Hvordan Wave Energy Works

{h1}

Bølgeenergi kan bruges til at skabe elektricitet, der erstatter brændingen af ​​fossile brændstoffer. Få mere at vide om bølgeenergi og hvordan den kan udnyttes.

"Dette vil være et stykke kage", tænker du på dig selv som du tager et surfbræt ud for første gang. Men efter a-bout den tiende wipeout begynder du at se blå mærker og indse bare, hvordan ustyrlige og magtfulde havbølger er. Surfdødsfald mindsker os faktisk, hvordan aggressive bølger kan være. Men denne brawny wave power er præcis, hvad nogle videnskabsmænd håber vil afvænne verden fra fossile brændstoffer.

Tag et kig på en klods, og du vil hurtigt bemærke, at tørt jord er i mindretallet på denne planet - vand dækker faktisk de fleste (ca. 70 procent) af jordens overflade. Det er helt sikkert en spændende udsigt til at tro, at vi kunne samle brugbar energi fra de naturlige kræfter på arbejdspladsen på vandets overflade.

Bølgeenergi henviser til udnyttelsen af ​​den hellige strøm af vandbølger. Bølger har en gigantisk mængde uudnyttet energi, hvoraf nogle kan bruges til at drive mindst en del af verdens daglige elektricitet. Skønt estimater varierer om, hvor meget strømbølger der kan bidrage til verdens energiforbrug, siger nogle, at det realistisk kan bidrage med omkring 10 procent [kilde: OEC].

Teoretisk set er dette imidlertid ikke engang tæt på mængden af ​​energi, som havbølgerne kunne give. Faktisk kan kun omkring 0,2 procent af energien i havbølgerne bevirke hele planeten [kilde: Drollette]. På baggrund af denne viden kan man undre sig over, hvorfor folk ikke lægger større vægt på og investerer i udviklingen af ​​bølgeenergi.

Den svære del kommer op på måder at gøre denne kraft til brugbar energi. I denne artikel undersøger vi de forskellige metoder, ingeniører har udviklet til at indsamle bølgeenergi. Men først er det vigtigt at vide, hvordan bølger får denne energi i første omgang.

Få kendskab til dine Wave-vilkår

Når man lærer om bølger, er det en god idé at kende disse almindelige vilkår:

  • våbenskjold: den øverste del af bølgen
  • trug: Det laveste punkt på en bølge
  • Bølgelængde: Den vandrette afstand imellem et kors og det næste kors (eller trug og trug)
  • Bølgehøjde: Den lodrette afstand mellem en bølges trug og dens karm
  • Frekvens: En måling af hvor mange bølger der går over en vis tid.

Wave Energy Fundamentals: Hvordan Waves Form

Som vinden rammer vandet, krusninger form. Så får vinden et endnu bedre greb og fortsætter med at skubbe krusningerne, indtil de vokser til store bølger.

Som vinden rammer vandet, krusninger form. Så får vinden et endnu bedre greb og fortsætter med at skubbe krusningerne, indtil de vokser til store bølger.

Bølgeenergi er på en måde bare en anden form for solenergi. Det kan lyde mærkeligt, men bare overveje at bølger starter fra vind, som dannes som følge af solens opvarmning af -Earth.

Solen opvarmer aldrig jorden jævnt. Afhængig af jordens naturlige formationer såvel som dets orientering mod solen, bliver nogle pletter opvarmet mere end andre. Som noget luft bliver opvarmet bliver det mindre tæt og dermed lettere og flyder naturligvis opad. Dette giver et åbent rum til tættere, koldere luft for at skynde sig ind og tage plads. Denne luftfart er den forfriskende kølige brise, du føler dig på en solskinsdag.

Vind er også ansvarlig for vores meget magtfulde bølger. Efterhånden som vinden ryster op langs vandet, forårsager friktionen krusninger. Vind fortsætter med at skubbe imod disse krusninger i en snebold-effekt, der til sidst skaber en stor bølge. Væsentligst er denne handling en overførsel af energi fra solen til vinden til bølgerne.

Et par faktorer bestemmer, hvor stærk en individuel bølge vil være. Disse omfatter:

  • Vindhastighed: Jo hurtigere vinden er på vej, desto større bliver en bølge.
  • Tid for vinden: Bølgen bliver større, jo længere tid er vinden, der rammer den.
  • Afstand til vind: Jo længere vinden bevæger sig mod bølgen (kendt som hente), jo større bliver det.

