Według definicji encyklopedycznych, fale morskie to – oscylacyjny ruch cząstek wody po orbitach kołowych lub eliptycznych.

Fot. Pelamis Wave Power

Przyczynami falowania mogą być tarcia wiatru o powierzchnię wody, albo zmiany ciśnienia atmosferycznego na powierzchni oceanu, wywołane przez siły pływotwórcze Księżyca i Słońca. Fale powstają także podczas trzęsień dna morskiego (tsunami) bądź przy wybuchach wulkanów. Droga do poskromienia tych ogromnych sił natury jest jeszcze bardzo odległa i wciąż wydaje się być człowiekowi niemożliwą do przebycia. Jednak obecnie istnieje już wiele zrealizowanych projektów wykorzystania energii, jaką niosą ze sobą oceany i morza.

Energia ta może być pozyskiwana na cztery sposoby:

– z energii pływów (przypływy i odpływy) morskich (elektrownie pływowe) i fal (elektrownie maremotoryczne),
– z energii cieplnej wód (elektrownie maretermiczne),
– różnic zasolenia wód (gradientu zawartości soli),
– energii prądów oceanicznych (elektrownie maremotoryczne).

Energia z fal morskich
 Wąż morski Pelamis

Wizualizacja farmy Pelamis
Energia fal morskich jest wiele tysięcy razy większa od energii pływów. Aby uświadomić sobie jej rozmiary, wystarczy powiedzieć, że w jednym metrze fali o wysokości 1,80 m i długości 38 m uwięziona jest moc wynosząca 10 kW. (…)

Pelamis jest to stalowy, czerwony wąż, który ma ponad sto metrów i składa się z czterech cylindrów złączonych ze sobą za pomocą giętkich zawiasów. Fale wprawiają zakotwiczoną konstrukcję w ruch i powodują przemieszczanie się względem siebie pojedynczych modułów, napędzając w ten sposób hydrauliczne silniki, które z kolei są napędem dla generatorów produkujących energię elektryczną, a ta jest podawana kablem podmorskim do sieci na lądzie. Planowane efekty to początkowo (750 kW), które będą wytwarzać 2,25 MW ekologicznej energii elektrycznej generowanej przez ruch fal – wystarczy to dla 1500 portugalskich gospodarstw domowych i zlikwidowania emisji 2000 ton metrycznych CO2 rocznie.

Druga faza projektu przewiduje dodanie do farmy 28 dodatkowych przekształtników Pelamis i zwiększenie zdolności produkcyjnych do 22,5 MW, czyli wytworzenie ilości energii elektrycznej wystarczającej do zaspokojenia potrzeb 15000 portugalskich gospodarstw domowych. Jednocześnie zlikwiduje to 60 000 ton metrycznych emisji CO2. Pelamis nie jest jedynym urządzeniem do pozyskiwani energii z fal morskich.

Smok na falach
Energia z fal morskich
Wave Dragon bo tak w oryginale brzmi nazwa tego projektu, powstał w 2003 roku, kiedy to zakotwiczono na Morzu Północnym w pobliżu ujścia duńskiego fiordu
Nissum Bredning, prototyp pływającej elektrowni. Przez rok falowy smok wytwarzał prąd, który był przekazywany do europejskiej sieci energetycznej, a po obiecujących doświadczeniach Unia Europejska zdecydowała o kontynuacji projektu. Duński prototyp składa się z platformy,rezerwuaru wody i dwóch ramion, które podwyższają skuteczność zbierania wody niesionej przez nadchodzące fale . Kiedy już wpłynie między te ramiona, spiętrza się, a następnie przelewa do zbiornika. Na dole tego zbiornika są wyloty i kiedy woda nimi wypływa, napędza turbiny, a one generatory.

Roczna wydajność takiej prototypowej elektrowni wynosi od 0.04 GWh/rok. Jej niewątpliwie dodatkową zaletą jest to, że możliwa jest zmiana położenia wave dragona na morzu – gdyby tylko zaszła taka potrzeba. Pierwsza komercyjna 7MW elektrownia powstanie u wybrzeży Walii. Wyprodukowana przez nią energia wystarczy do zasilenia 6 tysięcy walijskich gospodarstw. Docelowo przewiduje się zainstalowanie 11 tego typu jednostek, co ma zapewnić elektryczność dla 60 tysięcy domostw. Kolejne kraje, które mają w planach wykorzystanie tych elektrowni to: Irlandia, Dania, Norwegia, Niemcy, Hiszpania, Francja i Chiny. Lista oczywiście nie jest zamknięta, jednak w dużej mierze opłacalność tych elektrowni zależy od wysokości fal morskich.

Możliwości Polski

Możliwości polskiego Bałtyku według szacunków Instytutu Morskiego w Gdańsku wynosi ok. 3-5 kW na metr bieżący grzbietu fali. Przy uwzględnieniu nieregularnej linii fal i linii brzegowej o długości 400 km, energia całkowita możliwa do uzyskania na polskim wybrzeżu jest rzędu 4000 MW. Według prof. M. Kaźmierkowskiego z Politechniki Warszawskiej instalowanie na Bałtyku urządzeń podobnych do Wave
Dragona MW w celach komercyjnych jeszcze długo nie będzie opłacalne. Jednakże, dostarczanie podzespołów (przekształtniki energoelektroniczne, generatory) do takich urządzeń stawia przed polskimi przedsiębiorcami szerokie możliwości, które w przyszłości mogą zaowocować.

Schemat działania jednostki Wave Dragon
Rys.1. Schemat działania jednostki Wave Dragon (Fot. Wave Dragon)
Maciej Raus

Cały artykuł – GLOBEnergia 2/2008