Comment fonctionnent les appareils à énergie des vagues
L’énergie des vagues maritimes repose sur la puissance de l’océan. L’énergie des vagues océaniques est une source d’énergie durable, renouvelable et non polluante, qui est sûre à utiliser, mais comprendre comment fonctionnent les dispositifs d’énergie des vagues est essentiel pour tirer le meilleur parti de cette ressource illimitée et gratuite.
Nous savons que l’énergie des vagues est une sorte de « puissance solaire » créée par la conversion naturelle d’une partie de l’énergie du vent soufflant au-dessus des océans. Comme nous le savons également, l’énergie éolienne est créée par la conversion naturelle d’une partie de l’énergie solaire provenant du soleil. Les dispositifs d’énergie des vagues fonctionnent en utilisant le mouvement naturel des marées de l’océan pour générer de l’énergie.
Lorsque le vent souffle sur une surface d’eau lisse, les particules d’air du vent frottent et touchent les molécules d’eau en dessous. La force de friction générée entre l’air en mouvement et l’eau stationnaire fait bouger la surface de l’eau, entraînant de petites ondulations à la surface de l’eau.
Ces petites ondulations de moins de quelques centimètres sont connues sous le nom de vagues capillaires. À mesure que le vent continue de souffler à la surface de l’eau, ces vagues deviennent plus fortes et plus grandes, et une fois établies ou « générées », les vagues océaniques peuvent parcourir ou « se propager » sur de nombreuses milles à partir de la zone où elles ont été créées. C’est ainsi que les dispositifs d’énergie des vagues exploitent les vagues océaniques créées par le vent.
Bien que les vagues soient également formées par d’autres moyens, tels que le trafic naval et l’activité sismique, le vent reste la principale source directe. La source indirecte est, bien sûr, le soleil, qui crée le vent par le chauffage local de la surface terrestre.
Création d’énergie des vagues
Le mouvement des vagues et les caractéristiques associées à une vague générée par le vent dépendent de la distance parcourue par le vent sur l’eau libre de l’océan, de la durée pendant laquelle le vent souffle, de la vitesse du vent et de la profondeur de l’eau.
Cependant, les vagues océaniques se forment également dans des zones sans ou avec peu d’activité éolienne locale. Ces vagues, appelées « houles », peuvent indiquer des vents précédents à d’autres endroits, qui ont voyagé le long de la surface de l’océan. Là où l’eau est profonde, les houles peuvent parcourir de très grandes distances, par exemple à travers les océans, presque sans perte d’énergie. Exploiter cette énergie se fait en utilisant des convertisseurs d’énergie des vagues.
Ainsi, les dispositifs d’énergie des vagues fonctionnent en exploitant cette énergie des vagues maritimes. Nous avons tous vu que les vagues sont très puissantes, soulevant les navires haut dans les airs. La moitié de la quantité d’énergie des vagues qui le fait est de l’énergie potentielle due au poids de l’eau soulevée de la creux de la vague au sommet. L’autre moitié est de l’énergie cinétique due au mouvement de l’eau.
Les dispositifs d’énergie des vagues fonctionnent en tirant parti de ce mouvement oscillatoire des vagues. Ce mouvement oscillatoire est transmis à des pompes ou à d’autres machines de conversion d’énergie appropriées par des moyens mécaniques tels que des crémaillères et des pignons, des roues à cliquet, des cordes et des leviers, etc.
Maintenant que vous savez comment fonctionnent les dispositifs d’énergie des vagues, examinons ce qui est disponible pour exploiter cette énorme quantité d’énergie gratuite.
La technologie de l’énergie des vagues a fait de grands progrès au cours des dernières décennies. La plupart des convertisseurs d’énergie des vagues sont classés selon leur positionnement horizontal, leur orientation et leur taille par rapport aux vagues océaniques entrantes. Si la taille physique d’un dispositif d’énergie des vagues est très petite par rapport à la longueur d’onde typique de la vague, le dispositif d’énergie des vagues est appelé un absorbeur de point.
De même, si la taille d’un convertisseur d’énergie des vagues est similaire ou plus longue que la longueur d’onde typique, le dispositif d’énergie des vagues est appelé un absorbeur de ligne. Un convertisseur d’énergie des vagues peut être appelé un « atténuateur » s’il est aligné vers les vagues entrantes et un « terminateur » s’il est parallèle à la direction dominante de la propagation des vagues.
Le convertisseur d’énergie des vagues Pelamis
Il existe de nombreux dispositifs qui exploitent l’énergie des vagues, et un appareil atténuateur populaire est le convertisseur d’énergie des vagues Pelamis (voir vidéo pour plus d’informations) qui a été testé avec succès au large des côtes du Portugal.
C’est le premier dispositif d’énergie des vagues qui a réussi à produire de l’énergie à partir des vagues. Ce convertisseur d’énergie des vagues fonctionne en utilisant plusieurs cylindres métalliques connectés entre eux par de grandes charnières mécaniques.
À mesure que la vague océanique se déplace, les cylindres imbriqués se déplacent également, semblables à un serpent. Ces charnières sont mécaniquement reliées à des vérins hydrauliques qui pompent de l’huile à haute pression à travers des moteurs hydrauliques. Ces moteurs hydrauliques entraînent à leur tour des générateurs électriques pour produire de l’électricité. L’énergie électrique est ensuite envoyée vers la côte par un câble unique.
D’autres dispositifs d’énergie des vagues, tels que le type de colonne d’eau oscillante (OWC), sont devenus populaires récemment en capturant l’eau emprisonnée à l’intérieur d’une chambre ouverte sur la mer en dessous de la ligne d’eau. Lorsque la surface de l’eau interne monte et descend en réponse aux vagues incidentes à l’extérieur de la chambre, l’air dans la chambre est comprimé et aspiré à travers une turbine éolienne en raison de la surpression et de la dépression générées. L’eau dans le réservoir peut également être utilisée pour faire fonctionner une turbine à faible pression.
Comment fonctionnent les dispositifs d’énergie des vagues utilisant le canard de Salter
Le « canard de Salter », ou simplement le « canard », est un autre type de dispositif d’énergie des vagues qui tire son nom de ses mouvements d’oscillation basculants, ressemblant à ceux d’un canard qui hoche la tête. Plusieurs de ces canards peuvent être positionnés le long d’une colonne commune. Le mouvement de basculement relatif entre chaque canard et la colonne est utilisé pour pomper un fluide hydraulique à travers un moteur hydraulique connecté.
Le dispositif fonctionne bien pour un large éventail de fréquences de vagues. Un avantage de ce dispositif d’énergie des vagues est qu’il est relativement efficace pour extraire l’énergie des vagues en les brisant, rendant la mer relativement calme derrière lui.
Cependant, il existe également plusieurs inconvénients lorsque l’on utilise la technologie de l’énergie des vagues. Comme l’énergie des vagues est générée à partir des vagues réelles, elle est tout aussi imprévisible que les vagues océaniques. Si le vent ne souffle pas, les vagues océaniques ne se forment pas.
De plus, les générateurs d’énergie des vagues fixés au fond marin pourraient perturber le flux naturel de l’écosystème marin, bien que l’effet sur l’habitat marin naturel ne soit pas encore connu, cela pourrait avoir un effet négatif.
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