Free Press

Dacă termenul „energie regenerabilă” vă aduce în minte o mare de panouri solare sau turbine eoliene impunătoare, nu sunteți singurii. Captarea energiei de la soare și vânt devine din ce în ce mai frecventă. Acest lucru se datorează faptului că aceste surse de energie „curată” generează electricitate fără a ne polua aerul. La fel de important este faptul că ele nu eliberează dioxid de carbon în atmosferă. Acest gaz cu efect de seră captează căldura soarelui și contribuie la schimbarea climei noastre.

Dar energia solară și eoliană au un mare dezavantaj: Ele nu sunt întotdeauna disponibile. Soarele strălucește doar în timpul zilei. Vântul vine și pleacă. Există foarte puține locuri în care vântul este suficient de constant pentru a genera electricitate tot timpul. Și oricât de ușor ar părea, stocarea energiei pentru utilizare ulterioară s-a dovedit a fi o provocare majoră.

Dar valurile oceanului? După cum vă poate spune oricine a stat în apropierea unei plaje, valurile se izbesc de țărm dimineața, la prânz și seara. Iar acest lucru le face ideale pentru a genera energie non-stop. Acum, oamenii de știință își dau seama cât de multă energie ar putea oferi valurile.

Când vântul suflă pe suprafața apei, el creează valuri. Dacă ați văzut vreodată capace albe pe un ocean sau pe vreun lac într-o zi cu vânt, ați văzut acest lucru în acțiune. Vântul face ca apa de la suprafață să se balanseze în sus și în jos. Chiar dacă pare că apa se deplasează dintr-un loc în altul, de fapt, ea nu merge foarte departe. Mai degrabă, se mișcă în cerc – sus, sus, sus, sus până în vârful valului, apoi jos, jos, jos, jos pe partea cealaltă.

Acest lucru este adevărat, cel puțin, atunci când apa este foarte adâncă, cum ar fi în ocean. Aceste valuri care se mișcă ușor se numesc „valuri”. Dar valurile se schimbă atunci când se apropie de țărm.

Cum apa devine mai puțin adâncă, nu se mai poate deplasa în cercuri. Pământul îi stă în cale. Apa se lovește de fundul oceanului, strivind cercul într-un oval. La fel ca o persoană care se împiedică de ceva, apa se „împiedică” de sol. Partea de sus trece pe lângă cea de jos. Valul se „sparge”, prăbușindu-se mai aproape de plajă.

Sistemele de energie ondulatorie folosesc mișcarea apei pentru a produce electricitate. Unele tipuri de astfel de dispozitive exploatează puterea valurilor care se sparg. Altele se folosesc de valuri. Altele folosesc presiunea valurilor din apropierea fundului oceanului. Cu toate acestea, toate au același scop: convertirea energiei valurilor în energie electrică. Această energie electrică poate fi utilizată pentru a alimenta rețeaua electrică. Aceasta este rețeaua de cabluri care transmite electricitatea către case și clădiri pentru ca noi să o putem folosi.

Energia valurilor este limitată la zonele din apropierea oceanului. La urma urmei, cablurile care transportă electricitatea pot fi doar atât de lungi. Dar 40 la sută din populația lumii trăiește la mai puțin de 100 de kilometri (60 de mile) de ocean. Asta înseamnă că o mulțime de lumini, televizoare și tablete ar putea fi alimentate de valuri.

Cu toată această promisiune pentru energia valurilor, cercetătorii testează cât de bine diferite tipuri de generatoare convertesc energia oceanică în electricitate. Pe parcurs, ei încearcă să se asigure că viețuitoarele marine nu vor fi rănite în acest proces.

Putere acolo unde este nevoie

Primul pas pentru a crea energia valurilor? Aflarea celui mai bun loc pentru a plasa acele convertoare de energie.

Nu toate zonele de coastă funcționează pentru generarea energiei valurilor. Forma terenului de sub mare modifică mărimea și forma valurilor. Convertoarele de energie a valurilor sunt, de asemenea, costisitoare. Cele mai bune locuri ar trebui să aibă multă acțiune a valurilor, dar nu atât de multă încât convertoarele să fie deteriorate în timpul unei furtuni.

Pentru a afla care sunt cele mai bune locuri, oamenii de știință apelează la modele computerizate. Joao Morim Nascimento și Nick Cartwright sunt ingineri de mediu în Australia. Ambii lucrează la Universitatea Griffith din Southport, Queensland. Un inginer de mediu lucrează pentru a reduce poluarea și deșeurile. Cei doi au vrut să găsească locuri bune pentru convertoare de energie a valurilor de-a lungul coastei de sud-est a țării lor. Aici se află mai multe orașe mari din Australia. Având în vedere că atât de mulți oameni trăiesc în apropierea coastei, această zonă ar putea fi excelentă pentru energia valurilor.

