Sự khác biệt giữa năng lượng thủy triều và sóng

Giới thiệu

Thủy triều và sóng là hai sự kiện tự nhiên xảy ra trên mặt nước và trong khi chúng giống nhau ở chỗ chúng có liên quan đến các vùng nước, khả năng tạo ra năng lượng của chúng khác nhau ở một loạt các khía cạnh liên quan đến việc tạo ra, sức mạnh và độ tin cậy [1]. Khi thế giới bắt đầu tránh xa sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng không thể tái tạo, những cách thức mới và sáng tạo để tạo ra năng lượng đang bắt đầu được khám phá, điều này sẽ có tác động tối thiểu đến môi trường và cộng đồng xung quanh. Phao và tua-bin đặc biệt thường được sử dụng để nắm bắt sức mạnh của chúng và chuyển đổi nó thành điện sạch nhưng giống như hầu hết các công nghệ mới nổi, chúng rất tốn kém để thiết kế và phát triển. Mặc dù cả năng lượng thủy triều và sóng có nguồn gốc từ đại dương, vẫn có một sự khác biệt lớn giữa chúng.

Năng lượng thủy triều là gì?

Thủy triều được định nghĩa là sự lên xuống của mực nước biển gây ra bởi lực hấp dẫn của mặt trăng và mặt trời trên Trái đất. Chúng không chỉ giới hạn ở các đại dương, mà còn có thể xảy ra trong các hệ thống khác bất cứ khi nào có trường hấp dẫn. Ngoài ra, trong khi phần lớn Trái đất bị ảnh hưởng bởi lực hấp dẫn của mặt trời, thì điều này không dễ thấy trên mặt nước. Bản thân mặt trăng có tác động nổi bật hơn đối với thủy triều, vì nó gần Trái đất hơn rất nhiều khi so sánh với mặt trời. Các bờ biển trải qua thủy triều hàng ngày hoặc bán nhật triều hàng ngày bao gồm một hoặc hai thủy triều cao và thấp tương ứng. Những thủy triều này bị ảnh hưởng bởi một loạt các yếu tố như mặt trời và mặt trăng thẳng hàng, hình dạng của đường bờ biển và thay đổi độ sâu của nước.

Năng lượng sóng là gì?

Năng lượng sóng, còn được gọi là năng lượng đại dương được định nghĩa là năng lượng khai thác từ sóng biển. Khi gió thổi qua bề mặt đại dương, nó tạo ra sóng và do đó chúng cũng có thể được gọi là năng lượng di chuyển trên bề mặt nước. Sóng được tạo ra do gió thường được gọi là sóng gió và chúng xảy ra hiệu quả nhất trên mặt nước vì không có khối đất để chống lại sức mạnh của gió [2]. Những sóng này thường thấy trên bề mặt đại dương cũng xảy ra tự do trên hồ, sông và kênh và có thể được định nghĩa là sóng mao dẫn, gợn sóng, biển hoặc sóng. Không có hai sóng giống nhau với mỗi sóng khác nhau về chiều cao và khoảng cách giữa các đỉnh và đáy.

Thủy triều được hình thành như thế nào?

Khi mặt trăng quay quanh trái đất, nó tạo ra lực hấp dẫn tạo ra thủy triều di chuyển trên trái đất. Khi mặt trăng quay quanh trái đất, bản thân trái đất cũng di chuyển theo một vòng tròn nhỏ và quán tính này gây ra thủy triều ở phía đối diện trái đất. Điều này được gọi là hai thủy triều cao ở giữa mà thủy triều thấp sẽ xảy ra [3]

Sóng hình thành như thế nào?

Sự thay đổi mô hình của tốc độ, thời gian và khoảng cách mà gió thổi sẽ ảnh hưởng đến hình dạng của sóng hình thành. Ngoài ra, hình dạng và kích thước của các sóng tương ứng được hình thành cũng sẽ phụ thuộc vào hệ thống ảnh hưởng dẫn đến và có thể dễ dàng hỗ trợ thu hẹp nguồn gốc của sóng. Ví dụ, sóng cao, dốc lên xuống nhanh chóng mới được hình thành và thường là kết quả của các hệ thống thời tiết gần đó như bão địa phương trong khi sóng ổn định dài thường được hình thành từ các điều kiện thời tiết khắc nghiệt xảy ra ở xa hơn, đôi khi từ các cơn bão thậm chí có thể xảy ra một bán cầu khác.

