طاقة الأمواج: ما هي إيجابيات وسلبيات قوة الموجة

طاقة الأمواج , التقدم في التكنولوجيا يأتي في بعض الأحيان بتكلفة . أدى اكتشاف الوقود الأحفوري إلى دعم الثورة الصناعية وتحويل المجتمع البشري.

الآن نفس الشيء الذي دعم الثورة الصناعية ، في السنوات الأخيرة ، بدأ يؤثر سلبا على غلافنا الجوي ويسحب عالمنا من خلال تغير المناخ. وقد حول هذا تركيزنا بسرعة إلى مصادر بديلة للطاقة لمساعدتنا على الحد من اعتمادنا على الحفريات.

أحد هذه البدائل هو طاقة الأمواج ، التي تسخر طاقة المحيطات التي تغطي حوالي 70٪ من سطح العالم. يتم توليد الطاقة من الموجات (التي تختلف عن طاقة المد والجزر) التي تعتمد على المد والجزر المتفاوتة بسبب التغير في سحب الجاذبية.

كيف يتم توليد الطاقة الموجية؟

على الرغم من حقيقة أنه في عام 1799 في باريس تم تقديم أول براءة اختراع لطاقة الموجة ، إلا أنها لا تزال غير مستخدمة نسبيا على الرغم من وجود العديد من التجارب حول الطريقة المثلى لتحويل الطاقة الحركية للموجات إلى كهرباء.

وتشمل الأنظمة الشائعة التي تمت تجربتها حتى الآن العوامات العائمة الحرة، والطوافات السطحية أو المحركات، والمكابس التي تعمل بالعوامات، والأنظمة الساحلية حيث يتم توجيه الأمواج إلى الماكينة. قد تكون هذه موجودة على الشاطئ أو بالقرب من الشاطئ أو قبالة الشاطئ في المياه العميقة حيث تكون الأمواج أقوى وتتضخم المحيطات بانتظام.

هذه الأنظمة تصنع الكهرباء وفقا للمنهجية المعتمدة. مثل جعل الموجة تدفع عمودا من الهواء عبر التوربينات أو تدفع مكبس هيدروليكي ، أو عن طريق تحريك الملفات الكهربائية عبر مجال مغناطيسي - مولد خطي.

ثم يجب نقل الطاقة المنتجة إلى المنازل أو الشبكة عبر الكابل.

إحدى الطرق هي أن تكون العوامات مثبتة في قاع المحيط وتصل إلى ستة أمتار تحت سطح المحيط . هذا يحميهم من آثار العواصف على السطح حتى أثناء توليد الكهرباء.

تعرف الآلة التي تستغل طاقة الموجة لإنتاج أشكال أخرى من الطاقة باسم محول طاقة الموجة. الصورة التالية لمحول طاقة موجة بيلاميس هي مثال.

يتكون بيلاميز اوثعبان البحر المنتج للطاقة من عدد من الأسطوانات شبه المغمورة (50 مترا) المتصلة في سلسلة بمفاصل مفصلية. عندما تتحرك الموجات عبر طول الجهاز ، ستتحرك هذه الأقسام بالنسبة لبعضها البعض. تستخدم الطاقة الناتجة عن هذه الحركة لتحريك الأسطوانات الهيدروليكية التي ستدفع السائل عبر المحركات الهيدروليكية. ثم تدفع المحركات الهيدروليكية المولدات الكهربائية لإنتاج الكهرباء.

يتم نقل الكهرباء من كل مفصل من المفصل إلى كابل واحد. يمتد هذا الكابل إلى قاع البحر ويذهب إلى الخارج.

ملاحظة: تقاس طاقة الموجة من حيث كيلوواط لكل متر من جبهة الموجة (Kw/m). يبلغ متوسط طاقة الموجة 40 كيلو واط / م ، وأكثر من ذلك في المستقبل.

مزايا قوة الموجة

1. لا تلوث

تستخدم طاقة الأمواج الطاقة من أمواج المحيطات وبالتالي فهي لا تطلق أي ملوثات مثل غازات الدفيئة من الوقود الأحفوري. هذا يجعلها مصدرا نظيفا ومتجددا للغاية لن ينفد أبدا.

2. العرض المستمر

على عكس بعض المصادر الأخرى مثل الإيثانول ، لا تقتصر طاقة الموجة على أي موسم أو وقت محدد. لذلك فهو مصدر طاقة موثوق.

كما أنه لا يتطلب أي مدخلات أو عمل من البشر بعد إعداده ، وبالتالي يمكن الاعتماد عليه في معظم الأحيان لتوفير الطاقة.

ميزة أخرى هي أنه مع أنظمة الطقس الحديثة وأجهزة الكمبيوتر ، أصبح من الشائع الآن التنبؤ بأي تغييرات في المحيط. لذلك ، فإن تقديرات إنتاج الطاقة متسقة للغاية ، مقارنة بغيرها مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح.

