Lained
Kui on üldse riike, mis võiksid loota lainete energiale, siis on selleks Suurbritannia ja Põhja-Iiri Ühendkuningriik, mis külgneb ühelt poolt Atlandi ookeaniga ja teiselt poolt Põhjamerega.
Kõigepealt selgitame, kust tulevad lained: päike tekitab tuule ja tuul tekitab lained.
Enamus Maale jõudvast päiksevalgusest soojendab ookeane. Soe vesi soojendab omakorda õhku selle kohal ja tekitab veeauru. Kui soe õhk ülespoole tõuseb, siis see jahtub ning veeaur selle sees kondenseerub, moodustades pilvi ja tekitades vihma. Kõige kõrgemas punktis jahtub õhk veelgi, puutudes kokku kosmose jäise pimedusega. Külm õhk vajub uuesti alla. Selline suur, päikese jõul töötav pump keerutab õhku ringiratast mööda suuri konvektsioonikanaleid. Merepinnal tekib tänu nendele kanalitele tuul. Seega on tuul n-ö teise ringi päikeseenergia. Tuul omakorda tormab mööda veepinda ja tekitab laineid. Järelikult on lained n-ö kolmanda ringi päikseenergia.
Avamerel tekivad lained alati, kui tuul puhub kiiremini kui . Laineharjad liiguvad umbes sama suure kiirusega ja samas suunas kui seesama tuul, mis neid tekitas. Lainete lainepikkus (vahemaa laineharjade vahel) ja periood (aeg laineharjade vahel) sõltuvad tuule kiirusest. Mida kauem tuul puhub ja mida suurem on selle vee pindala, üle mille tuul puhub, seda kõrgemaks kerkivad selle tuule poolt tekitatud lained. Seega: kuna Atlandi ookeanil puhuvad tuuled valdavalt läänest itta, on Atlandi ookeanilt Euroopa rannikule jõudvad lained eriti suured. (Briti saarte idarannikule jõudvad lained on tavaliselt palju väiksemad, sellepärast keskendun ma oma laineenergia hinnangutes Atlandi ookeanile.)
Lainetel on pikk mälu ja need jätkavad oma liikumist ühes suunas veel päevi pärast seda, kui tuul on lakanud, kuni põrkavad lõpuks millegi vastu. Meredel, kus tuule suund tihti muutub, moodustavad kattuvad, erinevatel päevadel tekkinud ja erinevates suundades liikuvad lained paraja segaduse.
Kui lained kohtavad oma teel midagi, mis nende energia neelab – näiteks liivarandadega saarte rivi –, siis on meri saarte taga rahulikum. Sellised objektid tekitavad enda taha varju ja edasi liikuvates lainetes on vähem energiat. Seega, kui arvestame päikeselt saadavat energiat ruutmeetri kohta, siis lainte antavat energiat arvestame ranniku pikkuse kohta. Nii nagu ei ole võimalik kooki ühtaegu süüa ja alles hoida, ei ole võimalik laineenergiat koguda kõigepealt kahe miili kaugusel rannikust ja seejärel uuesti ühe miili kaugusel rannikust. Kahe miili kaugusel olev seade neelab sellisel juhul energia, mis oleks muidu jõudnud ühe miili kaugusel olevasse seadmesse, ja seda ei ole võimalik asendada. Tuulel kulub suurte lainete tekitamiseks tuhandeid miile.
Lainetest toodetavale energiale on võimalik seada ülemine piir. Selleks peame hindama ranniku ühikpikkusele jõudvat energiat ja korrutama selle läbi ranniku pikkusega. Me ei uuri, millise seadeldisega võiks kogu seda energiat koguda. Küsime lihtsalt alustuseks, kui palju seda energiat on.
Atlandi ookeani lainete võimsust on mõõdetud: see on ligikaudu avatud ranniku meetri kohta. See kõlab väga suure võimsusena! Kui igal inimesel oleks üks meeter rannikut, saaks me sealt kätte kogu oma , mida me tarbimisühiskonna liikmena igapäevaselt vajame. Paraku on meie elanikkond liiga suur. Igaühele ei jätku ühte meetrit Atlandi ookeani suunas vaatavat rannikut.
Kaardilt on näha, et Suurbritannial on umbes Atlandi ookeani rannikut (üks miljon meetrit), mis teeb elaniku kohta. Seega saame ühe elaniku kohta energiat päevas. Kui me eraldaksime kogu selle energia, oleks Atlandi ookeani rannik peegelsile. Siiski ei suuda ükski olemasolev süsteem eraldada kogu laineenergiat, midagi läheb mehaanilise energia elektrienergiaks muundamisel paratamatult kaotsi. Oletame, et meil on suurepärane lainemasin, mis muudab laineenergiast elektrienergiaks, ja me suudame selliste masinatega täita 500km Atlandi ookeani rannikust. See tähendaks, et me saame teoreetilisest maksimumist kätte . See teeks inimese kohta päevas. Teen siin jällegi tahtlikult üsna ekstreemseid eeldusi, et rohelise energia panust võimendada – ma arvan, et paljudele lugejatele tundub mõte täita pool Atlandi ookeaniga piirnevast rannikust lainete neelajatega üsna utoopilisena.
Kuidas paistavad selles arutluses kasutatud numbrid kui neid võrrelda praegu olemasoleva tehnoloogiaga? Selle raamatu kirjutamise ajal leidub vaid kolm seadet, mis töötavad sügavas vees: kolm laineenergia kogujat Pelamis (joonis 12.1), mis on ehitatud Šotimaal ja paigaldatud Portugali. Nende kohta ei ole reaalseid andmeid avaldatud, aga Pelamise seadmete tootjad ennustavad, et pigem vastupidavust silmas pidades konstrueeritud kahe kilomeetri pikkune lainefarm, mis koosneb meremaost, võiks anda lainefarmi iga meetri kohta . Kasutades oma arvutustes seda numbrit, kahaneb 500km lainefarmi tootlikkus ühe inimese kohta 1,2kWh-ni. Nii et ma kahtlustan, et ehkki laineenergia võib olla kasulik väikeste, kaugetel saartel asuvate kogukondade jaoks, ei mängiks see Suurbritannia energiaprobleemi lahendamisel eriti olulist rolli.
Kui palju kaalub Pelamis ja kui palju sisaldab see terast? Üks madu, mille maksimaalne võimsus on 750kW, kaalub 700 tonni, ning selle sisse mahub 350 tonni ballasti. Seega on selles ligikaudu 350 tonni terast. Kaalu ja võimsuse suhe on ligikaudu 500kg ühe kW kohta (maksimaalselt). Seda saab võrrelda avamere tuuleparkide kohta käivate sarnaste andmetega: avamere tuuleturbiin, mille maksimaalne võimsus on , kaalub koos vundamendiga tonni. Seega on tuuleparkide kaalu ja võimsuse suhe umbes ühe kW kohta. Samas, Pelamis on alles esimene prototüüp ning võib arvata, et tulevikus see suhe paraneb.