægelser af hydrauliske stempler eller luftmasser, der aktiverer hydrauliske motorer eller turbiner til at generere elektricitet.

- Flydende eller forankrede systemer på land

Disse systemer kan være halvt nedsænket eller nedsænket og drage fordel af den svingende bevægelse forårsaget af onshore bølger. Nogle systemer bruger kraften på overfladen, og andre den dybe bevægelse.

Overfladen kvælder

Der er systemer med ledede segmenter, såsom Pelamis eller "havslange", hvor bølgerne bevæger leddede moduler, der aktiverer hydrauliske motorsystemer koblet til elektriske generatorer.

Et andet alternativ er Salter Duck, hvor bøjer, der er fastgjort til en akse, udfører en pitching-bevægelse med bølgerne, som også aktiverer hydrauliske motorer. På den anden side er der en hel række forslag baseret på bøjer, hvis svingning også aktiverer hydrauliske systemer.

Dyb gyngende bevægelse

Archimedean Wave Oscillator består af to cylindre monteret i serie på en struktur, der er forankret til havbunden. Den øverste cylinder har sidemagneter og bevæger sig lodret nedad med bølgetrykket.

Når cylinderen falder ned, presser den på den nederste cylinder, der indeholder luft, og når trykket på bølgen vender, skubber lufttrykket systemet opad. Den svingende bevægelse i lodret retning af den magnetiserede cylinder gør det muligt at generere elektricitet ved hjælp af en spole.

Wave Dragon

Det består af en flydende platform bundet til bunden med finner, der giver den mulighed for at modtage vandet, der bevæges af bølgerne, hvilket får strukturen til at oversvømme. Vandet ophobes og cirkuleres derefter gennem en central søjle gennem en turbin.

- Kystsystemer

Disse systemer er installeret på kysten og drager fordel af den energi, der genereres ved at bryde bølger. Begrænsningen af ​​disse systemer er, at de kun fungerer på kyster med stærke bølger.

Et eksempel er systemet designet af den baskiske ingeniør Iñaki Valle, som består af en platform, der er forankret til den skrånende kyst med en magnet på skinner. Bølgen skubber magneten opad, den falder af tyngdekraften, og bevægelsen inducerer en spole til at producere elektricitet.

System

Det består af et pladesystem, der svinger frem og tilbage med ebben og strømmen af ​​bølgerne, og denne bevægelse aktiverer ved hjælp af en stempelpumpe den elektriske turbine.

System af

I dette tilfælde er det et spørgsmål om flydende plader, der er forankret til kysten, der modtager kraften i bølgenes brud og aktiverer et hydraulisk system. Den hydrauliske motor driver igen en turbin, der genererer elektricitet.

CETO-system

Det består af en række nedsænkede bøjer, der er forankret på havbunden, og hvis svingning aktiverer hydrauliske pumper, der fører havvand til kysten. Det pumpede vand aktiverer en turbin til at generere elektricitet.

Systemer, der udnytter potentiel energi

Der er en række systemer, der lagrer havvand i tanke og derefter ved tyngdekraft kan aktivere Kaplan-møller og generere elektricitet. Vandet når tankene drevet af selve bølgen som i TAPCHAN-systemet (Tapered Channel Wave Power System) eller SSG Wave Energy (Sea-wave Slot-cone Generator).

Vand-luft søjlesystemer

I andre tilfælde bruges kraften i vandet, der drives af bølgerne, til at flytte en luftsøjle, der, når den passerer gennem en turbin, genererer elektricitet.

For eksempel, i OWC-systemet (Oscillating Water Column), kommer vandet i bølgestrømmen gennem en kanal og driver indeluften. Luftsøjlen stiger gennem en skorsten og passerer gennem turbinen for at gå udenfor.

Når vandet trækker sig tilbage i bølgenes ebber, trænger luften ind i skorstenen og flytter turbinen igen. Dette har et design, der får det til at bevæge sig i samme retning i begge strømme.

Et andet lignende system er ORECON, hvor svingningen af ​​vandet inde i kammeret driver en svømmer, som igen presser luften til at passere gennem turbinen. Dette system fungerer lige ved at flytte luft i begge retninger.

Fordel

Bølgefarm. Kilde: P123

Vedvarende energi

Det er en energi fra en næsten uudtømmelig naturlig kilde som havbølger.

Energikilden er gratis

Kilden til bølgeenergi er havbølger, over hvilke der ikke udøves noget økonomisk ejerskab.

Ren energi

Bølgeenergi genererer ikke affald, og de systemer, der hidtil er foreslået til dens anvendelse, genererer heller ikke relevant affald i processen.

Lav miljøpåvirkning

Enhver interferens i vandmiljøet eller kystmiljøet genererer en vis miljøpåvirkning, men de fleste af de foreslåede systemer har lav påvirkning.

Forening med andre produktive formål

Nogle bølgekraftanlæg tillader ekstraktion af havvand til at udføre afsaltningsprocesser og opnå drikkevand eller til produktion af brint.

F.eks. Dem, hvis operation involverer opsamling og opbevaring af havvand ved kysten, såsom TAPCHAN og SSG Wave Energy.

