Přílivové a vlnové energie

Úvod

Příliv a vlny jsou dva přírodní události, které se vyskytují na vodě, a zatímco jsou podobné v tom, že souvisejí s vodními útvary, jejich schopnost produkovat energii se liší v řadě aspektů, pokud jde o výrobu, výkon a spolehlivost [1]. Vzhledem k tomu, že se svět začíná odklonit od závislostí na neobnovitelných zdrojích energie, začaly být zkoumány nové a inovativní způsoby výroby energie, které budou mít minimální vliv okolních prostředí a komunit. Speciální bóje a turbíny se běžně používají k zachycení své síly a přeměně v čistou elektřinu, ale stejně jako většina nových technologií, jsou drahé, aby se navrhovaly a vyvíjely. Navzdory přílivové a vlnové energii pocházející z oceánu je mezi nimi stále velký rozdíl.

Co je přílivová energie?

Příliv je definován jako nárůst a pokles hladiny moře způsobený gravitačním zatížením měsíce a slunce na Zemi. Nejsou omezeny pouze na oceány, ale mohou se vyskytovat i v jiných systémech, kdykoli existuje gravitační pole. Navíc, zatímco většina Země je ovlivněna gravitační silou slunce, to není tak snadno viditelné na vodě. Měsíc sám má výraznější vliv na příliv, protože je mnohem blíže ke Zemi ve srovnání se sluncem. Stromy na pobřeží vykazují denní denní nebo polodňový příliv, který se skládá z jednoho nebo dvou přílivů a odlivů. Tyto přílivy jsou ovlivněny řadou faktorů, jako je sladění Slunce a Měsíce, tvar pobřeží a změny hloubky vody.

Co je vlnová energie?

Vlna energie, také známá jako energie oceánu, je definována jako energie využívaná z oceánských vln. Vzhledem k tomu, že vítr fouká přes povrch oceánu, vytváří vlny, a proto se mohou označovat jako energii pohybující se po hladině vody. Vlny vytvořené vlivem větru jsou obvykle označovány jako větrné vlny a nejvíce se vyskytují na vodních plochách, protože neexistují půdy, které by odolaly síle větru [2]. Tyto vlny, které se běžně vyskytují na povrchu oceánu, se také vyskytují volně na jezerech, řekách a kanálech a mohou být definovány buď jako kapilární vlny, vlnky, moře nebo bobtnání. Žádné vlny nejsou shodné s každou vlnou, která se liší výškou a vzdáleností mezi hřebeny a žlaby.

Jak se vytváří příliv?

Jak se měsíc otáčí kolem Země, vyvíjí gravitační tah, který vytváří příliv, který se pohybuje po celé zemi. Když měsíc kruží zemi, země sama se pohybuje také v mírném kruhu a tato setrvačnost způsobuje příliv na opačné straně země. To je známo jako dva vysoké přílivy, mezi nimiž se objeví příliv [3]

Jak se tvoří vlny?

Změna vzorků rychlosti, trvání a vzdálenosti, kterou vítr způsobí, ovlivní tvar vytvořených vln. Tvar a velikost příslušných vln navíc závisí také na výsledném ovlivňujícím systému a mohou snadno přispět ke zúžení původu vln. Například vysoké, prudké vlny, které rychle stoupají a padají, jsou nově vytvořené a často jsou výsledkem blízkých meteorologických systémů, jako jsou místní bouře, zatímco dlouhé stálé vlny jsou obvykle tvořeny extrémními povětrnostními podmínkami, které se vyskytují mnohem dál, někdy i z bouří, další hemisféra.

Využití energie vln

Tato energie z vln může být využita a využita pro řadu užitečných činností, jako je výroba elektřiny, odsolení a čerpání vody do nádrží. Často označovaná jako vlna, čím silnější jsou vlny, tím větší je schopnost produkovat energii. Hrubý vertikální pohyb oceánských vln obsahuje velké množství kinetické energie, kterou zachycují technologie vlnové energie. Energie vlny se zpravidla využívá pomocí dvou typů systémů, a sice na břehu a na pobřežních systémech. Offshore systémy pracují v hluboké vodě a využívají buď pumpy nebo hadice pro shromažďování energie přes rotující turbíny. Onshore systémy na druhé straně jsou postaveny podél břehů a sklízet energii z lámání vln. Jednou z výhod vlnové energie je skutečnost, že je doplněná a udržitelná, protože vlny se budou vždycky vyvíjet na břehu v závislosti na povětrnostních podmínkách a s největší pravděpodobností nepřestane formovat po dlouhou dobu. Navíc vzhledem k tomu, že tyto běžně využívané technologie nejsou blízkými komunitami snadno viditelné, je vliv na estetickou hodnotu nízká, což z nich činí snadněji přijatou technologii. Přestože jde o obnovitelný zdroj energie, je obtížné přeměnit tuto energii na elektřinu efektivně. Zařízení bylo rovněž obtížné vyvíjet a navrhnout tak, aby odolávaly poškození způsobenému bouřemi a korozním účinkům okolní slané vody. Přestože mnohé z těchto technologií jsou efektivní z hlediska nákladů, nejsou v porovnání s jinými systémy vyrábějícími energii levnější.

