Вітрові хвилі, сонячне вики, fandom powered by wikia
Вітрові хвилі створюються внаслідок впливу вітру (пересування повітряних мас) на поверхню води, тобто нагнітання. Причина коливання хвиль стає легко зрозуміла, якщо помітити вплив того ж вітру на поверхню пшеничного поля. Добре помітна нестабільність вітрових потоків, які і створюють хвилі.
В силу того що вода є речовиною більш щільним, ніж повітря (приблизно в 800 разів) - реакція води на вплив вітру кілька «запізнюється», і брижі переходить в хвилі лише через деяку відстань і час за умови постійного впливу вітру. Якщо врахувати такі параметри, як постійність потоку вітру, його напрямок, швидкість, площа впливу, а також попередній стан коливання поверхні водної гладі, то ми отримуємо напрямок хвилі, висоту хвилі, частоту хвилі, накладення декількох коливань-напрямків на один і той же ділянку поверхні води. Слід зазначити, що напрямок хвилі не завжди збігається з напрямком вітру. Це особливо помітно при зміні напрямку вітру, змішуванні різних повітряних потоків, зміні умов середовища впливу (відкрите море, гавань, суша, заливши або будь-яке інше досить велике тіло, здатне внести зміну в тенденцію впливу і утворення хвиль) - це означає, що іноді вітер гасить хвилі. У глибокому морі розміри хвиль і характер хвилювання визначаються швидкістю вітру, тривалістю його дії, структурою вітрового поля і конфігурацією берегової лінії, а також відстанню від підвітряного берега в напрямку вітру до точки спостереження [1].
Вертикальний рух хвиль
На відміну від постійних потоків в річках, що йдуть в практично одному і тому ж напрямку, енергія хвиль міститься в їх вертикальному коливанні і частково горизонтальному при малій глибині. Висота хвилі, а точніше, її розподіл, розцінюється як 2/3 над середньостатистичної поверхнею води і всього лише на 1/3 в глиб. Приблизно таке ж співвідношення спостерігається і в швидкості руху хвилі вгору і вниз. Ймовірно, ця різниця викликана різною природою сил впливу на рух хвилі: при підйомі водної маси діє в основному тиск (хвилю буквально видавлює з моря підвищений тиск води на даній ділянці і порівняно низький опір-тиск повітря). При русі хвилі вниз в основному діють сила гравітації. в'язкість рідини, тиск вітру на поверхню. Протидіють цьому процесу: інерція попереднього руху води, внутрішній тиск моря (вода повільно поступається місцем опускається хвилі - переміщаючи тиск в довколишні райони води), щільність води, ймовірні висхідні потоки повітря (бульбашки), що виникають при перекиданні гребеня хвилі, і т. Д.
Хвилі як поновлюване джерело енергії
Особливо важливо відзначити той факт, що вітрові хвилі є сконцентрованою енергією вітру. Хвилі передаються на великі відстані і зберігають в собі потенціал енергії на довгий час. Так, часто можна спостерігати хвилювання моря після бурі або шторму, коли вітер давно стих, або хвилювання моря при штилі. Це дає хвилях велика перевага як поновлюваному джерелу енергії в зважаючи на його порівняльного сталості та можливості прогнозування, оскільки хвилі виникають практично через кілька секунд після виникнення вітру і продовжують існувати довго після нього, переміщаючись на далекі відстані, що робить отримання електроенергії від хвиль більш рентабельним в порівнянні з вітрогенераторами. Сюди слід додати сталість морського хвилювання незалежно від часу доби або хмарності, що робить хвильові генератори більш рентабельними в порівнянні з сонячними батареями. так як сонячні батареї виробляють електрику тільки вдень і бажано при ясній літній погоді - взимку ж відсоток продуктивності спадає до 5% від передбачуваної потужності батареї.
Коливання водної поверхні є результатом впливу сонячної активності. Сонце нагріває поверхню планети (причому нерівномірно - суша нагрівається швидше, ніж море), підвищення температури поверхні призводить до підвищення температури повітря - а це, в свою чергу, призводить до розширення повітря, що означає підвищення тиску. Різниця тиску повітря в різних областях атмосфери разом з силою Коріоліса є основними факторами формування вітру. А вітер нагнітає хвилі. Треба відзначити, що цей феномен також добре діє і в зворотному напрямку, коли поверхню планети нерівномірно остигає.
Якщо врахувати можливість підвищення концентрації енергії на квадратний метр поверхні шляхом зменшення глибини дна і (або) створення хвильових «загонів» - вертикальних бар'єрів, то отримання електрики від хвильових коливань водної поверхні стає дуже вигідною пропозицією. Підраховано, що при використанні лише 2-5% енергії хвиль світового океану людство в силах перекрити всі свої нинішні потреби в електроенергії на глобальному рівні в 5 разів [джерело не вказано 2202 дня].
Складність втілення хвильових генераторів в реальність полягає в самій водному середовищі і її мінливості. Відомі випадки висоти хвиль в 30 і більше метрів. Сильні хвилювання або висока енергоконцентрації хвиль в районах ближче до полюсів (в середньому 60-70 кВт / кв.м.). Цей факт ставить перед винахідниками, які працюють в північних широтах, завдання забезпечити належну надійність пристрою, ніж рівень ККД. І навпаки - в Середземному морі і Чорному морі, де енергоємність хвиль становить в середньому близько 10 кВтг / квадратний метр, конструктори, крім живучості установки в несприятливих умовах, змушені шукати способи підвищення ефективності установки (ККД), що незмінно приведе останніх до створення більш рентабельних установок. Прикладом може послужити Австралійський проект Oceanlinx.
У Укаїни ця ніша виробництва електроенергії поки не заповнена, не дивлячись на практично необмежені водні простори різної енергоємності, починаючи з Байкалу, Каспійського, Чорного морів і закінчуючи Тихим Океаном і іншими північними водними просторами (на період незамерзання), але українські компанії вже працюють над власними хвильовими генераторами здатними отримувати електричну енергію з хвиль. Прикладом може послужити OceanRusEnergy з м Запорожьеа.
Крім того, в місцях перетворення хвиль в електроенергію морська життя стає багатшою з огляду на те, що дно не піддається деструктивним впливам під час шторму.
Примітки
література
id = "CITEREFPhillips1977"> Phillips, O.M. # 32; (1977), # 32; «The dynamics of the upper ocean» # 32; (2 nd ed.), Cambridge University Press, ISBN 0 521 29801 6