Interessant nok bevæger bølger energi, ikke vand, fjerne afstande. Vand fungerer som medium gennem hvilke kinetisk energi, eller energi i bevægelse, passerer. Vandet bevæger sig selvfølgelig, men kun i en cirkulær bevægelse. Med andre ord fungerer vandpartikler som ruller i et transportbånd - de roterer for at flytte bæltet ovenpå fremad, men de går ikke fremad i processen. Derfor vil bøjer stige og falde lodret med vandet.

-

Men hvis vi allerede har vindmøller til at udnytte vindenergi, hvorfor brug havbølger? Selv om de kan virke som en unødvendig mellemmand, har bølgerne nogle fordele i forhold til vinden, når det kommer til at sprænge brugbar energi. For en ting er havbølger tætte med energi. Med andre ord, mens vind kan tage meget plads til at indeholde noget energi, kan bølger samle en stor mængde energi og pakke det ind i et lille rum.

En anden fordel er, at havbølger er pålidelige - vi kan lettere forudsige, hvilken vej bølgerne bevæger sig, end hvilken vej vinden blæser. Vinden kan også starte en bølge, og selvom bølgen kan rejse en stor afstand. Store bølger, der rejser langt fra deres oprindelse, kaldes svulme bølger. Det betyder, at hele overfladen af ​​et hav kan samle energi, og uden at vi laver noget arbejde, kommer bølgerne til os, selv fra meget langt væk.

Nu hvor vi ved, hvordan bølgerne får deres energi, lad os se på, hvordan vi kan samle den energi.

Bølger vs tidevand

Selvom vind forårsager de kraftige overfladebølger, som vi bruger til bølgeenergi, er månens gravitationstræk ansvarlig for tidevand, hvilket er stigningen og faldet af oceanerne to gange om dagen. Tidevandsenergi, der er forskellig fra bølgeenergi, rummer også energipotentiale.Det kunne bidrage med ca. 3 procent til USAs energibehov og mere til U.K. [kilde: Holzman]. "Tidevandsbølge" er et vildledende udtryk og har at gøre med en undervandsforstyrrelse frem for tidevand.

Metoder til udnyttelse af bølgeenergi

I dette diagram af en OWC bemærkes, at de eneste afsætningsmuligheder er i bunden, hvor bølger kommer ind i en ud, og i toppen, hvor en smal passage forbundet med en turbine lader luft ind og ud. Som bølger skubber luften, skynder luften gennem turbinen.

I dette diagram af en OWC bemærkes, at de eneste afsætningsmuligheder er i bunden, hvor bølger kommer ind i en ud, og i toppen, hvor en smal passage forbundet med en turbine lader luft ind og ud. Som bølger skubber luften, skynder luften gennem turbinen.

Ideen om at udnytte energi fra havets bølger blev kastet rundt i et par hundrede år. Men det var først i 1970'ernes oliekrise, at det begyndte at få en betydelig opmærksomhed [kilde: CRES]. Konceptet genopfriskes, når oliepriserne stiger.

Hidtil har ingeniører udviklet og implementeret flere metoder til indsamling af bølgeenergi. Disse metoder kan implementeres på kysten, nær kysten eller offshore. De fleste enheder, der er nærme eller offshore, er forankret til havbunden. Her er en liste over de vigtigste slags bølgeenergiomformere (WEC), eller enheder, der overfører bølgeenergi til brugbar elektricitet.

Terminator: Bølgeenergienheder orienteret vinkelret på bølgens retning, er kendt som terminatorer. Disse terminatorer omfatter en stationær komponent og en komponent, der bevæger sig som reaktion på bølgen. Den "stationære" del kunne fastgøres til havbunden eller kysten. Den skal forblive stille i modsætning til den bevægelige del. Den bevægende del fungerer ligesom et stempel i bilen - bevæger sig op og ned. Denne bevægelse presser luft eller olie til at drive en turbine.

en oscillerende vandkolonne (OWC), som vist i billedet ovenfor, er en terminator. OWC'er har to åbninger - en i bunden, der tillader vand at komme ind i søjlen og en smal passage over for at lade luft ind og ud. Som bølger kommer og fylder kolonnen med vand, trykker dette luften inde, hvilket tvinger luften gennem åbningen ovenfor. Luften møder og driver en turbine. Så, som bølger trækker væk, springer vand ud, som suger mere luft tilbage ned gennem toppen, kører turbinen igen.

En anden terminator, en overtopping device, indeholder en væg, der samler vandet fra stigende bølger i et reservoir. Vandet kan undslippe gennem en åbning, men mens du passerer, kører en turbine. Den mest berømte slags terminator er imidlertid virkelig Schwarzenegger af WECs. Salter's Duck omfatter et boblende, kamformet (tåreformet) hoved, der driver en turbine. Selvom det ikke fuldt ud er realiseret, er denne enhed teoretisk den mest effektive WEC.