Khai thác năng lượng sóng

Năng lượng này từ sóng có thể được khai thác và sử dụng cho một loạt các hoạt động hữu ích như phát điện, khử muối và bơm nước vào hồ chứa. Thường được gọi là năng lượng sóng, sóng càng mạnh thì khả năng sản sinh năng lượng càng lớn. Chuyển động thẳng đứng của sóng biển chứa một lượng lớn động năng được thu giữ bởi các công nghệ năng lượng sóng. Năng lượng sóng thường được khai thác bằng hai loại hệ thống, đó là hệ thống ngoài khơi và trên bờ. Các hệ thống ngoài khơi hoạt động ở vùng nước sâu và sử dụng máy bơm hoặc ống để thu năng lượng thông qua các tua-bin quay. Mặt khác, các hệ thống trên bờ được xây dựng dọc theo bờ biển và thu hoạch năng lượng từ việc phá sóng. Một trong những lợi thế của năng lượng sóng là nó có thể bổ sung và bền vững vì sóng sẽ luôn dạt vào bờ tùy theo điều kiện thời tiết và rất có thể sẽ không ngừng hình thành trong một thời gian dài. Ngoài ra, do các công nghệ thường được sử dụng này không dễ dàng nhìn thấy bởi các cộng đồng lân cận, nên hiệu quả về giá trị thẩm mỹ thấp khiến chúng trở thành công nghệ dễ sử dụng hơn. Mặc dù nó là một nguồn năng lượng tái tạo, rất khó để chuyển đổi năng lượng này thành điện năng một cách hiệu quả. Thiết bị cũng đã được chứng minh là khó phát triển và thiết kế sao cho chúng có thể chịu được thiệt hại từ bão và hành động ăn mòn từ nước mặn xung quanh. Tuy nhiên, trong khi nhiều công nghệ này có hiệu quả về chi phí, nó không rẻ khi so sánh với các hệ thống tạo năng lượng khác.

Công nghệ năng lượng sóng

Cho đến nay, có ba loại công nghệ năng lượng sóng chính. Đầu tiên sử dụng phao hoặc phao để tạo ra điện từ những cơn sóng đại dương điều khiển máy bơm thủy lực. Loại thứ hai sử dụng cột nước dao động để tạo ra điện từ sự lên xuống của nước bên trong trục hình trụ. Điều này thường được thực hiện ở bờ biển. Nước đẩy không khí ra khỏi trục, từ đó cung cấp năng lượng cho một tuabin điều khiển không khí. Loại thứ ba sử dụng kênh giảm dần với vị trí trên hoặc ngoài khơi. Công nghệ này tập trung sóng và đưa chúng vào một bể chứa trên cao, nơi năng lượng được tạo ra bằng cách sử dụng một tuabin [5].

Khai thác năng lượng thủy triều

Trong khi tất cả các khu vực ven biển đều trải qua thủy triều cao và thấp, năng lượng này chỉ có thể được khai thác và sử dụng cho sản xuất điện nếu chênh lệch giữa thủy triều cao và thấp là đủ lớn. Các loại năng lượng thủy triều chính bao gồm 1) động năng thu được từ các dòng thủy triều thay đổi và 2) năng lượng tiềm năng thu được từ việc thay đổi độ cao giữa thủy triều cao và thấp. Một trong những lợi thế của việc sử dụng thủy triều làm nguồn năng lượng là nó đáng tin cậy hơn vì nó dựa trên lực hấp dẫn của mặt trăng và do đó có thể dự đoán được. Điều đó đang được nói, trong khi có thể dự đoán, một trong những nhược điểm là nguồn này sẽ chỉ tạo ra năng lượng trong 6 - 12 giờ một lần, do đó làm giảm tính khả dụng kéo dài [4]. Sản xuất năng lượng không liên tục này tạo ra một nguồn năng lượng ít đáng tin cậy hơn. Khai thác năng lượng này có thể phá vỡ các tuyến di cư tự nhiên cho động vật biển và các con đường chèo thuyền thường xuyên. Tua bin được sử dụng để tạo năng lượng có thể giết chết một lượng lớn cá trong khu vực. Điều đó đang được nói, khả năng sử dụng năng lượng thủy triều làm nguồn điện sau đó có thể làm giảm sự phụ thuộc vào các nguồn phát điện chạy bằng than, từ đó sẽ làm giảm lượng CO₂ khí thải.