Ulemper

De fleste af ulemperne er ikke absolutte, men afhænger af det specifikke bølgesystem, vi evaluerer.

Bølgekraft og regelmæssighed

Hastigheden for energiproduktion afhænger af den tilfældige opførsel af bølgerne i regelmæssighed og styrke. Derfor er de områder, hvor brugen af ​​denne energi kan være effektiv, begrænset.

Bølgens amplitude og retning har en tendens til at være uregelmæssig, så den indkommende effekt er tilfældig. Dette gør det vanskeligt for apparatet at opnå maksimal ydeevne over hele frekvensområdet, og energieffektivitetseffektiviteten er ikke høj.

Vedligeholdelse

Vedligeholdelse af de involverede strukturer medfører visse vanskeligheder og omkostninger i betragtning af de korrosive virkninger af det marine saltpeter og virkningen af ​​selve bølgerne. I tilfælde af offshore og nedsænkede faciliteter øges omkostningerne til vedligeholdelse af adgangsvanskeligheder og behovet for periodisk tilsyn.

Klimatiske og miljømæssige forhold generelt

Strukturerne til opsamling af bølgeenergi og konvertering til elektrisk energi udsættes for ekstreme forhold i det marine miljø. Disse inkluderer fugtighed, saltpeter, vinde, regn, storme, orkaner, blandt andre.

Storme antyder, at enheden skal modstå belastninger 100 gange større end den nominelle, hvilket kan forårsage skade eller total skade på udstyret.

Marint liv

Marint liv er også en faktor, der kan påvirke funktionaliteten af ​​udstyr såsom store dyr (hajer, hvaler). På den anden side klæber toskaller og alger sig til udstyrets overflade, hvilket medfører betydelig forringelse.

Startinvestering

Den oprindelige økonomiske investering er høj på grund af det krævede udstyr og vanskelighederne ved installationen. Udstyret har brug for specielle materialer og belægninger, hermetiske og forankringssystemer.

Indvirkning på antropiske aktiviteter

Afhængig af den anvendte type system kan disse påvirke navigation, fiskeri og turistattraktionen i området.

Lande, der bruger bølgeenergi

Motrico Wave Power Plant (Spanien). Kilde: Txo

Spanien

Selvom potentialet i Middelhavet er lavt med hensyn til bølgeenergi, er det i Cantabriske Hav og i Atlanterhavet meget højt. I den baskiske by Mutriku er der et kraftværk bygget i 2011 med 16 turbiner (300 kW strøm).

I Santoña (Cantabria) er der et andet bølgekraftværk, der bruger 10 nedsænkede bøjer til at drage fordel af den lodrette svingende energi fra bølgerne og generere elektricitet. På De Kanariske Øer er der flere projekter for at øge bølgeenergi på grund af de gunstige forhold i deres kyster.

Portugal

I 2008 installerede virksomheden Ocean Power Delivery (OPD) tre Pelamis P-750 maskiner beliggende 5 km fra den portugisiske kyst. Disse er placeret nær Póvoa de Varim med en installeret kapacitet på 2,25 MW.

Skotland (UK)

OWC-teknologi bruges på øen Orkney, hvor der siden 2000 er installeret et system kaldet LIMPET. Dette system har en maksimal produktion på 500 KW.

Danmark

I 2004 blev der installeret et pilotprojekt af typen Wave Dragon i Danmark, dets dimensioner var 58 x 33 m og med en maksimal effekt på 20 KW.

Norge

Installationen af ​​et anlæg til SSG Wave Energy-systemet i Svaaheia (Norge) er i gang.

OS

I 2002 blev et pilotprojekt til en Power Buoy-enhed installeret i New Jersey med en offshore-bøje, der målte 5 m i diameter, 14 m lang og med en maksimal effekt på 50 KW.

I Oregon blev et SSG Wave Energy-pilotanlæg installeret i Garibaldi Havn. Ligeledes på Hawaii reklamerer de for vedvarende energikilder, og for Maui Island er den vigtigste vedvarende kilde bølgeenergi.

Referencer

1. Amundarain M (2012). Vedvarende energi fra bølger. Ikastorratza. E-Journal of Didactics 8. Revideret 08/03/2019 fra ehu.eus
2. Cuevas T og Ulloa A (2015). Bølgeenergi. Konventionelt og vedvarende energimarkedsseminar for civilingeniører. Fakultet for fysiske videnskaber og matematik, Chile-universitetet. 13 s.
3. Falcão AF de O (2010). Brug af bølgeenergi: En gennemgang af teknologierne. Anmeldelser af vedvarende og bæredygtig energi 14: 899–918.
4. Rodríguez R og Chimbo M (2017). Brug af bølgeenergi i Ecuador. Ingenius 17: 23-28.
5. Suárez-Quijano E (2017). Energiafhængighed og bølgeenergi i Spanien: havets store potentiale. Grad i geografi og fysisk planlægning, Fakultet for filosofi og bogstaver, University of Cantabria. 52 s.
6. Vicinanza D, Margheritini L, Kofoed JP og Buccino M (2012). SSG Wave Energy Converter: Ydeevne, status og nylige udviklinger. Energier 5: 193-226.

   Weebly. Online: konisk kanalwaveenergy.weebly.com