Ένας Ιάπωνας ερευνητής έδειξε θεωρητικά ότι ένα γυροσκοπικό σύστημα που επιπλέει στην επιφάνεια της θάλασσας μπορεί να μετατρέπει έως και το 50% της ενέργειας των κυμάτων σε ηλεκτρισμό. Το εύρημα ανοίγει νέες προοπτικές για μια μορφή ανανεώσιμης ενέργειας που μέχρι τώρα έμενε σε μεγάλο βαθμό ανεκμετάλλευτη.
Οι ωκεανοί καλύπτουν το 71% της επιφάνειας της Γης και κινούνται ασταμάτητα. Κάθε κύμα που σπάει στην ακτή αντιπροσωπεύει ενέργεια που, στη συντριπτική της πλειονότητα, χάνεται στον αέρα. Εδώ και δεκαετίες, μηχανικοί και επιστήμονες προσπαθούν να βρουν τρόπο να την αξιοποιήσουν — με περιορισμένα αποτελέσματα. Μια νέα μελέτη από το Πανεπιστήμιο της Οσάκα υποστηρίζει ότι η λύση μπορεί να κρύβεται σε ένα από τα πιο κλασικά εργαλεία της φυσικής: το γυροσκόπιο.
Ο Takahito Iida, ερευνητής στο τμήμα Ναυπηγικής και Ωκεάνιας Μηχανικής, μελέτησε θεωρητικά τη λειτουργία ενός γυροσκοπικού μετατροπέα κυματικής ενέργειας — ένα επιπλέον σώμα με έναν περιστρεφόμενο τροχό στο εσωτερικό του, συνδεδεμένο με γεννήτρια. Καθώς τα κύματα κουνούν τη συσκευή, ο τροχός αντιδρά μέσω ενός φαινομένου που ονομάζεται μεταπτωτική κίνηση — η τάση ενός περιστρεφόμενου αντικειμένου να αντιστέκεται στις εξωτερικές δυνάμεις που προσπαθούν να αλλάξουν τον άξονά του. Αυτή η αντίσταση μπορεί να μετατραπεί σε ηλεκτρισμό.
Το πρόβλημα με παρόμοιες συσκευές στο παρελθόν ήταν πάντα η μεταβλητότητα της θάλασσας. Τα κύματα δεν έχουν σταθερό ρυθμό ή κατεύθυνση — αλλάζουν συνεχώς ανάλογα με τον άνεμο, τις εποχές, τη γεωγραφία. Αυτό σήμαινε ότι μια συσκευή βελτιστοποιημένη για συγκεκριμένες συνθήκες έχανε απότομα απόδοση μόλις άλλαζε ο καιρός. Ο Iida έδειξε ότι αν ρυθμίζεις δυναμικά την ταχύτητα περιστροφής του τροχού και την αντίσταση της γεννήτριας ανάλογα με τις τρέχουσες συνθήκες, η συσκευή μπορεί να διατηρεί υψηλή απόδοση σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων κυμάτων.
Το θεωρητικό όριο που προκύπτει από τους υπολογισμούς είναι 50% — δηλαδή η μισή ενέργεια κάθε κύματος να μετατρέπεται σε ηλεκτρισμό. Αυτό δεν είναι τυχαίος αριθμός: αντιστοιχεί σε ένα θεμελιώδες όριο της θεωρίας κυματικής ενέργειας, παρόμοιο με το όριο Betz στις ανεμογεννήτριες. Το σημαντικό εύρημα είναι ότι αυτό το όριο μπορεί να προσεγγιστεί όχι μόνο σε ιδανικές, σταθερές συνθήκες, αλλά σε ένα ευρύ εύρος πραγματικών κυματισμών.
Η μελέτη βασίστηκε σε μαθηματική μοντελοποίηση και προσομοιώσεις υπολογιστή — δεν έγινε ακόμα δοκιμή σε πραγματικές θαλάσσιες συνθήκες. Και υπάρχουν σαφείς περιορισμοί: οι υπολογισμοί δεν λαμβάνουν υπόψη το ενεργειακό κόστος λειτουργίας της ίδιας της συσκευής, ενώ σε ανώμαλα, ασύμμετρα κύματα — που είναι ο κανόνας στον πραγματικό ωκεανό — η απόδοση μειώνεται αισθητά. Ο Iida αναγνωρίζει αυτές τις αδυναμίες και έχει ήδη ανακοινώσει ότι το επόμενο βήμα είναι πειραματική επαλήθευση της θεωρίας.
Η κυματική ενέργεια παραμένει μια από τις πιο υποσχόμενες αλλά και πιο δύσκολες μορφές ανανεώσιμης ενέργειας. Σε αντίθεση με τον ήλιο και τον άνεμο, τα κύματα είναι πυκνότερη πηγή ενέργειας και πιο προβλέψιμα σε μακροπρόθεσμο ορίζοντα. Αν τα γυροσκοπικά συστήματα αποδειχθούν βιώσιμα εκτός εργαστηρίου, θα μπορούσαν να αποτελέσουν ένα σημαντικό κομμάτι του παζλ της πράσινης ενέργειας — ιδιαίτερα για χώρες με μεγάλη ακτογραμμή, όπως η Ελλάδα.
