tomron87/hebrew-wikipedia-sentences-corpus huggingface dataset:
בנוסף, ישנן תוכניות להקמת חוות רוח נוספות ברמת הגולן: חוות "רוח בראשית" בקרבת הר פרס וחווה נוספת בצפון רמת הגולן.
אנרגיית שפעול (נקראת גם אנרגיית הפעלה או אנרגיית אקטיבציה) היא האנרגיה המינימלית הדרושה להפעלת תגובה כימית.
נהוג לסמן את אנרגיית השפעול ב־Ea.
לפי תאוריית ההתנגשויות, כדי שמולקולה אחת תוכל להגיב עם מולקולה שנייה צריכים להתקיים שלושה תנאים:
ההתנגשות צריכה לספק די אנרגיה (לפחות אנרגיית השפעול) על מנת שהתגובה תתרחש.
המולקולות צריכות להתנגש באוריינטציה בה התגובה תוכל לצאת לפועל.
ככל ששתי המולקולות קרובות יותר, ענני האלקטרונים שלהן יידחו אחד את השני.
על מנת להתגבר על דחייה זו שתי המולקולות צריכות אנרגיה, שבדרך כלל מתקבלת מהאנרגיה הקינטית שלהן.
אם יש מספיק אנרגיה כדי להתגבר על הדחייה, והמולקולות מתקרבות מספיק כדי שתווצר משיכה ביניהן, נוצר קשר כימי בין המולקולות.
בדרך כלל כאשר הטמפרטורה נמוכה, למולקולות אין מספיק אנרגיה על מנת להגיב.
העלאת הטמפרטורה גורמת לעלייה באנרגיה הקינטית שלהן, הגורמת לעלייה בקצב התגובה.
בדרך כלל אנרגיית השפעול מוגדרת ככמות האנרגיה בקילו־ג'ולים הדרושה למול של המגיב להגיב.
בתגובות כימיות רבות, בנוסף ליצירת קשרים כימיים חדשים, מפורקים קשרים קודמים.
על מנת לפרק קשרים אלה יש להשקיע אנרגיה, האנרגיה הדרושה לפירוק כל הקשרים שיש לפרקם במגיבים שווה לאנרגיית השפעול.
דבר זה ניתן להמחיש על ידי תרשים פשוט.
ניקח לדוגמה את התגובה הפשוטה, שריפת גלוקוז:
אפשר לחשב את אנרגיית השפעול דרך משוואת ארניוס, שנותנת את הקשר בין קצב התגובה לאנרגיית השפעול:
כאשר A הוא קבוע התדירות, R הוא קבוע הגזים האוניברסלי, T הוא הטמפרטורה (ביחידות קלווין)
ו-k הוא קבוע קצב התגובה (A ו-k שונים לכל תגובה, כמו כן k תלוי גם בטמפרטורה).
מצב המעבר הוא המצב בו יש את האנרגיה החופשית הגבוהה ביותר, המצב הזה מתקיים לזמן מועט מאוד.
האנרגיה הדרושה כדי להגיע למצב המעבר היא אנרגיית השפעול.
בתגובה כימית רב שלבית יכולות להיות מספר מצבי מעבר.
חומרים המורידים את אנרגיית השפעול נקראים זרזים; זרז ביולוגי נקרא אנזים.
הזרזים משפיעים רק על אנרגיית השפעול ולא על אנרגיית המגיבים או התוצרים.
באמצעות הורדת אנרגיית השפעול, דרושה פחות אנרגיה על מנת להפעיל את הריאקציה ולכן הריאקציה מתרחשת בתדירות יותר גבוהה.
ישנם זרזים שמורידים את אנרגיית השפעול עד כדי כך שהריאקציה נעשית פי כמה מאות יותר תדירה.
בתורת הקוונטים, אנרגיית נקודת האפס היא האנרגיה הנמוכה ביותר של מערכת, והיא האנרגיה של מצב היסוד של המערכת.
את מושג אנרגיית נקודת האפס הגו אלברט איינשטיין ואוטו שטרן ב-1913, כתיקון לנוסחה של מקס פלאנק עבור האנרגיה של אוסצילטור הרמוני קוונטי.
מערכת בטמפרטורה של האפס המוחלט נמצאת במצב היסוד ומכאן השם שנתנו איינשטיין ושטרן לאנרגיה הזו.
מושג מקביל לאנרגיית נקודת האפס הוא אנרגיית הריק - האנרגיה ליחידת נפח שנמצאת בריק.
בקוסמולוגיה, אנרגיית הוואקום נחשבת למקור של הקבוע הקוסמולוגי, אולם יש בין שני גדלים אלו הפרש של 120 סדרי גודל - אי התאמה זו זכתה לכינוי "בעיית ההיררכיה של הקבוע הקוסמולוגי".
באופן ניסיוני, אנרגיית נקודת האפס של הריק יכולה להיות האחראית לאפקט קזימיר, אשר ניתן לצפייה ולמדידה בהתקנים ננומטריים הבנויים מחומרים מוליכים.
הכוח שאפקט קזימיר יכול להפעיל על התקנים ננומטריים משמעותי, והוא עשוי לגרום להם להתעקם ולהידבק.
מושג אנרגיית נקודת האפס רומז לאפשרות לשלוף אנרגיה ישירות מן הריק, והוא מושך את תשומת לבם של ממציאים ומדענים.
נכון להיום, אין אפשרות לשלוף אנרגיה שימושית מן הריק, למרות שמחקרים בכיוון זה נערכים גם כיום.
במדע בדיוני נעשה שימוש במקורות אנרגיה המבוססים על אנרגיית נקודת אפס.
אנרגיית מים היא אנרגיה שמקורה בתנועת מים, כגון זרימת מים במדרון או במפל, זרימת מים בנהרות, תנועת גלי הים, או זרמי גאות ושפל של האוקיינוסים.
אנרגיה זו מוגדרת כאנרגיה מתחדשת.
מאז ימי קדם נוצל כוח המים למטרות שימושיות.
כבר הרומאים והיוונים עשו שימוש באנרגיות מים מסוגים רבים תוך הזרמת המים גם באקוודוקטים להפעלת טחנות מים מסוגים שונים.
לפעמים אנרגיית המים משמשת כמקור אנרגיה מתחדשת להשקיה ולהפעלה של מכשירים מכניים שונים, כגון טחנות קמח, מנסרות, טחנות טקסטיל, טחנות לגריסת סלעים לחצץ ואו לאבקת צבע, פטישים מכניים, מנופי עגינה, מעליות ביתיות וטחנות עפרות.
טרמפות , המייצרות אוויר דחוס ממים נופלים, משמשות לעיתים להפעלת מכונות אחרות במרחק.
בשלהי המאה ה-19 הפכה אנרגיית המים למקור לייצור חשמל.
כראגסייד בנורת'מברלנד היה הבית הראשון שנעשה בו שימוש בהידרואלקטריות בשנת 1878. תחנת הכוח ההידרואלקטרית המסחרית הראשונה הוקמה במפלי הניאגרה בשנת 1879. בשנת 1881, מנורות הרחוב בעיר מפלי הניאגרה שבמחוז אונטריו, קנדה הופעלו באמצעות אנרגיית מים.
מאז תחילת המאה העשרים, המונח "אנרגיית מים" שימש כמעט אך ורק יחד עם הפיתוח המודרני של האנרגיה הידרואלקטרית.
מוסדות בינלאומיים כמו הבנק העולמי רואים באנרגיית מים אמצעי להתפתחות כלכלית מבלי להוסיף כמויות משמעותיות של פחמן לאטמוספירה, אף על פי שלסכרים המשמשים ליצור כוח הידרואלקטרי קיימת השפעה שלילית חברתית וסביבתית.
העדויות המוקדמות ביותר על גלגלי מים וטחנות מים מקורן בסהר הפורה, שבמזרח הקדום, במאה הרביעית לפני הספירה, במיוחד באימפריה הפרסית, 350 שנה לפני הספירה, באזורי עיראק, איראן ומצרים .
באימפריה הרומית ויטרוביוס תיאר טחנות מונעות על ידי מים במאה הראשונה לפני הספירה.
בטחנת ברבגל היו 16 גלגלי מים שעיבדו וטחנו עד 28 טון דגנים ליום.
גלגלי מים רומאיים שימשו גם לניסור שיש, למשל המנסרה של הירפוליס בסוף המאה ה-3 לספירה.
במנסרות אלה היה גלגל מים שהניע שני מוטות ארכובה וחיבור להפעלת שני מסורים.
מתקנים שכאלה ישנם גם בשתי טחנות מסור רומיות מזרחיות מהמאה ה-6 שנחפרו באפסוס ובג'רש בהתאמה.
הארכובה ומנגנון מוט החיבור של טחנות המים הרומיות הללו המירו את התנועה הסיבובית של גלגל המים לתנועה ליניארית של להבי המסור.