3. مصدر موثوق للطاقة

كما ناقشنا للتو حول قدرة طاقة الموجة على توفير الطاقة باستمرار ، لا يمكننا إلا التأكد من أنها مصدر موثوق للطاقة.

تستخدم محطات توليد الطاقة بالأمواج على نطاق واسع في بعض الأحيان لتشغيل مدن بأكملها. على سبيل المثال ، تعد طاقة الأمواج المنتجة على طول ساحل تشيلي مسؤولة عن تلبية 26٪ من الطلب على الطاقة في البلاد خلال فصل الشتاء.

الموثوقية هي واحدة من السمات الأساسية التي يتم النظر فيها عند اقتراح استخدام الطاقة البديلة على نطاق واسع. من المؤكد أن قوة الموجة تفي بهذه المعايير.

4. انخفاض استخدام الأراضي

نظرا لأن الآلات والنظام بأكمله مثبتان في الماء ، فهناك الحد الأدنى من استخدام / تلف الأراضي. هذا شيء كان مشكلة متزايدة مع الموارد المتجددة وغير المتجددة الأخرى.

فهي لا تتطلب مساحات شاسعة من الأراضي للبناء أو التعدين فحسب، بل يمكن أن تؤدي أيضا إلى أضرار مختلفة مرتبطة بشكل غير مباشر على الأرض.

بعض البلدان لديها خطوط ساحلية ومياه إقليمية أكبر من الأراضي البرية. يمكن أن تكون قوة الموجة مناسبة تماما لتلك البلدان.

حتى في المحيط ، تستخدم محولات طاقة الأمواج الحد الأدنى من المساحة. مطلوب نصف ميل مربع فقط من المحيط لإنتاج 30 ميجاوات من الطاقة ، والتي يمكن أن تشغل ما يصل إلى 20000 منزل.

5. الحد الأدنى من التأثير على الأنشطة البرية

نظرا لأن النظام لا يتطلب شواطئ حتى يمكن بناؤها بعيدا عن السواحل مما يعني أنه لا يوجد تأثير على الأنشطة على الشواطئ مثل صيد الأسماك والترفيه.

يمكن أيضا إنشاء هذه المزارع عالية المرونة ليس فقط بعيدا عن الشواطئ ولكن أيضا تحت الماء تماما ، مما يجعلها مناسبة للأماكن التي ترغب في تقليل التأثيرات البصرية والتلوث الضوضائي.

6. كفاءة عالية

كان أحد العيوب الرئيسية للطاقة المتجددة هو عدم الكفاءة مع العديد من المصادر مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح ، ولكن طاقة الأمواج لديها القدرة على توليد حوالي 2 تيراوات من الطاقة على مستوى العالم.

تم حساب أنه يمكن توليد حوالي 30 - 40 كيلو واط من الطاقة باستخدام 1 متر من الأمواج ، وهذا الحساب مخصص فقط للمناطق القريبة من الشواطئ. إذا تم بناء محطة بعيدا عن الشواطئ ، فإن التقديرات ترتفع إلى حوالي 100 كيلو واط من الطاقة باستخدام 1 متر من الموجة.

باستخدام هذه القيم ، تبين أن نصف ميل مربع فقط من المحيط مطلوب لإنتاج 30 ميجاوات من الطاقة وهو ما يكفي تماما لتلبية احتياجات 20000 منزل بريطاني.

7. لا حاجة للموارد البشرية

محولات الطاقة هذه هي مزارع موجات عالية الكفاءة تحمل إمكانات طاقة هائلة. كما ذكرنا ، لا تتطلب محولات طاقة الأمواج مشغلين بشريين في الموقع.

يتم تنفيذ معظم العمل في محطة الطاقة الصغيرة التي تتلقى الطاقة على الشاطئ. هذا أيضا هو أيضا الآلي في الغالب ويحتاج إلى عدد قليل من المشغلين كحد أقصى. يمكن التعاقد مع المهندسين الكهربائيين للصيانة على أساس الحاجة.

8. مصدر رخيص للطاقة

ليست هناك حاجة إلى وقود لتشغيل المحطات ، لذلك يتم أخذ تكاليف الصيانة فقط في الاعتبار. تكاليف الصيانة هذه محدودة أيضا ، خاصة بالنظر إلى كمية الطاقة المنتجة.

9. إمكانات عالية

تظهر الخريطة أن قوة الموجة لديها إمكانات جيدة في المواقع المنتشرة في جميع أنحاء العالم!

وهذا يدل على أن طاقة الأمواج لديها إمكانات عالية للغاية في بعض البلدان. ويمكن لهذه البلدان استخدام هذه الإمكانات لتوليد الكهرباء ونقل/بيع تلك الطاقة إلى البلدان غير الساحلية المجاورة.

في أفضل السيناريوهات؛ يمكن للبلدان في المناطق ذات الإمكانات العالية توليد الطاقة التي يمكن بيعها بسعر التكلفة لتقليل العبء المتزايد على الوقود الأحفوري.

