Năng lượng từ sóng

Năng lượng sóng là việc khai thác năng lượng từ sóng biển để thực hiện các ứng dụng hữu ích như sản xuất điện, khử muối hoặc bơm nước. Thiết bị dùng để khai thác năng lượng sóng được gọi là máy chuyển đổi năng lượng sóng (WEC).

Năng lượng sóng khác với năng lượng thủy triều, loại năng lượng được thu từ các dòng chảy do lực hấp dẫn của Mặt Trời và Mặt Trăng. Sóng và thủy triều cũng khác với hải lưu, thứ được tạo ra bởi các yếu tố như sóng vỡ, gió, hiệu ứng Coriolis, cabbeling, và sự khác biệt nhiệt độ và độ mặn.

Máy phát năng lượng sóng là một công nghệ thương mại chưa phổ biến, mặc dù đã có nỗ lực triển khai từ ít nhất năm 1890. Vào năm 2008, trang trại sóng thử nghiệm đầu tiên đã được thiết lập tại Bồ Đào Nha trong Công viên Sóng Aguçadoura.

Khái niệm vật lý

Sóng hình thành khi gió thổi qua bề mặt biển. Khi sóng được tạo ra với tốc độ chậm hơn tốc độ gió, năng lượng sẽ được truyền từ gió vào sóng. Sự khác biệt áp suất giữa gió trên và phía khuất gió của sóng, cùng với sự ma sát trên bề mặt nước do gió tạo ra, khiến nước bị kéo lên tạo thành sóng. Chiều cao sóng phụ thuộc vào tốc độ gió, thời gian gió thổi, khoảng cách mà gió kích thích sóng, cũng như độ sâu và địa hình của đáy biển (có thể tập trung hoặc phân tán năng lượng sóng). Tốc độ gió có giới hạn thực tế, và khi đạt đến giới hạn này, biển được coi là 'hoàn toàn phát triển'.

Thông thường, sóng lớn hơn có sức mạnh mạnh mẽ hơn, nhưng sóng điện cũng bị ảnh hưởng bởi tốc độ sóng, bước sóng và mật độ nước.

Chuyển động dao động đạt cực đại trên bề mặt và giảm dần theo cấp số nhân khi xuống sâu. Tuy nhiên, với sóng đứng (clapotis) gần bờ biển phản xạ, năng lượng sóng cũng xuất hiện dưới dạng dao động áp suất ở độ sâu lớn, tạo ra hiện tượng microseism. Những dao động áp suất ở độ sâu lớn hơn thường quá nhỏ để có thể quan tâm từ góc độ sóng điện.

Sóng truyền qua bề mặt đại dương, và năng lượng sóng cũng được chuyển động theo chiều ngang với vận tốc nhóm. Tốc độ truyền năng lượng sóng qua một mặt phẳng đơn vị (theo chiều rộng), song song với đỉnh sóng, được gọi là flux năng lượng sóng (hoặc công suất sóng, không nên nhầm lẫn với công suất thực tế được tạo ra bởi thiết bị năng lượng sóng).

Công thức công suất sóng

Trong vùng nước sâu, nơi độ sâu lớn hơn một nửa bước sóng, năng lượng sóng truyền là

$P=\frac{\mathrm{\rho <!--\; \rho \; -->}{g}^2}{64\mathrm{\pi <!--\; \pi \; -->}}{H}_{m0}^2{T}_e\approx <!--\; \approx \; -->\left(0.5\frac{\text{kW}}{{\text{m}}^3\cdot <!--\; \cdot \; -->\text{s}}\right)H_{m0}^2{T}_e,$

Trong công thức này, P đại diện cho dòng năng lượng sóng trên mỗi đơn vị chiều dài đỉnh sóng, H_m0 là chiều cao sóng đáng kể, T_e là thời gian năng lượng sóng, ρ là mật độ nước và g là gia tốc do lực hấp dẫn. Công thức cho thấy công suất sóng tỉ lệ với bình phương của chiều cao sóng và chu kỳ năng lượng sóng. Khi chiều cao sóng đáng kể tính bằng mét và thời gian sóng tính bằng giây, công suất sóng được tính bằng kilowatt (kW) trên mỗi mét của chiều dài sóng.

