Ozeanwellen haben seit langem ein gro\u00dfes Potenzial als Quelle f\u00fcr erneuerbare Energien. Wellen produzieren weltweit sch\u00e4tzungsweise 50 Billionen bis 80 Billionen Watt – fast zwei bis dreimal so hoch wie der aktuelle j\u00e4hrliche Energieverbrauch der Welt.<\/p>\n
Viele Ger\u00e4te wurden entwickelt, um die gro\u00dfe Leistung von Wellen in Elektrizit\u00e4t zu erfassen und umzuwandeln, aber die heutigen Technologien stehen vor Herausforderungen bei der Effizienz, insbesondere in tieferen Gew\u00e4ssern. Infolgedessen hat sich Wellenenergie noch nicht als erneuerbare Quelle genauso abgenommen wie Wind und Solar.<\/p>\n
Eine M\u00f6glichkeit um dieses Problem liegt in der Wechselwirkung zwischen zwei Arten von Wellen: denen auf der Ozeanoberfl\u00e4che und denen, die sich unter Wasser befinden. Meine Forschungsgruppe hat gerade ein Papier ver\u00f6ffentlicht, in dem gezeigt wird, wie Unterwasserschallwellen verwendet werden k\u00f6nnen, um Oberfl\u00e4chenwellen leistungsf\u00e4higer zu machen, was m\u00f6glicherweise zu einer tragf\u00e4higeren Energiequelle macht.<\/p>\n
Die gleichen Erkenntnisse k\u00f6nnten auch schlie\u00dflich verwendet werden, um die Risiken von Tsunamis zu verringern, indem sie kleiner werden. Dar\u00fcber hinaus zeigen wir in einem zweiten neuen Papier, wie Unterwasserwellen verwendet werden k\u00f6nnen, um das heutige Tsunami-Fr\u00fchwarnsystem zu verbessern.<\/p>\n
Die Wellen auf der Oberfl\u00e4che des Ozeans werden h\u00e4ufig durch eine Kombination aus Wind, die Wasser und Schwerkraft auferwecken, die es wieder nach unten ziehen-daher werden manchmal als Wellen der Oberfl\u00e4chengravitit\u00e4t bezeichnet. Andererseits sind ihre Unterwasserkollegen Schallwellen, die durch Ph\u00e4nomene wie Erdbeben oder Vulkanausbr\u00fcche erzeugt werden, manchmal Tausende von Metern unter der Oberfl\u00e4che.<\/p>\n
Diese akustischen Wellen reisen durch Komprimieren und Erweiterung des Wassers, \u00e4hnlich wie der Klang durch die Luft. Sie reisen mit der Schallgeschwindigkeit im Wasser (etwa 1.500 Meter pro Sekunde) \u00fcber transozeanische Entfernungen, bevor sie schlie\u00dflich dissipatin dissipatin sind. Oberfl\u00e4chenwellen wandern in der Reihenfolge von zehn Metern pro Sekunde mit viel niedrigeren Geschwindigkeiten.<\/p>\n
In der Theorie der klassischen Wasserwellen werden diese beiden Arten von Wellen als getrennte Einheiten angesehen, die jeweils in ihrer eigenen Welt in ihrem eigenen Rhythmus leben. Die M\u00f6glichkeit, dass sie nur auf der R\u00fcckseite eines von mir mitverfassten Forschungsarbeits aus dem Jahr 2013 interagierten, das meine Kollegen und mich dazu veranlasste, ein Ph\u00e4nomen zu erforschen, das als Triade Resonance bekannt ist.<\/p>\n
Hier \u00fcbertragen zwei akustische Wellen Energie in eine Oberfl\u00e4chenwelle, indem sie ihre Frequenz \u00fcbereinstimmen, was wiederum dazu f\u00fchrt, dass die Oberfl\u00e4chenwelle gr\u00f6\u00dfer und st\u00e4rker wird (indem sie ihre Amplitude erh\u00f6ht). Dies er\u00f6ffnet die M\u00f6glichkeit, einen akustischen Wellengenerator zu verwenden, um Schallwellen zu erzeugen, die auf eine bestimmte Gr\u00f6\u00dfe und Frequenz abgestimmt sind, die Oberfl\u00e4chenwellen verbessern (oder gleicherma\u00dfen unterdr\u00fccken w\u00fcrde).<\/p>\n
Verbesserte Wellen w\u00fcrden es den heutigen Wellenturbinen und oszillierenden Wassers\u00e4ulen (die Wellenleistung verwenden, um Luft durch eine Turbine zu erzwingen) zu erm\u00f6glichen, um mehr Strom zu erzeugen und ihr Effizienzproblem effektiv zu \u00fcberwinden.<\/p>\n Die Hauptanforderung w\u00e4re ein akustischer Wellengenerator, der auf der erforderlichen Skala fein abgestimmt werden k\u00f6nnte. Akustische Wellengeneratoren existieren bereits f\u00fcr Laborzwecke, daher geht es darum, eine vorhandene Technologie zu skalieren.