როგორ ხდება ტალღის ენერგიის გამოყენება ელექტროენერგიის წარმოებაში?

ელექტროენერგიის უდიდესი ნაწილი, რომელიც აწარმოებს ინდუსტრიულ სამყაროს, მოდის ინდუქციური გენერატორებისგან. პირველი შემოვიდა ინტერნეტში 1896 წელს და იკვებებოდა წყლის ჩამოვარდნილი კასკადით, რომელიც არის ნიაგარას ჩანჩქერი. ინდუქციური გენერატორების უმეტესობა ორთქლზეა ორიენტირებული, თუმცა წყლის საცხობად დიდი ხნის განმავლობაში იყო საწვავი, ნავთობი და ბუნებრივი აირი - ე.წ. წიაღისეული საწვავი.

2011 წლის მონაცემებით, წიაღისეული საწვავი აწვდიდა მსოფლიოს ელექტროენერგიის 82 პროცენტს, მაგრამ მტკიცებულებები აგრძელებს დამანგრეველ გავლენას წვის ქვეპროდუქტების გარემოზე. 2018 წლის ოქტომბრისთვის, მეცნიერები აფრთხილებდნენ, რომ გლობალური დათბობა, რომლის წიაღისეული წიაღისეულის წვაც არის, სწრაფად უახლოვდება შეუქცევად გარდატეხის წერტილს. ამგვარი გაფრთხილებების შედეგია მოშორება წიაღისეული საწვავისაგან და განახლებადი ენერგიის წყაროებისკენ, როგორიცაა ფოტოოლტაური პანელები, გეოთერმული ენერგია და ქარის ტურბინები.

ტალღის ენერგია მაგიდაზე ერთ-ერთი ვარიანტია. ოკეანეები წარმოადგენს აუთვისებელი ენერგიის უზარმაზარ რეზერვუარს. ელექტროენერგიის კვლევის ინსტიტუტის თანახმად, ტალღების პოტენციური ენერგია სანაპირო შეერთებულ შტატებში, ალასკის ჩათვლით, წელიწადში დაახლოებით 2,640 ტერავატ საათს შეადგენს. ეს არის საკმარისი ენერგია 2.5 მილიონი ოჯახისთვის მთელი წლის განმავლობაში. ამის გადახედვის კიდევ ერთი გზაა ის, რომ ერთ ტალღას აქვს საკმარისი ენერგია ელექტრომობილების ასობით კილომეტრის მუშაობისთვის.

ტალღის ენერგიის ათვისებისთვის ოთხი ძირითადი ტექნოლოგია არსებობს. ზოგი ნაპირთან მუშაობს, ზოგი ოფშორთან და ზოგიც ღრმა ზღვაში. ტალღის ენერგიის გადამყვანი (WECs) შექმნილია წყლის ზედაპირზე, მაგრამ ისინი განსხვავდებიან კოლექტორების ორიენტაცია ტალღების მოძრაობაზე და წარმოქმნის მეთოდებში ელექტროობა. ტალღის ელექტროენერგიის ოთხი ტიპია წერტილოვანი აბსორბცია, ტერმინატორი, ზედნადები მოწყობილობები და დამშლელები.

გჯერათ თუ არა, ტალღის ენერგია მზის ენერგიის კიდევ ერთი ფორმაა. მზე დედამიწის სხვადასხვა ნაწილს სხვადასხვა მასშტაბით ათბობს და შედეგად მიღებული ტემპერატურული განსხვავებები ქმნის ქარებს, რომლებიც ურთიერთქმედებენ ოკეანის წყალთან და ქმნიან ტალღებს. მზის გამოსხივება ასევე ქმნის ტემპერატურულ განსხვავებებს თავად წყალში და ეს ამოძრავებს წყალქვეშა დინებებს. შეიძლება მომავალში შესაძლებელი იყოს ამ დინების ენერგიის ათვისება, მაგრამ ახლა ენერგეტიკული ინდუსტრიის უდიდესი ყურადღება ზედაპირულ ტალღებზეა გადატანილი.

