Skillnad mellan tidvatten och vågenergi

Introduktion

Tidvatten och vågor är två naturliga händelser som visar på vatten och medan de liknar att de är relaterade till vattenkroppar, skiljer sig deras energikapacitet i olika aspekter med avseende på generation, kraft och tillförlitlighet [1]. När världen börjar röra sig från sitt beroende av icke förnybara energikällor, börjar nya och innovativa sätt för energigenerering undersökas, vilket kommer att få en minimal effekt av omgivande miljöer och samhällen. Särskilda bojar och turbiner används vanligtvis för att fånga sin kraft och omvandla den till ren el, men som de flesta nya teknologierna är de dyra att designa och utveckla. Trots både tidvatten- och vågenergi härstammande från havet är det fortfarande stor skillnad mellan dem.

Vad är tidvatten energi?

Tides definieras som stigning och fall av havsnivå orsakad av gravitationens drag av månen och solen på jorden. De är inte bara begränsade till oceanerna, men kan också förekomma i andra system närhelst ett gravitationsfält existerar. Dessutom, medan majoriteten av jorden påverkas av solens gravitationskraft är detta inte så lätt synligt på vattnet. Månen själv har en mer framträdande effekt på tidvattnen, eftersom den är mycket närmare jorden jämfört med solen. Shorelines upplever antingen en daglig dygn eller halvtidsvatten som består av en eller två höga och låga tidvatten. Dessa tidvatten påverkas av en rad faktorer som solen och månens anpassning, kustens form och förändringar i vattendjupet.

Vad är vågenergi?

Vågenergi, även känd som oceanenergi, definieras som energi utnyttjad från oceaniska vågor. När vinden blåser över havets yta skapar den vågor och sålunda kan de också kallas energi som rör sig över vattnets yta. Vågor som skapas som ett resultat av vind brukar kallas vindvågor och de uppträder mest effektivt på vattenytor eftersom det inte finns några landmassor att motstå vindkraften [2]. Dessa vågor, som ofta ses på havytan, förekommer också fritt på sjöar, floder och kanaler och kan definieras som antingen kapillärvågor, krusningar, hav eller svällningar. Inga två vågor är desamma där varje våg skiljer sig i höjd och avstånd mellan kammarna och trågorna.

Hur bildas tidvatten?

När månen roterar runt jorden utövar den en gravitation som skapar en tidvatten som rör sig över jorden. När månen cirklar jorden, rör sig jorden själv i en liten cirkel och denna tröghet orsakar en tidvattnet på jordens motsatta sida. Detta kallas de två högvatten mellan vilka låga tidpunkter kommer att inträffa [3]

Hur bildas vågor?

De förändrade mönstren för fart, varaktighet och avstånd som vinden blåser kommer att påverka formen på de bildade vågorna. Dessutom kommer formen och storleken hos respektive bildade vågor också att bero på det resulterande påverkande systemet och kan lätt hjälpa till att begränsa vågornas ursprung. Höga branta vågor som stiger upp och faller snabbt är nybildade och ofta är resultatet av närliggande väderförhållanden som lokala stormar medan långa, stabila vågor vanligtvis bildas av extrema väderförhållanden som förekommer mycket längre bort, ibland från stormar som kanske finns i en annan halvklot.

Utnyttja vågenergi

Denna energi från vågorna kan utnyttjas och användas för en mängd användbara aktiviteter som elproduktion, avsaltning och pumpning av vatten till reservoarer. Ofta kallad vågkraft, ju starkare vågorna desto större är förmågan att producera energi. Den grova vertikala rörelsen av oceaniska vågor innehåller en stor mängd kinetisk energi som fångas av vågenergiteknik. Vågenergin brukar utnyttjas med två typer av system, nämligen off shore och on shore systems. Offshore system arbetar i djupt vatten och använder antingen pumpar eller slangar för att samla energi via roterande turbiner. Onshore-system å andra sidan byggs längs stränder och skördar energi från brytande vågor. En av fördelarna med vågenergi är att den är replenishable och hållbar eftersom vågor alltid tvättar i land beroende på väderförhållandena och sannolikt kommer inte att sluta bilda under en längre tid. Eftersom dessa vanligen använda tekniker inte är lättillgängliga av närliggande samhällen, är effekten på estetiskt värde lågt vilket gör dem lättare accepterade teknik att använda. Medan det är en förnybar energikälla är det svårt att omvandla denna energi till el effektivt. Utrustningen har också visat sig vara svår att utveckla och utforma så att de kan klara skador från stormar och frätande verkan från omgivande saltvatten. Men medan många av dessa tekniker är kostnadseffektiva, är det inte lika billigt jämfört med andra energigenererande system.

