BØLGEENERGI: HISTORIE, HVORDAN DET FUNGERER, FORDELER, ULEMPER - MILJØ - 2026

Den bølgeenergi eller bølge - kraft er den mekaniske energien som genereres av den bølge og som blir omdannet til elektrisk energi. Det er den kinetiske energien til vann, produsert av vindenergien i sin friksjon med overflaten av vannmasser.

Denne kinetiske energien transformeres av turbiner til elektrisk energi, og er en fornybar og ren energi. Historien om bruken av denne energien går tilbake til det nittende århundre, men det er på slutten av det tjuende århundre da den begynner å blomstre.

Bølgenes kraft. Kilde: Mostafameraji

I dag er det et stort antall systemer som foreslås for å dra nytte av formene for bølgeenergi. Disse inkluderer bølgesvingninger, bølgesjokk eller trykkvariasjoner under bølgen.

Det generelle prinsippet for disse systemene er likt og består av å utforme enheter som transformerer bølgenes kinetiske energi til mekanisk energi og deretter til elektrisk energi. Imidlertid er utformingen og implementeringen svært varierende, og kan installeres på kysten eller offshore.

Utstyr kan være nedsenket, halvt nedsenket, flytende eller bygget på fjæra. Det finnes systemer som Pelamis, der bølgenes oppadgående bevegelse aktiverer hydrauliske systemer ved hjelp av trykk som aktiverer motorer koblet til elektriske generatorer.

Andre drar fordel av bølgenes kraft når de bryter ved kysten, enten ved å skyve hydrauliske stempler eller luftkolonner som beveger turbiner (Eksempel: OWC-system, Oscillating Water Column).

I andre konstruksjoner brukes bølgekraften når den brytes på fjæra for å kanalisere den og fylle reservoarer. Deretter blir den potensielle energien til det lagrede vannet brukt til å flytte turbiner etter tyngdekraften og generere elektrisk energi.

Bølgeenergi har utvilsomt fordeler, siden den er fornybar, ren, gratis og har lav miljøpåvirkning. Imidlertid innebærer det noen ulemper knyttet til miljøforholdene utstyret fungerer i og bølgenes egenskaper.

Forholdene i det marine miljøet utsetter strukturene for korrosjon fra saltpeter, virkningen av marin fauna, høy solstråling, vind og uvær. Avhengig av type system kan arbeidsforhold derfor være vanskelige, spesielt i nedsenkede eller forankrede offshore-systemer.

På samme måte er vedlikehold kostbart, spesielt i offshore-systemer, siden forankringene må kontrolleres med jevne mellomrom. Avhengig av system og område kan de derimot ha en negativ innvirkning på båtliv, fiske og rekreasjonsaktiviteter.

Historie

Det har sine forfølgelser på 1800-tallet da spanske José Barrufet patenterte det han kalte "marmotor". Denne maskinen produserte strøm fra den vertikale svingningen av bølgene og ble ikke kommersialisert før på 80-tallet av 1900-tallet.

Barrufets apparat besto av en serie bøyer som svingte opp og ned med bølgene og drev en elektrisk generator. Systemet var lite effektivt, men ifølge oppfinneren var det i stand til å generere 0,36 kW.

I dag er det mer enn 600 patenter for å utnytte bølgenes kraft for å generere elektrisk energi. Disse kan fungere ved hjelp av kraften som produseres av den vertikale svingningen eller den som genereres av bølgenes påvirkning på kysten.

Hvordan fungerer bølgeenergi?

Pelamis omformer i Peniche, Portugal. Kilde: Dipl. Ing. Guido Grassow

Driften av bølgekraftsystemer avhenger av bevegelsen du vil dra nytte av fra bølgene. Det er flytende eller forankrede systemer på land, som drar nytte av den vertikale svingningen i vannet, mens andre fanger kraften fra sjokket av bølgene ved kysten.

På samme måte er det de som bruker variasjonen av trykk under overflaten av bølgen. I noen tilfeller tillater bølgenes kinetiske energi at sjøvannet kan lagres og dra nytte av den potensielle energien (tyngdekraften) for å aktivere elektriske turbiner.

I andre systemer produserer bølgenes mekaniske energi bevegelser av hydrauliske stempler eller luftmasser som aktiverer hydrauliske motorer eller turbiner for å generere strøm.

- Flytende eller forankrede systemer på land

Disse systemene kan være halvt nedsenket eller nedsenket og dra nytte av den svingende bevegelsen forårsaket av bølger på land. Noen systemer bruker kraften på overflaten som sveller og andre den dype bevegelsen.

Overflaten svulmer

Det er systemer med leddede segmenter, for eksempel Pelamis eller "sjøsnake", der bølgene beveger leddede moduler som aktiverer hydrauliske motorsystemer koblet til elektriske generatorer.