ჰიდროელექტრო კაშხალში წყლის ჩამოვარდნის ენერგია პირდაპირ ტრიალებს ტურბინებით, რომლებიც წარმოქმნიან AC ელექტროენერგიას. ეს პრინციპი გამოიყენება ტალღების წარმოქმნის ზოგიერთ ფორმაში თითქმის უცვლელი, მაგრამ ზოგან ენერგია წყლის ამოსვლამ და ჩამოვარდნამ უნდა გაიაროს სხვა საშუალებით, სანამ ის შეასრულებს ტრიალის მუშაობას ტურბინა. ეს საშუალება ხშირად ჰაერია. ჰაერი დალუქულია პალატაში და ტალღების მოძრაობა მას შეკუმშავს. შემდეგ შეკუმშული ჰაერი მცირე დიაფრაგმის საშუალებით იძულებითი გზით ქმნის ჰაერის გამანადგურებელს, რომელსაც შეუძლია შეასრულოს საჭირო სამუშაო. ზოგიერთ ტექნოლოგიაში ტალღების ენერგია გადადის მექანიკურ ენერგიაზე ჰიდრავლიკური დგუშებით. დგუშები თავის მხრივ მართავენ ტურბინებს, რომლებიც წარმოქმნიან ელექტროენერგიას.

ტალღის ენერგია ძირითადად ექსპერიმენტულ ფაზაშია და დაპატენტებულია ასობით სხვადასხვა დიზაინი, თუმცა სინამდვილეში მხოლოდ მცირე ნაწილია შემუშავებული. ის, ვინც კომერციულ ენერგიას ამარაგებდა, პორტუგალიის სანაპიროებთან მუშაობდა 2008 და 2009 წლებში და შოტლანდიის მთავრობა ელოდება დიდი პროექტის განვითარებას ჩრდილოეთ ზღვის გაწმენდილი წყლით. მსგავსი პროექტი დაგეგმილია ავსტრალიის სანაპიროებთან. ტალღების გენერატორების ოთხი ძირითადი ტიპი ამჟამად არსებობს:

წერტილოვანი აბსორბცია, პირველ რიგში, ღრმა ზღვის მოწყობილობაა. იგი რჩება ადგილზე მიჯაჭვული და ბობებით ტრიალებს გადასასვლელ ტალღებზე. იგი შედგება ცენტრალური ცილინდრისგან, რომელიც თავისუფლად მოძრაობს კორპუსის შიგნით და ტალღის გასვლისთანავე ცილინდრი და კორპუსი ერთმანეთთან შედარებით მოძრაობენ. მოძრაობა მართავს ელექტრომაგნიტური ინდუქციური მოწყობილობას ან ჰიდრავლიკურ დგუშს, რაც ქმნის ენერგიას, რომელიც საჭიროა ტურბინის გასავლელად. იმის გამო, რომ ეს მოწყობილობები ენერგიას ითვისებენ, მათ შეიძლება გავლენა მოახდინონ ტალღების მახასიათებლებზე, რომლებიც ნაპირს აღწევს. ეს არის ერთ – ერთი მიზეზი, რის გამოც ისინი იყენებენ ოფშორში მდებარე ადგილებში.

რხევის წყლის სვეტი (OWC) წერტილოვანი შთანთქმის განსაკუთრებული ტიპია. იგი ასევე გავს ბუას, მაგრამ თავისუფალი მოძრავი შიდა ცილინდრის ნაცვლად, მას აქვს წყლის სვეტი, რომელიც ტალღებთან ერთად იზრდება და ეცემა. წყლის მოძრაობა აძლიერებს შეკუმშულ ჰაერს დიაფრაგმის გავლით დგუშის ამოძრავებლად.

