Dalga enerjisi direk olarak dalga yüzeyinden veya yüzey altındaki dalga basınçlarından elde edilir. Dalgalar deniz veya okyanusların yüzeyinde esen rüzgârlar tarafından üretilir. Dünyanın birçok yerinde rüzgâr sürekli dalgalar oluşturacak kadar düzenli ve sürekli eser. Deniz ve okyanus dalgalarında çok büyük enerji vardır. Dalga enerjisi makineleri dalgaların yüzey hareketlerinden veya dalga basınçlarından direk olarak enerji üretir.
Dalga enerjisini kullanmak için birçok çeşit teknoloji projelendirilmiştir. En elverişli tasarımlardan birkaçının ticari kullanım için uygulama testleri yapılmaktadır. Dalga enerji teknolojileri kıyıda, kıyıdan biraz uzakta ve açık denizde kurulmak için tasarlanmıştı. Denizden biraz uzakta kurulacak sistemler suyun 40 metreden fazla derinine yerleştirilir.
Bütün dalga enerji teknolojileri su yüzeyinde veya su yüzeyinin yakınında kurulmak için tasarlanmış olsa da, etkileştikleri, uyum sağladıkları dalgaya ve dalga enerjisini çevirdikleri enerjiye göre farklılık gösterirler. Aşağıda sıralanan dalga enerjisi teknolojileri son gelişmelerin hedefleridir.
Sonlandırıcı makineler dalgaların hareketi yönünde dikey olarak uzanır ve dalga enerjisini yansıtır veya yakalar. Bu tür makinelerin son sürümleri denize yakın yerlere kurulmak için tasarlanmış olsa da, genelde sahilde veya sahile yakın yerlerde kurulmak için tasarlanmıştır. Titreşen su sütunu sonlandırıcı makinenin başka bir çeşididir. Bu makinede su yüzey altında bulunan yukarısında sıkışmış hava bulunan bir bölmeye girer. Dalga hareketi giren suyun yukarıya ve aşağıya bir piston gibi hareket etmesini sağlar ve havayı bağlı bulunan türbine doğru iter.
Noktasal soğurucu dalga hareketiyle birbirlerine bağlı olarak hareket eden bileşenleri bulunan yüzey bir yapıdır. Bağlantılı hareket elektromekanik veya hidrolik enerji çeviricilerinin sürülmesi için kullanılır.
Azaltıcılar dalgaların yönüne paralel olarak yönelmiş uzun çok parçalı yüzer yapılardır. Makine boyunca dalgaların yükseklik farkı parçaların birleştiği noktalardan bükülmeye neden olur ve bu bükülme hidrolik pompalara veya diğer çeviricilere bağlıdır.
Yükseğe Çıkan Makinelerin makineyi çevreleyen deniz veya okyanusun ortalamasını aşan seviyede dalgalar tarafından gelen suyla dolan rezervuarları vardır. Su yükseldikten sonra yer çekimi deniz yüzeyine doğru geri çekilmesine neden olur. İçeriye dolan suyun enerjisi su türbinlerini döndürmek için kullanılır. Özel olarak üretilen açık deniz tekneleri kıyının biraz açığındaki dalgaların enerjisini depolarlar. Bu yüzer platformlar dalgaları dahili bir türbinden geçirerek ve tekrar denize dönmesini sağlayarak elektrik üretirler.
Dalga Enerjisi Üretim Sistemleri
Dalga enerjisi dönüştürme teknolojileri kıyı boyunca, kıyıya yakın ve kıyıdan uzak bölgelerde uygulananlar olmak üzere üç ana grupta toplanabilir. Dalga yüksekliği ve frekansı elde edilecek dalga enerjisinin esas öğeleridir. Her dalga yüksekliğinden istenilen enerjinin elde edilebilmesi, dalga enerjisinin önemli avantajlarından biridir.
Kıyı Şeridi(Shoreline) Uygulamaları
Kıyı Şeridi uygulamalarında, enerji üretim yapıları kıyıda sabitlenmiş veya gömülü halde bulunurlar. Bakım ve inşası diğer uygulamalara göre daha kolaydır ve derin su bağlantılarına veya uzun su altı elektrik kablolarına ihtiyaç yoktur. Bununla birlikte, daha az güce sahip dalga rejimi nedeniyle elde edilebilen dalga enerjisi daha az olabilmektedir. Bu tür uygulamaların yaygınlaşması kıyı şeridi jeolojisi, gel-git seviyesi ve kıyı yapısının korunması gibi etkenlerle sınırlanmaktadır.
• Salınımlı Su Kolonu(Oscillating water column-OWC)
Bu sistemlerde su kolonu ve onun üzerinde bir hava kolonu vardır. En alttaki kapı suyun içeri girmesini sağlar. Su tarafından sıkıştırılan hava dar kısımdan geçerek çıkıştaki türbini hareket ettirir. Dalga geri çekilirken içerdeki havayı boşaltacak bu hareket türbinin yeniden hareket etmesini sağlayacaktır. Bu sistemde normal bir türbin kullanılırsa su odaya girdiğinde ve odadan çıkarken türbin pervanesi farklı yönlere dönecektir. Bu durumda pervane durup çalıştığı için enerji üretimini azaltacaktır.