Et annet alternativ er Salter Duck, der bøyer festet til en akse utfører en stigningsbevegelse med bølgene, også aktiverer hydrauliske motorer. På den annen side er det en hel rekke forslag basert på bøyer hvis svingning også aktiverer hydrauliske systemer.

Dyp gyngende bevegelse

Archimedean Wave Oscillator består av to sylindere montert i serie på en struktur forankret til havbunnen. Den øvre sylinderen har sidemagneter og beveger seg vertikalt nedover med trykket fra bølgen.

Når sylinderen går ned, trykker den på den nedre sylinderen som inneholder luft, og etter hvert som bølgetrykket gir, fører lufttrykket systemet oppover. Den svingende bevegelsen i vertikal retning av den magnetiserte sylinderen gjør det mulig å generere strøm ved hjelp av en spole.

Wave Dragon

Den består av en flytende plattform bundet til bunnen med finner som lar den motta vannet som blir beveget av bølgene, noe som får strukturen til å flomme. Vannet akkumuleres og sirkuleres deretter gjennom en sentral søyle gjennom en turbin.

- Kystsystemer

Disse systemene er installert ved kysten og drar nytte av energien som genereres ved å brekke bølger. Begrensningen i disse systemene er at de bare fungerer på kyster med sterke bølger.

Et eksempel er systemet designet av den baskiske ingeniøren Iñaki Valle, som består av en plattform forankret til den skrånende kysten med en magnet på skinner. Bølgen skyver magneten oppover, den synker ned av tyngdekraften og bevegelsen induserer en spole til å produsere strøm.

System

Den består av et system av plater som svinger fram og tilbake med ebben og strømmen av bølgene, og denne bevegelsen, ved hjelp av en stempelpumpe, aktiverer den elektriske turbinen.

System av

I dette tilfellet er det et spørsmål om flytende plater forankret til kysten som mottar kraften for bølgebrytning og aktiverer et hydraulisk system. Den hydrauliske motoren driver på sin side en turbin som genererer strøm.

CETO-system

Den består av en serie nedsenkede bøyer forankret på havbunnen og hvis svingning aktiverer hydrauliske pumper som fører sjøvann til kysten. Det pumpede vannet aktiverer en turbin for å generere strøm.

Systemer som utnytter potensiell energi

Det er en rekke systemer som lagrer sjøvann i tanker og deretter ved gravitasjon kan aktivere Kaplan-turbiner og generere strøm. Vannet når tankene drevet av selve bølgen som i TAPCHAN-systemet (Tapered Channel Wave Power System) eller SSG Wave Energy (Sea-wave Slot-cone Generator).

Vann-luft kolonnesystemer

I andre tilfeller brukes kraften til vannet som drives av bølgene for å bevege en luftsøyle som, når den passerer gjennom en turbin, genererer strøm.

For eksempel, i OWC-systemet (Oscillating Water Column) kommer vannet i bølgeflyten inn gjennom en kanal og driver inneluften. Luftsøylen stiger gjennom en skorstein og passerer gjennom turbinen for å gå utenfor.

Når vannet trekker seg ut i bølgenes ebber, kommer luften inn i skorsteinen og flytter turbinen igjen. Dette har en design som gjør at den beveger seg i samme retning i begge strømmer.

Et annet lignende system er ORECON, der svingningen av vannet inne i kammeret driver en flottør som igjen presser luften for å passere gjennom turbinen. Dette systemet fungerer likt ved å flytte luft i begge retninger.

Fordel

Bølgefarm. Kilde: P123

Fornybar energi

Det er en energi fra en tilnærmet uuttømmelig naturlig kilde som havbølger.

Energikilden er gratis

Kilden til bølgeenergi er havbølger, som ikke utøves noe økonomisk eierskap.

Ren energi

Bølgeenergi genererer ikke avfall, og systemene som er foreslått frem til nå for bruk, genererer heller ikke relevant avfall i prosessen.

Lav miljøpåvirkning

Enhver forstyrrelse i vannmiljøet eller kystmiljøet genererer en viss miljøpåvirkning, men de fleste av de foreslåtte systemene har lite innvirkning.

Forening med andre produktive formål

Noen bølgekraftsystemer tillater utvinning av sjøvann for å utføre avsaltingsprosesser og oppnå drikkevann, eller for produksjon av hydrogen.

For eksempel de som opererer med å samle og lagre sjøvann ved kysten, for eksempel TAPCHAN og SSG Wave Energy.

ulemper

De fleste ulempene er ikke absolutte, men avhenger av det spesifikke bølgesystemet vi evaluerer.

Bølgekraft og regelmessighet

Hastigheten for energiproduksjon avhenger av bølgenes tilfeldige oppførsel i regelmessighet og styrke. Derfor er områdene hvor bruken av denne energien kan være effektiv, begrenset.