Wave energetické technologie

K dnešnímu dni existují tři hlavní typy vlnových energetických technologií. První používá plováky nebo bóje na výrobu elektřiny z oceánských bobtnání, které pohánějí hydraulická čerpadla. Druhý typ využívá oscilační vodní sloupec pro výrobu elektřiny z nárůstu a pádu vody uvnitř válcového hřídele. To se obvykle provádí na břehu. Voda odvádí vzduch z hřídele, který střídavě pohání turbínu poháněnou vzduchem. Třetí typ využívá kónický kanál, který je umístěn buď na, nebo na moři.Tato technologie soustřeďuje vlny a vede je do zvýšené nádrže, kde je generována energie pomocí turbíny [5].

Využití přílivové energie

Zatímco všechny pobřežní oblasti zaznamenávají příliv a odliv, může být tato energie využita a využita pouze pro výrobu elektřiny, pokud je rozdíl mezi vysokým a nízkým přílivem dostatečně velký. Hlavní typy přílivové energie zahrnují 1) kinetickou energii získanou z proudů měnících se přílivu a 2) potenciální energie získaná změnou výšky mezi přílivem a odlivem. Jednou z výhod využití přílivu přílivu energie jako zdroje energie je, že je spolehlivější, protože je založen na gravitačním zatížení Měsíce a může tak být předpovězeno. Přestože lze předpokládat, že jednou z nevýhod je to, že tento zdroj bude generovat energii pouze po dobu 6 až 12 hodin, čímž se omezí prodloužená dostupnost [4]. Tato přerušovaná výroba energie vytváří méně spolehlivý zdroj energie. Využívání této energie může narušit přirozené migrační cesty pro mořské živočichy a běžné způsoby plavby lodí. Turbíny používané k výrobě energie mohou zabít velké množství ryb v oblasti. To znamená, že schopnost využívat přílivovou energii jako zdroj elektrické energie může následně snížit závislost na zdrojích produkujících uhlí, které následně sníží množství CO₂ emisí.

Technologie přílivové energie

Obvykle používané technologie pro generování přílivové energie zahrnují přívalové přehrady nebo hráze, které obsahují proplach přes vodní útvar. Mimo vodní turbíny jsou vodní turbíny. Jak se změní příliv, nerovná hladina vody prochází kolem šachty a pohání turbínu [5]. V průběhu času se ovšem zaznamenalo velké množství následných účinků na pobřežní čáru i na okolní mořské ekosystémy, které vedly k vývoji řady novějších a ekologičtějších modelů. Jedná se o přílivové laguny, přílivové ploty a podmořské přívalové turbíny.

Rozdíl mezi přílivovou energií a vlnovou energií

Již jsme definovali, že příliv a vlny se tvoří za zcela odlišných podmínek. Přílivy jsou nárůst a pád oceánu způsobený gravitačním tahem měsíce a slunce na zemi, zatímco vlny jsou větrnou energií pohybující se po povrchu oceánu, čímž se vlny mnohem snazší měřit, než ve srovnání s přílivem. Příliv je méně znatelný, než ve srovnání s vlnami a nejčastěji je vidět na březích, které ovlivňují množství viditelné vody a písku. Vlny na druhou stranu lze vidět na povrchu oceánu, který stoupá a klesá. Zatímco přílivová energie kolísá denně a vlna může být více trvalým zdrojem energie, není široce používána, neboť existuje jen malý počet testovacích míst na celém světě [4].

Shrnutí rozdílů

Přílivová energie	Wave Energy
Vyčerpáno z nárůstu a pádu hladiny moře	Vyčerpáno z vln, které se pohybují podél oceánu
Způsobuje gravitační tah měsíce a slunce na Zemi	Způsobené větrem
Intenzita je ovlivněna polohou a polohou Země	Intenzita je ovlivněna silou větru
	Často označována jako vlna
Druhy přílivové energie zahrnují kinetickou a potenciální energii	Druhy vlnové energie zahrnují kinetickou energii
Využívány zábradlí, přehrady, přílivové ploty a přílivové turbíny	Využívány pomocí pobřežních a pobřežních systémů
Spolehlivější, protože je založeno na gravitačním tahu měsíce a slunce	Méně spolehlivé, protože je založeno na vlivu síly větru na povrch vody
Nespojitý zdroj energie, který je generován po dobu 6 až 12 hodin najednou	Neustálý zdroj energie
Může narušit migrační cesty vtáků a vodních cest a způsobit velké množství usmrcených ryb	Účinky na okolní prostředí, ekosystémy a obce jsou nízké
Vysoké stavební náklady, ale nízké náklady na údržbu	Extrémně vysoké náklady na zahájení návrhu a vývoj požadované technologie