Dalga enerji dönüştürücüleri genç bir teknoloji olup geniş bir çeşitlilik göstermektedir. Herhangi bir dalga enerji dönüştürücüsünün her şeyden önce fırtınalara, tuzlu suda korozyona, yosunlara, deniz araçları kazaları gibi zorluklara dayanıklı olması gerekmektedir. Geçmişteki bu ve benzeri zorluklar bugün için aşılmış görünmektedir. Dünyada pek çok ülke şu an ticari olarak üretim yapmaktadırlar. Bunda gemi yapım endüstrisi, akaryakıt ve doğal gaz ile açık deniz endüstrisinin yüksek maliyetlerinin etkili olduğu söylenebilir. Ayrıca bu sektörlerde gelecekte zayıflama olacağı görüşü nedeniyle bu endüstriler dalga enerji sektörüne yönelerek yeni iş imkanlarına yatırım yapmaktadırlar.
Dalga enerji dönüştürücüleri, yerleştirildikleri alana göre (1) kıyı, (2) yakın kıyı ve (3) açıkdeniz tipi dalga dönüştürücüleri olarak sınıflandırılabilirler (Hagerman ve Bedard, 2004).
2.4.1 Kıyı tipi dalga enerjisi dönüştürücüleri
Bu tip cihazlar kıyı ile yapısal olarak bağlı cihazlar olarak tanımlanabilirler. Kıyıya yakın olmaları nedeni ile kurulumları ve bakımları diğer sistemlere göre daha kolaydır. Karmaşık bağlama sistemlerine ve enerji taşınması için su altı kablo hatlarına ihtiyaç duymazlar. Ancak bu tip sistemlere gelen dalgaların enerjilerinin bir
maruz kalacağı en büyük dalgalar da deniz tabanının yapısına bağlı olarak sınırlı olacağı ve tahmin edilebileceği için yapısal tasarım daha kolay olmaktadır.
Kıyı tipi enerji dönüştürücülerinin önemli bir kısmı Salınımlı Su Sütunu (Oscillating Water Column- OWC) prensibi ile çalışan sistemlerdir. Bu sistemler çok basit anlamda dalga etkisi sonucunda su yüzeyinde oluşan salınımdan faydalanırlar. Şekil 2.6’da görüldüğü gibi dalga etkisi ile yapı içerisindeki su seviyesi salınım yapmaktadır. Bu salınım sürekli olarak yapı içerisindeki havayı dışarıya itmekte ve tekrar yapı içerisine hava çekmektedir. Bu hareketle yapının atmosfere açılan kısmında sürekli ve ters yönlü hava hareketleri oluşmaktadır. Bu hava hareketleri bir türbin-jeneratör kullanılarak elektrik enerjisine dönüştürülmektedir. Bu tür sistemlerde genellikle wells türbini adı verilen her iki yönden gelen hava akımlarında aynı yöne dönebilen türbinler kullanılmaktadır.
Şekil 2.6 : Salınımlı Su sütunu prensibi ile çalışan tipik bir sistemin kesiti (Url-1).
Diğer bir tür kıyı tipi enerji dönüştürücü sistemi dalga hareketlerini kullanarak kıyı üzerinde denize göre daha yüksek kotlu bir hazneye su taşıyıp bu kot farkının yol açtığı potansiyel enerjiyi mekanik ve elektrik enerjisine çeviren sistemlerdir. Bu tip sistemlere bir örnek olarak Daralan Kanal (TAPered CHANnel- TAPCHAN) sistemi verilebilir (Şekil 2.7).
Şekil 2.7 : Daralan Kanal (TAPCHAN) enerji dönüştürücü sisteminin şematik gösterimi (Url-1).
Sistemde, eğimli ve daralan bir kanal ile dalgalar odaklanıp yükseklikleri arttırılarak kıyıdaki deniz seviyesinden yüksekte bulunan hazneye su beslenmesi hedeflenmektedir. Bu haznedeki sular denize geri verilirken bir türbin yapısı üzerinden geçirilmekte ve enerji üretilmektedir. Benzer bir yaklaşımla, bazı enerji dönüştürücü sistemleri de kıyıdaki hazneye denizde kurulan ve dalga etkisiyle salınım yaparak çalışan pompalar ile deniz suyu pompalamakta ve bu hazneden denize geri dönüş hattında da türbinler ile enerji üretimi sağlanmaktadır. SEADOG sistemi bu tiplere örnek olarak gösterilebilir. SEADOG sisteminin şematik gösterimi Şekil 2.8’de verilmiştir.
Şekil 2.8 : SEADOG enerji dönüştürücü sisteminin şematik gösterimi (Hagerman ve Bedard, 2004).
Kıyıda yapılabilecek bir diğer enerji dönüştürücü sistem de, dalgaların hareketi ile salınım yapan perde veya şamandıra sistemleri ile hidrolik güç üretmek ve bu hidrolik gücü elektriğe çevirmek prensibi ile çalışan sistemlerdir. Bu prensibe dayalı olarak çalışan Pendulor adlı sistemin şematik gösterimi Şekil 2.9’da verilmektedir.