Ví dụ: Xem xét sóng biển với kích thước trung bình ở vùng nước sâu, cách bờ biển vài km, với chiều cao sóng 3 m và thời gian năng lượng sóng 8 giây. Áp dụng công thức, chúng ta có

$P\approx <!--\; \approx \; -->0.5\frac{\text{kW}}{{\text{m}}^3\cdot <!--\; \cdot \; -->\text{s}}(3\cdot <!--\; \cdot \; -->\text{m}{)}^2(8\cdot <!--\; \cdot \; -->\text{s})\approx <!--\; \approx \; -->36\frac{\text{kW}}{\text{m}},$

Điều này có nghĩa là có 36 kilowatt năng lượng trên mỗi mét chiều dài sóng.

Trong các cơn bão lớn, sóng ngoài khơi có thể đạt chiều cao lên đến 15 mét và chu kỳ khoảng 15 giây. Dựa vào công thức này, mỗi mét sóng có thể mang lại khoảng 1,7 MW năng lượng.

Một thiết bị thu năng lượng sóng hiệu quả sẽ tận dụng tối đa năng lượng của sóng, làm giảm chiều cao sóng phía sau thiết bị.

Năng lượng sóng và dòng năng lượng sóng

Trong điều kiện biển bình thường, mật độ năng lượng trên một đơn vị diện tích sóng hấp dẫn trên mặt nước tỷ lệ với bình phương chiều cao sóng, theo lý thuyết sóng tuyến tính:

$E=\frac{1}{16}\mathrm{\rho <!--\; \rho \; -->}g{H}_{m0}^2,$

Trong đó, E biểu thị mật độ năng lượng sóng trung bình trên mỗi đơn vị diện tích nằm ngang (J/m²), bao gồm tổng mật độ động năng và năng lượng tiềm năng trên mỗi đơn vị diện tích nằm ngang. Mật độ năng lượng tiềm năng và động năng, đều chiếm một nửa trong tổng mật độ năng lượng sóng E, như dự đoán từ định lý phân phối năng lượng. Trong sóng biển, ảnh hưởng của căng bề mặt là không đáng kể đối với sóng có bước sóng vài decimet.

Khi sóng di chuyển, chúng mang theo năng lượng. Tốc độ vận chuyển năng lượng là tốc độ nhóm sóng. Do đó, dòng năng lượng sóng qua một mặt phẳng vuông góc với hướng truyền sóng, có chiều rộng đơn vị, được tính bằng:

$P=E{c}_g,$

Trong đó, cg là tốc độ nhóm sóng (m/s). Do hiện tượng phân tán trong sóng nước dưới tác động của trọng lực, tốc độ nhóm sóng phụ thuộc vào bước sóng λ, hoặc tương đương, khoảng thời gian sóng T. Hơn nữa, mối quan hệ phân tán còn phụ thuộc vào độ sâu nước h. Vì vậy, tốc độ nhóm sóng có sự khác biệt giữa nước sâu, nông và độ sâu trung gian.

Đặc điểm và cơ hội trong vùng nước sâu

Nước sâu được định nghĩa là vùng nước có độ sâu lớn hơn một nửa bước sóng, điều này thường xảy ra ở biển và đại dương. Trong các khu vực nước sâu, sóng dài hơn di chuyển nhanh hơn và mang theo năng lượng nhanh hơn. Tốc độ nhóm sóng trong nước sâu là một nửa tốc độ pha. Ngược lại, trong nước nông, đối với các bước sóng lớn hơn khoảng hai mươi lần độ sâu của nước, thường thấy gần bờ biển, tốc độ nhóm sóng bằng tốc độ pha.

Khái niệm vật lý

Sóng hình thành khi gió thổi qua mặt biển. Khi sóng di chuyển chậm hơn so với tốc độ gió ngay trên bề mặt sóng, có sự chuyển giao năng lượng từ gió sang sóng. Sự khác biệt áp suất không khí giữa phía gió và mặt leeward của đỉnh sóng, cùng với ma sát của gió trên mặt nước, tạo ra lực cắt làm tăng trưởng sóng.

Chiều cao sóng được ảnh hưởng bởi tốc độ gió, thời gian gió hoạt động, khoảng cách mà gió có thể tác động lên sóng và bởi độ sâu cũng như địa hình đáy biển (ảnh hưởng đến việc tập trung hoặc phân tán năng lượng sóng). Tốc độ gió có giới hạn thực tế, vượt quá đó sẽ không tạo ra sóng lớn hơn. Khi đạt đến giới hạn này, biển được coi là 'hoàn toàn phát triển'. Nói chung, sóng lớn hơn thường mạnh mẽ hơn, nhưng năng lượng sóng cũng phụ thuộc vào tốc độ sóng, bước sóng và mật độ nước.