ტერმინატორების განთავსება შესაძლებელია ნაპირზე ან სანაპირო ზოლთან. ისინი ძირითადად გრძელი მილებია და საზღვარგარეთ განლაგებისას ისინი წყალს იღებენ მიწისქვეშა პორტის ღიობებით. მილები უმაგრდებათ ტალღის მოძრაობის მიმართულებით და ოკეანის ზედაპირის აწევა და დაცემა პატარა გახსნიდან უბიძგებს აყვანილი ჰაერის სვეტს ტურბინის გასავლელად. ხმელეთზე განლაგებისას, ტალღები, რომლებიც პლაჟზე ჩამოდიან, პროცესს უბიძგებენ, ამიტომ ღიობები განლაგებულია მილების ბოლოებში. თითოეულ ტერმინატორს შეუძლია ენერგიის გამომუშავება 500 კილოვატიდან 2 მეგავატამდე, ტალღის პირობებიდან გამომდინარე. ეს საკმარისი ძალაა მთელი სამეზობლოსთვის.

ტერმინატორების მსგავსად, attenuators გრძელი მილებია, რომლებიც განლაგებულია ტალღის მოძრაობის პერპენდიკულარულად. ისინი ერთ ბოლოშია მიჯაჭვული და აგებულია სეგმენტებში, რომლებიც ტალღის გავლისას ერთმანეთთან შედარებით მოძრაობენ. მოძრაობა მართავს ჰიდრავლიკურ დგუშს ან რომელიმე სხვა მექანიკურ მოწყობილობას, რომელიც მდებარეობს თითოეულ სეგმენტზე, ხოლო ენერგია მართავს ტურბინს, რაც თავის მხრივ წარმოქმნის ელექტროენერგიას.

Overtopping მოწყობილობები გრძელია და ვრცელდება პერპენდიკულარულად ტალღის მოძრაობის მიმართულებით. ისინი ქმნიან ბარიერს, ისევე როგორც ზღვის კედელს ან კაშხალს, რომელიც აგროვებს წყალს. წყლის დონის მომატება ყოველი ტალღის გავლით იზრდება და ისევ ის დაეცემა, ის ტურბინებს მართავს, რომლებიც წარმოქმნიან ელექტროენერგიას. საერთო მოქმედება დაახლოებით იგივეა, რაც ჰიდროელექტრო კაშხლებში. ტურბინები და გადამცემი აღჭურვილობა ხშირად მოთავსებულია ოფშორულ პლატფორმებში. Overtopping მოწყობილობები ასევე შეიძლება აშენდეს ხმელეთზე, ტალღების ენერგიის დასაპყრობად, რომლებიც პლაჟზე ჩამოდიან.

ტალღის ენერგიის აშკარა დაპირების მიუხედავად, განვითარება მნიშვნელოვნად ჩამორჩება მზისა და ქარის ენერგიას. მასშტაბური კომერციული დანადგარები ჯერ კიდევ სამომავლოდ რჩება. ზოგი ენერგეტიკოსი ტალღის ელექტროენერგიის მდგომარეობას 30 წლის წინანდელ მზისა და ქარის ელექტროენერგიას ადარებს. ამის მიზეზის ნაწილი თანდაყოლილია ოკეანეების ტალღების ბუნებაში. ისინი არარეგულარული და არაპროგნოზირებადია. ტალღების სიმაღლე და მათი პერიოდი, რაც მათ შორის სივრცეა, შეიძლება განსხვავდებოდეს დღიდან დღეში ან თუნდაც საათში საათში.

კიდევ ერთი პრობლემაა ელექტროენერგიის გადაცემა. ტალღის სიმძლავრე ვერანაირ მიზანს ვერ ემსახურება, სანამ ნაპირზე არ გადავა. WEC– ების უმეტესობა მოიცავს ტრანსფორმატორებს, რათა გააძლიეროს ძაბვა წყალქვეშა ელექტროგადამცემი ხაზების გასწვრივ უფრო ეფექტური გადაცემისთვის. ეს ელექტროგადამცემი ხაზები, როგორც წესი, ზღვის ფსკერზე დგას და მათი დაყენება მნიშვნელოვნად მატებს ტალღის ენერგიის წარმოების სადგურს, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც სადგური ნაპირიდან შორს მდებარეობს. უფრო მეტიც, არსებობს გარკვეული ენერგიის დაკარგვა, რომელიც დაკავშირებულია ელექტროენერგიის ნებისმიერ გადაცემასთან.