בסין, כבר משושלת האן (202 לפנה"ס - 220 לספירה) פטישים מכניים ומפוחים היו מונעים על ידי סקופי מים , ישנם היסטוריונים הטוענים שהפטישים המכניים היו מונעים על ידי גלגלי מים ולא על בסיס של סקופי מים.
כי לא היה להם מספיק כוח כדי להניע את מפוחי התנורים.
ניתן לראות בסין עדויות לגלגלי מים אנכיים המפעילים פטישים המונעים על ידי מים.
הטקסטים המוקדמים ביותר לתיאור מכשירים מסוג שכזה הם מילון ג'יג'יופיה משנת 40 לפני הספירה, הטקסט של יאנג שיונג המכונה פאנגיאן משנת 15 לפני הספירה, וכן שין שין שכתב הואן טאן בסביבות 20 לספירה.
בתקופה זו גם המהנדס דו שי הפעיל כוח באמצעות גלגלי המים על בוכנת - מפוח באתר להתכה ויציקות ברזל.
כוח של זרם מים המתפרץ בלחץ ממכל, שימש במכרות פתוחים להפקת עפרות ומתכות בשיטה הנקראת הצפת המצוק באמצעות אקוודוקטים שהובילו את המים למקום ההצפה והכרייה.
השיטה שימשה לראשונה במכרות הזהב של דולאוקותי בוויילס משנת 75 לספירה ואילך, אך פותחה בספרד במכרות כמו לאס מדולאס.
שיטת ההצפה הייתה בשימוש נרחב גם בבריטניה בתקופת ימי הביניים ובתקופות מאוחרות יותר להפקת עופרת ועפרות בדיל.
מאוחר יותר השיטה התפתחה לכרייה הידראולית כאשר נעשה בה שימוש במהלך הבהלה לזהב בקליפורניה.
בעולם המוסלמי בתקופת תור הזהב של האסלאם והמהפכה החקלאית הערבית (במאות 8–13 לספירה), מהנדסים איסלמיים עשו שימוש נרחב בכוח מים כמו גם בשימוש מוקדם בכוח הגאות, במתחמי מפעלים הידראוליים גדולים.
בעולם האסלאמי נעשה שימוש במגוון טחנות תעשייתיות המונעות על ידי מים, כולל בבתי מבטשות, טחנות קמח ביתיות, טחנות נייר, בוכנות, מנסרות, טחנות ספינה , תעשיות הברזל והפלדה, טחנות בתעשיית זיקוק הסוכר וטחנות גאות .
במאה ה-11 פעלו טחנות תעשייתיות אלו ברחבי העולם האסלאמי, מאל-אנדלוס וצפון אפריקה ועד המזרח התיכון ומרכז אסיה .
מהנדסים מוסלמים השתמשו גם בטורבינות מים, בגלגלי שינים ובטחנות מים להעלאת מים ממפלס נמוך למפלס גבוהה, היו חלוצים בשימוש בסכרים כמקור כוח מים, לשימוש בטחנות מים ובמכונות להעלאת מים.
מהנדס המכונות האסלאמי אל-ג'זארי (1136–1206) תיאר עיצובים של 50 מכשירים, רבים מהם מונעים במים, בספרו "ספר הידע של מכשירים מכניים גאוניים", הוא מתאר שעונים, מכשיר להגשת יין, וחמישה מכשירים להרמה מים ומטענים".
בנוסף לאלה הוא מתאר מתקן חגורה אינסופית עם כדים מחוברים המבוססת על גלגל מים.
בשנת 1753 פרסם המהנדס הצרפתי ברנרד פורסט דה בלידור ספר בשם "אדריכלות הידראוליקה Architecture Hydraulique" שתיאר מכונות הידראוליות עם ציר אנכי ואופקי.
במהפכה התעשייתית היה ביקוש רב למכונות שכאלה דבר שגרם גם להתפתחות המכונות.
בסוף המאה ה-18 היו באירופה בסביבות 500,000 עד 600,000 טחנות מים שהפעילו טחנות קמח ומכונות אחרות.
התפוקה הממוצעת של טחנות אלה הייתה בין 3 ל־5 קילוואט, במערכות הגדולות ביותר היו מגיעות מעל 40 קילוואט.
עם התפתחות רשתות חשמל הידראוליות נעשה שימוש בצינורות להובלת מים בלחץ ולהעברת כוח מכני מהמקור למשתמשי הקצה.
מקור הכוח היה בדרך כלל גלגל מים, שהפעיל משאבה.
שימוש נרחב בטכנולוגיה זו נעשה בערים ויקטוריאניות בבריטניה.
רשת חשמל הידראולית פותחה גם בז'נבה, שווייץ.
מזרקת סילון המים המפורסמת בעולם תוכננה במקור כשסתום הפחתת לחץ יתר ברשת הצנרת להולכת המים.
בתחילת המהפכה התעשייתית בבריטניה, המים היו מקור הכוח העיקרי להמצאות חדשות כמו נול המים או מסגרת מים לתעשיית הבדים שהתבסס על גלגל מים של ריצ'רד ארקרייט.
אף על פי שהשימוש בכוח מים פינה את מקומו לאנרגיית קיטור בטחנות והמפעלים הגדולים, הוא עדיין שימש במהלך המאה ה-18 וה- 19 לפעולות קטנות רבות יותר, כמו להניע את המפוח בתנורי רם קטנים (למשל תנור Dyfi).
בשנות ה-30 של המאה העשרים, בשיא הבניית של תעלות המים בארצות הברית.
אנרגיית מים שימשה להובלת דוברות במעלה ובמורד הנהרות ולהפעלת קרוניות כבלים במעלה גבעות תלולות.
ההתקדמות הטכנולוגית העבירה את גלגל המים הפתוח לטורבינה סגורה או למנוע מים .
פרנסיס , בזמן שעבד כמהנדס ראשי בחברת "לואל תאי שיט ותעלות" - Lowell's Locks and Canals company, שיפר את הטורבינות הסגורות שהגיעו ליעילות של 90%.
הוא יישם עקרונות מדעיים ושיטות לבדיקת בעיות תכנון בטורבינות.
שיטות החישוב המתמטיות והגרפיות שלו אפשרו תכנון טורבינות בעלות יעילות גבוהה ולהתאים אותן בדיוק לתנאי הזרימה הספציפיים של האתר בו הן הוצבו.
טורבינת התגובה של פרנסיס נמצאת בשימוש נרחב.
בשנות ה-70 של המאה העשרים, פיתח לסטר אלן פלטון לטובת מערכת הכרייה בקליפורניה, את טורבינת הדחפים הגלגלית של פלטון היעילה ביותר, שניצלה את אנרגיית המים.
חישוב הספק המופק ממערכת הידרואלקטרית
המושגים Hydropower ו-Waterpower הם שמות נרדפים ל-Hydroelectric Power שמשמעותו המרת אנרגיה שמקורה בתנועת מים לאנרגיה חשמלית.
אנרגיית הכבידה של המים (אנרגיה פוטנציאלית) הנופלים מראש מפל מתורגמת לאנרגיה קינטית המניעה טורבינות בתחתיתו.
בהנחה שלחץ האוויר בסביבת המפל אחיד (ושווה ללחץ האטמוספירי) נפעיל את חוק שימור האנרגיה על נפח בקרה המכיל את המים במפל ברגע נתון והמוקף במעטפת בקרה:
היא קצב כניסת אנרגיה חיצונית למערכת
הוא קצב העבודה (הספק) הנעשית על ידי מערכת המוגדרת על ידי המפל
וקטור יחידה הניצב למעטפת הבקרה
אנרגיית כבידה סגולית (אנרגיית כבידה ליחידת מסה)
אנרגיה קינטית סגולית (אנרגיה קינטית ליחידת מסה)
אנרגיה פנימית סגולית (אנרגיה פנימית ליחידת מסה)
בהנחה שאין מקור אנרגיה חיצוני המזין את המערכת יוצא ש- ו- .
כאשר גובה המפל אז .
כאשר הוא שטח החתך הניצב לזרם המים במפל, היא הספיקה הנפחית ו- היא הספיקה המסית שלו.
בפועל נצילות המערכת אינה מושלמת והעבודה המופקת ממנה מהווה שבר מהנצילות המקסימלית.
כאשר היא נצילות המערכת ו- הוא קצב העבודה המופקת מהמפל.
לשם המחשה, הספק טורבינה בעלת נצילות של בגובה 145 המוּנעת על ידי מפל מים וספיקה נפחית של 80 בהנחת צפיפות מים של 1000 ותאוצת כובד של 9.81 הוא 97 לפי החישוב הבא:
מפעילי תחנות הידרואלקטריות ישוו את סך האנרגיה החשמלית המיוצרת עם האנרגיה הפוטנציאלית התאורטית של המים העוברים דרך הטורבינה כדי לחשב את היעילות שלה.
