Az árapály és a hullám energia különbsége

Bevezetés

Az árapályok és a hullámok két természetes esemény, amelyek a vízen átterjednek, és bár hasonlók abban, hogy a víztestekhez kapcsolódnak, energiatermelő képességük számos szempontból különbözik a termelés, az energia és a megbízhatóság szempontjából [1]. Ahogy a világ elindul a megújuló energiaforrások iránti igénytől, új és innovatív energiatermelési módszereket kezdnek feltárni, amelyek minimális hatással vannak a környező környezetre és közösségekre. Speciális bóják és turbinák általában használatosak teljesítményük felvétele és tiszta elektromosá történő átalakítása céljából, de mint a legtöbb feltörekvő technológia, ezek megtervezése és fejlesztése drága. Az óceánból származó árapály- és hullámenergia ellenére továbbra is nagy különbség van közöttük.

Mi az árapály energia??

Az árapályokat úgy határozzuk meg, mint a tengerszint emelkedését és esését, amelyet a hold és a nap gravitációs vonzása okoz a Földön. Nemcsak az óceánokra korlátozódnak, hanem más rendszerekben is előfordulhatnak, amikor létezik gravitációs mező. Ezen túlmenően, bár a Föld nagy részét a nap gravitációs ereje befolyásolja, ez a vízen nem olyan könnyen látható. Maga a hold szembetűnőbb hatással van az árapályra, mivel a Naphoz képest sokkal közelebb van a Földhöz. A partvonalak napi vagy félnapi árapályt tapasztalnak, amelyek egy vagy két dagályt alkotnak, illetve két. Ezeket az árapályokat számos tényező befolyásolja, mint például a nap és a hold összehangolása, a tengerpart alakja és a vízmélység változása.

Mi az a hullámenergia??

A hullámenergia, más néven óceánenergia, az óceáni hullámokból kihasznált energia. Ahogy a szél átfúj az óceán felszínén, hullámokat hoz létre, és így energiának nevezhetők a víz felszínén. A szél hatására létrejövő hullámokat általában szélhullámoknak nevezik, és a vízhatárokon a leghatékonyabban fordulnak elő, mivel nincs olyan szárazföldi tömeg, amely ellenállna a szél ereinek [2]. Ezek a hullámok, bár gyakran láthatók az óceán felszínén, a tavakon, folyókon és csatornákon is szabadon előfordulhatnak, és kapilláris hullámoknak, hullámoknak, tengereknek vagy duzzadásnak tekinthetők. Nincs két hullám azonos, mindegyik hullám magasságban és távolságban különbözik a mellkasok és a mélyedések között.

Hogyan alakulnak meg az árapályok??

Ahogy a hold a föld körül forog, gravitációs húzást gyakorol, amely árapályhoz vezet, amely a földön mozog. Ahogy a hold körözi a földet, maga a föld is enyhén körbe mozog, és ez a tehetetlenség árapályt idéz elő a föld másik oldalán. Ezt úgy nevezzük, mint a két dagály, amelyek között az áradás bekövetkezik [3]

Hogyan alakulnak ki a hullámok??

A szél fújásának sebessége, időtartama és távolsága változó mintái befolyásolják a kialakult hullámok alakját. Ezenkívül a képződött hullámok alakja és mérete is függ a keletkező befolyásoló rendszertől, és könnyen elősegítheti a hullámok eredete szűkítését. Például a magas, meredek hullámok, amelyek gyorsan emelkednek és esnek, újonnan alakulnak ki, és gyakran a közeli időjárási rendszerek, például a helyi viharok következményei, míg a hosszú egyenletes hullámok általában sokkal távolabbi szélsőséges időjárási viszonyoktól származnak, néha olyan viharoktól, amelyek akár egy másik félteke.

Hullámenergia kihasználása

Ez a hullámokból származó energia felhasználható és számos hasznos tevékenységhez felhasználható, például villamosenergia-előállításhoz, sótalanításhoz és a víz szivattyúzásához a tartályokba. Gyakran hullámteljesítménynek nevezik, minél erősebb a hullám, annál nagyobb az energia előállítási képessége. Az óceáni hullámok durva függőleges mozgása nagy mennyiségű kinetikus energiát tartalmaz, amelyet a hullámenergia-technológiák fognak fel. A hullámenergiát rendszerint kétféle rendszerrel hasznosítják, nevezetesen a parton és a parton. A tengeri rendszerek mély vízben működnek, és akár szivattyúkat, akár tömlőket használnak az energia gyűjtésére a forgó turbinákon keresztül. A parti szárazföldi rendszerek part menti vonal mentén épülnek fel, és energiát gyűjtenek a hullámok kitöréséből. A hullámenergia egyik előnye, hogy feltölthető és fenntartható, mivel a hullámok az időjárási körülményektől függően mindig partra mosnak, és valószínűleg nem állnak le hosszú időn keresztül. Ezenkívül, mivel ezeket az általánosan alkalmazott technológiákat a közeli közösségek nem látják könnyen, az esztétikai értékre gyakorolt ​​hatás csekély, ezért könnyebben elfogadható technológiává válnak. Noha megújuló energiaforrás, ezt az energiát nehéz hatékonyan villamos energiává alakítani. A berendezések fejlesztése és tervezése is nehéznek bizonyult, hogy ellenálljanak a viharok és a környező sós víz korrozív hatásának. Noha ezen technológiák közül sok költséghatékony, más energiatermelő rendszerekhez viszonyítva nem olyan olcsó.