Hvordan Wave Energy Works: works

I dette diagram kan du se, hvordan en overlapningsenhed fungerer. Efter bølgerne vælter over en mur i et reservoir, dræner vandet ud af et stikkontakt, hvor det kører en turbine.

dæmperen: Disse enheder er orienteret parallelt med bølgens retning. Et af de mest kendte eksempler på dette er pelamis, en række lange cylindriske flydende enheder forbundet med hinanden med hængsler og forankret til havbunden. De cylindriske dele driver hydrauliske ramper i forbindelsesdelene, og de kører i sin tur en elektrisk generator. Enhederne sender strømmen via kabler til havbunden, hvor den derefter bevæger sig gennem et kabel til land.

Hvordan Wave Energy Works: wave

Point absorber: Disse enheder er ikke orienteret en bestemt vej mod bølgerne, men kan snarere "absorbere" energien fra bølger, der kommer fra hver eneste måde. En sådan enhed hedder AquabuOY, udviklet af Finavera. I et lodret rør under vandet strømmer bølger ind og kører et stempel, en flydende skive forbundet med slangepumper, op og ned for at presse havvand indvendigt. Det tryksatte vand drev derefter en indbygget turbine forbundet til en elektrisk generator [kilde: Finavera]. Mange Aquabuoys kan sende elektricitet til et centralt punkt. Fra det tidspunkt sendes elektricitet ned til havbunden og derefter til land via et kabel.

-

Hvordan Wave Energy Works: bølger

Flere WEC'er grupperet sammen, såsom Pelamis eller Aquabuoy strukturer strækket sammen, udgør en bølge gård.

På den næste side undersøger vi nogle af de kampe, der er involveret i at få bølgeenergi i luften i dagens økonomi.

Hindringer for bølgeenergi

Selv når prisen på olie stiger, skal prisen på bølgeenergi blive meget billigere for at konkurrere med den.

Selv når prisen på olie stiger, skal prisen på bølgeenergi blive meget billigere for at konkurrere med den.

Når oliepriserne stiger, tørker verden efter alternativer til vedvarende energi. På trods af denne indbydende holdning forhindrer flere problemer bølgeenergi i virkelig at slukke verdens appetit.

Som vi nævnte tidligere, siger nogle estimater, at dagens bølgeenergiteknologi muligvis kunne udbrede 10 procent af planetens energiforbrug. I teorien kan det dog, hvis bølgeenergiteknologien udvikler sig betydeligt, en dag gøre meget mere. Som vi så på den forrige side, prøver ingeniører adskillige forskellige metoder, og stadig ingen enkelt metode opnår en høj effektivitetskonvertering. Et af designdilemmaerne med bølgeenergi er, at bølgefrekvensen er for lav til at køre turbiner meget effektivt [kilde: Chauhan].

Ikke kun det, men disse enheder skal være billige nok til at gøre det værd for vores tid at udvikle og bruge dem. Hvis bølgeenergi aldrig er lige så billig som fossile brændstoffer som kul og olie (selvom omkostningerne stiger) eller atomenergi, vil det være svært at blive en vigtig kandidat i energikampen. Faktisk i Europa under oliekrisen i 1970'erne konkurrerede forspillere for bølgeenergi med nukleare energitilveder for tilskud og tabte, hvorfor nogle bølgeenergiforskningsprogrammer sluttede. Investeringen i atomenergi syntes mere lovende end bølgeenergi.

Men selv denne 10 procent er en stor mængde, hvis vi mener, at kun visse områder af verden er naturligt egnet til at indfange bølgeenergi.Fordi vi har brug for konsekvente og energiske bølger til at drive WEC'erne, er de bedste zoner til opsætning af bølgekraft dem, der ligger mellem 30 og 60 graders breddegrader [kilde: EUOEA]. For USA viser Oregon kyster sig at være de mest praktiske steder. Skotland, der rammes af stærke bølger, er et hotbed for at teste og implementere bølgeenergimetoder. Og Portugal har arbejdet på verdens første bølgegård ved at benytte Pelamis-enheder.

Selvom bølger på nogle måder er mere pålidelige end vind, kan vi ikke altid afhænge af masser af bølgehandlinger, hvilket betyder, at vi har brug for effektive energilagringsmetoder. På den anden side er sommetider bølger og vejr alt for hårdt for, at bølgeenergienheder kan modstå. Så ikke kun har vi brug for mere effektive WEC'er, men de skal være utroligt holdbare, hvilket kan øge prisen.

Wade rundt på linkene på næste side for at finde ud af mere om havet og alternativ energi.


Video Supplement: Energy & Electricity in Science: How Does Wave Energy Work?.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com