พลังงานคลื่น (Wave Energy) เป็นส่วนหนึ่งของพลังงานจากมหาสมุทร ซึ่งเกิดจากการเคลื่อนไหวของคลื่นบนผิวน้ำทะเล ด้วยคุณสมบัติที่อุดมสมบูรณ์ เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และสามารถนำมาใช้ใหม่ได้ ทำให้พลังงานคลื่นได้รับความสนใจอย่างมากในฐานะแหล่งพลังงานที่สามารถตอบสนองความต้องการพลังงานที่ยั่งยืนของโลก บทความนี้จะกล่าวถึงแนวคิดเกี่ยวกับพลังงานคลื่น เทคนิคการนำมาใช้ แหล่งพลังงานคลื่นที่มีชื่อเสียง และแนวโน้มในอนาคตของการพัฒนาเทคโนโลยีนี้

แนวคิด

พลังงานคลื่น มีต้นกำเนิดจากลมที่พัดผ่านผิวน้ำทะเล ปฏิสัมพันธ์ระหว่างลมและผิวน้ำทำให้เกิดการถ่ายโอนพลังงานเข้าสู่น้ำจนเกิดเป็นคลื่น ซึ่งมีพลังงานทั้งในรูปแบบ พลังงานจลน์ (Kinetic Energy) และ พลังงานศักย์ (Potential Energy) คลื่นมีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่าพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ ทำให้พลังงานคลื่นเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่มีศักยภาพ

พลังงานคลื่นสามารถแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าได้โดยใช้ เครื่องแปลงพลังงานคลื่น (Wave Energy Converters – WECs) ข้อได้เปรียบสำคัญของพลังงานคลื่นคือทำนายได้ง่าย คลื่นทะเลสามารถคาดการณ์ล่วงหน้าได้แม่นยำกว่าพลังงานลมและแสงอาทิตย์ โดยอิงจากการพยากรณ์ลมและกระแสน้ำ นอกจากนี้ มหาสมุทรซึ่งครอบคลุมพื้นที่กว่า 70% ของโลก ทำให้พลังงานคลื่นมีศักยภาพสูงในการเป็นส่วนสำคัญของระบบพลังงานโลก

เพิ่มเติม : ในวันที่ปิโตรเลียมและถ่านหินเริ่มร่อยหรอ เรายังมีทางไหนให้เลือกบ้าง

เพิ่มเติม :

เพิ่มเติม : คลื่นกลางมหาสมุทร และกระแสน้ำริมฝั่ง

เพิ่มเติม : ชั้นน้ำและการเคลื่อนที่ของมวลน้ำในมหาสมุทร

เทคนิคการผลิต

ปัจจุบันมีการพัฒนาเทคโนโลยีและเทคนิคหลากหลายสำหรับการเก็บเกี่ยวพลังงานคลื่น ซึ่งสามารถจำแนกตามประเภทของเครื่องแปลงพลังงานและตำแหน่งที่ใช้เก็บพลังงาน ดังนี้

1. ตัวดูดซับพลังงานแบบจุดเดียว (Point Absorbers) เป็นโครงสร้างลอยน้ำที่เก็บพลังงานจากการเคลื่อนที่ขึ้นลงของคลื่น อุปกรณ์ชนิดนี้ยึดติดกับพื้นทะเลและใช้งานได้ในระดับความลึกต่าง ๆ ตัวอย่างเช่น “PowerBuoy” ของบริษัท Ocean Power Technologies ที่ใช้แพลอยน้ำเพื่อแปลงการเคลื่อนที่ของคลื่นเป็นพลังงานไฟฟ้า

2. คอลัมน์น้ำสั่นสะเทือน (Oscillating Water Columns – OWC) อุปกรณ์นี้ใช้ห้องที่จมบางส่วนใต้น้ำ โดยมีช่องเปิดใต้น้ำ เมื่อคลื่นทำให้น้ำในห้องขึ้นลง จะเกิดการบีบอัดและลดแรงดันของอากาศเหนือผิวน้ำ การไหลเวียนของอากาศนี้จะขับเคลื่อนกังหันเพื่อผลิตไฟฟ้า ตัวอย่างที่มีชื่อเสียง ได้แก่ “LIMPET” ในสกอตแลนด์

3. ระบบกักเก็บน้ำล้น (Overtopping Devices) ระบบนี้ใช้โครงสร้างดักน้ำที่ล้นจากคลื่นและกักเก็บไว้ในอ่างเก็บน้ำ น้ำที่เก็บไว้จะถูกปล่อยผ่านกังหันเพื่อผลิตไฟฟ้า ระบบนี้คล้ายกับเขื่อนพลังน้ำแบบดั้งเดิม แต่ถูกออกแบบให้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมของคลื่น