נהלים והגדרות לחישוב היעילות מוצגים בקודי בדיקה כגון ASME PTC 18 ו-IEC 60041. בדיקת שטח של טורבינות משמשת לאימות היעילות המובטחת של היצרן.
לצורך חישובים מדויקים, יש לקחת בחשבון שגיאות עקב עיגול מספרים של הערכים הקבועים.
מערכות אנרגיית מים מסוימות כגון גלגלי מים יכולות לנצל כוח, מזרימת גוף מים מבלי לשנות בהכרח את גובהו.
במקרה זה, הכוח הזמין הוא האנרגיה הקינטית של המים הזורמים.
גלגלי מים מסוימים יכולים לנצל ביעילות את שני סוגי האנרגיה.
זרימת המים בנחל יכולה להשתנות מאוד מעונה לעונה.
פיתוח אתר אנרגיית מים דורש ניתוח של רשומות הזרימה של הנחלים ושיטפונות באזור האתר, המתמשכות לעיתים על פני עשרות שנים, כדי להעריך את אספקת האנרגיה השנתית המהימנה.
סכרים ומאגרים מספקים מקור כוח אמין יותר על ידי כך שהם מאפשרים ויסות של שינויים עונתיים בזרימת המים.
עם זאת למאגרים השפעה סביבתית משמעותית, כמו שינוי בזרימת הנחלים הטבעית.
תכנון הסכרים חייב לקחת בחשבון גם את המקרה הגרוע ביותר, "הצפה מקסימלית של המאגר ככל הנראה" שניתן לצפות באתר; בדרך כלל בתכנוני סכרים יש לתכן מגלשי מברץ למקרה של הצפת יתר של המאגרים כדי להוביל את עודפי המים בזמן שיטפונות סביב הסכר.
כוח המים הוא בעל פוטנציאל גדול לייצור חשמל, תלוי בכמות המשקעים והתנאים הטופוגרפיים או הגאוגרפיים.
הפוטנציאל השמיש מבחינה טכנית בעולם נאמד בכ־26,000 TWh לשנה, מתוכם 21,000 TWh יכול לשמש גם מבחינה כלכלית.
הפוטנציאל שניתן לפתח בפועל הוא בסביבות 16,000 TWh, כמות זו תואמת כמעט לביקוש החשמל העולמי בשנת 2005.
בשנת 2016 הותקנו ברחבי העולם תחנות כוח מים הידרואלקטריות בקיבולת מצטברת של כ־1096 GW, שייצרו כ־4100 TWh.
לפיכך, תחנות הכוח ההידרואלקטריות סיפקו רק 16.6% מדרישות האנרגיה החשמלית בעולם שהם כ־2/3 מסך החשמל שנוצר ממקורות מתחדשים, שהיוו 24.5% מביקוש החשמל בעולם.
ייצור זה היה יותר מפי 1.7 מהייצור של תחנות הכוח הגרעיניות, שספקו בשנת 2012 כ־2,346 TWh.
מחצית מהייצור של הכוח ההידרואלקטרי העולמי מתבצע בעיקר בחמש מדינות, סין, ברזיל, קנדה, ארצות הברית ורוסיה.
בעשור הקרוב, תגדל יכולת ייצור החשמל המבוססת על אנרגיית מים בעיקר בסין, טורקיה, ברזיל והודו.
+עשר המדינות, יצרניות החשמל מאנרגיית המים בכמות הגדולה ביותר בעולם בשנת 2009המדינהייצור החשמל
השנתי ב-TWhהחלק מכלל ייצור החשמל
טחנת מים היא טחנה המשתמשת בכוח המים.
זהו מבנה המשתמש בגלגל מים או בטורבינת מים כדי להניע תהליך מכני כמו כרסום, שחיקה (טחינה) באבני רחיים, גלגול או פטיש.
יש צורך בתהליכים כאלה בייצור מוצרים וחומריים רבים, כולל קמח, לוחות עץ, נייר, טקסטיל, צבע ומוצרי מתכת רבים.
טחנות מים אלה כוללות טחנות קמח, גריסה ושחיקה, מנסרות, טחנות נייר, מבטשות בתעשיות הטקסטיל, טחנות פטיש בהן מפוררים סלעים לחצץ, טחנות גלגול, טחנות תיל ליצור כבלי פלדה וברזל.
אחת הדרכים העיקריות לסווג טחנות מים היא על ידי כיוון הגלגל (אנכי או אופקי), האחת מונעת על ידי גלגל מים אנכי באמצעות מנגנון של תיבת הילוכים, והשנייה מצוידת בגלגל מים אופקי ללא מנגנון כזה.
ניתן לחלק את טחנות גלגל המים האנכי, על פי המקום בו המים פוגעים במשוטי הגלגלים, לטחנות גלגל מים שנגיעת המים בתחתית הגלגל, או בחלק העליון שלו בקדמת הגלגל או בצד האחורי שלו.
דרך נוספת לסווג טחנות מים היא על ידי תכונה חיונית לגבי מיקומן: טחנות הגאות מנצלות את תנועת הגאות והשפל; טחנות ספינות הן טחנות מים על סיפון (ומהוות) ספינה.
במקום שיש עומד מים גדול (גבוהה) ניתן לייצר אוויר דחוס ישירות ללא חלקים נעים.
בתכנונים שכאלה, מים הנופלים מגבוה רב מתערבבים עם בועות אוויר שנוצרות באמצעות מערבולת או על בסיס עקרון ונטורי שבו בנקודה צרה של צנרת המים נוצר תת-לחץ השואב אוויר לתוך הצנרת.
בהמשך המים הזורמים במורד פיר או הצנרת לתא תת-קרקעי, בעל גגות גבוהים.
בתא האוויר הכלוא בתוך המים נפרד מהם ונלכד מתחת לגגות.
גובה עמוד המים הנופל שומר על דחיסת האוויר בחלקו העליון של החדר, ואילו בתחתית התא נמצאת היציאה, שממנה מתאפשר למים לזרום אל ערוץ הנהר/נחל הנמצא בגובה נמוך יותר מהכניסה.
אל פתחים נפרדים בגגות התא מתחברת צנרת האוויר הדחוס המספקת אותו לשימושים שונים בתעשייה.
בשנת 1910 נבנה מתקן על בסיס עיקרון זה על נהר מונטריאול ליד קובלט, אונטריו שסיפק 5,000 כוחות סוס למכרות סמוכים.
אנרגיה הידרואלקטרית היא נגזרת של אנרגיית מים לייצור חשמל.
זהו השימוש העיקרי בימינו באנרגיית מים.
תחנות כוח הידרואלקטריות יכולות לכלול מאגר מים (שנוצר בדרך כלל על ידי סכר) כדי ליצור את האנרגיה של מים נופלים, או להשתמש באנרגיה הקינטית של המים.
מפעלים הידרואלקטריים יכולים להיות שונים בגודלם, ממפעלים קטנים בגודל קהילתי המספקים חשמל לאוכלוסייה קטנה מקומית ועד למפעלים גדולים מאוד המספקים חשמל למדינה שלמה.
נכון לשנת 2019, תחנות הכוח הגדולות בעולם הן תחנות כוח הידרואלקטריות קונבנציונליות המבוססים על סכרים.
ניתן להשתמש באנרגיה הידרואלקטרית גם לאחסון אנרגיה בצורה של אנרגיה פוטנציאלית בין שני מאגרים בגבהים שונים על בסיס אנרגיה שאובה או אגירה שאובה.
מים נשאבים במעלה המאגרים בתקופות של ביקוש נמוך לחשמל שישוחררו מהמאגרים העליונים כאשר הביקוש לחשמל גבוה או שהייצור מערכת החשמל הכללית נמוך ביחס לביקוש.
צורות אחרות של ייצור חשמל מאנרגיית מים כוללות מחוללי זרם מגאות ושפל המשתמשים באנרגיה הנוצרת כתוצאה מגאות ושפל של אוקיינוסים, נהרות ומערכות תעלות לייצור חשמל.
השפעות חברתיות וסביבתיות של סכרים
סכרים גדולים יכולים להרוס מערכות אקולוגיות סביב הנהרות, לכסות שטחים נרחבים של אדמה במים, לגרום לפליטת גזים מצמחייה נרקבת מתחת למים ולעקור אלפי אנשים מבתיהם ולהשפיע על פרנסתם.
יישובים ובתי גידול שנמצאו במעלה הנהר מוצפים.
הסכר הידוע כסכר שלושת הנהרות הוקם במקום בו מצטרפים שני נהרות לנהר היאנגצה שהוא אחד הנהרות הארוכים בעולם, האזור כולו ידוע בנופו המיוחד כאשר הסתיימה בניית הסכר הוצפו שלושה קניונים, ואיתם הוצף שטח של כמיליון קמ"ר.
האגם כיסה את אחד הנופים היפים בסין, אתרים ארכאולוגים חשובים, ואת מה שהיה ביתם של מיליוני תושבים שפונו.
תופעות שליליות דומות נכרות גם בעקבות הקמת סכר אסואן על הנילוס.
