ญี่ปุ่นคิดค้นกังหันผลิตไฟฟ้าจากคลื่นซัดกระแทกฝั่งและช่วยป้องกันชายฝั่งด้วย

สถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีโอกินาว่า (OIST) ประเทศญี่ปุ่น กำลังทำโครงการพัฒนากังหันชนิดพิเศษที่สามารถเปลี่ยนพลังงานจากคลื่นที่ซัดมากระแทกชายฝั่งให้เป็นไฟฟ้า และในขณะเดียวกันยังช่วยป้องกันชายฝั่งจากการกัดกร่อนทำลายของคลื่นได้อีกด้วยญี่ปุ่นต้องรับมือกับคลื่นซัดกระแทกชายฝั่งมากเป็นพิเศษด้วยมีภูมิประเทศเป็นเกาะและมีคลื่นลมแรง แท่นคอนกรีตรูปดาวสี่แฉกที่เรียกว่า Tetrapod จึงถูกนำมาใช้ป้องกันการกัดกร่อนตามแนวชายฝั่งอย่างมากมาย คลื่นที่ซัดมาอย่างต่อเนื่องสม่ำเสมอหมายถึงพลังงานจำนวนมหาศาลอย่างไม่มีขีดจำกัด หากสามารถนำเอาพลังงานของคลื่นมาใช้งานพร้อมๆกับลดความรุนแรงของมันที่จะเข้ามาทำลายชายฝั่งได้จึงเป็นแนวคิดที่น่าสนใจอย่างยิ่ง
 ——-

ในปัจจุบันมีเทคโนโลยีที่ใช้เก็บเกี่ยวพลังงานคลื่นหลายอย่าง เช่น เครื่องเปลี่ยนพลังงานคลื่น Azura ของบริษัท Northwest Energy Innovations, ระบบทุ่นของบริษัท Eco Wave Power, ระบบ Seafloor Carpet ที่เสนอโดยมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเบิร์กลีย์ และระบบ Artificial Blowhole ที่กำลังพัฒนาอยู่ในออสเตรเลีย

ระบบของสถาบัน OIST ถูกออกแบบมาไม่เพียงเพื่อเก็บเกี่ยวพลังงานคลื่น แต่ยังช่วยกระจายคลื่นลดความรุนแรง ทำงานร่วมกับ Tetrapod ในการลดแรงกระแทกชายฝั่ง กังหันจะถูกวางอยู่ในตำแหน่งที่รับคลื่นโดยตรง เช่น ด้านหน้าของ Tetrapod หรือรอบๆแนวปะการัง เพื่อให้ได้ประโยชน์จากคลื่นน้ำทะเลที่เคลื่อนที่รวดเร็วอย่างเต็มที่

Image # 3. wave-turbines-2

Image # 4. wave-turbines-3

กังหันเปลี่ยนพลังงานคลื่นนี้จะยึดติดกับพื้นทะเล โผล่ขึ้นมาเหนือระดับน้ำเล็กน้อยซึ่งจะเป็นตำแหน่งที่คลื่นซัดเข้าหามันเต็มที่ กังหันแต่ละตัวจะมีใบพัด 5 ใบ ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 70 ซม. ต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่อยู่ในเคสเซรามิกป้องกันการทำลายจากน้ำทะเล ไฟฟ้าที่ถูกสร้างขึ้นจะถูกส่งผ่านสายเคเบิลที่อยู่ในเสาของกังหันกลับขึ้นฝั่งเพื่อส่งเข้าระบบจ่ายไฟฟ้า

ทีมวิจัยบอกว่าจะต้องออกแบบให้ปลอดภัยสำหรับสัตว์ทะเลและตัวกังหันเอง ความเร็วของใบพัดจะต้องถูกคำนวณอย่างละเอียดเพื่อที่สัตว์ทุกชนิดที่ว่ายเข้ามาสามารถหนีไปได้ และเพื่อป้องกันกังหันที่อาจต้องเผชิญกับภาวะพิเศษอย่างเช่นพายุใต้ฝุ่น ทีมงานเลียนแบบครีบของโลมาทำให้ใบพัดยืดหยุ่นได้ซึ่งช่วยผ่อนแรง เสาโครงสร้างก็ออกแบบให้งอโค้งได้ภายใต้ความกดดันคล้ายกับก้านดอกไม้

Image # 5. wave-turbines-4

นักวิจัยบอกว่ากังหันมีอายุการใช้งาน 10 ปี การซ่อมบำรุงสามารถใช้ทีมงานเดียวกับมาตรวจสอบ Tetrapod แต่ไม่ได้ให้ตัวเลขกำลังการผลิตของกังหันแต่ละตัว พวกเขาบอกเพียงกำลังการผลิตโดยรวมสำหรับพื้นที่ขนาดใหญ่

“น่าประหลาดใจที่ 30% ของชายฝั่งในแผ่นดินใหญ่ของญี่ปุ่นถูกปกคลุมด้วย Tetrapod และเขื่อนชะลอคลื่น” Tsumoru Shintake หัวหน้าทีมวิจัยในโครงการกล่าว “หากใช้เพียง 1% ของแนวชายฝั่งของแผ่นดินใหญ่จะสามารถผลิตไฟฟ้าได้ 10 กิกะวัตต์ เทียบเท่ากับโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ 10 แห่งซึ่งเป็นจำนวนที่มหาศาล”

ขั้นตอนต่อไปของโครงการนี้คือการติตดั้งกังหันตัวอย่าง 2 ตัวที่มีขนาดครึ่งหนึ่งของที่ออกแบบไว้ มีใบพัดขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 35 ซม. สำหรับผลิตไฟฟ้าจ่ายให้กับหลอดไฟ LEDs เพื่อสาธิตเทคโนโลยีนี้

“ผมจินตนาการถึงโลกของเราในอีก 200 ปีข้างหน้า” Shintake กล่าว “ผมหวังว่ากังหันแบบนี้จะทำงานหนักได้เป็นอย่างดีแบบเงียบๆอยู่บนชายฝั่งที่มันถูกติดตั้งเอาไว้”

Image # 6. wave-turbines-5