Bølgens amplitude og retning har en tendens til å være uregelmessig, så den innkommende kraften er tilfeldig. Dette gjør det vanskelig for apparatet å oppnå maksimal ytelse over hele frekvensområdet og energiomsetningseffektiviteten er ikke høy.

Vedlikehold

Vedlikehold av de involverte strukturene medfører visse vanskeligheter og kostnader, gitt de korrosive virkningene av den marine saltpeteren og effekten av selve bølgene. Når det gjelder offshore og nedsenket anlegg, økes kostnadene for vedlikehold av tilgangsvansker og behovet for periodisk tilsyn.

Klimatiske og miljømessige forhold generelt

Strukturene for å fange opp bølgeenergi og konvertere den til elektrisk energi blir utsatt for ekstreme forhold i det marine miljøet. Disse inkluderer fuktighet, saltpeter, vind, regn, uvær, orkaner, blant andre.

Uvær antyder at enheten må tåle belastninger 100 ganger større enn den nominelle, noe som kan forårsake skade eller total skade på utstyret.

Sjølivet

Marint liv er også en faktor som kan påvirke funksjonaliteten til utstyr som store dyr (haier, hvaler). På den annen side fester toskall og alger seg til overflaten på utstyret og forårsaker betydelig forringelse.

Førsteinvestering

Den første økonomiske investeringen er høy på grunn av det nødvendige utstyret og vanskeligheter med installasjonen. Utstyret trenger spesielle materialer og belegg, hermetiske og forankringssystemer.

Innvirkning på antropiske aktiviteter

Avhengig av hvilken type system som brukes, kan disse påvirke navigasjon, fiske og turistattraksjonen i området.

Land som bruker bølgeenergi

Motrico Wave Power Plant (Spania). Kilde: Txo

Spania

Selv om potensialet i Middelhavet er lite når det gjelder bølgeenergi, er det i Kantabriskehavet og i Atlanterhavet veldig høyt. I den baskiske byen Mutriku er det et kraftverk bygget i 2011 med 16 turbiner (300 kW kraft).

I Santoña (Cantabria) er det en annen bølgekraftstasjon som bruker 10 nedsenkede bøyer for å dra nytte av den vertikale svingerenergien til bølgene og generere strøm. På Kanariøyene er det flere prosjekter for å øke bølgeenergi på grunn av de gunstige forholdene i kysten deres.

Portugal

I 2008 installerte selskapet Ocean Power Delivery (OPD) tre Pelamis P-750 maskiner som ligger 5 km utenfor portugisiske kysten. Disse ligger i nærheten av Póvoa de Varim, med en installert kapasitet på 2,25 MW.

Skottland (Storbritannia)

OWC-teknologi brukes på øya Orkney, der det siden 2000 er installert et system kalt LIMPET. Dette systemet har en maksimal produksjon på 500 KW.

Danmark

I 2004 ble et pilotprosjekt av typen Wave Dragon installert i Danmark, dimensjonene var 58 x 33 m og med en maksimal effekt på 20 KW.

Norge

Installasjonen av et anlegg for SSG Wave Energy-systemet i Svaaheia (Norge) pågår.

OSS

I 2002 ble et pilotprosjekt for en Power Buoy-enhet installert i New Jersey, med en offshore-bøye på 5 m i diameter, 14 m lang og med en maksimal effekt på 50 KW.

I Oregon ble et SSG Wave Energy-pilotanlegg installert i Garibaldi havn. På samme måte promoterer de på Hawaii fornybare energikilder, og for Maui Island er den viktigste fornybare kilden bølgeenergi.

referanser

1. Amundarain M (2012). Fornybar energi fra bølger. Ikastorratza. E-Journal of Didactics 8. Revidert 08/03/2019 fra ehu.eus
2. Cuevas T og Ulloa A (2015). Bølgeenergi. Konvensjonelt og fornybar energimarkedsseminar for sivilingeniører. Fakultet for fysiske vitenskaper og matematikk, University of Chile. 13 s.
3. Falcão AF de O (2010). Bølgeenergibruk: En gjennomgang av teknologiene. Fornybar og bærekraftig omtale 14: 899–918.
4. Rodríguez R og Chimbo M (2017). Bruk av bølgeenergi i Ecuador. Ingenius 17: 23-28.
5. Suárez-Quijano E (2017). Energiavhengighet og bølgeenergi i Spania: havets store potensial. Grad i geografi og romlig planlegging, Fakultet for filosofi og bokstaver, University of Cantabria. 52 s.
6. Vicinanza D, Margheritini L, Kofoed JP og Buccino M (2012). SSG Wave Energy Converter: ytelse, status og nyere utviklinger. Energier 5: 193-226.
   Weebly. Online: tapered channel channelwaveenergy.weebly.com