בניית סכר אסואן הפרה את האיזון האקולוגי בסביבת הים התיכון בכלל ובארץ ישראל בפרט.
הפרת האיזון האקולוגי משפיעה במישורים רבים החל מהתשתית הקרקעית, דרך חקלאות הדיג וההידרולוגיה, וכלה בנושאי אוקיינוגרפיה ואקלים.
חול שנסחף מהנילוס מגיע הרבה פחות לחופי מדינת ישראל דבר הגורם להתמוטטות קטעים רבים מרכס הקורקר שלאורך החוף.
דבר המעמיד בתים רבים בסכנת התמוטטות באזורי הרצליה ונתניה.
סכר גלן שהוקם על נהר הקולורדו, עצר את השיטפונות העונתיים שניקו את החול מדפנות הקניון, מה שגרם לחדירת מיני צמחים פולשים, שגורמו לפגיעה בבעלי החיים המקומיים.
נוצרים מחסומי רבייה על ידי סכרים.
דגי סלמון וצלופחים אינם מצליחים להשלים את מחזור חיהם בגלל סכרים.
שני המינים מחלקים את חיהם בין האוקיינוסים לנהרות, הסכרים בנהרות מונעים את עליתם במעלה הנהר והתוצאה היא כי בכל העולם יש ירידה של כשלושים אחוז באוכלוסיותיהם.
בהתחשב בעובדה ששני המינים נחשבים למעדן מבוקש בעולם כולו הרי זו פגיעה קשה בכלכלת הדיגים במדינות רבות.
סחף שמקורו בהרים אינו מגיע עוד לדלתת הנהר, והדלתה נאכלת.
סחף אינו מדשן את אדמות החקלאים לאורך הנהר, והנהר אינו מציף אותן, כפי שהיה קורה פעם לאורך הנילוס למשל.
המדף היבשתי של חופים סמוכים נשחק עקב אי הגעת סחף (תהליך שמשפיע בצורה חזקה על מישור החוף של ארץ ישראל)
המאגר שנוצר מאחורי הסכר עלול להביא להתפשטות יתושי המלריה.
התפתחות של סכסוכים בינלאומיים בין המדינות בהן עובר הנהר שנסכר.
הסכסוך עשוי לנבוע כתוצאה מהשינויים במשטר המים, בתוואי הגבול (שמשתנה כתוצאה מסכירת הנהר) ובשימושי המים.
לדוגמה סכסוך המים בין ישראל לסוריה בעקבות ניסיון הסורים להטות את הירדן וסכירת הירמוך.
כנ"ל גם ההסכם בין ישראל לירדן המתייחס לסכר דגניה על הירדן ביציאה מהכנרת.
דוגמה נוספת הסכסוך בין איתיופיה מצרים וסודאן, בעקבות כוונת אתיופיה להקמת סכר על הנילוס הכחול.
חבלה בסכר אחרי הקמתו עלולה לגרום לשיטפונות שיציפו אזורים עירוניים, כלומר פגיעה קטלנית במיליוני אנשים.
את מפעל החשמל ההידרואלקטרי בנהריים, שנקרא "ירדן א'", הקים פנחס רוטנברג.
תחנת הכוח שנבנתה הייתה הראשונה מבין ארבע תחנות שתכנן רוטנברג להקים לאורך בקעת הירדן.
תוכניתו המקורית של רוטנברג הייתה הקמת 13 תחנות כוח הידרואלקטריות בארץ ישראל.
רוטנברג קיבל ב-21 בספטמבר 1921 לאחר מאמצים, זיכיון לתקופה של שבעים שנה לניצול מי הירדן ומי הירמוך להספקת חשמל בארץ ישראל ובעבר הירדן.
עם ההכרזה על הקמת המדינה, ב-15 במאי קיבלו תושבי תל אור ועובדי חברת החשמל בנהריים אולטימטום מהלגיון הירדני להיכנע או לעזוב את המקום.
מחלקת ההגנה עזבה עם רוב הנשק ונשארו במקום בעלי תעודות זהות ירדניות.
הצבא העיראקי נכנס לנהריים ולקח בשבי 30 מאנשי המקום.
עם כיבוש המקום על ידי כוחות ירדן בראשית מלחמת העצמאות, הופסקה פעילותו של המפעל.
היישוב תל אור וכן המפעל נבזזו ונהרסו על ידי החיילים הירדנים והעיראקים.
לקראת סוף מלחמת העצמאות בקשו בצה"ל לכבוש את נהריים, אך ההתקפה בוטלה.
במסגרת הסכם שביתת הנשק בין ישראל וירדן ב-1949, חלק משטחה של נהריים (להוציא תחנת הכוח עצמה) ניתן לישראל.
מספר קבוצים הממוקמים לאורך נהר הירדן יצרו לעצמם תחנות הידרואלקטריות קטנות לצריכה עצמית ולמכירת עודף החשמל, לחברת החשמל.
סך הייצור הכללי באמצעות תחנות אלו (כ־6.7 מגה-ואט) הוא זניח בהשוואה ליכולת הייצור הארצית של כ־13,000 מגה-ואט, נכון לשנת 2013.
בעת התכנון הראשוני של המוביל הארצי, הוצע לשלב במוביל מערכת של אנרגיה שאובה, על ידי שימוש בהפרש הגובה בין מאגר המים בכנרת ובין מאגר אשכול בעמק בית נטופה.
שלושה אתרים נמצאו מתאימים: מבוא חמה, רמת פוריה והר ארבל, אך הפרויקטים האלה לא יצאו לפועל.
עד שנת 2009 נתנו ארבעה רישיונות להקמת תחנות כוח הפועלות בטכנולוגיית אגירה שאובה:
בצוק מנרה - לחברת "אגירה שאובה-אלקטרה" בהיקף של עד 200 מגה-ואט.
הפרשי הגובה בין המאגרים - כ-760 מ'.
הפרויקט לא יצא אל הפועל בגלל חוסר כדאיות כלכלית.
בגלבוע - לחברת "פי.אס.פי השקעות" בהיקף של עד 300 מגה-ואט.
הפרשי הגובה בין המאגרים - כ-500 מ'.
במחצבת נשר (סמוך לחיפה) - הפרויקט בוטל בגלל התנגדות של עיריית נשר.
בכוכב הירדן, על ידי "תהל אנרגיית מים", בהיקף של 340 מגהווט.
בתחילת 2017 החליטה רשות החשמל שלא להגדיל את מכסת ייצור החשמל מאנרגיה שאובה, בגלל הצפי לכניסת מצברים אוגרי חשמל לשימוש המוני.
אנרגיית סריג (lattice energy) של סריג יוני היא מידת החוזק של הקשרים היוצרים אותו.
אנרגיית הסריג זהה גם לאנרגיה הדרושה כדי לפרק את המוצק למרכיביו, יוני גז.
באותו אופן ניתן להגדיר את אנרגיית הסריג כאנרגיה הנפלטת כאשר יוני הגז נקשרים ליצור את המוצק היוני.
אנרגיית הסריג תלויה במטענים וברדיוס של היונים: ככל שהמטען של היונים גדול יותר אנרגיית הסריג עולה (בסימון המקובל הופכת לשלילית יותר), וככל שהרדיוס קטן (היונים במוצק מתקרבים זה לזה) אנרגיית הסריג עולה.
המושג נמצא בשימוש בעיקר בהקשר של גבישים אנאורגניים.
עבור חומר נתון, לא ניתן לקבוע את אנרגיית הסריג ישירות, אך ניתן לחשבה בעזרת נתונים ניסיוניים.
אנרגיית הסריג ניתנת בדרך כלל ביחידות של קילו-ג'אול למול.
לדוגמה, כאשר נתרן כלורי מוצק מפורק לרכיביו היוניים:
, אנרגיית הסריג היא 768 kj/mol
ניתן לחשב את אנרגיית הסריג באמצעות וריאציה של חוק קולון:
אנרגיית קשר כימית היא הערך המייצג את מידת חוזקו של קשר כימי.
זו היא האנרגיה שיש להשקיע על מנת לפרק מולקולה לאטומים בודדים.
אנרגיית הקשר נמדדת, בדרך כלל, ביחידות של J·mol−1, המבטאות את מספר הג'אולים שיש להשקיע כדי לפרק את הקשרים במול של מולקולות.
לדוגמה, אנרגיית הקשר הממוצעת של C-H במתאן, העומדת על 414 KJ·mol−1, מייצגת את השינוי באנתלפיה הנדרש לפירוק מולקולת מתאן לאטום פחמן וארבעה רדיקלי מימן.
לחלופין, נהוג לייצג את אנרגיית הקשר הכימית ביחידות של אלקטרון וולט למולקולה.
לדוגמה, אנרגיית הקשר הממוצעת של C-H במתאן היא 4.29 אלקטרון וולט למולקולה.
