Les Mouvements des Vagues dans les Océans
La puissance des vagues océaniques est une technologie qui convertit les vagues des océans en électricité en plaçant des équipements spécialement conçus dans les océans pour capturer les mouvements des vagues et les convertir en énergie. Il existe de nombreux types de technologies qui récoltent l’énergie électrique des dynamiques des vagues, mais les principes de fonctionnement de ces technologies reposent tous sur un mouvement oscillant de l’eau de mer.
Nous savons grâce à ce site sur les énergies alternatives comment fonctionnent les dispositifs d’énergie des vagues et que les dispositifs de puissance des vagues exploitent le mouvement continu de montée et de descente des vagues à la surface des océans, qui est causé par les effets du soleil et du vent transférant de l’énergie lors de leur déplacement. Mais en plus de ce mouvement vertical des vagues à la surface de l’eau, nous pouvons également observer que la surface des océans est couverte de vagues de différentes formes et tailles.
La grande majorité des vagues océaniques sont créées par le vent qui se déplace au-dessus de la surface de l’eau. L’action du vent crée des ondulations qui grandissent et se développent en vagues, et si cette action se maintient, elles deviennent des houles plus importantes en transférant davantage de son énergie.
Cependant, des vagues océaniques peuvent également être créées par des activités non solaires telles que des glissements de terrain, des tremblements de terre, des éruptions sous-marines et des bateaux, en particulier des grands navires.
Le niveau de la mer dans les grands océans monte et descend selon un schéma prévisible toutes les 24 heures. Le changement de hauteur d’eau entre les marées hautes et basses successives est appelé l’amplitude, qui peut varier de quelques centimètres dans les vastes océans ouverts à plusieurs mètres dans certains sites côtiers particuliers.
Les vagues de haute mer sont les mouvements de vagues dans l’océan ouvert, tandis que les vagues de faible profondeur sont celles qui se déplacent plus près de la côte, finissant par s’écraser sur la plage.
Le mouvement des marées dans les océans terrestres (appelé courant océanique) suit un schéma régulier et prend la forme d’un certain type de mouvement des eaux appelé « onde de marée », ce mouvement représente donc une utilisation indirecte de l’énergie solaire. Cependant, une onde de marée n’affecte pas seulement la surface des mers et des océans, mais toute la colonne d’eau, de la surface au fond marin, se déplace à la même vitesse que l’onde de marée en raison de la montée et de la descente des océans.
La possibilité d’utiliser ces vagues de profondeurs pour générer de l’électricité est connue depuis de nombreuses années, et il existe ainsi d’innombrables machines flottantes et idées pour extraire l’énergie cinétique des mouvements des vagues et convertir chaque mouvement en électricité gratuite à l’aide d’un générateur, avec des dispositifs allant de bouées oscillantes à des canards, serpents et chambres fermées.
Ces dispositifs d’énergie des vagues sont généralement ancrés au fond marin par le biais de jambes de soutien en acier (ou en béton) dans les eaux peu profondes et par une connexion flexible (généralement une chaîne) à de grandes profondeurs. Le défi lors de l’utilisation de ces types de soutiens est posé par les forces dynamiques et statiques agissant sur les supports ou chaînes en raison des mouvements des vagues.
Pour produire de l’électricité utile, l’oscillation relativement lente de montée et de descente des marées et des mouvements des vagues doit être transformée en une sortie mécanique unique qui peut être utilisée pour faire tourner un générateur électrique à des centaines de tours par minute, ce qui nécessitera un mécanisme de transmission.
Une Forme de Vague O.Génique
Nous avons dit qu’une vague océanique est le mouvement vertical de montée et de descente de l’eau de mer et, comme tel, les vagues océaniques ont la même forme et structure de base que de nombreux autres types de vagues. Les principaux points des mouvements d’une vague peuvent être définis comme suit :
La Forme d’une Vague O.Génique
- Le Crête – c’est le point le plus élevé de la vague
- Le Creux – c’est le point le plus bas de la vague
- Hauteur de vague – la distance verticale entre le bas du creux et le sommet de la crête
- Longueur d’onde – comme son nom l’indique, la longueur d’onde est la distance horizontale entre crête et crête ou creux et creux d’une vague à l’autre
Notez que des vagues peuvent se former par la fusion de plusieurs vagues chacune avec des hauteurs, longueurs d’onde et vitesses différentes, et par conséquent, l’apparence visuelle et le mouvement d’une vague particulière seront plus irréguliers que ceux de la simple vague sinusoïdale ci-dessus.