Chuyển động dao động đạt cường độ cao nhất ở bề mặt và giảm theo cấp số nhân khi độ sâu tăng. Tuy nhiên, với sóng đứng (clapotis phản xạ gần bờ biển), năng lượng sóng vẫn tồn tại dưới dạng dao động áp suất ở độ sâu lớn, tạo ra microseism. Những dao động áp suất ở độ sâu lớn hơn quá nhỏ để có ý nghĩa từ góc độ sóng điện.

Sóng truyền trên mặt đại dương và năng lượng sóng cũng di chuyển theo chiều ngang với tốc độ nhóm sóng. Tốc độ trung bình của năng lượng sóng qua một mặt phẳng đơn vị theo chiều rộng, song song với đỉnh sóng, được gọi là flux năng lượng sóng (hoặc công suất sóng, không nên nhầm lẫn với công suất thực tế tạo ra bởi thiết bị năng lượng sóng).

Lịch sử

Bằng sáng chế đầu tiên về việc khai thác năng lượng từ sóng biển được nộp vào năm 1799 bởi Girard và con trai ông tại Paris. Một ứng dụng sớm của công nghệ năng lượng sóng là thiết bị được chế tạo bởi Bochaux-Praceique vào khoảng năm 1910 để cung cấp ánh sáng và điện cho ngôi nhà của ông ở Royan, gần Bordeaux, Pháp. Đây có vẻ là thiết bị năng lượng sóng đầu tiên có khả năng dao động. Từ năm 1855 đến 1973, đã có tổng cộng 340 bằng sáng chế được nộp tại Vương quốc Anh.

Nghiên cứu khoa học hiện đại về năng lượng sóng bắt đầu với các thí nghiệm của Yoshio Masuda vào những năm 1940. Ông đã thử nghiệm nhiều khái niệm thiết bị năng lượng sóng trên biển, với hàng trăm đơn vị được dùng để điều khiển đèn chiếu sáng. Trong số đó có ý tưởng khai thác năng lượng từ chuyển động góc của các khớp nối trên một chiếc bè, được Masuda đề xuất vào những năm 1950.

Sự quan tâm mới về năng lượng sóng đã được kích thích bởi cuộc khủng hoảng dầu mỏ năm 1973. Các nhà nghiên cứu từ nhiều trường đại học đã xem xét lại khả năng tạo ra năng lượng từ sóng biển, bao gồm các nhà khoa học nổi bật như Stephen Salter từ Đại học Edinburgh, Kjell Budal và Johannes Falnes từ Viện Công nghệ Na Uy (nay là Đại học Khoa học và Công nghệ Na Uy), Michael E. McCormick từ Học viện Hải quân Hoa Kỳ, David Evans từ Đại học Bristol, Michael French từ Đại học Lancaster, và Nick Newman và Mai Cường Trung từ MIT.

Phát minh của Stephen Salter vào năm 1974, được biết đến với tên gọi 'vịt của Salter' hoặc 'vịt gật đầu', mặc dù tên chính thức là Vịt Edinburgh. Trong các thử nghiệm quy mô nhỏ, thiết kế giống như hình quả cam cong của Vịt có khả năng chặn 90% chuyển động của sóng và chuyển đổi 90% năng lượng đó thành điện, đạt hiệu suất lên tới 81%.

Vào những năm 1980, khi giá dầu giảm, đầu tư vào năng lượng sóng cũng giảm mạnh. Tuy nhiên, một số nguyên mẫu thế hệ đầu tiên đã được thử nghiệm trên biển. Gần đây, với sự gia tăng quan tâm toàn cầu đối với năng lượng tái tạo, bao gồm năng lượng sóng, cơ sở thử nghiệm năng lượng biển đầu tiên trên thế giới được thành lập vào năm 2003 tại Anh. European Marine Energy Centre (EMEC), đặt tại Orkney, Scotland, đã hỗ trợ triển khai nhiều thiết bị năng lượng sóng và thủy triều hơn bất kỳ địa điểm nào khác trên thế giới. EMEC cung cấp các địa điểm thử nghiệm trong điều kiện biển thực, với trạm thử nghiệm sóng được nối lưới nằm ở Billia Croo, nơi chịu toàn bộ sức mạnh của Đại Tây Dương với sóng cao lên đến 19 mét. Các nhà phát triển năng lượng sóng hiện đang thử nghiệm tại trung tâm này bao gồm Aquamarine Power, Pelamis Wave Power, ScottishPower Renewables và Wello.