במונחי אנרגיית פוטון, זו נמצאת בתחום העל-סגול הקרוב.
התאמה בין אנרגיית קשר לאורך קשר
ישנו קשר בין אנרגיית (חוזק) הקשר לאורך הקשר.
לכן, ניתן להשתמש ברדיוס המתכתי, הרדיוס היוני והרדיוס הקוולנטי של כל אטום במולקולה על מנת להעריך את חוזק הקשר.
לדוגמה, הרדיוס הקוולנטי של האטום בור מוערך ב-83 פיקומטר, אבל אורך הקשר B-B במולקולת B_2 Cl_4 הוא 175 פיקומטר, ערך גדול בהרבה.
מתוך הנתונים הללו ניתן להסיק שהקשר בין שני אטומי בור הוא קשר יחיד חלש.
לעומת זאת, הרדיוס המתכתי של רניום הוא 137.5 פיקומטר, כאשר במולקולת Re_2 Cl_8 אורך הקשר Re-Re הוא 224 פיקומטר.
מהנתונים הללו ניתן להסיק שהקשר האמור נחשב חזק.
קשר זה מכונה קשר מרובע.
גורמים המשפיעים על אנרגיית הקשר
ישנם מספר גורמים מרכזיים המשפיעים על אנרגיית הקשר:
סדר הקשר – קשר קוולנטי משולש חזק מקשר קוולנטי כפול, אשר חזק מקשר קוולנטי יחיד.
המרחק – ככל שאטומים קטנים יותר, הם קרובים יותר זה לזה והמשיכה ביניהם חזקה יותר.
אלקטרושליליות – ככל שהפרש האלקטרושליליות בין האטומים המחוברים בקשר הוא גדול יותר, כך אנרגיית הקשר גדולה יותר.
מידת הקוטביות – ככל שהקשר קוטבי יותר המטענים החלקיים של הקטבים גדולים יותר וכוחות המשיכה בין המטענים חזקים יותר (חוק קולון).
בפיזיקה של חומר מעובה, אנרגיית פרמי (מסומנת לרוב כ- או ) היא האנרגיה של רמת האנרגיה המאוכלסת הגבוהה ביותר במערכת פרמיונים בטמפרטורת האפס המוחלט.
זוהי גם האנרגיה הנדרשת להוספת חלקיק למערכת, כלומר הפוטנציאל הכימי של המערכת, בטמפרטורת אפס קלווין.
בטמפרטורה גבוהה מאפס הפוטנציאל הכימי שונה מאנרגיית פרמי.
אנרגיית פרמי קרויה על שמו של אנריקו פרמי.
לאנרגיה זו חשיבות רבה בפיזיקה, שכן רמת פרמי של מוצק קובעת את המוליכות החשמלית שלו: בגביש, מבנה הפסים מתאר את רמות האנרגיה כפסים שבהם יש רצף של רמות אנרגיה (פסי הולכה ופסי ערכיות) ופסים ללא רמות (פסים אסורים) לסירוגין.
כאשר רמת פרמי של חומר מסוים נמצאת בפס ההולכה או בפס הערכיות, החומר מוליך.
כאשר רמת פרמי נמצאת בפס אסור, החומר מבודד או מוליך למחצה, כתלות בגודל פער האנרגיה בין רמת הערכיות שמתחת לרמת פרמי לרמת ההולכה שמעליה.
האנרגיה הממוצעת עבור גז תלת־ממדי של פרמיונים מנוון לא יחסותי:
מהירות פרמי היא המהירות בה יהיה לפרמיון אנרגיה קינטית השווה לאנרגיית פרמי.
אנרהודר (באוקראינית: Енергодар) היא עיר במחוז זפוריז'יה, אוקראינה.
אנרהודר הוקמה ב-12 ביוני 1970 עם תחילת הבנייה של תחנת כוח באזור (בניית תחנת הכוח הושלמה ב-1977).
ב-1971 הושלמה בנייתם של בית הספר וגן הילדים, ב-1972 נבנו מרכז מסחרי, סניף דואר וקולנוע, ב-1974 נבנה מרכז רפואי.
ב-1985 מספר התושבים הגיע ל-50,000 והיישוב קיבל מעמד של עיר.
המעסיקים העיקריים של העיר הן שתי תחנות כוח, כשבאחת מהן, תחנת הכוח הגרעינית זפוריז'יה מועסקים כ-11,500 פועלים.
אנרגיית קשר גרעינית היא אנרגיית הקשר המהווה את האנרגיה הנדרשת כדי לפרק את גרעין האטום למרכיביו, פרוטונים ונייטרונים.
כל גרעין של כל אטום, פרט למימן-1 (העשוי מפרוטון בלבד, ללא נייטרונים), נושא אנרגיית קשר גרעינית.
אנרגיית הקשר הגרעינית נובעת מהכוח הגרעיני, הנישא על ידי מספר סוגים של מזונים, לרבות הפאיון.
אנרגיית קשר גרעינית לנוקליאון (nuclear binding energy per nucleon), הנמדדת ביחידות של מגה אלקטרונוולט לנוקליאון, היא סך כל אנרגיית הקשר הגרעינית של גרעין נתון חלקי מספר הנוקליאונים שהוא מכיל.
זו אנרגיית הקשר הגרעינית הממוצעת שכל נוקליאון תורם לגרעין.
טווח אנרגיות הקשר הגרעיניות נע בין 1.3697 MeV לנוקליאון בגרעין של מימן-2 ל-8.7945 MeV לנוקליאון בגרעין של ניקל-62. מכיוון שאנרגיית הקשר הגרעינית לנוקליאון שלו היא הגבוהה ביותר, ניקל-62 הוא הגרעין היציב ביותר הקיים בטבע.
אנרגיית הקשר הגרעינית מביאה לקיומו של פער מסה (mass defect) בגרעין.
פער המסה של גרעין שווה לאנרגיית הקשר הגרעינית שלו.
פער המסה הוא ההפרש בין סך המסות של הנוקליאונים בגרעין (סך כל המסות של הפרוטונים והנייטרונים, כחלקיקים נפרדים) לבין מסת הגרעין, הנמדדת ביחידות של מסה אטומית מאוחדת (u) או של מגה אלקטרונוולט (MeV).
לדוגמה, גרעין של פחמן-12 כולל 6 פרוטונים ו-6 נייטרונים.
סך המסה של אלו, כאשר הם נפרדים (אינם קשורים לכדי גרעין), הוא 11,267.0249676 MeV בדיוק.
המסה האטומית של פחמן-12 היא .
נתון זה כולל גם את 6 האלקטרונים המקיפים את הגרעין, אשר סך המסה שלהם הוא 3.0659936766 MeV בדיוק.
לפיכך, מסת הגרעין של פחמן-12 היא 11,174.8631511234 MeV בלבד – דהיינו, 92.1618164766 MeV פחות מאשר סך המסות של הפרוטונים והנייטרונים המרכיבים את הגרעין.
זה הוא פער המסה, או אנרגיית הקשר הגרעינית, של פחמן-12. זו כמות האנרגיה הדרושה כדי להפריד גרעין כזה למרכיביו.
אם תושקע כמות זו של אנרגיה לתוך הגרעין, תוך פירוקו למרכיביו, סך המסות של אותם מרכיבים (נוקליאונים) יחזור להיות הערך הרגיל של המסות שלהם כחלקיקים נפרדים, במקום הערך ה"מופחת" שיש להן בגרעין.
הווה אומר, כאשר נוקליאונים קשורים לכדי גרעין, כל אחד מהם "תורם" חלק מהמסה שלו כדי שתהפוך לאנרגיית קשר גרעינית.
למעשה, נתון זה הוא הקובע את ההפרש בין המסה הממוצעת המשוקללת של מרכיבי האטום (פרוטון אחד, נייטרון אחד ואלקטרון אחד), שהיא 939.17424677305 MeV, לבין יחידת מסה אטומית מאוחדת אחת ().
אנרגיית קשר גרעינית ואנרגיה גרעינית
אנרגיה גרעינית מופקת, לרוב, בשתי דרכים: ביקוע גרעיני או היתוך גרעיני.
קיימות גם צורות אחרות של אנרגיה גרעינית, לרבות האנרגיה המשתחררת בעת דעיכה רדיואקטיבית, אך ביקוע והיתוך הם המנגנונים העיקריים בהם נעשה שימוש, הן בכורים גרעיניים והן בנשק גרעיני.
האנרגיה המשתחררת בתהליכים אלו היא למעשה אנרגיית קשר גרעינית.
במקרה של היתוך, אנרגיית הקשר הגרעינית משתחררת כאשר נוקליאונים, הנמצאים בגרעינים הקלים מניקל-62, נקשרים לכדי גרעין חדש, כבד מזה שבו נמצאו הנוקליאונים לפני כן.
בעת ההיקשרות, כל נוקליאון "תורם" חלק מהמסה שלו וזו הופכת לאנרגיה, בתהליך אקסותרמי.
