파동 에너지 : 역사, 작동 원리, 장점, 단점 - 환경 - 2026

웨이브 에너지 또는 파장 - 전력 발생 된 기계적 에너지 인 에 의해 전기 에너지로 변환하는 파도. 그것은 물의 표면과 마찰하는 바람의 에너지에 의해 생성되는 물의 운동 에너지입니다.

이 운동 에너지는 터빈에 의해 전기 에너지로 변환되어 재생 가능하고 깨끗한 에너지입니다. 이 에너지 사용의 역사는 19 세기로 거슬러 올라갑니다. 그러나 그것이 붐을 일으키기 시작하는 것은 20 세기 말입니다.

파도의 힘. 출처 : Mostafameraji

오늘날 파동 에너지의 형태를 활용하기 위해 제안 된 많은 시스템이 있습니다. 여기에는 파동 진동, 파동 충격 또는 파동 아래의 압력 변화가 포함됩니다.

이러한 시스템의 일반적인 원리는 유사하며 파동의 운동 에너지를 기계 에너지로 변환 한 다음 전기 에너지로 변환하는 장치를 설계하는 것으로 구성됩니다. 그러나 설계 및 구현은 매우 가변적이며 해안 또는 연안에 설치할 수 있습니다.

장비는 물에 잠기거나, 반 잠수하거나, 떠 있거나, 해안선에 만들 수 있습니다. Pelamis와 같은 시스템이 있는데, 파도의 상향 이동은 발전기에 연결된 모터를 활성화하는 추력에 의해 유압 시스템을 활성화합니다.

다른 사람들은 터빈을 움직이는 유압 피스톤이나 공기 기둥을 밀어서 해안을 파괴 할 때 파도의 힘을 이용합니다 (예 : OWC 시스템, 진동 수주).

다른 설계에서는 파도의 힘이 해안선에서 부서져 채널을 전달하고 저수지를 채우는 데 사용됩니다. 결과적으로 저장된 물의 위치 에너지는 중력에 의해 터빈을 이동하고 전기 에너지를 생성하는 데 사용됩니다.

파동 에너지는 재생 가능하고 깨끗하며 무료이며 환경에 미치는 영향이 적기 때문에 확실한 이점이 있습니다. 그러나 장비가 작동하는 환경 조건 및 파도의 특성과 관련된 몇 가지 단점이 있습니다.

해양 환경의 조건은 구조가 질산염, 해양 동물 군의 작용, 높은 일사량, 바람 및 폭풍으로 인한 부식을 유발합니다. 따라서 시스템 유형에 따라 작업 조건이 어려울 수 있으며, 특히 수중 또는 정박 된 해양 시스템에서는 더욱 그렇습니다.

마찬가지로, 앵커를 주기적으로 점검해야하므로 특히 해양 시스템에서 유지 보수 비용이 많이 듭니다. 반면, 시스템과 지역에 따라 보트 타기, 낚시 및 레크리에이션 활동에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

역사

그것은 스페인의 José Barrufet가 그가 "marmotor"라고 부르는 것에 대해 특허를 냈던 19 세기에 그것의 선조를 가지고 있습니다. 이 기계는 파도의 수직 진동으로 전기를 생산했으며 20 세기 80 년대까지 상용화되지 않았습니다.

Barrufet의 장치는 파도와 함께 위아래로 진동하여 발전기를 구동하는 일련의 부표로 구성되었습니다. 이 시스템은 그다지 효율적이지는 않았지만 발명가에 따르면 0.36kW를 생성 할 수있었습니다.

오늘날 전기 에너지를 생성하기 위해 파도의 힘을 활용하는 600 개 이상의 특허가 있습니다. 이들은 수직 진동에 의해 생성 된 힘 또는 해안에 대한 파도의 영향에 의해 생성 된 힘을 통해 작동 할 수 있습니다.

파동 에너지는 어떻게 작동합니까?

포르투갈 Peniche에있는 Pelamis 변환기. 출처 : Dipl. Ing. Guido Grassow

파력 시스템의 작동은 파동에서 활용하려는 움직임에 따라 다릅니다. 물의 수직 진동을 활용하는 부유 식 시스템이나 육지에 정박 된 시스템이 있으며 다른 것들은 해안에서 파도의 충격을 포착합니다.

마찬가지로 파도 표면 아래의 압력 변화를 사용하는 사람들이 있습니다. 경우에 따라 파도의 운동 에너지는 바닷물을 저장하고 잠재적 에너지 (중력 저하)를 활용하여 전기 터빈을 활성화합니다.

다른 시스템에서 파동의 기계적 에너지는 유압 모터 또는 터빈을 활성화하여 전기를 생성하는 유압 피스톤 또는 기단의 움직임을 생성합니다.