<\/p>\n Unsere Forschungsergebnisse zeigen, dass Triade -Resonanz die Oberfl\u00e4chenwellenh\u00f6hen um mehr als 30%erh\u00f6hen kann. Nat\u00fcrlich w\u00fcrde der Generator Energie erfordern, obwohl die Hoffnung darin besteht, dass auch dies von Wellen angetrieben werden k\u00f6nnte, um die Kohlenstoffemissionen zu minimieren. Eine zus\u00e4tzliche Herausforderung besteht darin, sicherzustellen, dass Methoden entwickelt werden, um die akustische Energie effizient zu nutzen, um sicherzustellen, dass die geringstm\u00f6gliche Energie verschwendet wird.<\/p>\n Unser n\u00e4chster Schritt ist es, einige numerische Simulationen zu erstellen und eine Reihe kleiner Laborexperimente durchzuf\u00fchren, in denen die Triade-Resonanz in der Praxis in der Praxis funktioniert. Diese werden dazu beitragen, unsere Theorien zu verfeinern und ihre Machbarkeit zu bewerten, hoffentlich, um dies in eine kommerzielle Realit\u00e4t zu verwandeln.<\/p>\n Ich habe urspr\u00fcnglich die M\u00f6glichkeit vorgeschlagen, die H\u00f6he der Tsunami -Wellen zu reduzieren, indem ich 2017 unter Wasserwellen unter Wasserwellen manipulierte. Im neuen Papier betrachten wir dies ausf\u00fchrlicher.<\/p>\n Wir fanden heraus, dass der Resonanzmechanismus w\u00e4hrend des Erdbebens von 2022 Tonga und Tsunami sicherlich im ozeanischen Ma\u00dfstab stattfand. Dies zeigt, dass es theoretisch m\u00f6glich ist, die Gr\u00f6\u00dfe eines Tsunami mit unserer Technik zu manipulieren.<\/p>\n Die Herausforderung besteht darin, die akustischen Wellen in der erforderlichen Skala und Konfiguration unter realen Bedingungen zu erzeugen und zu lenken. Dies w\u00e4re schwieriger, als akustische Wellen zu verwenden, um die Wellenenergie zu nutzen, nicht zuletzt aufgrund des Tsunamis, der einen viel leistungsst\u00e4rkeren Akustikwellengenerator erfordern w\u00fcrde.<\/p>\n Andere Probleme, die zu \u00fcberwinden sind, sind, die genauen Eigenschaften des Tsunami in Echtzeit zu kennen und das Risiko, dass die Verwendung der falschen Konfigurationen die Welle tats\u00e4chlich gr\u00f6\u00dfer als kleiner machen kann.<\/p>\n W\u00e4hrend es einige Zeit dauern kann, um dies realisierbar zu machen, k\u00f6nnen akustische Wellen m\u00f6glicherweise auch dazu beitragen, Tsunamis auf andere Weise zu mildern. Unser zweites Papier zeigt, dass die \u00dcberwachung und Analyse dieser Wellen in Echtzeit die vorhandenen und aufkommenden Technologien zur Vorhersage von Tsunamis, einschlie\u00dflich Ozeanbojen und Seismometern, erg\u00e4nzen k\u00f6nnte.<\/p>\n Derzeit gibt es weltweit Tausende von Seismometern, die jedoch nur Erdbeben \u00fcberwachen, w\u00e4hrend Tsunamis auch durch Erdrutsche, Explosionen und Vulkanausbr\u00fcche verursacht werden k\u00f6nnen. Selbst bei Erdbeben beinhalten gro\u00dfe seismische Lesungen nicht immer gro\u00dfe Tsunamis. Dies kann zu Fehlalarmen wie in Alaska im Jahr 2018 f\u00fchren.<\/p>\n In der Zwischenzeit sind Ozeanbr\u00fcchen, die den Meeresspiegel und den Wasserdruck messen, aufgrund ihrer Betriebsbedingungen oft fehlerhaft und auch relativ langsam bei Warnungen, wenn sich Tsunamis (gem\u00e4\u00df meinen Berechnungen) mit einer Geschwindigkeit von bis zu 200 m pro Sekunde im tiefen Ozean bewegen k\u00f6nnen. https:\/\/www.youtube.com\/embed\/ugil3drjwi0?wmode=TRALPARENT&start=0<\/p>\n Ein komplement\u00e4res System besteht darin, akustische Wellen unter Verwendung eines Unterwassermikrofons zu messen, das als Hydrophon bekannt ist. Diese erfassen die akustischen Wellen, die durch alle Ph\u00e4nomene erzeugt werden, die Tsunamis verursachen, und die Geschwindigkeit, mit der diese Wellen reisen, bedeutet, dass nur 30 Hydrophonenstationen die Tsunami -Hochrisikogebiete der gesamten Welt abdecken k\u00f6nnten.<\/p>\n Dies k\u00f6nnte f\u00fcr K\u00fcstengemeinschaften in der N\u00e4he der Quelle eines Tsunami besonders lebensrettend sein. Es w\u00fcrde auch globale Ziele f\u00fcr widerstandsf\u00e4higere K\u00fcstenst\u00e4dte unterst\u00fctzen, wie z.<\/p>\n Usama Kadri, Leser der angewandten Mathematik, Cardiff University<\/em><\/p>\n wird aus dem Gespr\u00e4ch unter einer Creative Commons -Lizenz neu ver\u00f6ffentlicht.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Ozeanwellen haben seit langem ein gro\u00dfes Potenzial als Quelle f\u00fcr erneuerbare Energien. 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