4. อุปกรณ์แบบยาว (Attenuators) เป็นโครงสร้างยาวลอยน้ำที่จัดวางขนานกับทิศทางการเดินทางของคลื่น โดยเก็บพลังงานจากการเคลื่อนไหวตามความยาวของมัน ตัวอย่างที่รู้จักกันดีคือ “Pelamis Wave Energy Converter” ซึ่งใช้ทรงกระบอกต่อกันเป็นช่วง ๆ และเคลื่อนไหวตามคลื่น

5. อุปกรณ์แรงดันใต้น้ำ (Submerged Pressure Differential Devices) อุปกรณ์นี้ติดตั้งที่พื้นทะเลและใช้แรงดันที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของคลื่นผ่านพื้นที่เพื่อนำพลังงานไปแปลงเป็นพลังงานกลและไฟฟ้า

6. อุปกรณ์หมุนด้วยแรงบิด (Rotating Mass Converters) เทคโนโลยีนี้ใช้มวลหมุน เช่น ไจโรสโคป เพื่อเก็บพลังงานจากการเคลื่อนไหวที่เกิดจากคลื่นและแปลงเป็นไฟฟ้า

7. ระบบเทอร์มิเนเตอร์ (Terminators) ระบบนี้วางตั้งฉากกับคลื่นที่เข้ามาและดูดซับพลังงานตามความกว้าง โดยมักใช้ในพื้นที่ใกล้ชายฝั่ง และรวมเทคนิค OWC หรือวิธีการอื่นในการเก็บพลังงาน

8. ระบบผสม (Hybrid Systems) อุปกรณ์บางชนิดรวมเทคนิคหลายอย่างเข้าด้วยกัน เช่น ใช้การกักเก็บน้ำล้นและคอลัมน์น้ำสั่นสะเทือนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการเก็บพลังงาน

แหล่งพลังงานคลื่นที่มีชื่อเสียง

หลายประเทศได้ติดตั้งโครงการพลังงานคลื่นในพื้นที่ที่มีคลื่นแรงและสม่ำเสมอ ด้านล่างคือแหล่งพลังงานคลื่นที่โดดเด่น

1. Aguçadoura Wave Farm (โปรตุเกส) ฟาร์มพลังงานคลื่นเชิงพาณิชย์แห่งแรกของโลก ตั้งอยู่ใกล้ชายฝั่งโปรตุเกส ใช้อุปกรณ์ “Pelamis Wave Energy Converter” และแสดงให้เห็นถึงศักยภาพของพลังงานคลื่นในระดับอุตสาหกรรม

https://images.app.goo.gl/GvAp3BLryYXfgKVv9

2. Wave Hub (สหราชอาณาจักร) ศูนย์ทดลองเทคโนโลยีพลังงานคลื่น ตั้งอยู่ในคอร์นวอลล์ ประเทศอังกฤษ ให้บริการทดสอบอุปกรณ์พลังงานคลื่นในสภาพแวดล้อมจริง

3. Mutriku Wave Power Plant (สเปน) โรงไฟฟ้าพลังงานคลื่นเชิงพาณิชย์แห่งแรกของโลกที่ใช้เทคโนโลยีคอลัมน์น้ำสั่นสะเทือน ตั้งอยู่ในเขต Basque Country และผลิตไฟฟ้าให้กับโครงข่ายไฟฟ้าท้องถิ่นตั้งแต่ปี 2011

https://www.power-technology.com/projects/mutriku-wave/

4. Carnegie Wave Energy Project (ออสเตรเลีย) โครงการในรัฐเวสเทิร์นออสเตรเลีย ใช้เทคโนโลยี “CETO” ที่มีทุ่นลอยน้ำใต้ผิวน้ำซึ่งเชื่อมต่อกับปั๊มใต้ทะเล

แนวโน้มในอนาคต

พลังงานคลื่นมีแนวโน้มเติบโตอย่างมากในอนาคต โดยได้รับแรงผลักดันจากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี นโยบายสนับสนุน และความตระหนักถึงสิ่งแวดล้อม พัฒนาอุปกรณ์ให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น ระบบพลังงานหมุนเวียนแบบผสม แพลตฟอร์มลอยน้ำในทะเลลึก ปัญญาประดิษฐ์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ บูรณาการกับเศรษฐกิจสีน้ำเงิน การสนับสนุนนโยบายและสิ่งจูงใจ การขยายการใช้งานในระดับอุตสาหกรรม

พลังงานคลื่นเป็นพลังงานหมุนเวียนที่มีศักยภาพสูง สามารถลดการพึ่งพาพลังงานฟอสซิล และเป็นส่วนหนึ่งของการเปลี่ยนผ่านสู่พลังงานที่ยั่งยืนในอนาคต หากสามารถแก้ไขปัญหาด้านเทคโนโลยีและการลงทุนได้ พลังงานคลื่นอาจเป็นพลังงานหลักที่ช่วยสร้างอนาคตสีเขียวได้อย่างแท้จริง

. . .
บทความล่าสุด : www.mitrearth.org
เยี่ยมชม facebook : มิตรเอิร์ธ – mitrearth