Větrné vlny

Vlny větru vznikají vlivem větru (pohybem vzdušných hmot) na hladině vody, tedy vstřikováním. Důvod oscilačních pohybů vln lze snadno pochopit, pokud si všimneme účinku stejného větru na povrchu pšeničného pole. Jasně viditelná je nesourodost proudění větru, které vytváří vlny.

Vzhledem k tomu, že voda je látka hustší než vzduch (asi 800krát), reakce vody na působení větru je poněkud „opožděná“ a vlnění se mění ve vlny až po určité vzdálenosti a čase, za předpokladu, že vítr je neustále vystaven. Pokud vezmeme v úvahu takové parametry, jako je stálost proudění větru, jeho směr, rychlost, oblast vlivu a také předchozí stav oscilace povrchu vodní hladiny, dostaneme směr proudění vlna, výška vlny, frekvence vlny, uložení několika kmitů-směrů na stejnou plochu vodní hladiny. Je třeba poznamenat, že směr vlny se nemusí vždy shodovat se směrem větru. To je patrné zejména při změně směru větru, míchání různých proudů vzduchu, změně podmínek dopadového prostředí (otevřené moře, přístav, pevnina,záliv nebo jakékoli jiné dostatečně velké těleso, aby změnilo trend nárazu a tvorby vln); to znamená, že někdy vítr tlumí vlny. V hlubokém moři je velikost vln a povaha vln určována rychlostí větru, délkou jeho působení, strukturou větrného pole a konfigurací pobřeží, jakož i vzdáleností od závětrným pobřežím ve směru větru k pozorovacímu bodu [1] .

Vertikální pohyb vln

Na rozdíl od konstantních toků v řekách, které jdou téměř stejným směrem, je energie vln obsažena v jejich vertikální oscilaci a částečně horizontální v malých hloubkách. Výška vlny, nebo spíše její rozložení, je považována za 2/3 nad průměrnou hladinou vody a pouze 1/3 do hloubky. Přibližně stejný poměr je zaznamenán v rychlosti vlny nahoru a dolů. Pravděpodobně je tento rozdíl způsoben odlišným charakterem sil působících na pohyb vlny: když vodní masa stoupá, působí především tlak (vlna je doslova vytlačována z moře zvýšeným tlakem vody v této oblasti a relativně nízký odporový tlak vzduchu). Když se vlna pohybuje dolů, působí hlavně gravitační síla , viskozita kapaliny a tlak větru na povrch. Proti tomuto procesu působí: setrvačnost předchozího pohybu vody, vnitřní tlak moře (voda pomalu ustupuje sestupné vlně – přesouvá tlak do blízkých oblastí vody), hustota vody, pravděpodobný vzestup vzdušné proudy (bubliny), které vznikají při převrácení hřebene vlny atd.

Vlny jako obnovitelný zdroj energie

Zvláště důležité je poznamenat, že větrné vlny jsou koncentrovanou větrnou energií. Vlny se přenášejí na velké vzdálenosti a udržují potenciál energie po dlouhou dobu. Často lze tedy pozorovat vzrušení z moře po bouři nebo bouři, kdy vítr dávno utichl, nebo vzrušení z moře během klidu. To dává vlnám velkou výhodu jako obnovitelný zdroj energie díky jejich relativní stálosti a předvídatelnosti, protože vlny se objevují s malým zpožděním po nástupu větru a přetrvávají ještě dlouho po něm, pohybují se na velké vzdálenosti, což umožňuje výrobu elektřiny z vln nákladově efektivnější ve srovnání s větrnými turbínami . K tomu je třeba připočítat stálost mořských vln, bez ohledu na denní dobu nebo oblačnost, díky čemuž jsou generátory vln ve srovnání se solárními panely nákladově efektivnější , protože solární panely vyrábějí elektřinu pouze během dne a nejlépe za jasného letního počasí - v v zimě procento produktivity klesne na 5 % odhadované kapacity baterie.

Kolísání vodní hladiny je důsledkem sluneční aktivity. Slunce ohřívá povrch planety (a nerovnoměrně - země se zahřívá rychleji než moře), zvýšení povrchové teploty vede ke zvýšení teploty vzduchu - a to zase vede k expanzi vzduchu, což znamená snížení v tlaku. Rozdíl v tlaku vzduchu v různých oblastech atmosféry spolu s Coriolisovou silou jsou hlavními faktory vzniku větru . A vítr žene vlny. Nutno podotknout, že tento jev funguje dobře i v opačném směru, kdy se povrch planety ochlazuje nerovnoměrně.

Vezmeme-li v úvahu možnost zvýšení koncentrace energie na metr čtvereční hladiny snížením hloubky dna a (nebo) vytvořením vlnových „ohrad“ – vertikálních bariér, pak se získávání elektřiny z vlnových kmitů vodní hladiny stává velmi výnosná nabídka. Odhaduje se, že při využití pouhých 2–5 % energie vln světových oceánů je lidstvo schopno pokrýt všechny své současné potřeby elektřiny na globální úrovni 5krát .

Složitost převodu generátorů vln do reality spočívá v samotném vodním prostředí a jeho těkavosti. Jsou známy případy výšky vln 30 a více metrů. Vlny nebo vysoká koncentrace energie vln jsou silné v oblastech blíže k pólům (průměrně 60-70 kW/m²). Tato skutečnost staví před vynálezce pracující v severních zeměpisných šířkách úkol zajistit řádnou spolehlivost zařízení, nikoli úroveň účinnosti . A naopak - ve Středozemním moři a Černém moři, kde je energetická náročnost vln v průměru asi 10 kWh / m², jsou projektanti kromě přežití instalace v nepříznivých podmínkách nuceni hledat způsoby, jak zvýšit účinnost zařízení (COP), která vždy povede k vytvoření cenově výhodnějších zařízení. Příkladem je australský projekt Oceanlinx .

V Ruské federaci se tento výklenek výroby elektřiny dosud nepodařilo zaplnit, a to i přes prakticky neomezené vodní plochy různé energetické náročnosti, od Bajkalu, Kaspického, Černého moře a konče Tichým oceánem a dalšími severními vodními plochami (za období nezamrzající), ale ruské společnosti již pracují na vlastních vlnových generátorech schopných získávat elektrickou energii z vln. Příkladem je OceanRusEnergy z Jekatěrinburgu.

Navíc tam, kde se vlny přeměňují na elektřinu, se mořský život stává bohatším díky tomu, že dno není vystaveno ničivým účinkům při bouři.

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Mořské vlny // Velká sovětská encyklopedie  : [ve 30 svazcích]  / kap. vyd. A. M. Prochorov . - 3. vyd. - M  .: Sovětská encyklopedie, 1969-1978.

Literatura

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie