A hullámerőmű magától értetődő, akár egy szélerőmű. Aki valaha járt már tengeren, vagy legalább fürdött tengerben, pontosan ismeri, milyen elképesztő energiák működnek a hatalmas sós víztömegben.
A hullámerőmű ötlete már az első ipari forradalom idején felbukkant. Igaz, akkor még közvetlenül a hullámzás hajtott volna egy fűrészmalmot.
Mi az a hullámerőmű? Mi a működési elve?
Angol szaknyelven WEC-nek (wave energy converter, hullámenergia átalakító) nevezzük azon technológiákat, amelyek a hullámokban rejlő energiát alakítják át – jellemzően papíron – elektromos energiává.
Fontos, hogy a hullámerőmű nem árapályerőmű, sem áramlaterőmű: az előbbi az árapály-jelenséget hasznosítja, az utóbbi pedig a jellemzően óceáni áramlatok energiáját.
Hallottál arról, mennyi áramot termelnek az óceáni áramlaterőművek?
Mivel csupán koncepció szinten léteznek, pontosan ezért összpontosítanak inkább a valós eredményeket kedvelő mérnökök a tengeri hullámokra.
Márpedig a tengeri hullámoknak elképesztő az energiasűrűsége: San Francisco partvidékén akár 25 kW/m2 is lehet. Azt régen is tudták, hogy mekkora ereje van a tengernek, és régóta álmodoztak arról páran, hogy miként hasznosíthatnák ezt.
Ki találta fel a(z első) hullámenergiát hasznosító gépezetet?
A nevét is tudjuk annak, aki megfigyelte, hogy már egy-egy kisebb tengerparti hullám képes egy embert ledönteni a lábáról – és eszébe jutott, hogy akkor akár hasznosítani is lehetne a hullámok erejét.
Ezt az úriembert Pierre-Simon Girardnak hívták és a 18. századi Franciaországban élt. Persze, Girard még nem egy ténylegesen energiát termelő hullámerőművet tervezett, hanem egy hullámenergiát hasznosító motort, ami a fűrészmalmát és más gépeket hajtotta volna.
Hogyan lehet hasznosítani a hullámenergiát?
Girard és fia 1799-es találmánya óta eltelt 222 év során több mint 1500 hullámenergia-szabadalmat nyújtottak be. Habár számos előrelépés történt, a WEC-technológia története inkább hasonlít a sziklákat ostromló tengeri hullámokra: megannyi felhajtás, nagyra törő tervek és mind visszahullt a mélybe.
Hol kísérleteztek az első hullámerőművekkel?
1890-től kezdve két évtizeden át kísérleteztek különböző kialakítású hullámmotorokkal Dél-Kalifornia partjai mentén. Csak néhány hullámmotor jutott el a végső fázisig, de nem véletlenül merültek feledésbe – vagy nagyon is konkrétan a tengerbe.
A legjelentősebb a Redondo Beach-i Starr Wave Motor volt, amelynek építése 1907-ben kezdődött, és hat megye áramellátását remélték tőle (ne feledjük, 1907-ben az áramigény a töredéke volt akár az 1930-as évekének).
A hatalmas gép végül 1909-ben összeomlott, mert rosszul alakították ki a mólót, amire építették. Szintén jelentős hírverést kapott a Huntington-parton kísérletező California Wave Motor Company hullámerőműve, de ebből se sült ki semmi tartós.
A hullámerőmű egyszerre vízerőmű és nem is
A zavart a köznyelv és a szaknyelv eltérése okozza. A közbeszédben – legalábbis Magyarországon – a folyókra telepített duzzasztós vízerőművek jelentik A vízerőművet.
A szaknyelvben pedig a hullámerőmű is vízerőmű: a víz mozgási energiáját hasznosító erőművek egyik fő típusát alkotja, amely (elsősorban) a hullámok erejét fogja hasznos munkára.
Lényegében egy olyan vízerőmű, amit a tengerparthoz közel vagy akár a nyílt tengerre telepítenek, csak nem a tengeri szél, hanem a tengeri áramlatok és hullámok energiáját alakítja elektromos árammá.
Az elmúlt harminc év hozott némi áttörést a hullámzó sikerű kísérletek terén
Főként az utóbbi 30 év kutatásai és kísérletei után kezdődhetett meg a hullámenergia jelentős mértékű kereskedelmi hasznosítása.
Számos óceáni hullámenergia-átalakító berendezést fejlesztettek ki, de csak néhány kereskedelmi létesítményt helyeztek üzembe. Ennek a legfőbb oka a megfelelően ellenálló anyagok és szoftverek hiánya volt.
A tenger olyan, mint a medve: nem játék
Ahhoz, hogy a tenger hullámaival áramot termeljünk, már régóta létezik sokféle megoldás. Az, hogy több mint két évszázad alatt csak mostanában jutunk el a kereskedelmi hasznosíthatóságig, komoly oka van: maga a tenger.
