Věda a technika v pozadí
Energie vln

Teorie

Potenciál energie vln je historicky uznávaný. Nicméně, do popředí se dostal v roce 1973, kdy ropná krize začala upírat pozornost na energii, kterou lze získat z přírodních zdrojů. Po pokusných zařízeních (především ve Velké Británi a ve Skandinávii) vznikly první větší elektrárny nedaleko norského Bergenu. Energie vln je obnovitelný zdroj energie, při kterém nevznikají žádné emise. Celkový potenciál příboje na evropských březích se totiž odhaduje na bilion kilowatthodin ročně.

Elektrárny, které využívají vlny na moři.
Zdroj: Techmania Science Center. Under Creative Commons.

Oscilating water column (OWC) (2) je jedno z nejlepších zařízení pro přeměnu energie vln. V betonové a ocelové komoře na pobřežním srázu kmitá náporem vln hladina a způsobuje vytlačování vzduchu, proháněného přes vzduchovou turbínu. V tradičním OWC se používá Wellsova turbína, která rotuje stále jedním směrem bez ohledu na směr proudícího vzduchu. Zařízení dodávající 500 kW však nemělo dlouhého trvání. Během prudkých bouří v prosinci roku 1988 povolilo ukotvení celé konstrukce a ta klesla na dno moře. Vzhledem k tomu, že se mezitím ceny ropy opět výrazně snížily, nebyla elektrárna obnovena a firma Kvaerner Bug se dalších výzkumů v této oblasti neúčastnila.

Tapchan (1) je zařízení na přeměnu energie vln, který byl instalován na ostrově nedaleko Norska v roce 1985. Název vznikl jako zkratka tapered channel, tedy zúžený kanál. Tapchan se skládá z nádrže zabudované do útesu, která je pár metrů nad hladinou moře. Do nádrže vede zúžený kanál. Vlny zvyšují výšku hladiny a voda tak proudí do nádrže. Odtok vody zpět do moře roztáčí generátor, čímž vzniká elektrická energie. Rozdíl hladin je zhruba 3 metry. Výhodou tohoto zařízení jsou nízké provozní náklady a spolehlivost. Celé zařízení dodávalo asi 400 kW elektrické energie. Po několika letech bylo poškozeno sesuvem půdy a již nebylo obnoveno.

Počátkem devadesátých let se zdálo, že historie příbojových elektráren definitivně skončila dříve, než mohla pořádně začít. Ve světě sice ještě přetrvávalo několik pilotních projektů, především v Indii a v Japonsku, avšak počáteční nadšení se brzy utopilo v přílivu levné ropy. V Japonsku navíc úřady zakázaly dodávky takto získávané elektrické energie do veřejné sítě, neboť příbojové elektrárny nebyly schopné dosáhnout rovnoměrného výkonu. Nerovnoměrnost výkonu daná nepravidelností pohybu vln je základní slabinou všech těchto zařízení. V případě TAPCHAN měla problém vyřešit vyrovnávací nádrž, současné systémy OWC počítají s vyrovnáváním výkonu pomocí setrvačníku. Ten by měl překlenovat období klidu do dvaceti sekund. Další komplikací příbojových elektráren je extrémní zátěž v častých bouřích a neobyčejně agresivní prostředí, v němž musí zařízení pracovat. Neustálá vlhkost a vysoký obsah soli vytvářejí přímo ideální podmínky pro korozi.

V roce 1998 vznikl ve skotském Edinburghu unikátní projekt zařízení pro přeměnu energie vln, který je nazýván Pelamis (4). První prototyp Pelamis P1, který dodával elektřinu do britské sítě, byl instalován na Orknejích v roce 2004. Zařízení vypadající jako tři metry silný mořský had o délce 130 m je složeno z několika kloubů, z nichž každý má svůj hydraulický náhon, který přeměňuje energii vln na elektrickou energii. Výhodou tohoto zařízení je minimální dopad na životní prostredí (více viz www.youtube.com/user/PelamisWavePower).

Pelamis.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

Pendulor (kyvadlo) (3) je zařízení, které se skládá z obdélníkového boxu, který má jednu stranu otevřenou směrem k moři. V tomto otvoru je umístěná klapka (kyvadlo). Pohyb vln způsobuje, že se klapka pohybuje dopředu a dozadu. Tento pohyb se využívá k pohonu hydraulického čerpadla a generátoru.