גלי האוקיאנוס מכילים כמות גדולה של אנרגיה נגזר מהרוחות, כך שניתן לראות את פני האוקיאנוס כ- אספן אנרגיית רוח ענק.
יתר על כן, הים סופג כמויות גדולות של אנרגיה סולארית, אשר תורם גם לתנועת זרמי אוקיינוס וגלים. אנרגיה זו, הנצברת למרחקים ארוכים בצורה של גלים, יכולה לשמש לייצור חשמל באמצעות טכנולוגיות שונות, הידועות יחד כאנרגיית גל או אנרגיית גל.
גלים הם גלי אנרגיה נוצר על ידי רוח וחום שמש, המועברים דרך פני האוקיינוס. תנועה זו כוללת תזוזה אנכית ואופקית של מולקולות המים. כאשר אנו צופים במעבר של גל, אנו רואים שהמים אינם זזים קדימה, אלא מולקולות המים מתארות מסלול מעגלי.
בגל עדין, המים ליד פני השטח לא רק נעים למעלה ולמטה, אלא גם קדימה בפסגה ולאחור בשפל, מה שמאפשר להפוך את האנרגיה הזו לחשמל. מולקולות מים מתארות תנועה מעגלית: הם עולים כשהפסגה מתקרבת, נעים קדימה עם הפסגה, ואז מטה כשהיא חולפת, ונסוגים לתוך שוקת הגל.
גלי אנרגיה אלו על פני הים, כלומר גלים, הם יכולים לנסוע אלפי קילומטרים ולאחסן כמויות גדולות של אנרגיה, במיוחד באזורים כמו צפון האוקיינוס האטלנטי, שבהם רוחות חזקות יוצרות גלים עם פוטנציאל אנרגיה ממוצע של עד 10 קילוואט למ"ר של פני האוקיינוס. המשאב הזה הוא עצום. כאשר מרחב האוקיינוסים נלקח בחשבון.
רתימת אנרגיית גל
הטכנולוגיה לרתימת אנרגיית גלים החלה להיחקר בשנות ה-1980 והתקדמה במידה ניכרת מאז. הוא מתמקד בהמרת התנועה האנכית והאופקית של גלים לרוח או לאנרגיה חשמלית. בין ה האזורים הכי קיימא לצורך יישום טכנולוגיה זו, נמצאים קווי רוחב בין 40º ל-60º, שבהם הרוחות מייצרות גל קבוע עם מאפיינים טובים לשימוש.
במובן זה, פותחו כמה פרויקטים חלוציים באירופה ובאזורי חוף אחרים, תוך הדגשת דוגמאות כמו זו שפותחה באיים הקנריים.
נכון לעכשיו, אנרגיית גל מיושמת במספר מדינות, שם תוצאות מצוינות מבחינת ייצור חשמל. לְדוּגמָה:
- בארה"ב, כ-55 TWh בשנה מגיעים מתנועת גלים, המהווים 14% מצריכת האנרגיה במדינה.
- באירופה, הנתון גבוה אף יותר ומגיע ל-280 TWh בשנה.
מצברי אנרגיית גל יבשתיים
באזורים מסוימים בהם רוחות כגון רוחות סחר, ניתן להתקין מערכת של מאגרים לצבירת המים הנדחפים על ידי הגלים. יש להגביה את הסכרים הללו, בין 1,5 ל-2 מטרים מעל פני הים, כדי לאפשר שימוש בטורבינות הידרואלקטריות קונבנציונליות על ידי שחרור המים בחזרה לאוקיינוס.
מערכת זו אפשרית באזורים בהם הגאות והשפל אינם מפריעים באופן משמעותי לפעולת המאגר. יתר על כן, באזורים עם גלים חזקים במיוחד, ניתן לבנות קוביות בטון מהחוף לרכז את האנרגיה של חזית גל בשטח קטן יחסית, מה שיגדיל את פוטנציאל האנרגיה של המערכת.
שימוש בתנועת גל
אחת הטכנולוגיות הידועות ביותר לנצל את תנועת הגלים היא עמוד מים מתנודד (OWC). מערכת זו מורכבת ממבנה התוחם עמוד מים בו נוצר לחץ אוויר עם תנועת הגלים כלפי מעלה. אוויר זה נאלץ לעבור דרך טורבינה כדי לייצר אנרגיה. מערכת זו פועלת גם בשלבי דיכאון כאשר הגל יורד, ומאפשרת המשכיות בייצור החשמל.
דוגמה מוצלחת בתחום זה היא ספינת קיימיי מופעל על ידי טורבינות אוויר דחוס, שפותחו במשותף על ידי ממשלת יפן וסוכנות האנרגיה הבינלאומית.
גאונות חדשנית
ישנם מכשירים שונים הממירים את תנועת הגלים לאנרגיה. כמה דוגמאות כוללות:
- הרפסודה של קוקרל: מערכת של רפסודות מפרקיות המנצלות את תנועת הגלים להפעלת משאבות הידראוליות.
- הברווז של סלטר: מורכב מסדרה של גופים סגלגלים המתנדנדים עם הגלים, שכל אחד מהם מניע גנרטורים חשמליים.
- כרית אוויר מאוניברסיטת לנקסטר: צינור גומי שעם הגלים דוחס אוויר כדי להזיז טורבינות.
ממשיכים להתפתח פתרונות טכנולוגיים שונים כדי לנצל את תנועת הגלים כלפי מעלה ומטה.
יתרונות וחסרונות של אנרגיית הגל
אנרגיית גל מציעה יתרונות גדולים כגון:
- מתחדש ובלתי נדלה: ניצול משאב שתמיד יהיה קיים באוקיינוסים.
- השפעה סביבתית נמוכה, למעט מקרים מסוימים שבהם מיושמות מערכות צבירת קרקע.
- ניתן לשלב ב תשתית חופית כבר קיים.
אבל יש לזה גם חסרונות:
- התקנות ביבשה או ליד החוף עשויות להיות חזקות השפעה חזותית וסביבתית.
- זה לא צפוי בדיוק, מכיוון שהגלים תלויים בתנאי מזג האוויר באותו זמן.
- פני מערכות מורכבויות טכניות ובעיות תפעוליות עקב התנאים הקשים של הסביבה הימית.
אנרגיית גל מציגה א פוטנציאל גדול והתקדמות מתמדת נעשית כדי להתגבר על האתגרים שעדיין קיימים ביישום בקנה מידה גדול.