Công nghệ tiên tiến

Các thiết bị khai thác năng lượng sóng thường được phân loại dựa trên phương pháp thu thập năng lượng từ sóng, theo vị trí và hệ thống khuếch đại năng lượng. Vị trí có thể là bờ biển, gần bờ hoặc ngoài khơi. Các loại thiết bị bao gồm: ram thủy lực, bơm ống đàn hồi, bơm-to-shore, tuabin thủy điện, tuabin khí và máy phát điện tuyến tính. Để đánh giá công nghệ năng lượng sóng, cần phân biệt bốn phương pháp chính: phao hấp thụ điểm, bộ suy hao bề mặt, cột nước dao động và thiết bị tràn.

Phao hấp thụ điểm

Thiết bị này nổi trên mặt nước và được giữ cố định bằng dây cáp nối với đáy biển. Các phao sử dụng sự lên xuống của sóng để tạo ra điện theo nhiều phương pháp khác nhau, như thông qua máy phát tuyến tính hoặc máy phát điện được điều khiển bởi bộ chuyển đổi tuyến tính-quay-tơ hoặc bơm thủy lực. Năng lượng điện được truyền qua cáp và âm thanh từ các thiết bị này có thể ảnh hưởng đến sinh vật biển. Sự hiện diện của phao có thể tác động đến cá, động vật có vú biển và chim, với nguy cơ va chạm nhỏ và ảnh hưởng đến khu vực trú ẩn. Cũng có khả năng xảy ra sự vướng víu trong các dây neo. Năng lượng khai thác từ sóng cũng có thể ảnh hưởng đến bờ biển, vì vậy các trang web cần được đặt cách xa bờ biển một khoảng đáng kể.

Bộ suy hao bề mặt

Các thiết bị này hoạt động tương tự như phao hấp thụ điểm, với nhiều phân đoạn nổi được kết nối và đặt vuông góc với hướng sóng. Chuyển động uốn cong của các phiến tạo ra áp lực, làm hoạt động các bơm thủy lực để sản xuất điện. Tác động môi trường tương tự như phao hấp thụ điểm, với thêm mối lo ngại rằng các sinh vật có thể bị kẹt ở các khớp nối.

Thiết bị chuyển đổi sóng dao động

Những thiết bị này thường có một đầu cố định với cấu trúc hoặc đáy biển, trong khi đầu còn lại tự do di chuyển. Năng lượng được thu thập từ chuyển động tương đối giữa các phần của thiết bị. Các thiết bị chuyển đổi sóng dao động thường là phao nổi, cánh tà hoặc màng. Mối quan tâm về môi trường bao gồm rủi ro va chạm nhỏ, ảnh hưởng đến rạn san hô nhân tạo gần điểm cố định, tác động của EMF từ cáp ngầm, và việc vận chuyển trầm tích. Một số thiết kế sử dụng phản xạ parabol để gia tăng năng lượng sóng tại điểm thu. Các hệ thống này khai thác chuyển động sóng tăng giảm để thu năng lượng. Khi năng lượng sóng được thu tại nguồn, công suất phải được chuyển đến điểm sử dụng hoặc kết nối với lưới điện qua cáp điện ngầm.

Cột nước dao động

Thiết bị cột nước dao động có thể được lắp đặt cả trên bờ hoặc ở vùng biển sâu ngoài khơi. Với một buồng khí tích hợp, khí nén trong các buồng hút sẽ đi qua tuabin khí để tạo ra điện. Quá trình này tạo ra tiếng ồn đáng kể khi không khí được đẩy qua tuabin, có thể ảnh hưởng đến chim và các sinh vật biển xung quanh thiết bị. Thêm vào đó, còn có nguy cơ sinh vật biển bị mắc kẹt hoặc vướng vào các buồng khí.

Thiết bị Overtopping

Thiết bị Overtopping là cấu trúc dài sử dụng vận tốc sóng để lấp đầy một hồ chứa với mực nước cao hơn so với đại dương xung quanh. Năng lượng tiềm năng từ chiều cao hồ chứa được thu thập qua các tuabin ở phía dưới. Những thiết bị này có thể được lắp đặt trên bờ hoặc nổi ngoài khơi. Đối với các thiết bị nổi, có những lo ngại về môi trường liên quan đến hệ thống neo đậu, khả năng sinh vật trở nên vướng víu, hoặc các tác động của EMF từ cáp ngầm. Ngoài ra, còn có sự quan ngại về tiếng ồn từ tuabin và ảnh hưởng của việc loại bỏ năng lượng sóng đến môi trường sống gần đó.

