אנרגיית גל: היסטוריה, איך היא עובדת, יתרונות, חסרונות - סביבה - 2025

אנרגית הגל או גל - הכח היא האנרגיה המכאנית שנוצרה על ידי הגל ואשר הופך לאנרגיה חשמלית. זוהי האנרגיה הקינטית של מים, המיוצרת על ידי אנרגיית הרוח בחיכוך שלה עם פני גופי מים.

אנרגיה קינטית זו הופכת על ידי טורבינות לאנרגיה חשמלית, בהיותה אנרגיה מתחדשת ונקיה. ההיסטוריה של השימוש באנרגיה זו מתוארכת למאה התשע עשרה, אך היא בסוף המאה העשרים כשהיא מתחילה להתפוצץ.

כוח הגלים. מקור: Mostafameraji

כיום יש מספר גדול של מערכות המוצעות לנצל את צורות אנרגיית הגל. אלה כוללים תנודת גל, הלם גלים או וריאציות לחץ תחת הגל.

העיקרון הכללי של מערכות אלו דומה ומורכב מתכנון מכשירים אשר הופכים את האנרגיה הקינטית של הגלים לאנרגיה מכנית ואז לאנרגיה חשמלית. עם זאת, העיצוב והביצוע משתנים מאוד, וניתן להתקין אותם בחוף או בחוף הים.

ציוד יכול להיות שקוע, חצי שקוע, צף או בנוי על קו החוף. ישנן מערכות כמו פלמיס, בהן התנועה כלפי מעלה של הגלים מפעילה מערכות הידראוליות באמצעות דחף שמפעילות מנועים המחוברים לגנרטורים חשמליים.

אחרים מנצלים את כוח הגלים בעת פריצה בחוף, אם על ידי דחיפת בוכנות הידראוליות או עמודי אוויר המניעים טורבינות (דוגמה: מערכת OWC, עמוד מים מתנודד).

בעיצובים אחרים משתמשים בכוח הגל כשהוא נשבר על קו החוף כדי לתעל אותו ולמלא מאגרים. בהמשך, האנרגיה הפוטנציאלית של המים המאוחסנים משמשת להנעת טורבינות על ידי כוח הכבידה ולהפקת אנרגיה חשמלית.

אין ספק כי אנרגיית הגל גלויה ביתרונות, מכיוון שהיא מתחדשת, נקייה, ללא עלות ובעלת השפעה סביבתית נמוכה. עם זאת, מדובר בכמה חסרונות הקשורים לתנאים הסביבתיים בהם הציוד עובד ומאפייני הגלים.

תנאי הסביבה הימית מכניסים את המבנים לקורוזיה מפלפטר, פעולת החי הימי, קרינת שמש גבוהה, רוח וסערות. לכן, תלוי בסוג המערכת, תנאי העבודה יכולים להיות קשים, במיוחד במערכות offshore שקועות או מעוגנות.

כמו כן, תחזוקה היא יקרה, במיוחד במערכות offshore, מכיוון שיש לבדוק את העוגנים מעת לעת. לעומת זאת, תלוי במערכת ובאזור, הם יכולים להשפיע לרעה על פעילויות שייט, דייג ופנאי.

הִיסטוֹרִיָה

יש לזה קודמות במאה ה -19 כאשר חוסה בארופט הספרדי ספר פטנט על מה שכינה "מרמוטור". מכונה זו ייצרה חשמל מהתנודה האנכית של הגלים ולא הועברה למסחר עד שנות השמונים של המאה העשרים.

המנגנון של Barrufet כלל סדרה של מצופים שהתנדנדו מעלה ומטה עם הגלים והניעו גנרטור חשמלי. המערכת לא הייתה יעילה במיוחד אך לדברי ממציאה היא הייתה מסוגלת לייצר 0.36 קילוואט.

כיום ישנם יותר מ- 600 פטנטים לרתום את כוח הגלים לייצור אנרגיה חשמלית. אלה יכולים לעבוד באמצעות הכוח המופק על ידי התנודה האנכית או זה שנוצר כתוצאה מהשפעת הגל על ​​החוף.

כיצד פועלת אנרגיית הגל?