Công nghệ năng lượng thủy triều

Các công nghệ thường được sử dụng để tạo ra năng lượng thủy triều bao gồm các đập thủy triều hoặc rào chắn chứa một cống trên mặt nước. Ngoài cống là các tuabin thủy điện. Khi thủy triều thay đổi, mực nước không bằng phẳng đẩy qua cửa cống và cung cấp năng lượng cho tuabin [5]. Tuy nhiên, theo thời gian, rất nhiều tác động xuôi dòng trên cả bờ biển và hệ sinh thái biển xung quanh đã được chú ý dẫn đến sự phát triển của một loạt các mô hình mới hơn, thân thiện với môi trường hơn. Chúng bao gồm đầm phá thủy triều, hàng rào thủy triều và tua bin thủy triều dưới nước.

Sự khác biệt giữa năng lượng thủy triều và năng lượng sóng

Chúng tôi đã xác định rằng thủy triều và sóng được hình thành trong các điều kiện hoàn toàn khác nhau. Thủy triều là sự lên xuống của đại dương gây ra bởi lực hấp dẫn của mặt trăng và mặt trời trên trái đất trong khi sóng là năng lượng gió di chuyển trên bề mặt đại dương, do đó làm cho sóng dễ đo hơn khi so với thủy triều. Thủy triều ít được chú ý hơn khi so sánh với sóng và thường thấy nhất trên bờ biển ảnh hưởng đến lượng nước và cát nhìn thấy được. Mặt khác, sóng có thể được nhìn thấy trên bề mặt đại dương đang lên xuống. Mặc dù năng lượng thủy triều dao động hàng ngày và năng lượng sóng có thể là nguồn năng lượng bền vững hơn, nhưng nó không được sử dụng rộng rãi vì chỉ có một số lượng nhỏ các địa điểm thử nghiệm tồn tại trên toàn cầu [4].

Tóm tắt sự khác biệt

Năng lượng thủy triều	Năng lượng sóng
Khai thác từ sự lên xuống của mực nước biển	Khai thác từ sóng di chuyển dọc theo bề mặt đại dương
Nguyên nhân là do lực hấp dẫn của mặt trăng và mặt trời trên Trái đất	Nguyên nhân do gió
Cường độ bị ảnh hưởng bởi vị trí và vị trí của Trái đất	Cường độ bị ảnh hưởng bởi sức gió
	Thường được gọi là năng lượng sóng
Các loại năng lượng thủy triều bao gồm động năng và thế năng	Các loại năng lượng sóng bao gồm động năng
Khai thác bằng cách sử dụng rào chắn, đập, hàng rào thủy triều và tua bin thủy triều	Khai thác sử dụng các hệ thống ngoài khơi và trên bờ
Đáng tin cậy hơn vì nó dựa trên lực hấp dẫn của mặt trăng và mặt trời	Ít đáng tin cậy hơn vì nó dựa trên ảnh hưởng của sức mạnh của gió trên bề mặt nước
Nguồn năng lượng không liên tục được tạo ra trong khoảng 6 - 12 giờ mỗi lần	Nguồn năng lượng liên tục
Có thể phá vỡ các tuyến đường di cư của chim và chèo thuyền và dẫn đến một lượng lớn cá chết	Ảnh hưởng đến môi trường xung quanh, hệ sinh thái và cộng đồng thấp
Chi phí xây dựng cao nhưng chi phí bảo trì thấp	Chi phí khởi nghiệp cực cao để thiết kế và phát triển công nghệ cần thiết