Chênh lệch áp suất ngập nước

Các bộ chuyển đổi dựa trên chênh lệch áp suất ngập nước là công nghệ mới hơn sử dụng màng dẻo (thường được gia cố bằng cao su) để thu năng lượng sóng. Những bộ chuyển đổi này khai thác sự chênh lệch áp suất tại các điểm khác nhau dưới sóng để tạo ra sự chênh lệch áp suất trong hệ thống chất lỏng kín. Chênh lệch áp suất này được dùng để tạo dòng chảy, điều khiển tuabin và máy phát điện. Các bộ chuyển đổi áp suất ngập nước thường sử dụng màng linh hoạt làm bề mặt làm việc giữa đại dương và hệ thống điện cất cánh. Màng này có lợi thế so với cấu trúc cứng nhắc nhờ khả năng tuân thủ và khối lượng thấp, giúp kết nối trực tiếp hơn với năng lượng sóng. Sự linh hoạt của chúng cũng cho phép điều chỉnh lớn hình học của bề mặt làm việc, giúp bộ chuyển đổi thích ứng với các điều kiện sóng cụ thể và bảo vệ nó khỏi tải quá mức trong các điều kiện khắc nghiệt.

Một bộ chuyển đổi ngập nước có thể được lắp đặt trên đáy biển hoặc treo giữa nước. Dù ở vị trí nào, bộ chuyển đổi đều được thiết kế để chống lại các tác động của sóng mạnh trên bề mặt nước. Sự ảnh hưởng của sóng giảm dần theo khoảng cách từ bề mặt tự do theo tỷ lệ phi tuyến. Điều này cho thấy rằng việc điều chỉnh độ sâu ngập nước cho bộ chuyển đổi có thể tạo ra sự cân bằng giữa việc bảo vệ khỏi các lực tác động cực lớn và khả năng thu nhận năng lượng sóng. Các WEC ngập nước cũng giúp giảm thiểu tác động đến các tiện nghi và điều hướng trên biển do không nằm trên bề mặt. Ví dụ về các bộ chuyển đổi áp suất chênh lệch ngập nước bao gồm M3 Wave, mWave của Bombora Wave Power và CalWave.

Ảnh hưởng đến môi trường

Các vấn đề môi trường liên quan đến phát triển năng lượng biển bao gồm:

• Nguy cơ động vật biển và cá bị tác động bởi lưỡi tuabin thủy triều;
• Ảnh hưởng của EMF và tiếng ồn dưới nước từ các thiết bị năng lượng biển đang hoạt động;
• Ảnh hưởng vật lý của các dự án năng lượng biển và khả năng thay đổi hành vi của động vật có vú biển, cá và chim biển với sự thu hút hoặc tránh xa;
• Hiệu ứng tiềm tàng lên môi trường biển và các quy trình gần bờ và xa xôi như vận chuyển trầm tích và chất lượng nước.

Cơ sở dữ liệu Tethys cung cấp tài liệu khoa học và thông tin liên quan đến các tác động môi trường tiềm năng của năng lượng sóng.

Tiềm năng

Năng lượng sóng từ các bờ biển trên toàn cầu được ước tính có thể đạt hơn 2 TW. Các khu vực có tiềm năng sóng mạnh nhất bao gồm bờ biển phía tây châu Âu, bờ biển phía bắc của Vương quốc Anh, cũng như bờ biển Thái Bình Dương của Bắc và Nam Mỹ, Nam Phi, Úc và New Zealand. Các khu vực ôn đới phía bắc và phía nam là những địa điểm lý tưởng để khai thác năng lượng sóng. Các gió tây thường mạnh nhất ở những khu vực này vào mùa đông.

