พลังงานคลื่น
พลังงานคลื่นดักจับการเคลื่อนที่ขึ้นลง ไปกลับ และแรงดันจากคลื่นทะเล แล้วเปลี่ยนเป็นไฟฟ้าหรืองานกลที่ใช้ประโยชน์ได้ เป็นพลังงานทางทะเลรูปแบบหนึ่งที่มีศักยภาพสำหรับพื้นที่ชายฝั่งและเกาะ แต่เครื่องมือต้องทนต่อสภาพน้ำเค็มที่รุนแรง พายุ ความท้าทายในการบำรุงรักษา และต้นทุนการเชื่อมต่อโครงข่ายก่อนจะขยายได้กว้าง
พลังงานคลื่นคืออะไร
พลังงานคลื่นคือพลังงานที่พาไปกับคลื่นผิวน้ำในมหาสมุทร ทะเล และทะเลสาบขนาดใหญ่ ลมถ่ายเทพลังงานลงสู่น้ำ และคลื่นสามารถเดินทางไกลก่อนถึงชายฝั่งหรืออุปกรณ์นอกชายฝั่ง ตัวแปลงพลังงานคลื่นดักจับการเคลื่อนที่บางส่วนและเปลี่ยนเป็นไฟฟ้า แรงดันไฮดรอลิก น้ำที่ถูกสูบ หรือพลังงานรูปแบบอื่นที่ใช้ประโยชน์ได้
คลื่นกลายเป็นพลังงานได้อย่างไร
อุปกรณ์คลื่นมักอาศัยการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ วัตถุลอยน้ำอาจขึ้นลงเทียบกับจุดอ้างอิงคงที่ ส่วนที่ต่อด้วยบานพับอาจงอเมื่อคลื่นผ่าน ห้องอากาศอาจดันอากาศผ่านกังหัน หรือคลื่นอาจล้นทางลาดเข้าสู่อ่างเก็บน้ำ จากนั้นการเคลื่อนที่เชิงกลจะขับเครื่องกำเนิด ระบบไฮดรอลิก กังหันอากาศ ปั๊ม หรือระบบรับกำลังที่แปลงการเคลื่อนที่ของคลื่นเป็นพลังงานที่ใช้งานได้
แบบตัวแปลงที่พบบ่อย
ตัวดูดซับจุดเป็นอุปกรณ์คล้ายทุ่นที่เคลื่อนที่ตามคลื่นในตำแหน่งหนึ่ง ตัวลดทอนคลื่นเป็นโครงสร้างลอยน้ำยาวที่งอตามทิศทางคลื่น เสาน้ำแกว่งใช้แรงดันอากาศจากคลื่นเพื่อหมุนกังหัน อุปกรณ์น้ำล้นรวบรวมน้ำไว้เหนือระดับทะเลแล้วปล่อยผ่านกังหัน แนวคิดบางแบบติดกับเขื่อนกันคลื่นหรือวางบนพื้นทะเล โดยแลกการเข้าถึงที่ง่ายขึ้นกับสภาพคลื่นที่ใช้ได้แคบลง
ทำไมมหาสมุทรจึงทำให้ยาก
ตัวแปลงที่ดีต้องไวพอจะเก็บเกี่ยวคลื่นทั่วไป แต่แข็งแรงพอจะรอดจากคลื่นสุดขั้ว น้ำเค็มกัดกร่อนโลหะ ชิ้นส่วนเคลื่อนที่เกิดความล้า สิ่งมีชีวิตทะเลเปลี่ยนผิววัสดุ และพายุอาจสร้างแรงสูงกว่าภาระใช้งานปกติมาก การซ่อมนอกชายฝั่งมีค่าใช้จ่ายสูง เพราะช่าง เรือ หน้าต่างสภาพอากาศ และอะไหล่ต้องพร้อมตรงกัน
การใช้กับโครงข่ายและชายฝั่ง
พลังงานคลื่นสามารถป้อนโครงข่ายชายฝั่งผ่านสายเคเบิลใต้ทะเล แต่ก็อาจรองรับงานขนาดเล็กกว่าในจุดที่มีพลังงานทะเลอยู่ใกล้ นักวิจัยศึกษาพลังงานคลื่นสำหรับไมโครกริดบนเกาะ การผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเล ระบบสังเกตการณ์มหาสมุทร การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ อุปกรณ์ความยืดหยุ่นชายฝั่ง และเซนเซอร์ระยะไกล การใช้งานเหล่านี้มีคุณค่าได้แม้ก่อนที่ฟาร์มคลื่นระดับสาธารณูปโภคจะพบได้ทั่วไป
การทดสอบและการอนุญาต
เทคโนโลยีคลื่นพัฒนาผ่านการทดสอบในถังทดลอง แท่นห้องปฏิบัติการ การทดลองในน้ำที่มีที่กำบัง และแหล่งทดสอบกลางทะเล ผู้พัฒนาต้องวัดกำลังผลิต ความอยู่รอด ภาระระบบยึดเหนี่ยว พฤติกรรมสายเคเบิล ความต้องการบำรุงรักษา และปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อม ในน่านน้ำรัฐบาลกลางของสหรัฐฯ โครงการพลังงานไฮโดรไคเนติกทางทะเลอาจเกี่ยวข้องทั้งการให้เช่าพื้นที่ของ BOEM และการออกใบอนุญาตของ Federal Energy Regulatory Commission ทำให้การวางแผนพื้นที่ตั้งแต่ต้นมีความสำคัญ
คำถามด้านสิ่งแวดล้อม
โครงการพลังงานคลื่นอาจส่งผลต่อถิ่นอาศัยพื้นทะเล เสียง สนามแม่เหล็กไฟฟ้าจากสายเคเบิล การจราจรทางเรือ การเข้าถึงพื้นที่ประมง การเดินเรือ สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทางทะเล นก และกระบวนการชายฝั่ง ผลกระทบจำนวนมากขึ้นอยู่กับชนิดอุปกรณ์ ผังระบบยึดเหนี่ยว ขนาดโครงการ และนิเวศวิทยาท้องถิ่น เพราะอุตสาหกรรมนี้ยังเกิดใหม่ ข้อมูลติดตามจากแหล่งทดสอบจึงสำคัญพอ ๆ กับแบบจำลองคอมพิวเตอร์
ทำไมจึงสำคัญ
พลังงานคลื่นจะไม่ทดแทนลม แสงอาทิตย์ พลังน้ำ หรือแบตเตอรี่ได้ด้วยตัวเอง แต่อาจเพิ่มตัวเลือกพลังงานหมุนเวียนอีกแบบสำหรับพื้นที่ที่มีสภาพคลื่นแรงและมีพื้นที่บนบกจำกัด คุณค่าของมันอาจสูงที่สุดเมื่อสนับสนุนชุมชนชายฝั่ง เกาะ ท่าเรือ การผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเล และอุตสาหกรรมมหาสมุทรที่ทำงานใกล้แหล่งพลังงานอยู่แล้ว สาขานี้ยังใหม่ ดังนั้นการเรียนรู้เชิงปฏิบัติจึงสำคัญกว่าคำสัญญาขนาดใหญ่