ממיר פלמיס בפניצ'ה, פורטוגל. מקור: דיפלומיה אינג 'גידו Grassow

תפעול מערכות כוח הגל תלוי בתנועה שרוצים לנצל מהגלים. ישנן מערכות צפות או מעוגנות בחוף, המנצלות את התנודה האנכית של המים, ואילו אחרות לוכדות את כוח ההלם של הגלים בחוף.

כמו כן, יש כאלו המשתמשים בשונות הלחץ שמתחת לפני השטח של הגל. בחלק מהמקרים האנרגיה הקינטית של הגלים מאפשרת לאגור את מי הים ולנצל את האנרגיה הפוטנציאלית שלהם (נפילת כוח הכבידה) כדי להפעיל טורבינות חשמליות.

במערכות אחרות, האנרגיה המכנית של הגלים מייצרת תנועות של בוכנות הידראוליות או מסות אוויר המפעילות מנועים הידראוליים או טורבינות לייצור חשמל.

- מערכות צפות או מעוגנות בחוף

מערכות אלה יכולות להיות שקועות למחצה או שקועות ולנצל את התנועה המתנדנדת הנגרמת על ידי גלי החוף. מערכות מסוימות משתמשות בכוח המשטח מתנפח ואחרות בתנועה העמוקה.

פני השטח מתנפחים

ישנן מערכות של קטעים מפרקים, כמו הפלמיס או "נחש הים", שבהם הגלים מזיזים מודולים מפרקים המפעילים מערכות מנוע הידראוליות המחוברות לגנרטורים חשמליים.

אלטרנטיבה נוספת היא ברווז הסלטר, בו מצופים קבועים לציר מבצעים תנועת פיצ'ינג עם הגלים, ומפעילים גם מנועים הידראוליים. מצד שני, יש סדרה שלמה של הצעות המבוססות על מצופים שהתנודה שלהם מפעילה גם מערכות הידראוליות.

תנועה עמוקה

מתנד הגל הארכימדיאני מורכב משני צילינדרים המורכבים בסדרה על מבנה המעוגן לקרקעית הים. לצילינדר העליון מגנטים צדיים ונעים אנכית כלפי מטה עם לחץ הגל.

כאשר הצילינדר יורד הוא לוחץ על הצילינדר התחתון שמכיל אוויר, וככל שלחץ הגל מתגבר, לחץ האוויר דוחף את המערכת כלפי מעלה. התנועה המתנדנדת בכיוון האנכי של הצילינדר המגנטי מאפשרת לייצר חשמל באמצעות סליל.

דרקון גל

זה מורכב ממצע צף שקשור לתחתית עם סנפירים המאפשרים לו לקבל את המים הנעים על ידי הגלים, וגורמים למבנה לשטף. המים מצטברים ואז מועברים דרך עמוד מרכזי דרך טורבינה.

- מערכות חוף

מערכות אלה מותקנות בחוף ומנצלות את האנרגיה הנוצרת על ידי שבירת גלים. המגבלה של מערכות אלה היא שהם עובדים רק על חופים עם גלים חזקים.

דוגמה לכך היא המערכת שתוכנן על ידי המהנדס הבאסקי אינאקי ואלה, המורכב מפלטפורמה המעוגנת לחוף המשופע עם מגנט על מסילות. הגל דוחף את המגנט כלפי מעלה, הוא יורד על ידי כוח הכבידה והתנועה גורמת לסליל לייצר חשמל.

מערכת

זה מורכב ממערכת של צלחות המתנדנדות קדימה ואחורה עם הגלישה והזרימה של הגלים ותנועה זו, באמצעות משאבת בוכנה, מפעילה את הטורבינה החשמלית.

מערכת של

במקרה זה מדובר על צלחות צפות המעוגנות לחוף המקבלות את כוח שבירת הגל ומפעילות מערכת הידראולית. המנוע ההידראולי בתורו מניע טורבינה המייצרת חשמל.

מערכת CETO

זה מורכב מסדרת מצופים שקועים העוגנים לקרקעית הים ותנודתם מפעילה משאבות הידראוליות המובילות מי ים לחוף. המים השאובים מפעילים טורבינה לייצור חשמל.

מערכות הרותמות אנרגיה פוטנציאלית

ישנן מספר מערכות המאחסנות מי ים במכלים ואז, על ידי כוח הכבידה, יכולות להפעיל טורבינות קפלן ולייצר חשמל. המים מגיעים לטנקים המונעים על ידי הגל עצמו כמו במערכת TAPCHAN (מערכת כוח גל ערוצי מחודדת) או לאנרגיית הגלים של SSG (מחולל קונוסים של גל ים).

מערכות עמודות אוויר-מים

במקרים אחרים כוח המים המונע על ידי הגלים משמש להנעת עמוד אוויר שכאשר עוברים דרך טורבינה מייצר חשמל.

לדוגמא, במערכת OWC (עמוד מים מתנודד) המים בזרימת הגל נכנסים דרך צינור ומניע את האוויר המקורה. עמוד האוויר עולה דרך הארובה ועובר דרך הטורבינה כדי לצאת החוצה.

כאשר המים נסוגים בשפל הגלים, האוויר נכנס לארובה מחדש, ומניע את הטורבינה שוב. יש לזה עיצוב שגורם לו לנוע באותו כיוון בשני הזרימות.

מערכת דומה נוספת היא ה- ORECON, שם תנודת המים בתוך התא מניע ציפה שבתורה לוחצת על האוויר לעבור דרך הטורבינה. מערכת זו פועלת באופן שווה על ידי הזזת אוויר לשני הכיוונים.

יתרון

חוות הגלים. מקור: P123

אנרגיה מתחדשת

זוהי אנרגיה ממקור טבעי בלתי נדלה כמעט כמו גלי אוקיינוס.

מקור האנרגיה הוא בחינם

מקור אנרגיית הגלים הוא גלי אוקיינוס, עליהם לא מנוהלת שום בעלות כלכלית.

אנרגיה נקייה

אנרגיית הגל אינה מייצרת פסולת והמערכות שהוצעו עד כה לשימושן אינן מייצרות פסולת רלוונטית בתהליך.

השפעה סביבתית נמוכה

כל הפרעה בסביבת המים או החוף מייצרת השפעה סביבתית מסוימת, אך מרבית המערכות המוצעות הן בעלות השפעה נמוכה.

שיוך למטרות יצרניות אחרות

מערכות כוח גל מסוימות מאפשרות מיצוי מי ים לביצוע תהליכי התפלה ולקבל מי שתייה, או לייצור מימן.

לדוגמא, אלה שפעולתם כרוכה באיסוף ואגירת מי ים בחוף, כמו TAPCHAN ואנרגיית הגלים של SSG.

חסרונות

מרבית החסרונות אינם מוחלטים, אך תלויים במערכת הגל הספציפית אותה אנו מעריכים.

כוח גל וסדירות

קצב ייצור האנרגיה תלוי בהתנהגותם האקראית של הגלים בסדירות וכוח. לכן, האזורים שבהם השימוש באנרגיה זו יכולה להיות יעילה מוגבלים.

המשרעת והכיוון של הגל נוטים להיות לא סדירים כך שהכוח הנכנס הוא אקראי. זה מקשה על המנגנון להשיג את הביצועים המרביים בכל טווחי התדרים ויעילות המרת האנרגיה אינה גבוהה.

תחזוקה

תחזוקת המבנים המעורבים כרוכה בקשיים ועלויות מסוימים, לאור ההשפעות המאכלות של המלח המלוח הימי והשפעת הגלים עצמם. במקרה של מתקנים ימיים ומים שקועים, עלות התחזוקה מוגברת על ידי קשיי גישה והצורך בפיקוח תקופתי.

תנאי אקלים וסביבה בכלל

המבנים ללכידת אנרגיית גלים והפיכתה לאנרגיה חשמלית נתונים לתנאים קיצוניים בסביבה הימית. אלה כוללים לחות, מלח, רוחות, גשמים, סערות, הוריקנים, בין היתר.

סערות מרמזות על כך שהמכשיר צריך לעמוד בעומסים גדולים פי מאה מהסמל הנקוב, מה שעלול לגרום נזק או נזק מוחלט לציוד.

חיי ים

החיים הימיים הם גם גורם שיכול להשפיע על הפונקציונליות של ציוד כמו בעלי חיים גדולים (כרישים, קטואים). לעומת זאת, אקדחים דביקים על פני השטח של הציוד וגורמים להידרדרות משמעותית.

