Dalga Enerjisi – Wave Power

Dalga Enerjisi - Wave Power

Dalga gücü, rüzgar dalgaları ile enerjinin taşınması ve bu enerjinin yararlı işler yapmak üzere yakalanmasıdır – örneğin elektrik üretimi, suyun tuzdan arındırılması veya suyun pompalanması (rezervuarlara). Dalga gücünü kullanabilen bir makina genellikle bir dalga enerjisi dönüştürücü (WEC) olarak bilinir.

Dalgalar, deniz yüzeyinin üzerinden geçen rüzgar tarafından üretilir. Dalgalar, dalgaların hemen üzerindeki rüzgar hızından yavaş olduğu sürece, rüzgardan dalgalara enerji aktarımı yapılır. Bir dalga tepesinin rüzgâr ve sarkan tarafındaki hava basıncı farkları ve rüzgâr tarafından su yüzeyindeki sürtünme, suyun kayma gerilmesine girmesi dalgaların büyümesine neden olur.

Dalga yüksekliği rüzgar hızı, rüzgarın üfleme süresi, getirme (rüzgarın dalgaları heyecanlandırdığı mesafe) ve deniz tabanının topografyası (dalgaların enerjisini yoğunlaştırabilir veya dağıtabilir) tarafından belirlenir ).

Belirli bir rüzgar hızının, hangi zaman veya mesafenin daha büyük dalgalar üretmeyeceği konusunda eşleşen pratik bir sınırı vardır. Bu sınıra ulaşıldığında denize “tam gelişmiş” olduğu söylenir.

Genel olarak, daha büyük dalgalar daha güçlüdür, ancak dalga gücü de dalga hızı, dalga boyu ve su yoğunluğu ile belirlenir.

Titreşim hareketi yüzeyde en yüksek seviyededir ve derinlik katlanarak azalır. Bununla birlikte, yansıtıcı bir sahilin yakınında duran dalgalar (clapotis) için, dalga enerjisi, mikrozemleri üreten, derinlikteki basınç salınımları olarak da bulunur.

Dalgalar okyanus yüzeyinde yayılır ve dalga enerjisi de grup hızı ile yatay olarak taşınır. Bir dalga tepesine paralel, birim genişliğin dikey bir düzlem boyunca dalga enerjisinin ortalama nakil hızı, dalga enerjisi akışı (veya bir dalga güç aygıtı tarafından üretilen fiili güç ile karıştırılmamalıdır dalga gücü) olarak adlandırılır.

Dalga gücü formülü

Su derinliğinin dalga boyunun yarısından daha büyük olduğu derin suda, dalga enerjisi akışı

 P = \frac{\rho g^2}{64\pi} H_{m0}^2 T_e \approx \left(0.5 \frac{\text{kW}}{\text{m}^3 \cdot \text{s}} \right) H_{m0}^2\; T_e,

P dalga akımı uzunluğu birimi başına dalga enerjisi akı, Hm0 önemli dalga yüksekliği, Te dalga enerji periyodu, ρ su yoğunluğu ve g yer çekimi ile ivme. Yukarıdaki formül, dalga enerjisinin dalga enerjisi periyoduyla ve dalga yüksekliğinin karesiyle orantılı olduğunu belirtmektedir. Önemli dalga yüksekliği metre cinsinden ve dalga periyodu saniye cinsinden verildiğinde, dalga boyu metre başına metre kW’dır (kW).

Örnek: 3 m yüksekliğinde dalga boyu 8 saniyelik dalga enerjisi periyodu ile, kıyı şeridine birkaç kilometre uzaklıktaki derin sulardaki ılımlı okyanus akıntılarını göz önünde bulundurun. Güç için çözmek için formülü kullanarak,

 P \approx 0.5 \frac{\text{kW}}{\text{m}^3 \cdot \text{s}} (3 \cdot \text{m})^2 (8 \cdot \text{s}) \approx 36 \frac{\text{kW}}{\text{m}},

yani dalga klavuzu metre başına 36 kilovat güç potansiyeli var.

Büyük fırtınalarda, denizdeki en büyük dalgalar yaklaşık 15 metre yüksekliğindedir ve yaklaşık 15 saniyelik bir süreye sahiptir. Yukarıdaki formüle göre, bu dalgalar her bir metre dalga perdesi boyunca yaklaşık 1.7 MW güç taşır.

