DALGA ENERJISI: TARIH, NASIL ÇALIŞIR, AVANTAJLARI, DEZAVANTAJLARI - ÇEVRE - 2024

Dalga enerjisi ya da dalga - güç üretilen mekanik enerji ile elektrik enerjisine dönüşür dalga ve. Rüzgar enerjisinin su kütlelerinin yüzeyi ile sürtünmesinde ürettiği suyun kinetik enerjisidir.

Bu kinetik enerji, türbinler tarafından yenilenebilir ve temiz bir enerji olan elektrik enerjisine dönüştürülür. Bu enerjinin kullanım tarihi on dokuzuncu yüzyıla kadar uzanıyor, ancak yirminci yüzyılın sonunda patlamaya başladı.

Dalgaların gücü. Kaynak: Mostafameraji

Günümüzde dalga enerjisi formlarından yararlanmak için önerilen çok sayıda sistem var. Bunlar, dalga salınımını, dalga şokunu veya dalganın altındaki basınç değişimlerini içerir.

Bu sistemlerin genel prensibi benzerdir ve dalgaların kinetik enerjisini mekanik enerjiye ve ardından elektrik enerjisine dönüştüren cihazların tasarlanmasından oluşur. Bununla birlikte, tasarım ve uygulama oldukça değişkendir ve kıyıda veya açık denizde kurulabilir.

Ekipman su altında, yarı su altında, yüzer durumda veya kıyı şeridinde inşa edilebilir. Pelamis gibi dalgaların yukarı doğru hareketinin elektrik jeneratörlerine bağlı motorları harekete geçiren itme kuvveti ile hidrolik sistemleri harekete geçirdiği sistemler vardır.

Diğerleri, türbinleri hareket ettiren hidrolik pistonları veya hava sütunlarını iterek sahilde kırılırken dalgaların kuvvetinden yararlanır (Örnek: OWC sistemi, Salınan Su Sütunu).

Diğer tasarımlarda dalganın kuvveti kıyıda kırılırken onu kanalize etmek ve rezervuarları doldurmak için kullanılır. Ardından, depolanan suyun potansiyel enerjisi türbinleri yerçekimi ile hareket ettirmek ve elektrik enerjisi üretmek için kullanılır.

Dalga enerjisi, yenilenebilir, temiz, ücretsiz ve düşük çevresel etkiye sahip olduğu için şüphesiz avantajlara sahiptir. Bununla birlikte, ekipmanın çalıştığı çevre koşulları ve dalgaların özellikleri ile ilişkili bazı dezavantajları içerir.

Deniz ortamının koşulları, yapıları güherçile, deniz faunası, yüksek güneş radyasyonu, rüzgar ve fırtınalardan kaynaklanan korozyona maruz bırakır. Bu nedenle, sistemin türüne bağlı olarak, özellikle suya daldırılmış veya demirlenmiş açık deniz sistemlerinde çalışma koşulları zor olabilir.

Aynı şekilde, ankrajların periyodik olarak kontrol edilmesi gerektiğinden, özellikle açık deniz sistemlerinde bakım maliyetlidir. Öte yandan sisteme ve bölgeye bağlı olarak, kayıkçılık, balıkçılık ve rekreasyon faaliyetlerini olumsuz etkileyebilirler.

Tarih

İspanyol José Barrufet'in "marmotor" dediği şeyin patentini aldığı 19. yüzyılda öncüllerine sahip. Bu makine dalgaların dikey salınımından elektrik üretti ve 20. yüzyılın 80'li yıllarına kadar ticarileştirilmedi.

Barrufet'in aparatı, dalgalarla aşağı yukarı salınan ve bir elektrik jeneratörünü çalıştıran bir dizi şamandıradan oluşuyordu. Sistem çok verimli değildi, ancak mucidine göre 0,36 kW üretebiliyordu.

Bugün, elektrik enerjisi üretmek için dalgaların gücünü kullanmak için 600'den fazla patent var. Bunlar, dikey salınımın ürettiği kuvvet veya dalganın kıyıya etkisiyle üretilen kuvvet aracılığıyla çalışabilir.

Dalga enerjisi nasıl çalışır?

