Az óceáni hullámok nagy mennyiségű, a szélből származó energiát tartalmaznak , így az óceán felszíne hatalmas szélenergia-gyűjtőnek tekinthető.
Másrészt a tengerek nagy mennyiségű napenergiát nyelnek el , ami szintén hozzájárul az óceáni áramlatok és hullámok mozgásához. Ez az energia, amely nagy távolságokon keresztül hullámok formájában halmozódik fel, különféle technológiák segítségével villamos energia előállítására hasznosítható, amelyeket összefoglaló néven hullámenergiának nevezünk.
A hullámok a szél és a napenergia által keltett energiahullámok , amelyek az óceán felszínén haladnak. Ez a mozgás a vízmolekulák függőleges és vízszintes elmozdulását is magában foglalja. Amikor egy hullámot figyelünk meg, azt látjuk, hogy a víz nem mozog előre; ehelyett a vízmolekulák körpályát írnak le.
Enyhe hullámzás esetén a felszínhez közeli víz nemcsak fel és le mozog, hanem előre is a tetején és hátra a vályúban, lehetővé téve, hogy ez az energia elektromos árammá alakuljon. A vízmolekulák körkörös mozgást írnak le : emelkednek, ahogy a tetejéhez közeledik, előre mozognak a tetejével, majd lefelé, ahogy elhalad mellette, és hátrafelé mozognak a vályúban.
Ezek az energiahullámok az óceán felszínén több ezer kilométert is megtehetnek , és hatalmas mennyiségű energiát tárolhatnak, különösen olyan régiókban, mint az Észak-Atlanti-óceán, ahol az erős szél olyan hullámokat generál, amelyek átlagos energiapotenciálja akár a 10 kW/négyzetméter óceáni felszínt is elérheti. Ez az erőforrás felbecsülhetetlen, ha figyelembe vesszük az óceánok hatalmas kiterjedését.
Hullámenergia kiaknázása
A hullámenergia-technológia tanulmányozása az 1980-as években kezdődött, és azóta jelentős fejlődésen ment keresztül. A technológia középpontjában a hullámok függőleges és vízszintes mozgásának szél- vagy elektromos energiává alakítása áll. A technológia megvalósításának legmegfelelőbb területei a 40° és 60° közötti szélességi körök, ahol a szél állandó hullámokat generál, amelyek jellemzői jól alkalmasak az energiatermelésre.
E tekintetben számos úttörő projektet dolgoztak ki Európában és más tengerparti régiókban, figyelemre méltó példákkal, mint például a Kanári-szigeteken kidolgozott projekt.
A hullámenergiát jelenleg számos országban alkalmazzák, ahol kiváló eredményeket értek el az áramtermelés terén. Például:
- Az Egyesült Államokban, évente körülbelül 55 TWh származik a hullámok mozgásából, ami az ország energiafogyasztásának 14%-a.
- Európában, ez a szám még magasabb, eléri az évi 280 TWh-t.
A szárazföldi hullámenergia-akkumulátorok
Egyes területeken, ahol a passzátszelek dominálnak , víztározórendszert lehet telepíteni a hullámok által felhajtott víz összegyűjtésére. Ezeket a gátakat 1,5 és 2 méter közötti tengerszint feletti magasságba kell emelni, hogy a hagyományos vízerőművek turbináival vissza lehessen juttatni a vizet az óceánba.
Ez a rendszer olyan területeken valósítható meg, ahol az árapály nem zavarja jelentősen a víztározó működését. Továbbá, különösen erős hullámokkal rendelkező területeken betonblokkok építhetők a tengeren, hogy a hullámfront energiáját viszonylag kis területre koncentrálják, ezáltal növelve a rendszer energiapotenciálját.
Hullámmozgás használata
A hullámenergia hasznosításának egyik legismertebb technológiája az oszcilláló vízoszlop (OWC) rendszer. Ez a rendszer egy olyan szerkezetből áll, amely egy vízoszlopot zár körül, amelyben a hullámok felfelé irányuló mozgása légnyomást hoz létre. Ezt a levegőt egy turbina hajtja át energia előállítására. Ez a rendszer apálykor is működik, amikor a hullámok visszahúzódnak, lehetővé téve a folyamatos áramtermelést.
Ezen a területen egy sikeres példa a japán kormány és a Nemzetközi Energiaügynökség által közösen kifejlesztett, sűrített levegős turbinákkal hajtott Kaimei hajó .
Innovatív zseni
Különféle eszközök vannak, amelyek a hullámok mozgását energiává alakítják. Néhány példa:
- A Cockerell tutaj: csuklós tutajok rendszere, amely a hullámok mozgását használja ki a hidraulikus szivattyúk meghajtására.
- Salter kacsa: a hullámokkal együtt oszcilláló ovális testek sorozatából áll, amelyek mindegyike elektromos generátort hajt.
- Lancaster University légzsák: egy gumicső, amely a hullámokkal együtt levegőt sűrít a turbinák mozgatásához.
Továbbra is fejlesztenek különféle technológiai megoldásokat a hullámok felfelé és lefelé irányuló mozgásának kihasználására.
A hullámenergia előnyei és hátrányai
A hullámenergia nagy előnyöket kínál, mint például:
- Megújuló és kimeríthetetlen: egy olyan erőforrás kihasználása, amely mindig jelen lesz az óceánokban.
- Alacsony környezeti hatás, kivéve bizonyos eseteket, amikor földfelhalmozási rendszereket alkalmaznak.
- Beépíthető tengerparti infrastruktúra már létező.
De vannak hátrányai is:
- A szárazföldön vagy a part közelében lévő telepítések erősek lehetnek vizuális és környezeti hatás.
- Nem kiszámítható pontosan, mivel a hullámok az akkori időjárási viszonyoktól függenek.
- A rendszerek arca technikai bonyolultságok és a tengeri környezet zord körülményei miatti működési problémák.
A hullámenergiában hatalmas potenciál rejlik , és folyamatos előrelépés történik a nagymértékű megvalósításában még mindig jelen lévő kihívások leküzdésére.