Våg energiteknik

Hittills finns det tre huvudtyper av vågenergiteknik. De första användningarna flyter eller böjer för att generera el från oceaniska svällningar som driver hydrauliska pumpar. Den andra typen använder en oscillerande vattenkolonn för att generera el från uppgång och fall av vatten i en cylindrisk axel. Detta görs vanligtvis vid stranden. Vattnet driver luft ut ur axeln som i sin tur driver en luftdriven turbin. Den tredje typen använder en avsmalnande kanal med lokalisering antingen på eller offshore. Denna teknik koncentrerar vågor och driver dem till en förhöjd reservoar där kraft genereras med en turbin [5].

Utnyttja tidvatten energi

Medan alla kustområden upplever höga och låga tidvatten kan denna energi endast utnyttjas och användas för elproduktion om skillnaden mellan höga och låga tidvatten är tillräckligt stor. De viktigaste typerna av tidvattenergi inkluderar 1) kinetisk energi som erhålls från strömmen av växlande tidvatten och 2) potentiell energi som erhålls genom att ändra höjder mellan hög och lågvatten. En av fördelarna med att använda tidvatten som energikälla är att den är mer tillförlitlig eftersom den bygger på gravitationsdraget på månen och kan därmed förutsägas. Med detta sagt, medan det kan förutsägas, är en av nackdelarna att denna källa endast kommer att generera energi i 6-12 timmar åt gången och därigenom minska den långvariga tillgängligheten [4]. Denna intermittenta energiproduktion skapar en mindre tillförlitlig energikälla. Att utnyttja denna energi kan störa naturliga migreringsvägar för marina djur och regelbundna båtvägar. Turbiner som används för energigenerering kan döda en stor mängd fisk i området. Med detta sagt kan förmågan att använda tidvattenenergi som en elkälla efterhand minska minskningen av koldrivna genereringskällor vilket i sin tur minskar mängden CO₂ utsläpp.

Tidvatten energiteknik

Allmänt använda tekniker för tidvattenproduktion inkluderar tidvattendammar eller barragor som innehåller en sluss över vattenkroppen. Utanför slussen är hydro turbiner. När tidvattnet ändras, trycker de ojämna vattennivåerna igenom förbi slussen och driver turbinen [5]. Med tiden märktes dock en hel del nedströms effekter på både kustlinjen och de omgivande marina ekosystemen, vilket resulterade i utvecklingen av en rad nyare, mer miljövänliga modeller. Dessa inkluderar tidvattenlaguner, tidvattenstängsel och undervattens tidvattensturbiner.

Skillnad mellan tidvatten energi och våg energi

Vi har redan definierat att tidvatten och vågor bildas under helt olika förhållanden. Tidvatten är havets uppkomst och fall som orsakas av månens gravitationstryck och sol på jorden medan vågor är vindenergin som rör sig över havets yta, vilket gör vågor mycket enklare att mäta som jämfört med tidvatten. Tidvatten är mindre märkbara som jämfört med vågor och kan oftast ses på strandlinjen som påverkar mängden synligt vatten och sand. Vågor å andra sidan kan ses på ytan av havet stiger och faller. Medan tidvattenkraft fluktuerar dagligen och vågkraft kan vara en mer hållbar energikälla används den inte allmänt eftersom endast ett fåtal testställen finns globalt [4].

Sammanfattning av skillnader

Tidvattensenergi	Våg Energi
Utnyttjad från stigande och fallande havsnivåer	Utnyttjad från vågor som rör sig längs ytan av havet
Orsakas av gravitationens drag av månen och solen på jorden	Förorsakad av vind
Intensitet påverkas av jordens läge och position	Intensitet påverkas av vindstyrka
	Ofta kallad vågkraft
Typer tidvatten energi inkluderar kinetisk och potentiell energi	Typer av vågenergi inkluderar kinetisk energi
Utnyttjad med hjälp av barragor, dammar, tidvattenstakar och tidvattensturbiner	Utnyttjad med offshore och landbaserade system
Mer tillförlitlig eftersom den bygger på gravitationens drag av månen och solen	Mindre pålitlig eftersom den är baserad på effekten av vindstyrkan på vattnets yta
Diskontinuerlig energikälla som genereras i ca 6-12 timmar i taget	Kontinuerlig energikälla
Kan störa migrerande vägar av fåglar och båtvägar och resultera i stora mängder fiskdöd	Effekter på omgivande miljöer, ekosystem och samhällen är låga
Höga byggkostnader men låga underhållskostnader	Extremt höga startkostnader för att designa och utveckla den teknik som krävs