Forskjellen mellom tidevann og bølgeenergi

Introduksjon

Tidevann og bølger er to naturlige hendelser som viser seg på vann og mens de er like ved at de er relatert til vannkilder, er deres evne til å generere energi forskjellig i en rekke aspekter med hensyn til generasjon, kraft og pålitelighet [1]. Når verden begynner å bevege seg bort fra sin avhengighet av ikke-fornybare energikilder, begynner nye og innovative måter for energiproduksjon som vil få en minimal effekt av omgivende miljøer og lokalsamfunn. Spesielle bøyer og turbiner brukes ofte til å fange opp kraften og konvertere den til ren elektrisitet, men som de fleste nye teknologier, er de dyre å designe og utvikle. Til tross for både tidevanns- og bølgeenergi som kommer fra havet, er det fortsatt et stort skille mellom dem.

Hva er tidevannsenergi?

Tides er definert som stigning og fall av havnivå forårsaket av gravitasjonsspenningen av månen og solen på jorden. De er ikke bare begrenset til havene, men kan også forekomme i andre systemer når et gravitasjonsfelt eksisterer. I tillegg, mens størstedelen av Jorden er påvirket av solens tyngdekraft, er dette ikke så lett synlig på vann. Månen selv har en mer fremtredende effekt på tidevannet, da det er mye nærmere jorden når det sammenlignes med solen. Shorelines opplever enten en daglig døgn eller halvtidsvann som består av en eller to høye og lave tidevann. Disse tidevannene påvirkes av en rekke faktorer som for eksempel sol og måner, kystlinjens form og endringer i vanndybde.

Hva er bølgeenergi?

Bølgeenergi, også kjent som havsenergi, er definert som energi utnyttet fra havbølger. Når vinden blåser over havets overflate, skaper det bølger, og dermed kan de også refereres til som energi som beveger seg over vannflaten. Bølger opprettet som følge av vind er vanligvis referert til som vindbølger, og de opptrer mest effektivt på vannflater, da det ikke finnes landmasser for å motstå vindens kraft [2]. Disse bølgene, mens de ofte settes på havflaten, forekommer også fritt på innsjøer, elver og kanaler, og kan defineres som enten kapillære bølger, krusninger, hav eller svulmer. Ingen to bølger er de samme med hver bølge som er forskjellig i høyden og avstanden mellom kammen og troughs.

Hvordan dannes tidevann?

Når månen roterer rundt jorden, utøver den et tyngdekraftverk som skaper en tidevann som beveger seg over jorden. Som månen sirkler jorden, beveger jorden seg selv også i en liten sirkel, og denne tregheten gir en tidevann på den motsatte side av jorden. Dette er kjent som de to høyvannene mellom hvilke lavt tidevann vil forekomme [3]

Hvordan blir bølger dannet?

Skiftende mønstre av fart, varighet og avstand som vinden blåser vil påvirke formen på de dannede bølgene. I tillegg vil formen og størrelsen på de respektive bølger som dannes også avhenge av det resulterende påvirkningssystemet og kan lett hjelpe til med å innskrenke bølgenes opprinnelse. For eksempel høye bratte bølger som stiger og faller raskt, er nylig dannet, og ofte er resultatet av nærliggende værsystem som lokale stormer mens langvarige bølger vanligvis dannes av ekstreme værforhold som skjer mye lenger unna, noen ganger fra stormer som kanskje til og med er i en annen halvkule.

Utnytte bølgeenergi

Denne energien fra bølgene kan utnyttes og brukes til en rekke nyttige aktiviteter som strømgenerering, avsalting og pumping av vann til reservoarer. Ofte referert til som bølgekraft, jo sterkere bølgene, jo større er evnen til å produsere energi. Den grove vertikale bevegelsen av oceaniske bølger inneholder en stor mengde kinetisk energi som er fanget av bølgeenergiteknologier. Bølgeenergi blir vanligvis utnyttet ved hjelp av to typer systemer, nemlig off shore og on shore systemer. Offshore systemer opererer i dypt vann og bruker enten pumper eller slanger til å samle energi via roterende turbiner. Onshore-systemer derimot er bygd langs kysten og høste energi fra brytebølger. En av fordelene med bølgeenergi er at den er etterfyllbar og bærekraftig, da bølger alltid vil vaske i land avhengig av værforholdene og mest sannsynlig vil ikke slutte å danne i lang tid. I tillegg, siden disse brukte teknologiene ikke er lett synlige av nærliggende samfunn, er effekten på estetisk verdi lav, noe som gjør dem lettere aksepterte teknologier å bruke. Selv om det er en fornybar energikilde, er det vanskelig å konvertere denne energien til elektrisitet effektivt. Utstyr har også vist seg å være vanskelig å utvikle og utforme slik at de kan tåle skader fra stormer og korroderende virkning fra omkringliggende saltvann. Men mens mange av disse teknologiene er kostnadseffektive, er det ikke så billig sammenlignet med andre energisystemer.