Şekil 2.9 : Pendulor enerji dönüştürücü sisteminin şematik gösterimi (Url-1).
2.4.2 Yakın kıyı tipi dalga enerjisi dönüştürücüleri
Bu tip cihazlar 20m su derinliğine kadar olan yakın kıyı alanlarında çalışacak tipte cihazlardır. Bu cihazlar deniz tabanına rijit olarak bağlı yapılar şeklinde olabileceği gibi çeşitli bağlama sistemleri ile bağlı olan yüzer yapılar da olabilir. Şekil 2.10 da ENERGETECH firmasının tasarımı olan geliştirilmiş bir Salınımlı Su Sütunu (OWC) tipi dönüştürücü görülmektedir. Bu sistemde büyük parobolik duvarlar ile dalgaların odaklanması ve genliklerinin arttırılması hedeflenmiştir.
Şekil 2.10 : ENERGETECH firmasının salınımlı su sütunu tipi enerji dönüştürücü sisteminin şematik gösterimi (Hagerman ve
2.4.3 Açık deniz tipi dalga enerjisi dönüştürücüleri
Bu tip sistemler dalgaların deniz tabanı ile etkileşime girip enerjilerini kaybetmediği su derinliklerinde kurulan sistemlerdir. Dalga enerjisinin tamamını kullanabilme avantajları bulunmaktadır. Ancak bu tip sistemlerin karmaşık bağlama sistemlerine ihtiyaç duymaları ve büyük dalga etkilerine maruz kalmaları nedeniyle yapısal tasarımlarında güçlükler bulunmaktadır. Ayrıca ürettikleri enerjinin deniz altı kablo sistemleri ile kıyıya taşınmaları gerekmektedir. Açıkdeniz tipi enerji dönüştürücüleri genellikle su yüzeyinde yüzen ve dalga hareketleri ile aşağı yukarı salımın yapan ve bu salınım hareketini elektrik enerjisine çeviren sistemlerdir. Şekil 2.11’de Pelamis adlı sistem görülmektedir. Bu sistem su üzerinde yüzen ve birbirine mafsallarla bağlanmış silindir parçalarından oluşmakta olup dalga etkisi ile oluşan hareketler mafsallarda bulunan hidrolik pistonlar aracılığı ile hidrolik güce çevrilmekte ve enerji üretilmektedir.
Şekil 2.11 : Pelamis enerji dönüştürücü sisteminin şematik gösterimi (Hagerman ve Bedard, 2004).
Açıkdeniz tipi dalga enerji dönüştürücülerine bir diğer örnek de Wave Dragon’dur. Wave Dragon, Danimarkalı bir firmanı önderliğinde geliştirilmiş, dalga aşma prensibine dayalı olarak çalışan, yüzer tipli bir enerji dönüştürücüsüdür. Sistem eğimli bir ön yüze sahiptir, gelen dalgalar bu ön yüz üzerinden tırmanarak yapı içerisindeki hazneye dökülür. Hazne tabanında bulunan bir türbin ile elektrik enerjisi üretilir. Sistem iki adet parabolik duvar ile dalgaları odaklamakta ve yüksekliklerini arttırarak daha fazla güç üretebilmektedir (Şekil 2.12 ve 2.13).
Şekil 2.12 : Wave Dragon sisteminin plan gösterimi (Cruz, 2008).
Şekil 2.13 : Wave Dragon sisteminin kesit gösterimi (Cruz, 2008).
Açıkdenizde kullanılan şamandıra tipli enerji dönüştürücü sistemleri de bulunmaktadır. Bunlara bir örnek olarak dalga hareketi ile su yüzeyinde salınım yapan şamandıraların hareketini doğrusal tipte jeneratörler ile elektrik enerjisine dönüştüren sistemler gösterilebilir (Şekil 2.14).
Şekil 2.14 : Lineer jeneratör tipi enerji dönüştürücü (Ivanova vd., 2005). Dalga enerjisi dönüştürücülerinin sınıflandırılmasında alternatif olarak, birinci nesil, ikinci nesil ve üçüncü nesil dönüştürücüler tanımlamaları da kullanılabilir (Randlov, 1996). Buradaki sınıflandırma, sistemin mevcut durumu esas alınarak yapılmaktadır. Örneğin birinci nesil sistemler, genellikle kıyıda veya yakın kıyıda yapılan Salınımlı Su Sütunu (OWC) tipi dönüştürücülerdir. Bu sistemler halihazırda İngiltere, Portekiz, Japonya ve Hindistan’da kurulu olan veya geliştirilen sistemlerdir. İkinci nesil sistemler ise yüzer pompa prensipli, yakın kıyı veya açık denizde uygulanabilecek olan sistemlerdir. Bu tipteki nispeten küçük boyutlu ve güçlü sistemlerin uygulamadaki başarıları da üçüncü nesil olarak adlandırılan, hem fiziksel boyut hem de güç açısından daha büyük açık deniz tipi sistemlerin yolunu açmıştır (Cruz, 2008).