Nous savons de nos cours de sciences à l’école que les marées océaniques et les courants circulent autour des océans du monde en raison des forces gravitationnelles du soleil et de la lune sur la planète, et que nous pouvons utiliser l’énergie cinétique de ce ressac des marées soit directement, soit en piégeant l’eau à l’intérieur de barrages maritimes pour faire fonctionner des turbines hydrauliques.
Cependant, les vagues ne déplacent pas ou ne transportent pas l’eau dans les océans, au contraire, les vagues déplacent de l’énergie. Bien qu’il semble que les vagues se déplacent dans une direction vers l’avant à la surface de l’eau, l’eau de mer reste plus ou moins au même endroit, passant son énergie le long de la ligne.
Pensez-y de cette manière, dans un stade de football, la foule exécute ce qui est généralement appelé une “vague mexicaine”, dans laquelle les gens se lèvent puis s’assoient en séquence. L’apparence de cette action de loin ressemble à une vague de personnes qui se déplacent autour du stade. En réalité, ce qu’ils font est simplement de se lever et de s’asseoir à l’intérieur du même espace physique. La même idée est vraie pour les vagues océaniques. Les mouvements des vagues ne sont pas un mouvement horizontal des vagues à travers la mer, mais un mouvement vertical cyclique de montée et de descente dans le même espace.
Mais qu’en est-il des surfeurs, pourquoi se déplacent-ils le long des vagues si le mouvement des vagues ne déplace pas d’eau? C’est parce que les surfeurs sont propulsés par l’énergie qui se déplace le long des vagues, car, comme indiqué ci-dessus, les vagues transportent de l’énergie, pas de l’eau.
À mesure que le mouvement de la vague s’approche de la côte, la profondeur devient moins importante, ralentissant la vague, mais elle augmente en hauteur alors que le volume d’eau derrière la pousse la vers l’avant. La vague devient alors trop haute pour se soutenir et l’avant de la vague se brise ou s’effondre (c’est la partie utilisée par les surfeurs), perdant de l’énergie et de la vitesse en se dirigeant vers la côte.
Le mouvement des vagues peut parcourir les vastes eaux ouvertes des océans sur des centaines ou des milliers de kilomètres avec peu ou pas de perte d’énergie avant de se diriger vers des eaux moins profondes pour libérer son énergie en lançant des tonnes d’eau vers la côte. La force de cette puissance des vagues peut être si grande qu’elle finit par éroder le littoral.
Les vagues stockent de l’énergie à la fois sous forme d’énergie potentielle à l’intérieur de la masse et du volume d’eau déplacé par rapport au niveau de la mer calme, et d’énergie cinétique dans le mouvement de montée et de descente de l’eau elle-même.
La quantité d’énergie renouvelable transférée, et donc le mouvement de la vague résultante dépend de la vitesse du vent. Ensuite, la hauteur et la longueur de ces vagues océaniques en profondeur dépendent de la durée et de la vitesse du vent soufflant au-dessus de l’eau de surface.
En fait, les plus grandes et les puissantes vagues sont généralement causées par les vents alizés qui soufflent fortement dans la même direction à travers les océans ouverts.
Ainsi, les océans et les mers du monde peuvent être vus comme d’immenses collecteurs d’énergie éolienne, alors qu’ils soufflent pendant de longues durées sur les étendues non obstruées de l’océan, libérant cette énergie stockée dans les eaux peu profondes. Ensuite, deux facteurs affectent les mouvements des vagues : la force du vent et la distance ininterrompue à travers la surface des océans que le vent peut souffler.
Nous avons vu que les vagues océaniques sont générées par l’action des vents soufflant sur l’eau et peuvent être utilisées comme une source d’énergie renouvelable. Les vagues offrent d’énormes quantités d’énergie stockée, mais l’énergie disponible en raison des mouvements des vagues est incohérente par rapport à d’autres formes de systèmes énergétiques océaniques.
Le potentiel de l’énergie des vagues, comme la plupart des formes renouvelables, varie également d’un endroit à l’autre en fonction de sa localisation géographique, avec une activité de vagues accrue observée dans les zones supérieures et inférieures des hémisphères, induites par les vents d’ouest dominants soufflant dans ces régions.
Actuellement, les mouvements des vagues peuvent alimenter des lampes de bouées de navigation utilisant le mouvement de montée et de descente d’une bouée ancrée au fond de l’océan pour faire tourner un générateur, créant ainsi de l’électricité. Cependant, à mesure que les niveaux de puissance des vagues océaniques changent, d’une vague à l’autre ou d’heures en jours en réponse aux conditions locales du vent ou à l’arrivée d’une houle depuis de lointaines tempêtes, la sortie de tout dispositif d’énergie des vagues devra suivre le profil et les mouvements des vagues pour générer plus que de petites quantités de puissance.
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