Xinhua Hu en Che Ting Chan van de Technische Universiteit Hong Kong publiceren in het vakblad Physics Review Letters een methode om watergolven af te buigen en te bundelen. Met een groep afgezonken cilinders kunnen ze de voortplantingssnelheid van golven in water aanpassen. Watergolven buigen daardoor van hun pad af, net zoals een lichtstraal door een glazen lens wordt gebroken.
Hu en Chan hebben laten zien dat een groep cilinders onder de waterlijn waterstromen in hun omgeving stremt. Door die remkracht haalt het deel van een golf dat om de cilinders heen reist het deel in dat erdoorheen gaat. De golf als geheel kromt daardoor naar binnen en bundelt zich achter de barrière. bron: Phys. Rev. Lett. 95 154501
Net als lichtstralen bij de overgang tussen twee verschillende materialen zijn ook watergolven te breken en af te buigen. Hu en Chan simuleerden het gedrag van golven in de buurt van een groep afgezonken cilinders. De cilinders beïnvloeden de snelheid van de watergolven. Die remmen daardoor plaatselijk af – en veranderen van richting. Golfdelen die om de serie obstakels heen reizen kunnen met de juiste opstelling naar de ‘schaduw’ van de cilinders worden afgebogen. Ze komen dan bijeen in een klein gebied en bundelen daar hun energie.
Gesimuleerde watergolven die langs de juiste cilindergroep reizen gehoorzamen volgens Hu en Chan aan de wet van Snellius uit de optica. Die geeft aan hoe een golf van richting verandert bij de overgang tussen twee materialen met verschillende voortplantingssnelheid. Het Chinese resultaat geeft aan dat technieken uit de lichttheorie ook zijn toe te passen op watergolven.
Het Schotse eiland Islay (uitspreken als “ai-la” als u een van de lokale whiskies aanschaft) produceert naast onder andere Laphroig, Bowmore, Ardbeg en Bunnahabhain ook elektrische energie uit golfkracht. Deze LIMPET (limpet: schelpdierensoort, LIMPET: Land-Installed Marine-Powered Energy Transformer) is een testmodel en wekt 20 kW/m op. Op Islay en aan de rest van de Schotse kust zijn tal van gunstige lokaties voor het opwekken van energie uit golven. bron: WaveGen, Inverness
Energie
“We kunnen hiermee een ‘lens’ maken om golfenergie op één plaats te bundelen”, legt Chan uit. “Dat is handig als je golfenergie in andere energie om wilt zetten, zoals in elektriciteit.” Energie opwekken uit golfbewegingen is een van de minder bekende manieren om aan groene stroom te komen. Experts schatten dat op gunstige lokaties tot 70 kilowatt per meter kust te winnen is. Volgens het Edison Electic Institute (Washington D.C., V.S.) verbruikt een Amerikaans huishouden tussen de 1 en 4 kW. De Nederlandse energieconsumptie ligt rond de 15.000 megawatt (15 miljoen kilowatt).
De opbrengst van een golfcentrale varieert sterk van plaats tot plaats en met de seizoenen; in de winter wordt de zee woeliger doordat grotere energieverschillen sterkere stromingen op gang brengen. De grootte van het wateroppervlak telt ook mee. Hoe meer open water, hoe meer de wind golven op kan jagen; atlantische golven zijn dan ook groter en energierijker dan die van de noordzee. Wil een energiebedrijf elektriciteit winnen uit de noordzee dan is het geen gek idee golven van een groot stuk zee te laten samenkomen bij een golfcentrale.
Zie verder:
- Working with water waves (Engels)
- Golven veranderen van richting als snelheid verandert (Java applet)
- Vijf megawatt golfcentrale
- Wavegen in Schotland (Engels)
- Wavegen’s Limpet op het eiland Islay (Engels)
- Oceans of electricity (Engels)
- Ocean energy (Engels)
- Wave energy (Engels)
- Swell magnet stokes support for wave power (Engels)