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Wie Wellenenergiegeräte funktionieren
Gezeitenenergie basiert auf der Kraft des Ozeans. Meereswellenenergie ist eine umweltfreundliche, nachhaltige und erneuerbare Energiequelle, die sicher zu verwenden ist, aber zu verstehen, wie Wellenenergiegeräte funktionieren, ist der Schlüssel, um das Beste aus dieser kostenlosen und unbegrenzten Ressource herauszuholen.
Wir wissen, dass Wellenenergie eine Art „Sonnenenergie“ ist. durch die natürliche Umwandlung eines Teils der Windenergie, die über den Ozeanen weht, entsteht, und wie wir auch wissen, entsteht Windenergie durch die natürliche Umwandlung eines Teils der von der Sonne kommenden Sonnenenergie. Wellenenergiegeräte arbeiten, indem sie die natürliche Ebbe und Flut des Ozeans nutzen, um Energie zu erzeugen.
Wenn der Wind über eine glatte Wasseroberfläche weht, reiben und berühren Luftpartikel aus dem Wind die darunter liegenden Wassermoleküle. Die zwischen der sich bewegenden Luft und dem stehenden Wasser erzeugte Reibungskraft bewirkt, dass sich die Wasseroberfläche bewegt, was zu kleinen Wellen auf der Wasseroberfläche führt.
Diese kleinen Wellen von weniger als einigen Zentimetern werden als Kapillarwellen bezeichnet. Wenn der Wind weiter über die Wasseroberfläche bläst, werden diese Wellen stärker und größer, und sobald sie sich gebildet oder „erzeugt“ haben, können sich Meereswellen fortbewegen oder „ausbreiten“. weg von dem Gebiet, in dem sie entstanden sind.
Obwohl Wellen auch durch andere Mittel wie Schiffsverkehr und seismische Aktivitäten entstehen, ist der Wind die wichtigste direkte Quelle. Die indirekte Quelle ist natürlich die Sonne, die durch lokale Erwärmung der Erdoberfläche Wind erzeugt.
Erzeugung von Wellenenergie
Dann hängen die Bewegungen von Wellen und die mit einer winderzeugten Welle verbundenen Eigenschaften von der Entfernung ab, die der Wind über das offene Meerwasser weht, von der Länge Zeit, in der der Wind weht, die Windgeschwindigkeit und die Wassertiefe.
Meereswellen sind aber auch in Gebieten ohne oder mit vernachlässigbarer lokaler Windaktivität verfügbar. Solche Wellen, die als „Swells“ bezeichnet werden, können auf frühere Winde an anderen Orten hindeuten, die entlang der Meeresoberfläche gewandert sind. Wo das Wasser tief ist, können Dünungen sehr große Entfernungen zurücklegen, zum Beispiel über Ozeane, und das fast ohne Energieverlust. Die Nutzbarmachung dieser Energie erfolgt mithilfe von Wellenenergiekonvertern.
Wellenenergiegeräte und -technologie funktionieren also, indem sie diese Flutwellenenergie nutzen, und wir haben alle gesehen, dass Wellen sehr stark sind und Schiffe hoch in die Luft heben. Die Hälfte des Energieinhalts von Wellen, die dies tun, ist potentielle Energie aufgrund des Gewichts des Wassers, das vom Wellental zum Wellenberg gehoben wird. Die verbleibende Hälfte ist kinetische Energie aufgrund der Bewegung des Wassers.
Wellenenergiegeräte machen sich dies zunutze, indem sie die oszillierende Bewegung der Wellen nutzen. Diese oszillierende Bewegung wird durch mechanische Mittel wie Zahnstangen und Ritzel, Sperrräder, Seile und Hebel usw. auf Pumpen oder andere geeignete Energieumwandlungsmaschinen übertragen.
Jetzt wissen Sie also, wie Wellenenergiegeräte funktionieren. Schauen wir uns an, was verfügbar ist, um diese enorme Menge kostenloser Energie zu nutzen.
