Энергия природы 

Энергия океана может стать волной будущего

Если термин “возобновляемая энергия” напоминает море солнечных батарей или возвышающихся ветряных турбин, вы не одиноки. Это становится все более и более распространенным, чтобы захватить энергию от солнца и ветра. Это потому, что эти “чистые” источники энергии вырабатывают электричество, не загрязняя наш воздух. Не менее важно и то, что они не выделяют углекислый газ в атмосферу. Этот парниковый газ задерживает солнечное тепло и способствует изменению климата.

Но у солнечной и ветровой энергии есть один большой недостаток: они не всегда доступны. Солнце светит только днем. Ветер приходит и уходит. Есть очень мало мест, где ветер достаточно постоянен, чтобы генерировать электричество все время. И как бы просто это ни звучало, накопление энергии для последующего использования оказалось серьезной проблемой.

Но океанские волны? Любой, кто бывал на пляже, может сказать вам, что волны обрушиваются на берег утром, днем и ночью. И это делает их идеальными для выработки энергии круглосуточно. Сейчас ученые выясняют, сколько энергии могут дать волны.

Когда ветер дует по поверхности воды, он создает волны. Если вы когда-нибудь видели белые шапки над океаном или озером в ветреный день, вы видели это в действии. Ветер заставляет воду на поверхности качаться вверх-вниз. Даже если кажется, что вода перемещается из одного места в другое, на самом деле она проходит не очень далеко. Скорее, он движется кругами — вверх, вверх, к вершине волны, затем вниз, вниз, вниз по другой стороне.

Это верно, по крайней мере, когда вода очень глубокая, например, в океане. Эти мягко покачивающиеся волны называются “набуханиями».” Но волны меняются, когда они приближаются к берегу.

По мере того как вода становится все мельче, она больше не может ходить кругами. Земля мешает. Вода ударяется о дно океана, сминая круг в овал. Подобно тому, как человек спотыкается о что-то, вода “спотыкается” о землю. Верхняя часть кренится мимо нижней. Волна” ломается», грохоча ближе к берегу.

Волновые энергетические системы используют движение воды для производства электричества. Некоторые типы этих устройств используют силу разбивающихся волн. Другие используют набухания. Треть используют давление волн у океанского дна. Однако все они преследуют одну и ту же цель: преобразовать энергию волн в электрическую. Это электричество может быть использовано для питания электрической сети. Это сеть кабелей, которая передает электричество в дома и здания, чтобы мы могли использовать его.

Мощность волн ограничена областями вблизи океана. В конце концов, кабели, которые несут электричество, могут быть только такими длинными. Но 40 процентов населения мира живет в пределах 100 километров (60 миль) от океана. Это означает, что многие лампы, телевизоры и планшеты могут питаться от волн.

Учитывая все эти перспективы в отношении энергии волн, исследователи проверяют, насколько хорошо различные типы генераторов преобразуют энергию океана в электричество. По пути они пытаются убедиться, что морская жизнь не пострадает в процессе.

Сила там, где она нужна

Первый шаг к созданию волновой энергии? Выясняю, где лучше всего разместить эти преобразователи энергии.

Не все прибрежные районы работают на выработку энергии волн. Форма земли под морем меняет размер и форму волн. Преобразователи волновой энергии также являются дорогостоящими. Лучшие места должны иметь большое волновое воздействие, но не настолько, чтобы преобразователи могли быть повреждены во время шторма.

Чтобы определить лучшие места, ученые обращаются к компьютерным моделям. Жоао Морим Насименто и Ник Картрайт-инженеры-экологи в Австралии. Оба работают в Университете Гриффита в Саутпорте, Квинсленд. Инженер-эколог работает над уменьшением загрязнения и отходов. Пара хотела найти хорошие места для преобразователей волновой энергии вдоль юго-восточного побережья своей страны. Здесь расположено несколько крупных австралийских городов. Поскольку так много людей живет недалеко от побережья, эта область может быть отличной для силы волн.

Исследователи начали с существующей компьютерной модели под названием SWAN. (Это название означает Имитацию волн вблизи берега.) SWAN был разработан исследователями из Университета Делфта в Нидерландах. Он предсказывает силу и местоположение энергии океанских волн. Для этого он влияет на такие вещи, как ветер, особенности на дне океана и взаимодействия между несколькими волнами.

Морим Насименто и Картрайт адаптировали SWAN для юго-Восточной Австралии. Они добавили подробную информацию о глубине воды с точностью до 50 километров (31 мили) от берега. Они также ввели данные о ветрах и волнах в этом регионе. Затем они протестировали модель, используя данные с буев в океане. Инженеры усовершенствовали модель до тех пор, пока она точно не предсказала количество энергии волн, регистрируемой буями.

Эта модель помогла команде найти “горячие точки” — места с тем, что Картрайт описывает как “изобилие волновой энергии».” Каждый участок находится в пределах 5 километров (3 мили) от берега в воде глубиной не более 22 метров (72 фута). Они идеальны, объясняет он, потому что с этих участков легче и дешевле доставлять энергию на берег, чем с более отдаленных.

“В океане более чем достаточно природной энергии”, — говорит он. “Задача состоит в том, чтобы обуздать и превратить достаточное количество этого в силу”, которую люди могут использовать. Частью этой проблемы является сам океан. Волны постоянно бьют в оборудование. Оборудование также может испытывать некоторые экстремальные погодные условия. Очень большие штормовые волны могут повредить преобразователи, говорит Картрайт. И, добавляет он, соленая морская вода разъедает или разрушает любые металлические части.

Морской ковер

Ученые и инженеры пробуют множество различных способов преодоления этих проблем. Их идеи привели ко многим типам конструкций. Некоторые преобразователи плавают на поверхности, привязанные к генераторам волн на дне океана. У других один конец закреплен на морском дне, а другой свободно переворачивается из стороны в сторону, когда волны захлестывают его. Третьи используют давление воздуха или воды для выработки электричества.

Если грязь может поглотить столько энергии, рассуждал Алам, то преобразователь энергии, который действует как грязь, должен сделать то же самое. Это сделало бы его чрезвычайно эффективным при сборе энергии волн.

“Ковровая” часть его конвертера сделана из гладкого листа резины. Она покоится вблизи морского дна, где может изгибаться и изгибаться вместе с волнами. Двигаясь вверх и вниз, он толкает столбы внутрь и наружу поршневого насоса. Насос преобразует движение поршня в электричество, которое затем передается по кабелю в электрическую сеть.

Ковер способен удалить почти всю энергию из волн, говорит Алам. И он сможет питать множество домов. Каждый час, говорит он, “каждый квадратный метр ковра может получить около 2,5 киловатт [электричества] из воды у побережья Калифорнии.” Это в два раза больше электроэнергии, используемой каждый час типичным американским домом

Похожие записи

Оставить комментарий