אנרגיה זו היא המופקת משלב ההיתוך של נשק תרמוגרעיני וכן מכורי היתוך מימניים.
במקרה של ביקוע, מנגנון שחרור אנרגיית הקשר הגרעינית מורכב יותר.
ככלל, פירוק של גרעין למרכיביו דורש השקעת אנרגיה, כלומר, לכאורה הוא אמור להיות תהליך אנדותרמי.
אולם, עבור גרעינים הכבדים מניקל-62, הנתון המכריע אינו אנרגיית הקשר הגרעינית עצמה, אלא ההפרש בין עודף אנרגיית הקשר הגרעינית של איזוטופ נתון, יחסית לזו של פחמן-12, לבין עודף אנרגיית הקשר הגרעינית של האיזוטופ אליו הוא הופך בתהליך הביקוע.
כאשר קיים הפרש עודף מסה חיובי בין המגיבים לבין התוצרים, יכול להתרחש ביקוע גרעיני שישחרר כמות חיובית של אנרגיה.
אנרגיית קשר כרומודינמית (chromodynamic binding energy או quantum chromodynamics binding energy) היא אנרגיית הקשר המחברת קווארקים ליצירת האדרונים.
זו אנרגיית השדה של הכוח החזק, הנישא על ידי גלואונים.
מרבית המסה של האדרונים היא למעשה אנרגיית קשר כרומודינמית.
זאת, דרך שקילות המסה והאנרגיה.
במקרה של נוקליאונים – פרוטונים ונייטרונים – אנרגיית הקשר הכרומודינמית מהווה כ-99% ממסת החלקיק.
בהקשר זה, אנרגיית הקשר הכרומודינמית כוללת מספר מרכיבים: ראשית, אנרגיית גלואון (gluon energy), האנרגיה הנישאת על ידי הגלואונים עצמם; שנית, אנרגיה קינטית של הקווארקים בתוך ההאדרון, הנעים קרוב למהירות האור; שלישית, מסה-אנרגיה של זוגות קווארקים-אנטיקווארקים וירטואליים המתקיימים בתוך ההאדרון.
עבור פרוטונים, סכום מסות המנוחה של שלושת קווארקי הערכיות (valence quarks), שני קווארקי למעלה וקווארק למטה, הוא כ-9.4 MeV, בעוד מסת ההאדרון היא כ-938.3 MeV.
עבור נייטרונים, סכום מסות המנוחה של שלושת קווארקי הערכיות, שני קווארקי למטה וקווארק למעלה, הוא כ-11.9 MeV, בעוד מסת ההאדרון היא כ-939.6 MeV.
לאור העובדה שכמעט כל מסת האטום מרוכזת בנוקליאונים, כ-99% מהמסה של החומר הרגיל (חומר באריוני) היא בעצם אנרגיית קשר כרומודינמית.
תופעה זו, של מסה האדרונית הגדולה במידה ניכרת ממסת קווארקי הערכיות של ההאדרון, קשורה לשבירת סימטריה כיראלית (chiral symmetry breaking).
אנרגיית קול היא צורת אנרגיה הנובעת מרטיטת גוף מסוים, הגורמת בכך תנועה במולקולות של מדיום בלתי-קשיח, כגון אוויר.
אוזן האדם מסוגלת לשמוע צלילים שתדירותם 20,000-20 מחזורים (רטיטות)בשנייה.
צלילים שתדירותם עולה על 20,000 הרץ קרויים "על-שמעיים".
עוצמת הקול נמדדת בדציבלים, אנרגיית הקול היא אנרגיה חלשה מאוד.
היא תמיד מתלוות להמרות אנרגיה מהירות כגון התפשטות הגזים באוויר לאחר פיצוץ והיא יכולה להתקיים רק במקומות בהם יש חומר בעל תנועה.
נוסחא לחישוב עוצמת אנרגיית קול בג'ול:
I-איטנסיביות הקול ביחידות של וואט למטר רבוע
A-שטח התפשטות הקול ביחידות של מטרים רבועים
t- הזמן שבו הגל פועל ביחידות של שניות
v_s-מהירות הקול ביחידות של מטרים לשנייה
עוצמת הקול נמדדת בדציבלים, עוצמת הצליל של רשרוש עלים, לדוגמה, הוא 0–20 דציבל, עוצמת צליליה של תנועה בעיר היא 70–100 דציבל.
מהירות הקול היא המהירות שבה נעים גלי הקול.
מהירות הקול תלויה בקשיחות החומר ובצפיפות שלו.
בתנאים מסוימים מושפעת מהירות הקול גם מהטמפרטורה והלחץ.
בדרך כלל, משתמשים במונח "מהירות הקול" כשמתכוונים למהירות הקול באוויר, שהיא 343 מטר לשנייה או 1234.8 קמ"ש, בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס באוויר יבש.
בברזל, למשל, מהירות הקול היא אלפי מטרים בשנייה, ובמים מהירות הקול גבוהה פי 4.3 מהמהירות באוויר.
לעומת זאת, בריק מוחלט או בחלל החיצון (שהצפיפות בו היא כאטום אחד למטר מעוקב), גלי הקול אינם יכולים לנוע כלל ולכן לא ניתן להעביר קול בחלל החיצון.
באופן כללי מהירות הקול ניתנת בנוסחה:
גלי אור וקול משנים את אורך הגל או תדירותו, לפי תנועת המקור שלהם: אם מקור הגלים מתקרב לצופה, אורך הגל קטן ותדירותו עולה.
אם הוא מתרחק, אורך הגל גדל ותדירותו קטנה.
אפקט דופלר או תוצא דופלר הוא תופעת שינוי התדירות הנצפית של גל, כתוצאה מתנועה יחסית בין מקור הגל לצופה.
האפקט קרוי על שמו של הפיזיקאי האוסטרי כריסטיאן אנדראס דופלר, שחזה את קיומו.
דוגמה יומיומית להיווצרות אפקט דופלר: כאשר מכונית המשמיעה צליל (סירנה או רעש מנוע) נעה יחסית לאדם העומד בצד הכביש.
הצליל שנשמע לאוזני האדם גבוה מהצליל האמיתי כאשר המכונית מתקרבת, ונמוך מהצליל האמיתי כאשר המכונית מתרחקת.
לאפקט דופלר בגלים אלקטרומגנטיים יש שימושים בתחום הצבאי ובחיזוי מזג אוויר (מכ"ם מזג אוויר) וכן באסטרונומיה, ברפואה, במדידות מהירות זרימה ובפיזיקה אטומית.
בגאומטריה דיפרנציאלית, אנרגיית וילמור היא מדד כמותי לסטייה של משטח סגור (משטח נטול שפה) מספירה דו-ממדית (כדור) מושלמת.
מתמטית, אנרגיית וילמור של משטח סגור וחלק המשוכן במרחב אוקלידי תלת-ממדי מוגדרת כאינטגרל המשטחי על ריבוע העקמומיות הממוצעת פחות עקמומיות גאוס שלו.
היא נקראת על שם הגאומטרן האנגלי תומאס וילמור .
כשהיא מבוטאת באופן סימבולי, אנרגיית וילמור של משטח S היא:
כאשר היא העקמומיות הממוצעת, היא עקמומיות גאוס, ו-dA היא תבנית השטח של S.
ערך האינטגרנד מתאפס בדיוק בנקודות אמביליות - נקודות שבהן כל ערכי העקמומיות הנורמלית זהים והמשטח נראה באופן מקומי ככדור.
בעבור משטח סגור כללי, לפי משפט גאוס-בונה האינטגרל על עקמומיות גאוס ניתן לחישוב במונחי מאפיין אוילר של המשטח, כך ש-
ומכיוון ש- הוא מאפיין טופולוגי של המשטח, ביטוי זה אינו תלוי בשיכון הספציפי ב- שנבחר עבור המשטח.
לפיכך, אנרגיית וילמור ניתנת לכתיבה גם כ-
נוסחה חלופית אך שקולה היא
כאשר ו- הם ערכי העקמומיות הראשיים בנקודה על המשטח.
על פי הנוסחה החלופית, אנרגיית וילמור היא אינטגרל על גודל אי-שלילי, ולכן היא עצמה תמיד גדולה או שווה לאפס.
לספירה מושלמת יש אנרגיית וילמור אפס בדיוק, ולכן, מהמשפט הקודם נובע שעבור משטח סגור סופי (בעל שטח כולל נתון A) והומיאומורפי לספירה, השיכון היציב ביותר מבחינה אנרגטית הוא של ספירה עם שטח פנים A.
מנקודת המבט של חשבון הווריאציות ניתן לחשוב על אנרגיית וילמור כעל פונקציונל ממרחב השיכונים של משטח נתון אשר אינם משנים אותו מבחינה טופולוגית, אל הממשיים.
