bølger

Bølger på havets overflade er det mest synlige udtryk for dynamikken i oceanerne og har altid fascineret mennesket; fx har Aristoteles beskrevet sammenhængen mellem vind og bølger. Bølger dannes på grænsefladen mellem to stoffer med forskellig massefylde, ved at de strømmer forbi hinanden med forskellig hastighed, som fx når vinden blæser hen over havoverfladen; men også på grænsefladen mellem brakvand og saltvand kan der opstå bølger; disse kaldes interne bølger. Vinden er den primære kraft ved dannelse af oceane bølger, men også jordskælv eller de periodiske påvirkninger fra solen og månen er bølgegenererende kræfter. Oceane overfladebølger deles op i følgende kategorier:

Kapillarbølger; de første krusninger på havoverfladen, når det blæser op. Bølgelængden er mellem 1 og 10 cm.

Korte bølger eller dybvandsbølger; bølger, hvis bølgelængde er mindre end to gange vanddybden. Disse bølgers fasehastighed er afhængig af bølgelængden, hvilket betyder, at bølger med størst bølgelængde bevæger sig hurtigst, dvs. bølgerne er spredende, dispersive. Bølgerne med næsten samme bølgelængde slår sig sammen i grupper, der bevæger sig med en hastighed, kaldet gruppehastigheden, som er lig en halv gang fasehastigheden.

Lange bølger eller lavvandsbølger; bølger, hvis bølgelængde er større end 20 gange vanddybden. Fasehastigheden varierer med vanddybden, men ikke med bølgelængden, dvs. bølgerne er ikke-spredende, non-dispersive.

Tsunami ; lange bølger genereret ved undersøiske jordskælv. De bevæger sig over lange afstande og kan anrette store ødelæggelser, når de rammer land.

Seiches; stående bølger i et indelukket havområde.

Tidevandsbølger; bølger dannet ved tiltrækning fra Solen eller Månen.

Når bølger nærmer sig land (aftagende vanddybde), afbøjes de pga. hastighedsforskelle forårsaget af forskellig vanddybde, således at bølgetoppene ordner sig parallelt med kysten. Endvidere aftager bølgelængden, og bølgehøjden øges. Når forholdet mellem bølgehøjde og bølgelængde bliver ca. ¹/₇, bryder bølgen. Den største pålideligt observerede bølgehøjde er 34 m.

Bølgeenergi i havets bølger opstår, når vinden strejfer havets overflade, idet der tilføres energi til bølgerne, når vinden "skubber" på luvsiden og "suger" på læsiden af bølgen (en slags sejlvirkning). Bølgerne bliver stejlere og brydes til længere og hurtigere bølger. Processen fortsætter, indtil størsteparten af bølgetoppene bevæger sig med næsten samme hastighed som vinden.

Bølgeenergi angives som en middeleffekt per meter bølgefront. Den årlige middelværdi er stigende fra de ækvatoriale havområder mod de isfri have i nord og syd. I Atlanterhavet er fx målt 20 kW/m ud for Portugal og 50 kW/m ud for Skotland. I den danske del af Nordsøen er målt 5-15 kW/m voksende med afstanden til Jyllands vestkyst og vanddybden.

Den første videnskabelige artikel om bølgeenergi blev publiceret i USA 1892, og i dansk litteratur blev nyttiggørelsen af bølgeenergi første gang beskrevet i Henrik Pontoppidans Lykke-Per (1898-1904).

Energikrisen i 1973 satte fokus på vedvarende energiforsyning, herunder bølgeenergi, og det første internationale symposium om emnet blev afholdt i Göteborg i 1979. Her præsenteredes bl.a. målinger udført af Stephen Salter fra Edinburgh University, som viste, at bølgeenergimaskinen "Salters Duck" kunne omforme næsten 100 % af en bølges energi, således at havet blev praktisk taget helt fladt bag konstruktionen.

Bølgeenergimaskiner opdeles i tre typer: kystnære, offshore stramt forankrede og offshore slapt forankrede. 1980-94 blev tre større bølgeenergi-kraftværker bygget nær kysten på 10-20 m dybt vand. I Sakata Port i Japan, på øen Islay vest for Skotland samt ved havnen Port Vizhindrdram i Indien opførtes anlæg, som står fast på havbunden og er af typen svingende vandsøjle (Oscillating Water Column, OWC). Den fungerer som en omvendt kop, der har undersøisk åbning ned mod havet og indeholder både luft og vand. Bølgerne sætter den indesluttede vandmængde i svingninger, og den ovenliggende luft i konstruktionen blæses ind og ud gennem en luftturbine, der driver en generator, som producerer strøm. På dybere vand (40-60 m) har flydere, forbundet via pumper til konstruktioner på havbunden, været afprøvet. Den op- og nedadgående bevægelse i forhold til havbunden aktiverer pumper, der forsyner turbiner eller en hydraulikmotor, som driver en elgenerator. Et 45 kW forsøgsanlæg blev i 1989 afprøvet ud for Hanstholm.

På meget store vanddybder kan benyttes principper som fx Salters Duck, der ikke når havbunden, men flyder frit og udnytter relative bevægelser mellem forskellige dele af konstruktionen til at aktivere pumper, turbiner og generatorer.

Flere forskellige udviklingslinjer inden for udnyttelsen af bølgeenergi har været afprøvet i mindre skala i Danmark, og adskillige testanlæg er anlagt.

I dag findes bølgeenergianlæg i bl.a. Norge, Australien, USA og Storbritannien.