Die Wellenenergietechnologie hat in den letzten Jahrzehnten einen langen Weg zurückgelegt. Die meisten Wellenenergiekonverter werden nach ihrer horizontalen Positionierung, Ausrichtung und Größe in Bezug auf die ankommenden Meereswellen klassifiziert. Wenn die physische Größe eines Wellenenergiegeräts im Vergleich zur typischen Wellenlänge der Welle sehr klein ist, wird das Wellenenergiegerät als Punktabsorber bezeichnet.
Ebenso gilt, wenn die Größe eines Wellenenergiekonverters ähnlich oder länger ist länger als eine typische Wellenlänge ist, wird das Wellenenergiegerät als Linienabsorber bezeichnet. Ein Wellenenergiekonverter kann als „Dämpfer“ bezeichnet werden. wenn es auf die ankommenden Wellen ausgerichtet ist und ein “Terminator” wenn er parallel zur vorherrschenden Wellenausbreitungsrichtung liegt.
Der Pelamis-Wellenenergiekonverter
Es gibt viele Geräte, die Wellenenergie nutzen, und ein beliebtes Dämpfungsgerät ist der Pelamis Wave Energy Converter (weitere Informationen finden Sie im Video), der an den Küsten Portugals erfolgreich auf See erprobt wurde.
Es ist das erste Wellenenergiegerät, dem es gelungen ist, Energie aus den Wellen zu erzeugen. Dieser Wellenenergiekonverter arbeitet mit mehreren Metallzylindern, die durch große mechanische Scharniere miteinander verbunden sind.
Wenn sich die Meereswelle bewegt, bewegen sich auch die ineinandergreifenden Zylinder ähnlich einer Schlange. Diese Scharniere sind mechanisch mit Hydraulikzylindern verbunden, die Hochdrucköl durch Hydraulikmotoren pumpen. Diese Hydraulikmotoren treiben wiederum elektrische Generatoren zur Stromerzeugung an. Die elektrische Energie wird dann über ein einziges Kabel an die Küste gesendet.
Andere Wellenenergiegeräte wie der Typ der oszillierenden Wassersäule (OWC) sind in letzter Zeit populär geworden, indem sie das Wasser einfangen, das in einer Kammer eingeschlossen ist, die unterhalb der Wasserlinie zum Meer hin offen ist. Wenn sich die innere Wasseroberfläche als Reaktion auf einfallende Wellen außerhalb der Kammer auf und ab bewegt, wird die Luft in der Kammer aufgrund des erzeugten Über- und Unterdrucks durch eine Windkraftanlage gepresst und gesaugt. Das Wasser im Reservoir kann auch zum Betreiben einer Wasserturbine mit geringer Fallhöhe verwendet werden.
The Salter Duck Converter
Die „Salter-Ente“ oder einfach die „Ente“, weil das Gerät in seinen Nick-Oszillations-Bewegungen einer nickenden Ente ähnelt, ist eine andere Form der Wellenenergie-Technologie. Mehrere dieser Enten sind entlang einer gemeinsamen Wirbelsäule positioniert. Die relative Nickbewegung zwischen jeder Ente und der Wirbelsäule wird zum Pumpen von Hydraulikflüssigkeit durch einen Motor verwendet.
Das Gerät funktioniert gut für einen breiten Bereich von Wellenfrequenzen. Ein Vorteil dieses Wellenenergiegeräts besteht darin, dass es die Wellenenergie relativ effizient extrahiert, indem es die Wellen aufbricht und das Meer dahinter relativ ruhig macht.
Es gibt auch mehrere Nachteile bei der Verwendung der Wellenenergietechnologie . Da Wellenenergie aus den tatsächlichen Wellen erzeugt wird, ist sie ebenso unberechenbar wie die Meereswellen. Wenn der Wind nicht weht, entstehen keine Meereswellen.
Auch Wellenenergiegeneratoren, die am Meeresboden befestigt sind, können den natürlichen Fluss des Meeresökosystems stören, obwohl dies Auswirkungen auf die Natur hat Meereslebensraum noch nicht bekannt ist, kann es sich dennoch negativ auf ihn auswirken.
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