-육상에 떠 있거나 고정 된 시스템

이러한 시스템은 반 잠수 또는 잠수 할 수 있으며 육지 파도로 인한 진동 운동을 활용합니다. 일부 시스템은 표면 팽창의 힘을 사용하고 다른 시스템은 깊은 움직임을 사용합니다.

표면 팽창

Pelamis 또는 "바다뱀"과 같은 관절 형 세그먼트 시스템이 있는데, 여기서 파도는 발전기에 연결된 유압 모터 시스템을 활성화하는 관절 형 모듈을 움직입니다.

또 다른 대안은 Salter Duck으로 축에 고정 된 부표가 파도와 함께 피칭 운동을 수행하고 유압 모터도 활성화합니다. 반면에 진동이 유압 시스템을 활성화하는 부표를 기반으로 한 전체 일련의 제안이 있습니다.

깊은 흔들림 동작

아르키메데스 파동 발진기는 해저에 고정 된 구조물에 직렬로 장착 된 두 개의 실린더로 구성됩니다. 상부 실린더에는 측면 자석이 있으며 파동의 압력에 따라 수직으로 아래쪽으로 이동합니다.

실린더가 아래로 내려 가면 공기가 들어있는 하부 실린더를 누르고 파동의 압력이 생성됨에 따라 공기 압력이 시스템을 위쪽으로 구동합니다. 자화 된 실린더의 수직 진동 운동은 코일을 통해 전기를 생성 할 수 있도록합니다.

웨이브 드래곤

그것은 파도에 의해 움직이는 물을 받아 구조물이 범람하게 만드는 지느러미와 함께 바닥에 연결된 떠 다니는 플랫폼으로 구성됩니다. 물은 축적되어 터빈을 통해 중앙 기둥을 통해 순환됩니다.

-해안 시스템

이 시스템은 해안에 설치되어 파도를 깨면서 생성되는 에너지를 활용합니다. 이러한 시스템의 한계는 파도가 강한 해안에서만 작동한다는 것입니다.

예를 들어 Basque 엔지니어 Iñaki Valle이 설계 한 시스템은 레일에 자석이있는 경 사진 해안에 고정 된 플랫폼으로 구성됩니다. 파동은 자석을 위로 밀고 중력에 의해 하강하며 움직임은 코일을 유도하여 전기를 생산합니다.

체계

그것은 파도의 썰물과 흐름에 따라 앞뒤로 진동하는 플레이트 시스템으로 구성되며 피스톤 펌프를 통한이 움직임은 전기 터빈을 활성화합니다.

시스템

이 경우 파도가 깨지는 힘을 받고 유압 시스템을 활성화하는 것은 해안에 고정 된 플로팅 플레이트의 문제입니다. 유압 모터는 차례로 전기를 생성하는 터빈을 구동합니다.

CETO 시스템

해저에 고정 된 일련의 수중 부표로 구성되며, 진동은 해수를 해안으로 운반하는 유압 펌프를 활성화합니다. 펌핑 된 물은 터빈을 활성화하여 전기를 생성합니다.

잠재 에너지를 활용하는 시스템

해수를 탱크에 저장 한 다음 중력에 의해 Kaplan 터빈을 활성화하고 전기를 생성하는 시스템이 많이 있습니다. 물은 TAPCHAN 시스템 (Tapered Channel Wave Power System) 또는 SSG Wave Energy (Sea-wave Slot-cone Generator) 에서처럼 파도 자체에 의해 구동되는 탱크에 도달합니다.

물-공기 칼럼 시스템

다른 경우에는 파도에 의해 구동되는 물의 힘이 터빈을 통과 할 때 전기를 생성하는 공기 기둥을 이동하는 데 사용됩니다.

예를 들어, OWC 시스템 (Oscillating Water Column)에서 파도 흐름의 물은 덕트를 통해 들어가 실내 공기를 구동합니다. 공기 기둥은 굴뚝을 통해 상승하고 터빈을 통과하여 외부로 나갑니다.

파도의 썰물에서 물이 후퇴하면 공기가 굴뚝으로 다시 들어가 터빈을 다시 움직입니다. 이것은 두 흐름에서 같은 방향으로 움직이는 디자인을 가지고 있습니다.

또 다른 유사한 시스템은 ORECON으로, 챔버 내부의 물의 진동이 플로트를 구동하여 차례로 공기를 눌러 터빈을 통과합니다. 이 시스템은 공기를 양방향으로 이동하여 동일하게 작동합니다.

이점

웨이브 농장. 출처 : P123

재생 에너지

그것은 파도와 같은 사실상 무진장 한 자연 자원에서 나오는 에너지입니다.

에너지 원은 무료입니다

파도 에너지의 원천은 파도이며 경제적 소유권이 행사되지 않습니다.

청정 에너지

파동 에너지는 폐기물을 생성하지 않으며 지금까지 사용하기 위해 제안 된 시스템도 공정에서 관련 폐기물을 생성하지 않습니다.