Etkili bir dalga gücü cihazı, dalga enerjisi akışını olabildiğince yakalar. Sonuç olarak dalgalar, dalga güç cihazı arkasındaki bölgede daha düşük bir yükseklik olacaktır.

Dalga enerjisi ve dalga enerjisi akısı

Deniz seviyesinde, su yüzeyindeki yerçekimi dalgalarının birim alan başına ortalama (ortalama) enerji yoğunluğu, doğrusal dalga teorisine göre dalgalı yükseklik ile orantılıdır:

E={\frac {1}{16}}\rho gH_{{m0}}^{2},

Burada E, birim yatay alan başına kinetik ve potansiyel enerji yoğunluğunun toplamı olan birim yatay alan başına ortalama dalga enerji yoğunluğudur (J / m2). Potansiyel enerji yoğunluğu, equipartition teoreminden beklenebileceği gibi, dalga enerjisi yoğunluğunun yarısına katkıda bulunan kinetik enerjiye eşittir. Okyanus dalgalarında yüzey gerilimi etkileri, birkaç desimetreden yüksek dalga boylarında önemsizdir.

Dalgalar yayılırken, enerjileri taşınır. Enerji taşıma hızı, grup hızıdır. Sonuç olarak, dalga yayılım yönüne dik bir birim genişliğin dikey düzlemi boyunca dalga enerjisi akı eşittir:

P = E\, c_g, \, \

Modern Teknoloji

Dalga güç cihazları genellikle, dalgaların enerjisini, konum ve PTO sistemi ile yakalamak için kullanılan yöntemle kategorize edilir. Konumlar kıyı şeridinde, kıyıda ve açık denizlerde. PTO çeşitleri şunları içerir: hidrolik koç, elastomerik hortum pompası, pompadan sahile, hidroelektrik türbin, hava türbini ve doğrusal elektrik jeneratörü. Dalga enerjisini bir teknoloji türü olarak değerlendirirken dört en yaygın yaklaşımı ayırt etmek önemlidir: nokta soğurucu şamandıralar, yüzey zayıflatıcıları, salınan su sütunları ve devrilme cihazları.

Nokta emici şamandıra

Bu cihaz, suyun yüzeyinde yüzer ve deniz tabanına bağlı kablolarla yerinde tutulur. Şamandıralar, hidrolik pompaları çalıştırmak ve elektrik üretmek için kabarcıkların yükselişini ve düşüşünü kullanır. Elektrik iletim kablolarıyla üretilen EMF ve bu cihazların akustiği, deniz canlıları için endişe kaynağı olabilir. Şamandıranın varlığı, balık, deniz memelileri ve kuşları olası küçük çapraz çarpışma riski ve oyma alanları olarak etkileyebilir. Palamarlama hatlarında dolanma potansiyeli de mevcuttur. Dalgalar çıkarılan enerji sahilleri de etkileyebilir, bu da alanların kıyıdan önemli bir mesafede kalmasını önermektedir.

Yüzey zayıflatıcı

Bu cihazlar, çoklu yüzen bölümlerin birbirine bağlı olduğu ve gelen dalgalara dik olarak yönlendirildiği noktada emici şamandıralara benzer şekilde hareket eder. Esnek hareket, hidrolik pompaları elektrik üretmek için yönlendiren şişirmelerle oluşturulur. Çevresel etkiler noktasal absorber şamandıralara benzer olup, eklemlerde organizmaların sıkışabileceği endişesi de bulunmaktadır.

Salınımlı dalga aşırı gerilim dönüştürücü

Bu cihazların tipik olarak bir ucu bir yapıya ya da deniz dibine sabitlenirken diğer ucu serbestçe hareket ettirilir. Enerji, vücudun göreceli hareketinden sabit nokta ile karşılaştırıldığında toplanır. Titreşimli dalgalı aşırı gerilim dönüştürücüleri genellikle yüzen, kanatçık veya zar şeklinde gelir. Çevresel kaygılar arasında küçük çarpışma riski, sabit noktanın yakınında yapay resifler, denizaltı kablolarından EMF etkileri ve tortu taşınımını etkileyen enerji kaldırma yer alıyor. Bu tasarımlardan bazıları, yakalama noktasında dalga enerjisini arttırmak için parabolik reflektörleri içermektedir. Bu yakalama sistemleri, enerjiyi yakalamak için dalgaların yükselme ve düşme hareketlerini kullanır. Dalga enerjisi bir dalga kaynağında yakalandığında, güç, kullanım noktasına veya şebeke güç kabloları ile elektrik şebekesine bağlanmalıdır.