Hullámenergia-technológiák

A mai napig három fő típusú hullámenergia-technológia létezik. Az első úszókkal vagy bójákkal áramot termel az óceáni duzzanatból, amely hidraulikus szivattyúkat hajt. A második típus oszcilláló vízoszlopot használ a villamos energia előállításához a víz emelkedéséből és eséséből egy hengeres tengelyen. Ezt általában a parton végzik. A víz kihajtja a levegőt a tengelyből, amely viszont hajtja a levegővel hajtott turbinát. A harmadik típus kúpos csatornát használ, amellyel tengeren vagy parton helyezkedik el. Ez a technológia koncentrálja a hullámokat, és egy megemelt tartályba vezet, ahol egy turbinával energiát termelnek [5]..

Az árapály-energia kiaknázása

Noha az összes tengerparti térségben magas vagy alacsony árapály tapasztalható, ezt az energiát csak akkor lehet kiaknázni és felhasználni villamos energia előállítására, ha a dagály és az apály közötti különbség elég nagy. Az árapály-energia főbb típusai a következők: 1) a változó árapályok áramából nyert kinetikus energia és 2) a dagály és az apály közötti magasság változásából származó potenciális energia. Az árapályok energiaforrásként történő felhasználásának egyik előnye, hogy megbízhatóbb, mivel a hold gravitációs vonzásán alapszik, és így megjósolható. Mindezek ellenére, bár megjósolható, az egyik hátránya, hogy ez a forrás egyszerre csak 6–12 órán keresztül generál energiát, csökkentve ezzel a hosszabb rendelkezésre állást [4]. Ez a szakaszos energiatermelés kevésbé megbízható energiaforrást eredményez. Ezen energia felhasználása megzavarhatja a tengeri állatok természetes vándorlási útvonalait és a rendszeres csónakázási útvonalakat. Az energia előállításához használt turbinák nagy mennyiségű halat ölhetnek meg a környéken. Ugyanakkor az árapályenergia villamosenergia-forrásként való felhasználásának később csökkenthetõ lehet a szénüzemû energiaforrásokra való támaszkodás, amely viszont csökkenti a CO₂ kibocsátás.

Árapály-energia technológiák

Az árapályos energia előállításához általánosan használt technológiák közé tartoznak az árapálygátok vagy vízlépcsők, amelyek zsilipet tartalmaznak a víztest felett. A zsilip mellett hidraulikus turbinák vannak. A dagály változásával az egyenetlen vízszint áthalad a zsilipen, és hajtja a turbina működését [5]. Az idő múlásával azonban a part menti és a környező tengeri ökoszisztémákra egyaránt nagy számban fordultak elő hatások, amelyek újabb, környezetbarátabb modellek kifejlesztését eredményezték. Ide tartoznak az árapályos lagúnák, az árapálykerítések és a víz alatti árapály turbinák.

Az árapály és a hullám energia különbsége

Már meghatároztuk, hogy az árapályok és hullámok teljesen eltérő körülmények között alakulnak ki. Az árapály az óceán emelkedése és esése, amelyet a hold és a nap gravitációs vonzása okoz a földön, míg a hullámok az óceán felszínén áthaladó szélenergia, ezáltal a hullámok mérése sokkal könnyebb, mint az árapályhoz képest. Az árapályok kevésbé észrevehetők, mint a hullámok, és leggyakrabban a partvonalakon láthatók, amelyek befolyásolják a látható víz és a homok mennyiségét. Másrészt a hullámok az óceán felszínén emelkednek és zuhannak. Noha az árapály-teljesítmény naponta ingadozik, és a hullámteljesítmény tartós energiaforrás lehet, ezt nem széles körben használják, mivel világszerte csak kis számú teszthely létezik [4]..

A különbségek összefoglalása

Árapályi energia	Hullám energia
Kihasználva a tengerszint emelkedésétől és esésétől	Az óceán felszínén mozgó hullámokból kihasználva
A hold és a nap gravitációs vonzása által a Földön	A szél okozta
Az intenzitást befolyásolja a Föld elhelyezkedése és elhelyezkedése	Az intenzitást befolyásolja a szél erőssége
	Gyakran hullámteljesítménynek nevezik
Az árapály-energia típusai között szerepel a kinetikus és a potenciális energia	A hullámenergia típusai között szerepel a kinetikus energia
Barakkokkal, gátakkal, árapálykerítésekkel és árapály turbinákkal történő hegesztés	Megalakítva tengeri és szárazföldi rendszerekkel
Megbízhatóbb, mivel a hold és a nap gravitációs vonzásán alapszik	Kevésbé megbízható, mivel a szél erősségének a víz felületére gyakorolt ​​hatására épül
Folyamatos energiaforrás, amely egyszerre kb. 6–12 órán keresztül keletkezik	Folyamatos energiaforrás
Megzavarhatja a madarak vándorlási útvonalait és a csónakázási útvonalakat, és nagy mennyiségű halat okozhat	Alacsony a környezeti környezetre, az ökoszisztémákra és a közösségekre gyakorolt ​​hatás
Magas építési költségek, de alacsony karbantartási költségek	Rendkívül magas indulási költségek a szükséges technológia megtervezéséhez és fejlesztéséhez