Thách thức

Có thể có ảnh hưởng tiềm tàng đến môi trường biển. Ví dụ, ô nhiễm tiếng ồn có thể gây tác động tiêu cực nếu không được kiểm soát, mặc dù mức độ tiếng ồn và ảnh hưởng từ các thiết kế khác nhau có thể khác nhau rất nhiều. Các tác động sinh lý khác (đối với thực vật và động vật, chế độ trầm tích và cấu trúc dòng chảy) của việc mở rộng công nghệ đang được nghiên cứu. Về mặt kinh tế và xã hội, các trang trại sóng có thể làm chuyển hướng ngư dân thương mại và giải trí ra khỏi các khu vực đánh bắt truyền thống, có thể thay đổi mô hình bồi đắp cát bãi biển và có thể tạo ra mối nguy hiểm. Sóng có thể tạo ra khoảng 2.700 gigawatt điện, nhưng chỉ khoảng 500 gigawatt trong số đó có thể được khai thác bằng công nghệ hiện tại.

Trang trại sóng đầu tiên

Bồ Đào Nha

• Trang trại sóng Aguçadoura là cơ sở đầu tiên trên thế giới sử dụng công nghệ sóng. Đặt cách bờ 5 km (3 mi) ngoài khơi Póvoa de Varzim, gần Porto, Bồ Đào Nha, trang trại này được trang bị ba bộ chuyển đổi năng lượng sóng Pelamis, chuyển đổi chuyển động sóng thành điện năng với tổng công suất 2,25 MW. Cơ sở này bắt đầu hoạt động vào tháng 7 năm 2008 và chính thức khai trương vào ngày 23 tháng 9 năm 2008 dưới sự chứng kiến của Bộ trưởng Kinh tế Bồ Đào Nha. Tuy nhiên, trang trại đã phải ngừng hoạt động hai tháng sau đó vào tháng 11 năm 2008 do sự sụp đổ tài chính của Babcock & Brown, gây ra bởi cuộc khủng hoảng kinh tế toàn cầu. Các thiết bị còn lại đã gặp sự cố kỹ thuật và không trở lại trang web, sau đó bị loại bỏ vào năm 2011 khi công nghệ chuyển sang phiên bản P2. Dự án giai đoạn hai đã lên kế hoạch tăng công suất lên 21 MW với 25 máy Pelamis nhưng bị nghi ngờ sau sự sụp đổ tài chính.

Vương quốc Anh

• Vào ngày 20 tháng 2 năm 2007, Scottish Executive đã công bố tài trợ cho một trang trại sóng 3 MW tại Scotland với tổng chi phí hơn 4 triệu bảng Anh, là một phần của gói tài trợ trị giá 13 triệu bảng cho năng lượng biển ở Scotland. Máy đầu tiên được ra mắt vào tháng 5 năm 2010.
• Một cơ sở tên là Wave Hub đã được xây dựng ngoài khơi bờ biển phía bắc Cornwall, Anh, nhằm thúc đẩy phát triển năng lượng sóng. Wave Hub hoạt động như một cáp kết nối lớn, cho phép các thiết bị tạo năng lượng sóng kết nối với lưới điện. Ban đầu, Wave Hub cho phép kết nối công suất 20 MW, có thể mở rộng đến 40 MW. Bốn nhà sản xuất thiết bị đã bày tỏ sự quan tâm kết nối với Wave Hub. Theo tính toán, năng lượng sóng thu được tại đây đủ cung cấp cho khoảng 7.500 hộ gia đình và có khả năng giảm phát thải khí nhà kính khoảng 300.000 tấn carbon dioxide trong 25 năm tới.
• Một nghiên cứu năm 2017 của Đại học Strathclyde và Imperial College đã chỉ ra rằng các thiết bị năng lượng sóng 'sẵn sàng thị trường' vẫn chưa được phát triển, mặc dù chính phủ Anh đã đầu tư hơn 200 triệu bảng trong 15 năm qua. Nghiên cứu cũng đưa ra cách nâng cao hiệu quả hỗ trợ của chính phủ trong tương lai.