للأسف ، تشير هذه الخريطة أيضا إلى أن جدوى تركيب محطة لتوليد الطاقة الموجية محددة الموقع للغاية. سنناقش ذلك كأول عيب لقوة الموجة.

عيوب قوة الموجة

على الرغم من وجود العديد من الفوائد للتحول إلى طاقة الأمواج ، إلا أن استخدامها لا يزال محدودا بسبب بعض التحديات.

1. مشكلات إمكانية الوصول

ويتمثل التحدي الأكبر في أنه يتطلب محيطات، مما يعني أن البلدان غير الساحلية لا يمكنها حتى البدء في التفكير في تسخير هذه القوة.

هناك بلدان لديها أنهار ومصادر مياه أخرى ، لكن مزارع الأمواج تتطلب موجات قوية ذات تردد وقوة كبيرين لا يمكن تحقيقهما إلا في المحيطات.

2. يمكن أن تكون مكلفة للغاية

وبالنسبة للبلدان التي لديها إمكانية الوصول إلى المحيطات، فإن التكاليف الأولية لبناء المزارع يمكن أن تكون مثبطة للهمم للغاية.

وذلك لأن التكنولوجيا لا تزال في المراحل المبكرة من التطوير ولا تشبه في الطلب على الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح.

حتى لو أقامت البلدان مزارعها في المحيطات ، يمكن أن تكون تكاليف الصيانة أعلى من مصادر الطاقة الأخرى بسبب التعرض المستمر للمياه المالحة التي يمكن أن تلحق الضرر بالآلات بسهولة.

الأحداث الطبيعية مثل الأعاصير ، وما إلى ذلك يمكن أن تخلق بسهولة الفوضى في مزارع الأمواج هذه. اقترح البعض أن تسخير طاقة الأمواج في أعماق المحيط يمكن أن يحمي المعدات من مثل هذه الكوارث الطبيعية.

3- التأثير على النظام الإيكولوجي البحري

يبدو أن طاقة الأمواج قد تم تصويرها على أنها مصدر نظيف للطاقة دون أي ضرر يلحق بالأرض ، لكن أولئك الذين يؤيدون ذلك ينسون أن هناك حياة بحرية موجودة أيضا.

وقد تكون الهياكل العائمة التي ترسو في كثير من الحالات في قاع المحيط بمثابة حواجز أمام الثدييات البحرية والهجرة، مما يؤثر على الحيوانات والنباتات في قاع البحر. يمكن أن تشكل خطوط الإرساء تهديدا بالتشابك لبعض الحيوانات ، وخاصة الحيتان الكبيرة.

يمكن لأجهزة طاقة الأمواج العائمة أن تغري الطيور البحرية باستخدام الهياكل كمجثم مؤقت.

بالإضافة إلى ذلك ، هناك احتمال لتلوث المياه بسبب الانسكابات النفطية المحتملة من زيادة حركة القوارب في المنطقة للصيانة والإصلاح.

قد يؤثر الصوت المستمر الصادر عن مولدات طاقة الأمواج خاصة في البحار الهائجة على قدرة صيد الحيتان والدلافين التي تستخدم موقع الصدى لهذا الغرض.

4. مشاكل نقل الطاقة

مشكلة رئيسية أخرى هي نقل الطاقة من المياه إلى محطات الشبكة. تولد المزارع المزيد من الكهرباء عند تركيبها بعيدا عن الشاطئ. ولكن للأسف، كلما ابتعدت عن الشاطئ، ارتفعت تكلفة نقل الكهرباء بشكل متناسب.

كما أنه أكثر تكلفة للوصول إلى مزرعة الطاقة وإصلاحها عند الحاجة.

5. نقص الاستثمار

بالإضافة إلى ذلك ، حتى الآن ، بدأ عدد قليل جدا من المشاريع على مستوى العالم مما يعني أننا ما زلنا غير مدركين تماما لآثار هذه المزارع. يمكن أن يعزى التطور البطيء لطاقة الأمواج إلى حد كبير إلى نقص الاستثمار.

ومما لا شك فيه أن طاقة الأمواج تعد بمصدر بديل جيد للطاقة، ولكنها لا تزال مقيدة بنقص التمويل والبحوث. ستساعد هذه التطورات على توضيح مدى تأثير مزارع طاقة الأمواج على البيئة وطرق تخفيفها ولكن هذا يتطلب وقتا.

6. نقص الإعانات

إن الإعانات الواسعة النطاق التي تتمتع بها الطاقة الشمسية وطاقة الرياح لم تظهر بعد مع طاقة الرياح. نظرا لأن الوعي بطاقة الموجة ضئيل عند مقارنته بمصادر الطاقة الأخرى ، فمن المتوقع أن يكون هذا متوقعا فقط.

ومن المتوقع تقديم إعانات واسعة النطاق في المستقبل عندما يدرك المزيد من البلدان القوة الحقيقية لطاقة الأمواج.

يمكننا بالتأكيد أن نأمل في مثل هذا المستقبل!