השקעה התחלתית

ההשקעה הכלכלית הראשונית היא גבוהה, בגלל הציוד הנדרש והקשיים בהתקנתו. הציוד זקוק לחומרים וציפויים מיוחדים, מערכות הרמטיות ועיגון.

השפעה על פעילויות אנתרופיות

תלוי בסוג המערכת המשמשת, אלה יכולים להשפיע על הניווט, הדיג ועל האטרקציה התיירותית באזור.

מדינות המשתמשות באנרגיית גלים

תחנת הכוח גל מוטריקו (ספרד). מקור: Txo

סְפָרַד

למרות שהפוטנציאל של הים התיכון נמוך מבחינת אנרגיית הגלים, בים הקנטבריאי ובאוקיאנוס האטלנטי הוא גבוה מאוד. בעיירה הבסקית מוטריקו קיימת תחנת כוח שנבנתה בשנת 2011 עם 16 טורבינות (כוח של 300 קילוואט).

בסנטאינה (קנטבריה) ישנה תחנת כוח גל נוספת המשתמשת בעשרה מצופים שקועים כדי לנצל את אנרגיית התנודה האנכית של הגלים ולהפקת חשמל. באיים הקנריים ישנם מספר פרויקטים במטרה לשפר את אנרגיית הגלים בגלל התנאים החיוביים של חופיהם.

פּוֹרטוּגָל

בשנת 2008 התקינה חברת Ocean Power Delivery (OPD) שלוש מכונות פלמיס P-750 הממוקמות 5 ק"מ מחופי פורטוגל. אלה ממוקמים ליד Póvoa de Varim, עם הספק מותקן של 2.25 MW.

סקוטלנד (בריטניה)

נעשה שימוש בטכנולוגיית OWC באי אורקני, שם הותקנה מערכת מאז שנת 2000 בשם LIMPET. מערכת זו מחזיקה בייצור מרבי של 500 קילוואט.

דנמרק

בשנת 2004 הותקן בדנמרק פרויקט טייס מסוג Wave Dragon, שממדיו היו 58X33 מ 'והספק מרבי של 20 קילוואט.

נורווגיה

התקנת מפעל למערכת אנרגיית הגלים SSG בסוואהיה (נורווגיה) בעיצומה.

לָנוּ

בשנת 2002 הותקן בניו ג'רזי פרויקט פיילוט של מכשיר Power Buoy, כאשר מצוף offshore בגודל 5 מ 'קוטר, 14 מ' ואורך הספק מרבי של 50 קילוואט.

באורגון הותקן מפעל טייס של אנרגיית הגלים של SSG בנמל גריבלדי. באופן דומה, בהוואי הם מקדמים מקורות אנרגיה מתחדשים, ובמקרה של האי מאווי, המקור העיקרי המתחדש הוא אנרגיית הגלים.

הפניות

1. אמונדארן M (2012). אנרגיה מתחדשת מהגלים. Ikastorratza. כתב העת האלקטרוני לדידקטיקה 8. מתוקן 8/03/2019 מאת ehu.eus
2. Cuevas T ו- Ulloa A (2015). אנרגיית גל. סמינר שוק קונבנציונאלי ואנרגיה מתחדשת למהנדסים אזרחיים. הפקולטה למדעים גופניים ומתמטיקה, אוניברסיטת צ'ילה. 13 עמ '.
3. Falcão AF de O (2010). ניצול אנרגיית גל: סקירת הטכנולוגיות. ביקורות אנרגיה מתחדשת ובת קיימא 14: 899–918.
4. Rodríguez R ו- Chimbo M (2017). שימוש באנרגיית גלים באקוודור. אינגיוס 17: 23-28.
5. סוארז-קוויחאנו אי (2017). תלות אנרגטית ואנרגיית גלים בספרד: הפוטנציאל הגדול של הים. תואר בגיאוגרפיה ותכנון מרחבי, הפקולטה לפילוסופיה ומכתבים, אוניברסיטת קנטבריה. 52 עמ '.
6. Vicinanza D, Margheritini L, Kofoed JP ו- Buccino M (2012). ממיר האנרגיה של גל SSG: ביצועים, סטטוס והתפתחויות אחרונות. אנרגיות 5: 193-226.
   וויבי. און ליין: taperedchannelwaveenergy.weebly.com