Salınımlı su sütunu

Salınımlı Su Sütunları, kıyıda veya denizde daha derin sularda bulunabilir. Cihaza entegre edilmiş bir hava bölmesi ile, elektrik üretmek için havadaki türbin içerisinden havayı zorlayan hava odalarını şişirir. Havanın türbinler içerisinden itilmesi ile önemli parazitler meydana gelir ve bu da potansiyel olarak kuşların ve cihazın çevresindeki diğer deniz organizmalarını etkiler. Ayrıca, hava organizasyonları içerisinde tuzaklar veya dolaşmalarla ilgili endişeler de var.

Aşırı darbe cihazı

Aşırı doldurma aygıtları, bir rezervuarı çevresindeki okyanusa kıyasla daha büyük bir su seviyesine doldurmak için dalga hızı kullanan uzun yapılardır. Rezervuar yüksekliğindeki potansiyel enerji düşük başlı türbinlerle yakalanır. Cihazlar kıyıda ya da açık denizde yüzebilir. Yüzer cihazlar, bağlanma sistemi ile ilgili olarak, bentik organizmaları etkileyen çevresel kaygılara, dolaşan organizmalara veya denizaltı kablolardan üretilen EMF etkilerine sahip olacak. Ayrıca, yakın alanın yaşam alanını etkileyen türbin gürültüsünün ve dalga enerjisinin düşük seviyelerde bulunması konusunda endişeleriniz var.

Dalgıç Basınç Diferensiyeli

Dalgıç basınç diferansiyeline dayalı dönüştürücüler, dalga enerjisi elde etmek için esnek (genellikle takviyeli kauçuk) membranlar kullanan nispeten yeni bir teknolojidir. Bu dönüştürücüler kapalı bir kalkış akışı sistemi içinde bir basınç farkı üretmek için bir dalganın altında farklı yerlerde basınç farkını kullanırlar. Bu basınç farkı genellikle bir türbin ve elektrik jeneratörü tahrik eden akış üretmek için kullanılır. Dalgıç basınç diferansiyel dönüştürücüleri okyanus ile PTO sistemi arasındaki çalışma yüzeyi olarak sık sık esnek zarları kullanırlar. Membranlar, dalga enerjisiyle daha doğrudan bağlantı oluşturabilen uyumlu ve düşük kütleli olma katı yapılara üstünlük sağlar. Bunların uyumlu doğası, çalışma yüzeyinin geometrisinde büyük değişiklikler yapmaya da olanak tanır; bu da, dönüştürücünün belirli dalga koşullarına tepkisini ayarlamak ve aşırı koşullardaki aşırı yüklerden korumak için kullanılabilir.

Dalgıç bir dönüştürücü ya deniz tabanı ya da orta suda konumlandırılabilir. Her iki durumda da, dönüştürücü serbest yüzeyde oluşabilen su darbesi yüklerinden korunmaktadır. Dalga yükleri de serbest yüzeyin altındaki mesafeye göre doğrusal olmayan bir şekilde azalır. Bunun anlamı, böyle bir dönüştürücü için su altında kalma derinliğini optimize ederek, aşırı yüklerden korunma ve dalga enerjisine erişim arasında bir uzlaşı bulunabileceği anlamına gelir. Batık WEC’ler ayrıca, yüzeyde olmamaları nedeniyle, deniz havasını ve seyrüsefer üzerindeki etkisini azaltma potansiyeline sahiptir.

You are donating to : Solar Invento Foundation

How much would you like to donate?
$10 $20 $30
Would you like to make regular donations? I would like to make donation(s)
How many times would you like this to recur? (including this payment) *
Name *
Last Name *
Email *
Phone
Address
Additional Note
Loading...