Pelamis dönüştürücü, Peniche, Portekiz. Kaynak: Dipl. Ing. Guido Grassow

Dalga güç sistemlerinin çalışması, dalgalardan yararlanmak istediğiniz harekete bağlıdır. Karada, suyun dikey salınımından yararlanan yüzen veya demirli sistemler bulunurken, diğerleri kıyıdaki dalgaların şok kuvvetini yakalar.

Aynı şekilde, dalganın yüzeyinin altındaki basınç değişimini kullananlar da var. Bazı durumlarda dalgaların kinetik enerjisi, deniz suyunun depolanmasına ve elektrik türbinlerini harekete geçirmek için potansiyel enerjisinden (yerçekimi düşüşü) yararlanmasına izin verir.

Diğer sistemlerde, dalgaların mekanik enerjisi, elektrik üretmek için hidrolik motorları veya türbinleri harekete geçiren hidrolik pistonların veya hava kütlelerinin hareketlerini üretir.

- Karada yüzer veya ankrajlı sistemler

Bu sistemler yarı batık veya batık olabilir ve kara dalgalarının neden olduğu salınım hareketinden faydalanır. Bazı sistemler yüzey şişmesinin kuvvetini, diğerleri ise derin hareketi kullanır.

Yüzey kabarması

Dalgaların elektrik jeneratörlerine bağlı hidrolik motor sistemlerini harekete geçiren mafsallı modülleri hareket ettirdiği Pelamis veya "deniz yılanı" gibi mafsallı segment sistemleri vardır.

Diğer bir alternatif ise, bir eksene sabitlenmiş şamandıraların dalgalarla bir yunuslama hareketi gerçekleştirdiği ve aynı zamanda hidrolik motorları da çalıştırdığı Salter Ördeğidir. Öte yandan, salınımı aynı zamanda hidrolik sistemleri de harekete geçiren şamandıralara dayalı bir dizi teklif var.

Derin sallanma hareketi

Arşimet Dalga Osilatörü, deniz tabanına sabitlenmiş bir yapı üzerine seri olarak monte edilmiş iki silindirden oluşur. Üst silindirin yan mıknatısları vardır ve dalganın basıncı ile dikey olarak aşağı doğru hareket eder.

Silindir aşağı indiğinde hava içeren alt silindire baskı yapar ve dalganın basıncı ortaya çıktıkça hava basıncı sistemi yukarı doğru iter. Mıknatıslanmış silindirin dikey yönündeki salınım hareketi, bir bobin vasıtasıyla elektrik üretilmesine izin verir.

Dalga Ejderhası

Yapının taşmasına neden olan dalgaların hareket ettirdiği suyun alınmasını sağlayan kanatlarla dibe bağlanmış yüzer bir platformdan oluşur. Su birikir ve daha sonra bir türbin aracılığıyla merkezi bir kolon boyunca dolaştırılır.

- Kıyı sistemleri

Bu sistemler kıyıya kurulur ve dalgaların kırılmasıyla üretilen enerjiden yararlanır. Bu sistemlerin sınırlaması, yalnızca kuvvetli dalgaların olduğu kıyılarda çalışmasıdır.

Buna bir örnek, Basklı mühendis Iñaki Valle tarafından tasarlanan ve raylar üzerinde bir mıknatısla eğimli sahile demirlenmiş bir platformdan oluşan sistemdir. Dalga mıknatısı yukarı iter, yerçekimi ile alçalır ve hareket bir bobinin elektrik üretmesini sağlar.

sistem

Dalgaların gelgitleriyle ileri geri salınım yapan plakalardan oluşan bir sistemden oluşur ve bu hareket, bir pistonlu pompa vasıtasıyla elektrik türbinini çalıştırır.

Sistemi

Bu durumda, dalganın kırılma kuvvetini alan ve bir hidrolik sistemi harekete geçiren kıyıya demirlenmiş yüzer plakalar söz konusudur. Hidrolik motor da elektrik üreten bir türbini çalıştırır.

CETO sistemi

Deniz tabanına demirlenmiş ve salınımı deniz suyunu sahile taşıyan hidrolik pompaları harekete geçiren bir dizi batık şamandıradan oluşur. Pompalanan su, elektrik üretmek için bir türbini harekete geçirir.