המקרה החד-ממדי של אנרגיית וילמור, שהוא אנרגיה של עקומה במישור, נחקר לעומק במהלך המאה ה-18 על ידי המתמטיקאי והפיזיקאי הנודע לאונרד אוילר, במסגרת עבודתו המקיפה על צורתן של עקומות אלסטיות.
בתאוריית הכפיפה של קורות מופיע גודל פיזיקלי הנקרא מומנט הכפיפה, שערכו בנקודה נתונה יחסי לעקמומיות של העקומה באותה נקודה.
כיוון שכך, האנרגיה הפוטנציאלית האצורה ביחידת אורך של העקומה בנקודה נתונה יחסית לריבוע העקמומיות באותה נקודה
(זו מסקנה מכך ש-), מה שמוביל ישירות להגדרה החד-ממדית של אנרגיית וילמור כאינטגרל על ריבוע העקמומיות של העקומה, אשר מתאפס עבור קווים ישרים.
בעוד שהחסם התחתון על אנרגיית וילמור של משטח מגנוס אפס (כלומר, משטח השקול טופולוגית לספירה) הוא אפס (וזהו גם חסם הדוק), וילמור חקר שאלות מורכבות יותר העוסקות בחסמים תחתונים עבור אנרגיות וילמור של משטחים מגנוס גדול מאפס.
חישובים מקיפים הובילו את וילמור לנסח ב-1965 השערה מרכזית בגאומטריה דיפרנציאלית (השערת וילמור), העוסקת בחסם התחתון על אנרגיית וילמור של השיכונים האפשריים של הטורוס:
בעבור כל שיכון M של הטורוס במרחב R3, מתקיים W(M) ≥ 2π2.
אנרגיית גאות ושפל היא סוג של אנרגיה הידרואלקטרית, הממירה את האנרגיה הקינטית והפוטנציאלית של תנועת המים מתחת לפני הים לאנרגיה מכנית, כאשר הלהבים מסתובבים האנרגיה המכנית בציר ההנעה מומרת לאנרגיה חשמלית באמצעות גנרטור.
בצורה זו ניתן ליצור אנרגיה ירוקה ומתחדשת.
גאות ושפל נוצרים על ידי השפעת הירח והשמש על כוח הכובד הגורם לתנועה המחזורית של הים.
טווח הגאות הוא רחב ויכול להשתנות (4.5–12.4) מאתר לאתר.
על מנת להשתמש באנרגיה זו יש צורך בהפרשים של 7 מטרים לפחות.
הצפיפות של המים הרבה יותר גבוהה מזו של אוויר (פי 800), ולכן אנרגיית גאות ושפל יכולה לספק אנרגיה חזקה יותר מאנרגיית רוח.
בניגוד לרוח, גאות ושפל הם תהליכים צפויים ויציבים.
ולכן שימוש בטכנולוגיה הידרואלקטרית זו מספקת אנרגיה חשמלית יציבה ואמינה.
אנרגיית הגאות היא אחת הצורות העתיקות ביותר של אנרגיה בה משתמשים בני האדם.
טחנות מים שחלקן השתמשו באנרגיית הגאות החלו לפעול עוד בשנת 787 לספירה בחופי ספרד, צרפת ובריטניה, וכללו בריכת אחסון ושלוחה להעברת המים בעזרת גלגל.
בתהליך זה השתמשו בתנועה המים לסיבוב הגלגל (אנרגיה מכנית), אנרגיה זו נוצלה לטחינת התבואה.
במאה ה-19 התחילו בארצות הברית ובאירופה להשתמש בטחנות גאות וטורבינות ליצור חשמל.
קיימות בעולם מספר תחנות כוח המפיקות חשמל על ידי שימוש בכוח הגאות.
הראשונה שהוקמה היא תחנת הכוח "לה ראנס" בצרפת בשנת 1966, שהייתה תחנת הכוח הגדולה ביותר עד שנפתחה תחנת הכוח באגם סיווה בקוריאה הדרומית בשנת 2011.
בארצות כמו סין, צרפת, אנגליה, קנדה ורוסיה קיימים רווחי גאות גדולים ולכן פוטנציאל למימוש אנרגיה זו הוא גדול.
בים התיכון תופעת הגאות חלשה יחסית (עשרות סנטימטרים בלבד), ולכן אין היתכנות טכנולוגית וכלכלית בישראל לשימוש באנרגיית גאות ושפל.
שיטות וטכנולוגיות ללכידת אנרגיית גאות ושפל
על מנת לספק אנרגיה לגנרטורים, רוב הפרויקטים של גאות ושפל מסתמכים על טורבינות.
הזרמים החזקים של המים (אנרגיה קינטית) מניעים את להבי הטורבינה, ותנועת להבי הטורבינה יוצרת אנרגיה מכנית, שהופכת לאנרגיה חשמלית כאשר היא מגיעה לגנרטור.
הסוגים הפופולריים ביותר הם טורבינות בעלות ציר אופקי וטורבינות עם ציר אנכי.
להבים בודדים מוגדרים כלהבים קבועים או מתכווננים שיכולים להתיישר עם זרמי הגאות בזמן שהם נעים.
טורבינות עשויות להשתמש באמצעים אקטיביים או פסיביים כדי לסנן או להרחיב את כיוון הזרימה.
פעילות הטורבינה יעילה יותר במים רדודים המייצרים יותר אנרגיה, להבי טורבינה שנעים לאט, מורידים את הסיכוי לפגיעה באורגניזמים החיים במערכת.
האנרגיה הפוטנציאלית מגאות נשמרת באמצעות הצבה אסטרטגית של סכרים מיוחדים, מטח זהו סוג של סכר גדול ומיוחד הבנוי מבטון לרוחב טווח הגאות ובצורה זו מאפשר פיקוח ושליטה בתנועת זרמי הגאות על ידי מהנדסים, דבר המאפשר שליטה בכמות האנרגיה המופקת.
המטחים ממוקמים בדרך כלל במעברי כניסה למפרצים שיוצאים מהאוקיינוס, נהרות ושפכי נהרות.
שערי המטח נפתחים עם עליית הגאות, ונסגרים בשעות השפל, בתוך המאגר מפלס המים נשאר גבוה ומחוצה לו המפלס נמוך.
המאגר לא מושפע משעות הגאות והשפל.
בעת הצורך באנרגיה חשמלית, המים משוחררים דרך טורבינות המטח ומייצרות אנרגיה על ידי שימוש בהפרשי גובה המים (אנרגיה פוטנציאלית כובדת המומרת לאנרגיה קינטית של זרימת המים) הנמצאים בתוך המבנה ומחוצה לו.
אנרגיה זו מומרת לאחר מכן לאנרגיה מכנית כאשר המים משוחררים דרך טורבינות גדולות היוצרות אנרגיה חשמלית באמצעות שימוש בגנרטורים.
בדרך כלל נדרש גובה מינימלי של 5 מטרים כדי להצדיק בניית מטחי גאות, ולכן קיימים רק 40 מטחים פעילים ברחבי העולם.
לגונות הן גופי מים בנויים המוקפים באוקיינוס באופן חלקי על ידי מחסום טבעי (אבן) או מלאכותי, ניתן לבנות לגונה גם בשפכי נהרות, המכילות מים מתוקים המתרוקנים לתוכן.
הלגונה מתפקדת כשובר גלים בזמן שפל ושוקעת בזמן גאות.
בעלי חיים יכולים לשחות סביב המבנה ואורגניזמים קטנים יותר יכולים לחיות בתוכו.
הלגונות מתפקדות באופן זהה למטחים, אך בשונה ממטחים הן ממקומות בתוך האוקיינוסים או הנחלים ויכולות לייצר אנרגיה חשמלית באופן רציף, ללא התערבות מהנדסים ולא בהתאם לדרישה, המאגר מושפע ישירות משינוי הגאות.
הטורבינות פעילות כאשר הלגונה מתמלאת ומתרוקנת.
באמצעות הצבה אסטרטגית של סכרים מיוחדים ניתן להשתמש באנרגיה האגורה על ידי שינוי הגובה ותנועת זרימת המים.
בזמן גאות כאשר מפלס המים עולה, המים מועברים לאגן גדול מאחורי הסכר, כך נאגרת כמות גדולה של אנרגיה פוטנציאלית.
כאשר הגאות נסוגה, אנרגיה זו מומרת לאנרגיה מכנית כאשר המים משוחררים דרך טורבינות גדולות היוצרות חשמל באמצעות שימוש בגנרטורים.
אנרגיית גאות ושפל היא משאב פוטנציאלי של אנרגיה מתחדשת נקייה.
אנרגיה זמינה, ניתנת לחיזוי מדויק דבר המהווה יתרון משמעותי.
מבחינה טכנולוגית, קיים דמיון בשיטת הפקת האנרגיה בין טורבינת גאות לבין טורבינת רוח, אך רוח אינה ניתנת לחיזוי ברוב המקרים.