Úc

• Công ty Bombora Wave Power có trụ sở tại Perth, Tây Úc, hiện đang phát triển bộ chuyển đổi năng lượng sóng mWave với công nghệ màng linh hoạt. Bombora đang chuẩn bị triển khai một dự án thử nghiệm thương mại tại Peniche, Bồ Đào Nha.
• Trang trại sóng CETO ngoài khơi bờ biển Tây Úc đã hoạt động để chứng minh tính khả thi thương mại. Sau khi hoàn tất phê duyệt môi trường sơ bộ, dự án đã tiếp tục phát triển. Vào đầu năm 2015, hệ thống đa megawatt trị giá 100 triệu đô la đã được kết nối với lưới điện, cung cấp toàn bộ điện năng cho căn cứ hải quân HMAS Stirling. Hai phao hoàn toàn chìm dưới nước truyền năng lượng từ sóng đại dương qua áp lực thủy lực lên bờ để cung cấp điện và sản xuất nước ngọt. Đến năm 2015, kế hoạch lắp đặt thêm phao thứ ba đã được đưa ra.
• Ocean Power Technologies (OPT Australasia Pty Ltd) đang triển khai một trang trại sóng gần Portland, Victoria với trạm năng lượng sóng 19 MW, được Chính phủ Liên bang Úc tài trợ 66,46 triệu đô la Úc.
• Oceanlinx dự kiến triển khai một mẫu thiết bị thương mại ngoài khơi bờ biển Nam Úc tại Port MacDonnell trước cuối năm 2013. Thiết bị có tên greenWAVE, với công suất định mức 1 MW. Dự án này được ARENA hỗ trợ thông qua Chương trình tái tạo mới nổi. Thiết bị greenWAVE là một cấu trúc trọng lực đứng dưới đáy, không cần chuẩn bị neo hoặc đáy biển và không có các bộ phận chuyển động dưới mặt nước.

Hoa Kỳ

• Reedsport, Oregon - một công viên sóng thương mại nằm 2,5 dặm ngoài khơi bờ biển phía tây Hoa Kỳ gần Reedsport, Oregon. Giai đoạn đầu tiên của dự án bao gồm mười bộ PowerBuoy PB150, tổng công suất 1,5 megawatt. Dự kiến lắp đặt vào mùa xuân năm 2013, nhưng dự án đã bị hoãn lại do các vấn đề pháp lý và kỹ thuật trong năm 2013.
• Vịnh Kaneohe Oahu, Hawaii - Địa điểm kiểm tra năng lượng sóng của Hải quân (WETS) đang thử nghiệm thiết bị năng lượng sóng Azura, một bộ chuyển đổi năng lượng sóng nặng 45 tấn, đặt ở độ sâu 30 mét (98 ft) trong Vịnh Kaneohe.

Hoa Kỳ

Năng lượng sóng tại Hoa Kỳ đang được triển khai tại nhiều khu vực ngoài khơi ở cả bờ biển phía đông, phía tây và Hawaii. Công nghệ này đã vượt qua giai đoạn nghiên cứu và các dự án chính đang được chuẩn bị để đưa vào hoạt động trong vài năm tới. Mặc dù hiện tại sản lượng điện từ năng lượng sóng còn khiêm tốn, nhưng nó được xem như giải pháp khả thi khi các nguồn năng lượng khác không đáp ứng được yêu cầu kinh tế.

Chủ tịch Hiệp hội Thương mại Đại dương Năng lượng tái tạo cho biết, 'Tổng tiềm năng ngoài khơi của Hoa Kỳ có thể đạt tới 252 triệu megawatt giờ mỗi năm.' Dù hiện tại chưa có dự án lớn nào, nhưng đã có sự đầu tư đáng kể từ các công ty công ích và quỹ liên bang nhằm hiện thực hóa và đánh giá khả năng kinh tế của hai trung tâm năng lượng sóng mới tính đến ngày 30 tháng 9 năm 2008.

Vào ngày 18 tháng 12 năm 2007, Công ty Điện khí Thái Bình Dương, công ty tiện ích quốc gia lớn nhất, đã ký hợp đồng mua điện từ năng lượng sóng. Quyết định này nhằm tăng cường sự cạnh tranh trong thị trường năng lượng công cộng ở California dưới các quy định năng lượng tái tạo nghiêm ngặt. Luật tiểu bang yêu cầu các tiện ích công cộng đạt 20% năng lượng từ các nguồn tái tạo như gió, mặt trời và sóng vào năm 2010. Sau cuộc bầu cử tổng quát ngày 4 tháng 11 năm 2008, luật có thể được điều chỉnh để các tiện ích công cộng phải đạt 20% vào năm 2010, 40% vào năm 2020 và 50% vào năm 2025.