A sós víz önmagában is meglehetősen cudarul bánik a fémekkel, az erős áramlatok a legkeményebb betont is kikezdik, és egy tengeri vihar hajlamos szétrombolni a védtelenül hagyott turbinákat. A theconstrutor.org oldalon részletesen is bemutatják azokat a kihívásokat, amelyekkel a tengeri építkezések során meg kell birkózni.
 |  |
Ahhoz tehát, hogy megtérüljön a befektetésünk, biztosítanunk kell, hogy a hullámerőmű kellően sokáig és kiszámítható módon bírja termelni az áramot.
Mi a szerepe a vízenergiának a megújuló energiaforrások felhasználásában?
Márpedig megbízható és tartós, környezetbarát energiatermelésre hatalmas szükségünk van. Az egész világon rohamosan nő az elektromos energia iránti kereslet egyfelől az ipari termelés, másfelől a lakossági szolgáltatások, harmadrészt az infrastruktúra üzemeltetése terén.
Minél inkább terjed a negyedik ipari forradalom, annál inkább szorulnak vissza a mechanikus megoldások az agráriumban vagy a termelőüzemekben – ha pedig az elektromos autózás is elterjed, messze több áramra lesz szükség, mint amennyit az emberiség ma termelni tud.
A megújuló energiák közül a vízenergia a legtisztább
Akárhogy is nézzük, az atomenergián kívül az összes nem megújuló erőforrás brutálisan szennyezi a környezetet – az atomenergia meg addig tiszta, amíg nem következik be egy csernobili vagy fukushimai katasztrófa.
A megújuló erőforrások közül pedig a vízenergia a leginkább környezetbarát, kivéve, ha a megfelelő földrajzi adottságok híján csak környezetromboló módon lehet duzzasztógátat építeni, mint Bős-Nagymaros, vagy éppen a Nílus esetében.
A vízenergia globálisan mind népszerűbb
1985-ben még „csak” 1 979,77 TWh áramot termeltek a vízerőművek, ami 35 évvel később, 2020-ra már 4 355,04 TWh-ra nőtt. Ez 2 375,27 TWh gyarapodás – és még így is csak töredéke a globálisan megtermelt és igényelt energiának.
Érdemes azt is megfigyelni, kik és milyen ütemben fejlesztik a vízerőmű-kapacitásukat. Természetesen csak azok az országok esetében beszélhetünk érdemi fejlesztésről, amelyek még nem használják ki annyira a lehetőségeiket, mint például Magyarország.
A hydropower.org jelentése szerint 2020-ban összesen 1 330 GW vízerőmű-kapacitást adtak át. Ebből az első három helyezett:
- Kína: 370,2 GW,
- Brazília: 109,3 GW,
- USA: 102 GW.
Európában összesen adtak át annyi kapacitást 2020-ban, mint egyedül Brazíliában, ami eléggé nagy szégyen, hiszen az öreg kontinensünkön az elektromos áram mindössze 15,3%-a származik megújuló forrásokból, ezen belül pedig vízerőművekből még mindig elképesztően kevés.
Kína nemcsak a világ legnagyobb energiafogyasztója (az elfogyasztott elektromos áram többségét szénnel állítja elő), hanem a zöldáram-termelő kapacitás tekintetében is a domináns ország.
Az en-former.com jelentése szerint 2017-ben például a világ megújuló energiaforrásokból származó villamosenergia-termelő kapacitásának 28,4%-át Kínában telepítették – Németország a maga 113 GW-os teljesítményével a negyedik helyet tudta csak megszerezni a nemzetközi kapacitásrangsorban (második: USA, harmadik: Brazília).
Mit tehetünk akkor, ha az országunkban viszonylag kevés a klasszikus folyami vízerőműhöz szükséges folyó, de tengerpartunk annál több akad, mint Hollandia, Írország vagy Szicília esetében? Nos, értelemszerűen a tenger energiáját kell igába hajtani.
Hol lehet a legjobban hasznosítani a hullámerőműveket?
A megfelelő helyszín kiválasztása éppen olyan lényeges, mint a szélerőműveknél – hiába hullámzik a tenger mindenütt, a hullámok energiasűrűsége eltérő a Föld egyes régiói, sőt országok partszakaszai között is.
Jelenleg két ígéretes hullámerőmű kísérlet zajlik
A két tesztelési helyszín a magas energiasűrűségű hullámairól ismert régiókban találhatók. Az egyik a Csendes-óceán északnyugati részén található, a másik pedig Európán belül elsősorban Skócia partvidékén.
Az Egyesült Királyság szakértői (direkt nem brit tudósokat írtunk) szerint az ország energiaszükségletének akár 75 százalékát is előállíthatja majd – tegyük hozzá, itt hullámerőművek és árapály-erőművek együttes alkalmazását tervezik.