Cercetătorii au început cu un model computerizat existent, numit SWAN. (Acest nume vine de la Simulating WAves Nearshore.) SWAN a fost dezvoltat de cercetătorii de la Universitatea Delft din Olanda. Acesta prezice puterea și localizarea energiei undelor oceanice. Pentru a face acest lucru, acesta ia în considerare factori precum vântul, caracteristicile de pe fundul oceanului și interacțiunile dintre mai multe valuri.

Morim Nascimento și Cartwright au adaptat SWAN pentru a-l aplica la sud-estul Australiei. Ei au adăugat detalii despre adâncimea apei până la o distanță de 50 de kilometri (31 mile) de țărm. De asemenea, au introdus date despre vânturile și valurile din regiune. Apoi au testat modelul folosind date de la balize în ocean. Inginerii au ajustat modelul până când acesta a prezis cu exactitate cantitatea de energie a valurilor înregistrată de balize.

Modelul a ajutat echipa să găsească „puncte fierbinți” – locuri cu ceea ce Cartwright descrie ca fiind o „abundență de energie a valurilor”. Fiecare loc se află la o distanță de 5 kilometri (3 mile) de țărm, în ape cu o adâncime de cel mult 22 de metri (72 de picioare). Acestea sunt ideale, explică el, deoarece este mai ușor și mai ieftin să aduci energia la țărm din aceste locuri decât ar fi de la o distanță mai mare.

„Există mai mult decât suficientă energie naturală acolo, în ocean”, spune el. „Provocarea este de a capta și de a converti o cantitate suficientă din ea în energie” pe care oamenii să o poată folosi. O parte din această provocare este reprezentată de oceanul însuși. Valurile lovesc în mod constant echipamentul. De asemenea, echipamentul se poate confrunta cu fenomene meteorologice extreme. Valurile foarte mari ale furtunilor pot deteriora convertoarele, spune Cartwright. Și, adaugă el, apa sărată a mării corodează, sau descompune, orice piesă metalică.

Covor de mare

Cercetătorii și inginerii încearcă o mulțime de moduri diferite de a depăși aceste provocări. Ideile lor au dus la multe tipuri de modele. Unele convertoare plutesc la suprafață, legate de generatoarele de valuri de pe fundul oceanului. Altele au un capăt ancorat la fundul mării, iar celălalt este liber să se întoarcă dintr-o parte în alta în timp ce valurile trec peste el. Altele folosesc presiunea aerului sau a apei pentru a genera electricitate.

Unul dintre cele mai noi sisteme arată puțin ca un covor plat. Mohammad-Reza Alam și echipa sa de la Universitatea din California, Berkeley, au proiectat convertorul pentru a imita un fund de mare noroios. Locurile cu mult noroi sunt bune pentru a absorbi valurile primite, explică Alam. Pescarii din mările de mică adâncime se îndreaptă adesea către zonele noroioase atunci când apare vremea rea. Bărcile care stau acolo sunt protejate de valurile mari în timp ce traversează furtuna.

Dacă noroiul poate absorbi atât de multă energie, a gândit Alam, atunci un convertor de energie care se comportă ca noroiul ar trebui să facă același lucru. Acest lucru l-ar face extrem de eficient în recoltarea energiei valurilor.

Partea de „covor” a convertorului său este făcută dintr-o foaie netedă de cauciuc. Se sprijină în apropierea fundului mării, unde se poate îndoi și flexa odată cu valurile. Pe măsură ce se mișcă în sus și în jos, împinge stâlpii în și dinspre o pompă cu piston. Pompa convertește mișcarea pistonului în electricitate, care apoi călătorește de-a lungul unui cablu până la rețeaua electrică.

Covorul este capabil să elimine aproape toată energia din valuri, spune Alam. Și ar fi capabil să alimenteze o mulțime de case. În fiecare oră, spune el, „fiecare metru pătrat de covor poate obține aproximativ 2,5 kilowați din apa din apropierea coastei Californiei”. Aceasta este de două ori mai mare decât cantitatea de electricitate folosită în fiecare oră de o casă americană tipică

„Dacă vrem să obținem aceeași energie de la energia solară”, spune Alam, „avem nevoie de 14 metri pătrați de panouri solare”. Adică de 14 ori mai mult! El spune că un covor de valuri în mărime naturală ar avea probabil o lățime de aproximativ 10 metri (33 de picioare) pe o lungime de 20 de metri (66 de picioare). Deci ar trebui să fie capabil să genereze 500 de kilowați de electricitate pe oră – suficient pentru a alimenta mai mult de 400 de case – 24 de ore din 24.

Alte locații, cum ar fi nordul Europei, au valuri mai energetice. Astfel, un covor de valuri acolo ar putea genera mai multă electricitate, notează Alam. Pe de altă parte, valurile mai slabe din locuri precum Golful Mexic nu ar putea pompa la fel de multă electricitate în rețeaua de energie electrică.