Ancak wells türbini kullanıldığında bu türbinin özel yapısı sayesinde zaman kaybı yaşanmadan her zaman tek yöne doğru dönüş sağlanır ve daha verimli bir şekilde enerji üretilmesini sağlar.
• Daralan Kanal Sistemi(TAPered CHAnel -TAPCHAN)
Bu sistemler su seviyesinin 3-5 metre üzerinde duvar yüksekliğine sahip, uçurumun kenarına inşa edilmiş hazneyi besleyen, gittikçe daralan bir kanaldan oluşmaktadır. Kanalın daralması dalga yüksekliğinin artmasına neden olur ve yükselen dalgalar kanal duvarlarından haznenin içine boşalır. Su haznede depolandığı için hareketli dalganın kinetik enerjisi potansiyel enerjiye dönüşür. Depolanan su türbine verilir. Çok az hareketli parçası olduğundan düşük bakım maliyetine ve yüksek bir güvenirliğe sahiptir. Bu sistemde ihtiyaç duyulana kadar enerji depolanabilmektedir. Ancak sistemleri bütün kıyı kesimleri için uygun değildir.
• Pendula
Pendular, bir tarafı denize açılan dikdörtgen bir kutu şeklindedir. Bu açıklık üzerine sarkaç bir kapak menteşelenmiştir. Kapak dalga hareketiyle ileri-geri hareket etmektedir. Bu hareket jeneratörün ve hidrolik pompanın çalışması için kullanılır.
Kıyıya Yakın(Near Shore)Uygulamalar
10-25 metre su derinliklerinde gerçekleştirilmektedir. Bu uygulamalar şunlardır.
• Osprey
Wavegen tarafından geliştirilen Osprey’in gücü 1,5 MW’lık rüzgâr türbininin dâhil edilmesiyle 2 MW’a çıkarılmıştır. Bu sistemin ticari gösterimi için üzerinde oldukça çok çalışmalar yapılmıştır ve özellikle inşa maliyetinin düşürülmesi amacıyla çalışmalar devam etmektedir.
• Wosp 3500
WOSP (Rüzgâr ve Okyanus Salınım Enerjisi) kıyıya yakın dalga ve rüzgâr enerji istasyonun birleştirilmiş halidir. Eklenen 1,5 MW’lık rüzgar üretim kapasitesi, tesis kapasitesini 3,5 MW’a yükseltir.
Kıyıdan Uzak(Offshore) Uygulamalar
40 metreden daha derin sularda kıyıdan uzak uygulanan cihazlar kullanılmaktadır. Bu tür sistemlerde uzun elektrik kablolarına gereksinim vardır.
• McCabe Dalga Pompası(McCabe Wave Pump)
Bu cihaz, birbirine menteşeli, düzenli bir şekilde sıralanmış ve birbirlerine bağlı hareket eden 3 adet dikdörtgen çelik (4 m genişliğinde) duba içermektedir. Ekstra bir kütle eklenmesiyle merkez dubanın ataletinin artması sağlanır. Enerji ise merkez duba ile diğer dubalar arasına monte edilen hidrolik pompa vasıtasıyla menteşe noktalarındaki hareketten sağlanmaktadır. Örnek bir cihaz 40 metre uzunluğunda Kilbaha, County Clare ve İrlanda’da kurulmuştur.
• OPT Dalga Enerji Dönüştürücüsü(WEC)
2-5 metre çaplı üstü kapalı, tabanı denize açık silindirik bir yapı içerir. Yapının tepesi ile yapı içerisinde yüzen çelik yüzücü arasına hidrolik pompa yerleştirilmiştir. Yapının yüzücüye göre hareketinden elektrik üretilir. Bu sistem, Doğu Atlantik’te büyük ölçekte test edilmiştir ve ilk ticari yapılar Avustralya ve Pasifik’te kurulmak üzeredir.
• Pelamis:
Bu yapı, kısmi olarak su içinde yer alan, menteşeli noktalarla birbirine bağlı silindirik bölümlerden oluşan eklemli bir yapıdır. Dalga ile birleşim noktaları hareket eder ve bu hareketle hidrolik pompalar elektrik jeneratörlerini çalıştırır. Günümüzde, 375 KW gücünde, 130 metre uzunluğunda ve 3,5 metre çapında bir sistemin geliştirilmesi için çalışmalar devam etmektedir.
Arşimet Dalga Salınımı
Bu sistem 10-20 metre çapında silindirik, içi hava dolu bir yüzücü içermektedir. Sistemin üzerinden geçen dalga, yüzücü içindeki havanın basıncını yükseltir veya düşürür. Böylelikle yüzücünün zemine göre yükselip alçalma hareketi enerji üretimine neden olur.