Az USA Energiaügyi Minisztériuma úgy becsüli, hogy a hullámerőművek akár 1170 terawattórát is előállíthatnak majd évente, ami az Egyesült Államok teljes áramfogyasztásának több mint egynegyedével egyenértékű.
Mik az előnyei a hullámerőműnek?
Az elméleti fejtegetéseken túl immáron a gyakorlatban is gyűlnek az adatok. A Mocean csapata 2019 elején kapott 3,3 millió fontos (mai áron számolva 1,39 milliárd forint) támogatást a Wave Energy Scotland befektetői csoporttól, hogy kifejleszthessék a Blue X hullámerőmű prototípus.
A Mocean 2021 tavaszán a Blue X-et az Orkney-szigeteken található Európai Tengeri Energia Központba (EMEC) szállította, amely a hullám- és árapályenergiát hasznosító eszközök nyílt tengeri tesztlétesítménye. A Blue X itt, az EMEC Scapa Flow-i tesztpályáján termel áramot és rengeteg adatot szolgáltat a gép teljesítményéről és működéséről.
Egyelőre még nem tudni pontosan, milyen energiaegyenleggel zárul a kísérlet – azaz hogy visszahozza-e a termelés során azt az energiamennyiséget, amire az előállításához szükség volt.
Egy másik érdekes skóciai kísérlet az Archimedes Wave Swing, azaz Archimédesz-hullámhinta. Ez legalább hat méterrel a tenger felszíne alá merül, hogy elkerülje a felszíni viszontagságok okozta sérüléseket.
Milyen hátrányai vannak a hullámenergia hasznosításának?
A szakértők körében jellemzően az a mondás járja, hogy a hullámerőmű-technológia három évtizeddel van lemaradásban a szélerőművek mögött.
Műszaki szempontból az óceánban való üzemeltetés sokkal nehezebb, mint a szárazföldön; a tengeri szélerőművek építése például általában lényegesen drágább, mint a szárazföldi szélerőműveké – cserébe viszont erősebb és állandóbb a szélfúvás.
A sós víz ellenséges környezetet jelent az eszközök számára, és maguk a hullámok is kihívást jelentenek az energiatermelés szempontjából, mivel nemcsak elhaladnak az eszköz mellett, hanem a zavaros tengeren fel-le hullámzanak, vagy minden oldalról összefutnak.
Számos problémát kell tehát még kiküszöbölni, mire azt mondhatjuk, hogy olyan általános lesz hullámerőművet építeni, mint szélerőművet.
Mi a jövője a hullámerőműveknek?
A hullámok energiájának kihasználására, mint láttuk, akadnak már ígéretes kísérletek. Ha ezek, vagy valamely újabb megoldás hosszútávon is beválik, könnyen lehetséges, hogy legalább a partmenti települések, ipari létesítmények, farmok mind hullámenergiából nyerik majd az áramot.
Meglehet, felválthatják akár a tengeri szélerőműveket is, ha sikerül a hullámzó teljesítményt kiszámíthatóvá tenniük.
Dr. Rónay Péter | Korábbi egyetemi oktató, szövegíró. Főként humán, illetve természettudományos cikkeket ír. Otthonosan mozog az okostechnológiák és megújuló erőforrások, zöld technológiák világában.
Hasonló bejegyzések:
Mitől különleges a Holt-tenger?
Bod Péter Ákos: COGITO ERGO SUM – VALAMIT TENNI KELL! (gondolkodom, tehát vagyok)
Magyarország energiafelhasználása: mi jellemző most, mi várható a jövőben?
42+
Őshonos magyar fák kislexikonja
Szemétsziget: hogyan keletkezik és miért óriási probléma?
Hogyan pusztul a Kaszpi-tenger környéke? Mi az oka?
Nagyon fontos lenne a hullámok keltette energia hasznosítása.Azért is,mivel a folyókra épített hatalmas vízi erőművek már a Föld forgását kezdik befolyásolni.Ez is egy káros folyamatot gerjeszt!Mivel a jelenlegi lobby érdek még mindig a szénhidrogének használatát favorizálja,ezért nagyon nehéz az előrejutás.De muszáj lesz cselekedni,mert a légkör már most is energiáktól tűlterhelt,amiről viszont az ellentábor sem beszél.Csak a légkör szénmonoxid és széndioxid növekedéséről.Ez a kettő együtt okozza a globális felmelegedést!
Egy szó mint száz, a kérdésem az hogyan lehet úgynevezett hullámerőművek hatásfokát meghatározni, vagy kikell mondani, hogy örökmozgó, de, de akkor mégis mivel lehet mérni az ilyen erőművek hatékonyságát. Van egy tengeri erőmű javaslatom és könnyelműen a ma működő hullámerőművek hatékonyságára apelláltam, hogy az én erőművem hatékonyabb, de megvagyok lőve, mert nem tudom meghatározni a hatékonyságukat. Ha van valakinek ötlete, legyen szíves ossza meg velem, mert nagyon fontos lenne! Tisztelettel, előre is köszönöm a segítséget!!