طاقة الأمواج: تسخير قوة الأمواج من أجل مستقبل مستدام

تحتوي أمواج المحيط على كمية كبيرة من الطاقة مشتق من الرياح ، بحيث يمكن رؤية سطح المحيط على أنه أ جامع طاقة الرياح الضخم.

وعلاوة على ذلك، تمتص البحار كميات كبيرة من الطاقة الشمسيةمما يساهم أيضًا في حركة التيارات والأمواج المحيطية. هذه الطاقة المتراكمة عبر مسافات طويلة على شكل موجات، يمكن استخدامها لتوليد الكهرباء من خلال تقنيات مختلفة، تعرف معًا باسم الطاقة الموجية أو الطاقة الموجية.

الأمواج هي موجات من الطاقة الناتجة عن الرياح والحرارة الشمسية، والتي تنتقل عبر سطح المحيط. تتضمن هذه الحركة الإزاحة الرأسية والأفقية لجزيئات الماء. وعندما نلاحظ مرور موجة نرى أن الماء لا يتحرك للأمام، بل إن جزيئات الماء تصف مدارًا دائريًا.

في موجة لطيفة، لا يتحرك الماء الموجود بالقرب من السطح للأعلى والأسفل فحسب، بل يتحرك أيضًا للأمام عند القمة والخلف عند القاع، مما يسمح بتحويل هذه الطاقة إلى كهرباء. تصف جزيئات الماء حركة دائرية: ترتفع عندما تقترب القمة، وتتحرك للأمام مع القمة، ثم تهبط عند مرورها، وتتراجع إلى قاع الموجة.

موجات الطاقة هذه على سطح البحر، أي الأمواج، يمكنهم السفر آلاف الكيلومترات وتخزين كميات كبيرة من الطاقة، خاصة في مناطق مثل شمال المحيط الأطلسي، حيث تولد الرياح القوية أمواجًا يبلغ متوسط ​​إمكاناتها من الطاقة ما يصل إلى 10 كيلووات لكل متر مربع من سطح المحيط. هذا المورد ضخم. عندما يؤخذ في الاعتبار اتساع المحيطات.

تسخير طاقة الأمواج

بدأت دراسة تكنولوجيا تسخير طاقة الأمواج في الثمانينات وتقدمت بشكل كبير منذ ذلك الحين. ويركز على تحويل الحركة الرأسية والأفقية للأمواج إلى طاقة رياح أو طاقة كهربائية. من بين المناطق الأكثر قابلية للحياة ولتنفيذ هذه التقنية تم العثور على خطوط عرض تتراوح بين 40 درجة و60 درجة، حيث تولد الرياح موجة ثابتة ذات خصائص جيدة للاستخدام.

وفي هذا المعنى، تم تطوير العديد منها المشاريع الرائدة في أوروبا والمناطق الساحلية الأخرى، مع تسليط الضوء على أمثلة مثل تلك التي تم تطويرها في جزر الكناري.

حاليًا، يتم تنفيذ طاقة الأمواج في العديد من البلدان، حيث نتائج ممتازة من حيث إنتاج الكهرباء. على سبيل المثال:

• في الولايات المتحدةويأتي حوالي 55 تيراواط/ساعة سنويًا من حركة الأمواج، وهو ما يمثل 14% من استهلاك الطاقة في البلاد.
• أوروبابل إن الرقم أعلى من ذلك، إذ يصل إلى 280 تيراواط/ساعة سنويًا.

مراكم طاقة الأمواج البرية

في بعض المناطق حيث الرياح مثل الرياح التجاريةويمكن تركيب نظام خزانات لتجميع المياه التي تدفعها الأمواج. ويجب أن تكون هذه السدود مرتفعة، بين 1,5 و2 متر فوق مستوى سطح البحر، للسماح باستخدام التوربينات الكهرومائية التقليدية عن طريق إطلاق المياه مرة أخرى إلى المحيط.

هذا النظام ممكن في المناطق التي لا يتداخل فيها المد والجزر بشكل كبير مع تشغيل الخزان. علاوة على ذلك، في المناطق ذات الأمواج القوية بشكل خاص، يمكن بناء الكتل الخرسانية بعيدًا عن الشاطئ تركيز طاقة جبهة الموجة في منطقة صغيرة نسبيا، الأمر الذي من شأنه أن يزيد من إمكانات الطاقة للنظام.

استخدام حركة الموجة

واحدة من أفضل التقنيات المعروفة للاستفادة من حركة الأمواج هي عمود الماء المتذبذب (أووك). يتكون هذا النظام من هيكل يحيط بعمود من الماء يتولد فيه ضغط الهواء مع حركة الأمواج إلى الأعلى. يضطر هذا الهواء إلى المرور عبر التوربينات لتوليد الطاقة. كما يعمل هذا النظام في مراحل الاكتئاب عند نزول الموجة مما يسمح باستمرارية الإنتاج الكهربائي.

ومن الأمثلة الناجحة في هذا المجال سفينة كيمي تعمل بتوربينات الهواء المضغوط، التي تم تطويرها بشكل مشترك من قبل الحكومة اليابانية ووكالة الطاقة الدولية.

عبقرية مبتكرة

هناك العديد من الأجهزة التي تحول حركة الموجات إلى طاقة. بعض الأمثلة تشمل:

• طوف كوكريل: نظام من الأطواف المفصلية التي تستفيد من حركة الأمواج لتشغيل المضخات الهيدروليكية.
• بطة سالتر: يتكون من سلسلة من الأجسام البيضاوية التي تتأرجح مع الأمواج، كل منها يحرك المولدات الكهربائية.
• الوسادة الهوائية لجامعة لانكستر: أنبوب مطاطي يضغط الهواء مع الأمواج لتحريك التوربينات.

ويستمر تطوير الحلول التكنولوجية المختلفة للاستفادة من حركة الموجات صعودًا وهبوطًا.

مزايا وعيوب طاقة الأمواج

توفر الطاقة الموجية مزايا رائعة مثل:

• متجددة ولا تنضب: الاستفادة من الموارد التي ستكون موجودة دائمًا في المحيطات.
• تأثير بيئي منخفضإلا في بعض الحالات التي يتم فيها تنفيذ أنظمة تجميع الأراضي.
• يمكن دمجها في البنية التحتية الساحلية موجود سابقا.

ولكن لها أيضًا عيوب:

• قد تكون المنشآت الموجودة على الأرض أو بالقرب من الشاطئ قوية التأثير البصري والبيئي.
• لا يمكن التنبؤ به بدقة، حيث أن الأمواج تعتمد على الظروف الجوية في ذلك الوقت.
• وجه الأنظمة التعقيدات التقنية والمشاكل التشغيلية بسبب الظروف القاسية للبيئة البحرية.

تمثل الطاقة الموجية أ إمكانات كبيرة ويجري إحراز تقدم مستمر للتغلب على التحديات التي لا تزال قائمة في تنفيذها على نطاق واسع.