Wave energiteknologi

Til nå er det tre hovedtyper av bølgeenergiteknologier. Den første bruker flyter eller buer for å generere elektrisitet fra sjøvann som driver hydrauliske pumper. Den andre typen bruker en oscillerende vannkolonne for å generere elektrisitet fra oppgang og fall av vann inne i en sylindrisk aksel. Dette gjøres vanligvis ved kysten. Vannet driver luft ut av akselen, som i svinger gir en luftdrevet turbin. Den tredje typen benytter en konisk kanal med lokalisering enten på eller utenfor kysten. Denne teknologien konsentrerer bølger og driver dem inn i et forhøyet reservoar hvor kraft genereres ved hjelp av en turbin [5].

Utnytte tidevannsenergi

Mens alle kystområdene opplever høye og lave tidevann, kan denne energien bare utnyttes og brukes til elektrisitetsproduksjon dersom forskjellen mellom høy og lav tidevann er stor nok. De viktigste typene tidevannsenergi inkluderer 1) kinetisk energi oppnådd fra strømmen av skiftende tidevann og 2) potensiell energi oppnådd ved å skifte høyder mellom høy og lavvann. En av fordelene ved å bruke tidevann som energikilde er at den er mer pålitelig siden den er basert på gravitasjonsspenningen på månen og dermed kan forutsies. Når det er sagt, mens det kan forutsies, er en av ulempene at denne kilden bare vil generere energi i 6-12 timer om gangen, og dermed redusere den langvarige tilgjengeligheten [4]. Denne intermitterende energiproduksjonen skaper en mindre pålitelig energikilde. Å utnytte denne energien kan forstyrre naturlige migreringsruter for marine dyr og vanlige båtbaner. Turbiner brukt til energiproduksjon kan drepe en stor mengde fisk i området. Når det er sagt, kan evnen til å bruke tidevannsenergi som en kilde til elektrisitet, etter hvert redusere tilliten til kulldrevne generasjonskilder som igjen reduserer mengden CO₂ utslipp.

Tidevanns energiteknologi

Vanligvis brukte teknologier for tidevannsproduksjon inkluderer tidevannsdammer eller barrages som inneholder en sluse over vannkroppen. Utover slussen er hydroturbiner. Når tidevannet endres, skyver de ujevne vannlinjene gjennom forbi slussen og driver turbinen [5]. Over tid ble det imidlertid observert en stor del nedstrøms effekter på både kysten og omkringliggende marine økosystemer, noe som resulterte i utvikling av en rekke nyere, mer miljøvennlige modeller. Disse inkluderer tidevannslaguner, tidevannsgjerder og undervanns tidvannsturbiner.

Forskjellen mellom tidevannsenergi og bølgeenergi

Vi har allerede definert at tidevann og bølger dannes under helt forskjellige forhold. Tidevann er oppgang og fall av havet forårsaket av gravitasjonsspenningen av månen og solen på jorden mens bølger er vindenergi som beveger seg over havets overflate og dermed gjør bølger mye lettere å måle enn i forhold til tidevann. Tides er mindre merkbare som når de sammenlignes med bølger og kan mest sett ses på strandlinjene som påvirker mengden synlig vann og sand. Bølger derimot kan ses på overflaten av havet som stiger og faller. Mens tidevannskraften svinger daglig, og bølgekraft kan være en mer vedvarende energikilde, blir den ikke mye brukt som bare et lite antall teststeder finnes globalt [4].

Sammendrag av forskjeller

Tidevannsenergi	Bølgeenergi
Utnyttet av stigning og fall av havnivåer	Utnyttet av bølger som beveger seg langs overflaten av havet
Forårsaget av gravitasjonsspenningen av månen og solen på jorden	Forårsaget av vind
Intensitet påvirkes av jordens plassering og posisjon	Intensitet påvirkes av vindstyrke
	Ofte referert til som bølgekraft
Typer tidevannsenergi inkluderer kinetisk og potensiell energi	Typer bølgeenergi inkluderer kinetisk energi
Utnyttet ved hjelp av barrager, dammer, tidevannsgjerder og tidevannsturbiner	Utnyttet med offshore og onshore systemer
Mer pålitelig siden den er basert på gravitasjonsspenningen av månen og solen	Mindre pålitelig siden den er basert på effekten av vindstyrken på overflaten av vannet
Diskontinuerlig energikilde som genereres i ca 6-12 timer om gangen	Kontinuerlig energikilde
Kan forstyrre migrerende ruter av fugler og båtbaner og resultere i store mengder fiskedrab	Effekt på omgivende miljøer, økosystemer og samfunn er lave
Høye byggekostnader, men lave vedlikeholdskostnader	Ekstremt høy oppstartskostnad for å designe og utvikle den nødvendige teknologien