Ancorată de fundul mării, întreaga structură se află chiar deasupra fundului mării. Așadar, este complet ascunsă la vedere. Acest lucru este important pentru mulți oameni care își petrec timpul pe plajă. Nu le place să vadă structuri mari generatoare de energie (cum ar fi turbinele eoliene) atunci când ies să înoate sau să navigheze. De fapt, multe parcuri eoliene sunt amplasate departe de țărm, astfel încât oamenii care se bucură de plajă să nu le vadă. Covorul de valuri, însă, poate fi aproape de țărm. Asta înseamnă că cablurile care transportă electricitatea către rețea pot fi mult mai scurte. Și, prin urmare, energia electrică generată de covorul de valuri ar trebui să coste mai puțin.

Bun pentru mediu?

Nu există nicio îndoială că găsirea de noi surse de energie regenerabilă este bună pentru mediu. Mai puțină poluare și mai puține gaze cu efect de seră sunt bune pentru oameni, plante și animale. Dar sursele de energie curată pot cauza totuși probleme.

De exemplu, turbinele eoliene pot sta în calea păsărilor migratoare și a liliecilor. (Unele estimări spun că sute de mii dintre aceste animale pot muri în fiecare an din cauza coliziunilor cu paletele masive care se învârt). Înălțimea mai mică a convertoarelor de energie a valurilor înseamnă că, probabil, acestea nu ar interfera cu animalele migratoare. Dar „trebuie să luăm în considerare cu atenție interacțiunea lor cu mediul marin”, spune Deborah Greaves. Ea este inginer oceanograf la Universitatea din Plymouth din Anglia.

O preocupare este legată de orice impact ecologic al absorbției întregii energii din valurile care intră. (La urma urmei, acesta este modul în care acestea generează electricitate – prin transformarea energiei valurilor în energie electrică). Energia exploatată din valuri va reduce cantitatea de energie care va rămâne pe măsură ce valurile continuă să se îndrepte spre țărm. Acestea vor fi mai mici, cel puțin pe o anumită distanță. Valurile mai mici ar putea duce la o mai mică amestecare a nutrienților în coloana de apă (adică apa dintre o anumită bucată de fund al oceanului și suprafața de deasupra acestuia). Iar acest lucru ar putea avea un impact asupra speciilor care trăiesc acolo, spune Greaves. „Dar poate fi și un beneficiu”, adaugă ea. La urma urmei, „convertoarele de energie a valurilor pot ajuta la asigurarea unei anumite protecții a coastelor” prin reducerea eroziunii.

Generatoarele electrice ar putea afecta, de asemenea, modul în care interacționează animalele sălbatice. Multe păsări și mamifere marine vânează pește în zone care ar putea fi locuri ideale pentru convertoarele de valuri. Este posibil ca convertoarele să atragă chiar și peștii la ele, dacă micile creaturi pe care le mănâncă își caută refugiu acolo. Acest lucru ar putea, la rândul său, să atragă prădători înfometați. Acest lucru ar putea contribui la creșterea vieții marine din zonă. Dar peștii, focile și alte animale ar putea, de asemenea, să se încurce în cablurile lungi care ancorează convertoarele de energie care plutesc la suprafață. Așa că cercetătorii trebuie să studieze unde vor să instaleze aceste convertoare pentru a se asigura că nu vor afecta ecosistemele locale.

O altă preocupare: Convertoarele vor face zgomot. Acest lucru poate fi o problemă pentru pești, delfini și alte animale care se bazează pe sunet pentru a găsi hrană sau pentru a comunica. Zgomotul adânc al unei bărci și ping-ul puternic al sonarului cauzează tot felul de probleme pentru animalele din ocean. Aceste creaturi se pot chinui să găsească hrană sau pot deveni dezorientate. Cu toate acestea, spune Greaves, este puțin probabil ca convertoarele de valuri să creeze niveluri ridicate de zgomot. Cea mai zgomotoasă parte s-ar întâmpla atunci când convertoarele sunt instalate inițial într-un anumit loc. Odată ce încep să funcționeze, ar trebui să fie destul de silențioase.

Pe de altă parte, convertoarele ar putea deveni baza unui recif artificial dacă algele, midii, scoici sau corali se fixează pe structură și încep să crească. Astfel de recife oferă protecție pentru pești și alte viețuitoare marine. Acest lucru ar putea crește diversitatea vieții marine din zonă. Acestea ar putea fi de ajutor, atâta timp cât aceste creaturi nu interferează cu mișcarea convertorului de valuri.

„Din resursele vaste ale oceanului, energia valurilor are potențialul de a avea o contribuție uriașă la nevoile noastre de energie curată din viitor”, spune Greaves. Dar, avertizează ea, „trebuie să se facă într-un mod durabil, în armonie cu mediul marin.”

.