Potansiyel enerjiden yararlanan sistemler

Deniz suyunu tanklarda depolayan ve daha sonra yerçekimi ile Kaplan türbinlerini etkinleştirebilen ve elektrik üreten bir dizi sistem vardır. Su, TAPCHAN sisteminde (Konik Kanallı Dalga Güç Sistemi) veya SSG Dalga Enerjisinde (Deniz dalgası Slot-koni Jeneratörü) olduğu gibi dalganın kendisi tarafından tahrik edilen tanklara ulaşır.

Su-hava kolon sistemleri

Diğer durumlarda, dalgaların çektiği suyun kuvveti, bir türbinden geçerken elektrik üreten bir hava sütununu hareket ettirmek için kullanılır.

Örneğin, OWC sisteminde (Salınımlı Su Kolonu) dalga akışındaki su bir kanaldan girer ve iç havayı sürer. Hava sütunu bir bacadan yükselir ve dışarı çıkmak için türbinin içinden geçer.

Su dalgaların gelgitlerinde çekildiğinde, hava bacaya yeniden girer ve türbini tekrar hareket ettirir. Bu, her iki akışta da aynı yönde hareket etmesini sağlayan bir tasarıma sahiptir.

Diğer bir benzer sistem, odanın içindeki suyun salınımının, havayı türbinden geçmek için sıkıştıran bir şamandırayı çalıştırdığı ORECON'dur. Bu sistem, havayı her iki yönde hareket ettirerek eşit şekilde çalışır.

avantaj

Dalga çiftliği. Kaynak: P123

Yenilenebilir enerji

Okyanus dalgaları gibi neredeyse tükenmez bir doğal kaynaktan gelen bir enerjidir.

Enerji kaynağı ücretsizdir

Dalga enerjisinin kaynağı, üzerinde hiçbir ekonomik mülkiyetin kullanılmadığı okyanus dalgalarıdır.

Temiz enerji

Dalga enerjisi atık üretmez ve şimdiye kadar kullanımı için önerilen sistemler de süreçte ilgili atık üretmez.

Düşük çevresel etki

Su veya kıyı ortamına herhangi bir müdahale, bazı çevresel etkiler yaratır, ancak önerilen sistemlerin çoğu düşük etkiye sahiptir.

Diğer üretim amaçlarıyla ilişkilendirme

Bazı dalga güç sistemleri, deniz suyunun çıkarılmasına tuzdan arındırma işlemlerini yürütmek ve içme suyu elde etmek veya hidrojen üretimi için izin verir.

Örneğin, TAPCHAN ve SSG Dalga Enerjisi gibi operasyonları kıyıda deniz suyunun toplanması ve depolanmasını içerenler.

Dezavantajları

Dezavantajların çoğu mutlak değildir, ancak değerlendirmekte olduğumuz spesifik dalga sistemine bağlıdır.

Dalga kuvveti ve düzenlilik

Enerji üretim hızı, dalgaların düzenlilik ve güçteki rastgele davranışına bağlıdır. Bu nedenle bu enerjinin kullanımının etkili olabileceği alanlar sınırlıdır.

Dalganın genliği ve yönü düzensiz olma eğilimindedir, bu nedenle gelen güç rastgele olur. Bu, aparatın tüm frekans aralığı boyunca maksimum performans elde etmesini zorlaştırır ve enerji dönüşüm verimliliği yüksek değildir.

Bakım

İlgili yapıların bakımı, deniz güherçilesinin aşındırıcı etkileri ve dalgaların kendisinin etkisi göz önüne alındığında, belirli zorluklar ve maliyetler gerektirir. Açık deniz ve su altı tesislerinde, erişim zorlukları ve periyodik denetim ihtiyacı nedeniyle bakım maliyeti artmaktadır.

Genel olarak iklim ve çevre koşulları

Dalga enerjisini yakalamak ve elektrik enerjisine dönüştürmek için kullanılan yapılar, deniz ortamında aşırı koşullara maruz kalmaktadır. Bunlar arasında nem, güherçile, rüzgarlar, yağmurlar, fırtınalar, kasırgalar bulunur.

Fırtınalar, cihazın nominal değerden 100 kat daha fazla yüke dayanması gerektiği anlamına gelir, bu da ekipmana zarar verebilir veya tamamen zarar verebilir.

Deniz yaşamı

Deniz yaşamı aynı zamanda büyük hayvanlar (köpekbalıkları, deniz memelileri) gibi ekipmanların işlevselliğini etkileyebilecek bir faktördür. Öte yandan, çift kabuklular ve algler ekipmanın yüzeyine yapışarak önemli ölçüde bozulmaya neden olur.