낮은 환경 영향

수생 또는 해안 환경의 간섭은 환경에 약간의 영향을 미치지 만 제안 된 시스템의 대부분은 영향이 적습니다.

다른 생산 목적과의 연관

일부 파력 시스템은 해수 추출을 통해 담수화 과정을 수행하고 식수를 얻거나 수소를 생산할 수 있습니다.

예를 들어 TAPCHAN 및 SSG Wave Energy와 같이 해안에서 해수를 모으고 저장하는 작업을 수행하는 사람들이 있습니다.

단점

대부분의 단점은 절대적인 것은 아니지만 우리가 평가하는 특정 파동 시스템에 따라 다릅니다.

파력과 규칙 성

에너지 생산 속도는 규칙 성과 강도에서 파동의 무작위 동작에 따라 다릅니다. 따라서이 에너지를 효과적으로 사용할 수있는 영역은 제한적입니다.

파동의 진폭과 방향은 불규칙한 경향이 있으므로 들어오는 전력은 무작위입니다. 이것은 장치가 전체 주파수 범위에서 최대 성능을 얻기 어렵게 만들고 에너지 변환 효율이 높지 않다.

유지

해양 질산염의 부식 효과와 파도 자체의 영향을 고려할 때 관련된 구조물의 유지 관리에는 특정 어려움과 비용이 수반됩니다. 해양 및 수중 시설의 경우 접근이 어렵고 정기적 인 감독의 필요성으로 인해 유지 보수 비용이 증가합니다.

일반적인 기후 및 환경 조건

파도 에너지를 포착하여 전기 에너지로 변환하는 구조는 해양 환경에서 극한 조건에 노출됩니다. 여기에는 습도, 질산염, 바람, 비, 폭풍, 허리케인 등이 포함됩니다.

폭풍은 장치가 정격보다 100 배 더 큰 부하를 견뎌야 함을 의미하며, 이로 인해 장비 손상 또는 전체 손상이 발생할 수 있습니다.

해양 생물

해양 생물은 또한 큰 동물 (상어, 고래류)과 같은 장비의 기능에 영향을 미칠 수있는 요소입니다. 반면에 이매패 류와 조류는 장비 표면에 달라 붙어 심각한 열화를 유발합니다.

초기 투자

필요한 장비와 설치의 어려움으로 인해 초기 경제 투자가 높습니다. 장비에는 특수 재료 및 코팅, 밀폐 및 고정 시스템이 필요합니다.

인류 활동에 미치는 영향

사용되는 시스템 유형에 따라 탐색, 낚시 및 해당 지역의 관광 명소에 영향을 미칠 수 있습니다.

파동 에너지를 사용하는 국가

Motrico Wave Power Plant (스페인). 출처 : Txo

스페인

지중해의 잠재력은 파도 에너지 측면에서 낮지 만 칸타 브리아 해와 대서양에서는 매우 높습니다. 바스크 마을 Mutriku에는 2011 년에 16 개의 터빈 (300kW 전력)으로 건설 된 발전소가 있습니다.

산토 냐 (칸타 브리아)에는 파도의 수직 진동 에너지를 활용하고 전기를 생성하기 위해 10 개의 수중 부표를 사용하는 또 다른 파력 발전소가 있습니다. 카나리아 제도에는 해안의 유리한 조건으로 인해 파도 에너지를 높이기위한 몇 가지 프로젝트가 있습니다.

포르투갈

2008 년에 OPD (Ocean Power Delivery) 회사는 포르투갈 해안에서 5km 떨어진 곳에 3 대의 Pelamis P-750 기계를 설치했습니다. 이들은 2.25 MW의 설치 용량으로 Póvoa de Varim 근처에 있습니다.

스코틀랜드 (영국)

OWC 기술은 2000 년부터 LIMPET이라는 시스템이 설치된 Orkney 섬에서 사용되고 있습니다. 이 시스템의 최대 생산량은 500KW입니다.

덴마크

2004 년에 Wave Dragon 유형 시범 프로젝트가 덴마크에 설치되었으며, 크기는 58 x 33m이고 최대 출력은 20KW입니다.

노르웨이

Svaaheia (노르웨이)에 SSG Wave Energy 시스템을위한 플랜트 설치가 진행 중입니다.

우리

2002 년에 Power Buoy 장치에 대한 파일럿 프로젝트가 New Jersey에 설치되었으며, 해상 부 이는 지름 5m, 길이 14m, 최대 출력 50KW입니다.

오리건주의 SSG Wave Energy 파일럿 플랜트가 가리발디 항구에 설치되었습니다. 마찬가지로 하와이에서는 재생 가능 에너지 원을 홍보하며 마우이 섬의 경우 주요 재생 가능 자원은 파동 에너지입니다.

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   Weebly. 온라인 : taperedchannelwaveenergy.weebly.com