Theo Đạo luật Nghiên cứu và Phát triển Năng lượng Tái tạo Biển năm 2007, chính phủ liên bang Hoa Kỳ đã cam kết cấp 200 triệu đô la cho công nghệ năng lượng sóng từ năm 2008 đến năm 2012. Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) chịu trách nhiệm phân bổ 50 triệu USD mỗi năm cho nghiên cứu, phát triển, trình diễn và ứng dụng thương mại năng lượng đại dương. Trong năm 2008, năm đầu tiên của khoản phân bổ liên bang cho năng lượng sóng, có tổng cộng mười bốn người nhận. Các tổ chức đáng chú ý bao gồm Đại học Bang Oregon và Đại học Hawaii, với Đại học Bang Oregon hợp tác với Đại học Washington triển khai Trung tâm Năng lượng Tái tạo Biển Quốc gia về năng lượng sóng và thủy triều, và Đại học Hawaii phát triển Trung tâm Năng lượng Tái tạo Quốc gia tại Hawaii.

Công ty Grays Harbor Ocean Energy của Seattle đã nộp đơn cho Cục Quản lý Năng lượng Liên bang để xin cấp phép khai thác năng lượng sóng ngoài khơi bờ biển của California, Hawaii, Massachusetts, New Jersey, New York và Rhode Island. Dự án trị giá 28 tỷ đô la này sẽ trở thành dự án năng lượng tái tạo lớn nhất trên toàn quốc.

Vào năm 2012, Ocean Power Technologies (O.P.T.) có trụ sở tại Pennington, New Jersey đã tham gia vào các dự án năng lượng sóng tại Mỹ, bao gồm:

• 'PowerBuoy LEAP, New Jersey' - O.P.T. đã triển khai thành công một PowerBuoy® độc lập ngoài khơi New Jersey, thiết kế và sản xuất bởi O.P.T. theo chương trình LEAP của Hải quân Hoa Kỳ để giám sát an ninh và hàng hải ven biển.
• 'Vịnh Coos, Oregon' - O.P.T. đang lên kế hoạch phát triển một công viên sóng thương mại quy mô lớn tại Vịnh Coos, Oregon. Công viên này dự kiến có công suất lên đến 100 MW, sẽ trở thành dự án năng lượng sóng lớn nhất toàn cầu khi hoàn thành.
• 'Reedsport, Oregon' - O.P.T. đang triển khai một công viên sóng thương mại ngoài khơi Reedsport, Oregon, cách bờ biển 2,5 dặm. Giai đoạn đầu tiên của dự án bao gồm mười PowerBuoy PB150, tương đương 1,5 megawatt, dự kiến sẽ được lắp đặt vào mùa xuân năm 2013.
• 'Oahu, Hawaii' - Từ năm 2009 đến 2011, O.P.T. đã thử nghiệm PowerBuoy tại cơ sở Thủy quân lục chiến Hoa Kỳ ở Vịnh Kaneohe, Oahu. PowerBuoy ở Oahu đã được đưa vào chương trình thử nghiệm đại dương và trình diễn của Hải quân Hoa Kỳ, bao gồm kết nối với lưới điện Oahu.
• 'Atlantic City, New Jersey' - Dự án nguyên mẫu đã chứng minh các nguyên lý hoạt động của mẫu PB40 PowerBuoy, được triển khai và thử nghiệm ngoài khơi Đại Tây Dương. Những nguyên tắc này đã được tích hợp vào thiết kế của phao cho Hawaii, Tây Ban Nha và PB150 PowerBuoys.

• Năng lượng sóng tại Scotland

Ghi chú

Xem thêm

• Cruz, Joao (2008). Năng lượng Sóng Đại Dương – Tình Trạng Hiện Tại và Triển Vọng Tương Lai. Springer. ISBN 3-540-74894-6., 431 trang.
• Falnes, Johannes (2002). Sóng Đại Dương và Hệ Thống Dao Động. Cambridge University Press. ISBN 0-521-01749-1., 288 trang.
• McCormick, Michael (2007). Chuyển Đổi Năng Lượng Sóng Đại Dương. Dover. ISBN 0-486-46245-5., 256 trang.
• Twidell, John; Weir, Anthony D.; Weir, Tony (2006). Tài Nguyên Năng Lượng Tái Tạo. Taylor & Francis. ISBN 0-419-25330-0., 601 trang.

Liên kết ngoài

• Các bộ chuyển đổi năng lượng sóng (danh sách các loại chính của bộ chuyển đổi năng lượng sóng, bao gồm các hình ảnh động)
• “Năng Lượng Từ Biển Động Kích Thích Sự Tưởng Tượng”.
• 'Năng Lượng Sóng: Sóng Đến' từ Economist, ngày 5 tháng 6 năm 2008
• Tethys - cơ sở dữ liệu Tethys từ Phòng Thí Nghiệm Quốc Gia Tây Bắc Thái Bình Dương