İlk yatırım

Gerekli ekipman ve kurulumunun zorlukları nedeniyle ilk ekonomik yatırım yüksektir. Ekipmanın özel malzeme ve kaplamalara, hermetik ve ankraj sistemlerine ihtiyacı vardır.

Antropik faaliyetler üzerindeki etkisi

Kullanılan sistem türüne bağlı olarak, bunlar bölgedeki navigasyonu, balıkçılığı ve turistik çekiciliği etkileyebilir.

Dalga enerjisi kullanan ülkeler

Motrico Dalga Enerji Santrali (İspanya). Kaynak: Txo

ispanya

Akdeniz'in dalga enerjisi açısından potansiyeli düşük olmasına rağmen, Kantabria Denizi ve Atlantik Okyanusu'nda çok yüksektir. Bask kasabası Mutriku'da 2011 yılında 16 türbinli (300kW güç) inşa edilmiş bir elektrik santrali bulunmaktadır.

Santoña'da (Cantabria), dalgaların dikey salınım enerjisinden yararlanmak ve elektrik üretmek için 10 batık şamandıra kullanan başka bir dalga güç istasyonu var. Kanarya Adaları'nda, kıyılarının elverişli koşulları nedeniyle dalga enerjisini artırmak için birçok proje var.

Portekiz

2008 yılında, Ocean Power Delivery (OPD) şirketi Portekiz kıyılarına 5 km uzaklıkta bulunan üç Pelamis P-750 makinesi kurdu. Bunlar 2,25 MW kurulu güce sahip Póvoa de Varim yakınlarında bulunmaktadır.

İskoçya (İngiltere)

OWC teknolojisi, LIMPET adı verilen bir sistemin 2000 yılından beri kurulduğu Orkney adasında kullanılmaktadır. Bu sistemin maksimum üretimi 500 KW'dır.

Danimarka

2004 yılında Danimarka'da 58 x 33 m boyutlarında ve maksimum 20 KW gücünde Wave Dragon tipi bir pilot proje kuruldu.

Norveç

Svaaheia'da (Norveç) SSG Wave Energy sistemi için bir tesisin kurulumu devam ediyor.

BİZE

2002 yılında, New Jersey'de 5 m çapında, 14 m uzunluğunda ve maksimum 50 KW gücünde bir açık deniz şamandırasıyla bir Power Şamandıra cihazı için bir pilot proje kuruldu.

Oregon'da, Garibaldi Limanı'na bir SSG Wave Energy pilot tesisi kuruldu. Aynı şekilde, Hawaii'de yenilenebilir enerji kaynaklarını teşvik ediyorlar ve Maui adası örneğinde, ana yenilenebilir kaynak dalga enerjisidir.

Referanslar

1. Amundarain M (2012). Dalgalardan yenilenebilir enerji. Ikastorratza. E-Journal of Didactics 8. 08/03/2019 tarihinde ehu.eus'tan revize edildi
2. Cuevas T ve Ulloa A (2015). Dalga enerjisi. İnşaat Mühendisleri için Konvansiyonel ve Yenilenebilir Enerji Piyasası Semineri. Şili Üniversitesi, Fiziksel Bilimler ve Matematik Fakültesi. 13 p.
3. Falcão AF de O (2010). Dalga enerjisi kullanımı: Teknolojilerin gözden geçirilmesi. Yenilenebilir ve Sürdürülebilir Enerji İncelemeleri 14: 899–918.
4. Rodríguez R ve Chimbo M (2017). Ekvador'da dalga enerjisinin kullanımı. Ingenius 17: 23-28.
5. Suárez-Quijano E (2017). İspanya'da enerji bağımlılığı ve dalga enerjisi: denizin büyük potansiyeli. Coğrafya ve Mekansal Planlama Derecesi, Felsefe ve Edebiyat Fakültesi, Cantabria Üniversitesi. 52 p.
6. Vicinanza D, Margheritini L, Kofoed JP ve Buccino M (2012). SSG Dalga Enerjisi Dönüştürücü: Performans, Durum ve Son Gelişmeler. Enerjiler 5: 193-226.
   Weebly. Çevrimiçi: taperedchannelwaveenergy.weebly.com