בנוסף, יעילות ייצור האנרגיה בטורבינת גאות גדולה יותר מזו של טורבינת רוח כיוון שטורבינות הגאות מנצלות את האנרגיה הקינטית של זרימת המים אשר צפיפותם גבוהה פי 800 מצפיפות האוויר, וכתוצאה מכך הטורבינות מקבלות אנרגיה מכנית גדולה שמספקת אנרגיית חשמלית גדולה יותר כתוצאה מכך.
טכנולוגיית ייצור אנרגיה מגאות ושפל עדיין ממשיכה להתפתח, אך אין ערובה לכך שהשקעה בבניית מערכות אלו ואחזקתן תניב רווחים כלכליים משמעותיים לחברות האנרגיה או תועיל לצרכנים.
מהנדסים פועלים לשיפור הטכנולוגיה של מחוללי אנרגיה גאות ושפל כדי להגדיל את כמות האנרגיה שהם מייצרים, להקטין את השפעתם על הסביבה ולהגדיל את הרווחים שלחברות אנרגיה.
מסיבה זו יזמים אינם ממהרים להשקיע בתחנות כוח המבוססות על אנרגיית הגאות וקיימים בעולם מספר קטן יחסית של אתרים בהם ניתן לייצר אנרגיית גאות במחיר סביר.
לרוב, האתרים המתאימים למשימה זו מרוחקים מאוד מאזורים מיושבים ומשתמשים פוטנציאלים, עובדה המעמיסה עלויות גבוהות מאוד בהקמת תחנת כוח מסוג זה ובהעברת החשמל המיוצר לצרכנים.
בנוסף, קיים חשש שניצול אנרגיית המים באוקיינוס ובניית תחנות כוח גדולות עלול לפגוע באקולוגיה ובסביבת החיים העשירה באוקיינוסים, שיקולים אלו מעכבים ומונעים פיתוח של תחנות כוח נוספות מסוג זה .
הצבת טורבינות באתרים שונים באוקיינוס עלולים ליצור פגיעה סביבתית קשה, כפונקציה של גודל הטורבינה והאתר בו היא ממוקמת.
הצבת טורבינות בהם קיימים מטחים או לגונות גאות ושפל היא מורכבת, מכיוון שהמכונות גדולות ומשבשות את הגאות שהן מנסות לרתום.
הדאגה הסביבתית העיקרית היא התנגשות בין להבי טורבינות לבין אורגניזמים ימיים עקב תנועות של בעלי חיים טבעיים, קיים גם חשש שרעש הטורבינות יכול להשפיע על התקשורת בין בעלי חיים הימיים, אינטראקציה חברתית, טרף והתחמקות.
כמו בכל ייצור החשמל, קיים חשש ששדות אלקטרומגנטיים הנוצרים על ידי כבלי חשמל וחלקים נעים של הטורבינות עשויים להשפיע על בעלי חיים המשתמשים בשדה המגנטי הטבעי של כדור הארץ לצורך כיוון, ניווט וציד.
כמו כן, יש סכנה לזיהום מכימיקלים כגון צבע נגד קורוזיה וכמויות קטנות של שמן.
אמנם חלק מעיצובי הטורבינה אינם דורשים שימון עדיין קיימות השפעות שליליות על איכות המים.
שינויים גדולים של גאות ושפל בזרימה עלולים לשבש מערכות פיזיות טבעיות ולגרום להידרדרות באיכות המים או לשינויים בהובלת משקעים, ועלולים להשפיע על תהליכים חשובים במערכת האקולוגית.
ההשפעה הסביבתית של מערכת מטח יכולה להיות משמעותית למדי.
הקרקע הנמצאת בטווח הגאות מופרת לחלוטין.
הטורבינות נעות במהירות במטחים אלה (יותר בהשוואה לטורבינה הממוקמת בלגונה), וחיות ימיות יכולות להיתפס בלהבים.
מבחינה כלכלית, מטח הוא מחולל אנרגיה יקר, אף על פי שאין עלויות דלק, התקנת מטחים כוללת יותר בנייה, מכונות ותחזוקה.
בניגוד לטורבינות בודדות, מטחים דורשים גם מערכות בקרה ופיקוח מתמיד על מנת להתאים את תפוקת הכוח.
בלגונת גאות ושפל, השינוי בגובה המים עלול לפגוע בחיי הצומח ובעלי החיים.
בנוסף התכונות הכימיות של המים, ובעיקר המליחות בתוך לגונת הגאות נמוכה יותר מאשר בסביבה הימית המקיפה אותה, דבר שמשנה את תנאי המחיה ועשוי להשפיע על האורגניזמים החיים בה.
בסכרים המוקמים בשפכי נהרות, דגים ובעלי חיים אחרים עלולים להיחסם בכניסה אל תוך לגונת הגאות או ביציאה ממנה.
אנרגיית גלים (נקראת גם כוח גל), היא סוג של אנרגיה מתחדשת, המשמשת לביצוע סוגים שונים של עבודה, בין היתר ייצור חשמל.
זוהי אנרגיה מתחדשת, אשר מקורה ברוחות על פני גופי המים, אשר בתורן מקורן בחום השמש.
תחת השם כלולות מאות טכנולוגיות שונות, אשר נבדלות בהיקף ייצור האנרגיה שלהן, במיקום ובאופן הפקת האנרגיה.
גלי הים נוצרים כתוצאה מהרוחות המנשבות מעל פני הים.
כאשר הרוח נושבת על פני מי האוקיינוס, חלק מהאנרגיה הקינטית האצורה ברוח עובר למים ונוצרים גלים.
בגלים אצורה אנרגיה פוטנציאלית, המתבטאת בהפרש הגובה בין שיא הגל לתחתיתו.
גודלה של האנרגיה תלוי בשני גורמים עיקריים: עוצמת הרוחות ומרחק הרוח מקו החוף.
תלות זו גורמת לכך שהאנרגיה הפוטנציאלית האצורה בגלי הים משתנה כתלות באקלים ועונות השנה, ובמיקום הגאוגרפי.
הגלים משמשים כנשא לאנרגיה על פני שטח האוקיינוס, כאשר האנרגיה היא שנעה לאורך פני שטח האוקיינוס ולא המים עצמם.
מכיוון שהאנרגיה שנושא הגל היא אנרגיה מכנית, ההפיכה שלה לאנרגיה חשמלית מבוצעת על ידי שימוש במכשור מתקדם הממוקם על פני שטח האוקיינוס, קולט את האנרגיה הנפלטת מהתנועות המחזוריות של הגלים (בעליית וירידתם) והופך אותן לאנרגיה חשמלית.
לאורך ההיסטוריה, הפוטנציאל הגלום בגלי הים היה מוכר.
העדויות המוקדמות ביותר לרתימת אנרגיית הגלים הן כבר מהמאה ה-13 מסין, להנעת טחנות.
בשנת 1799 המציאו פייר-סימון ג'רארד , מהנדס מכונות צרפתי, ובנו סימון פטנט להפקת אנרגיה מגלי הים של האוקיינוס.
הם ייצרו מכונה הלוכדת את האנרגיה המיוצרת על ידי גלי הים והשתמשו באנרגיה זו לצורך תפעול מכונות שונות על גבי ספינות.
הרעיון התבסס על חיבור קורות לספינות מלחמה וניצול תנודות הספינה על פני מי האוקיינוס להנעת קורות אלו שתפקדו כמנופים.
באמצעות תנועת המנוף ניתן היה לספק אנרגיה, אשר שימשה לתפעולן של מכונות רבות על סיפון האוניה עצמה.
בין השנים 1940 ל-1950 פיתח יושיו מסודה, מפקד חיל הים היפני לשעבר מספר טכנולוגיות שמטרתן הייתה ללכוד את אנרגיית הגלים.
יושידו נחשב ל"אבי אנרגיית הגלים המודרנית"
משבר הנפט בשנות השבעים היה נקודת מפנה עבור ענף האנרגיה באופן כללי, אז החלו מומחים לחפש מקורות אנרגיה חלופיים, אשר יאפשרו להימנע מלהסתמך על הפקת אנרגיה מתעשיית הנפט בלבד.
בין הטכנולוגיות שנחקרו היה גם השימוש באנרגיית גלי האוקיינוס.
בין החוקרים הבולטים בתחום בשנים אלו היה פרופסור להנדסה בשם סטיבן סאלטר מאוניברסיטת אדינבורו.
סאלטר המציא מתקן הידוע בשם "הברווז המהנהן" או "ברווז אדינבורו" שמטרתו הייתה להמיר אנרגיית גלים לחשמל.
לקראת שנות השמונים ותום משבר הנפט, דעך הביקוש והעניין המחקרי באנרגיית הגלים.
מבחינה טכנולוגית התקלות המערכתיות גבו מחיר כלכלי גבוה, הטכנולוגיה לא הייתה בשלה ולכן הפקת אנרגיה בדרך זו הייתה פחות יעילה.
מתקנים שהומצאו באותה עת לא הוכיחו את עצמם כיעילים מספיק.
הצורך במציאת מקורות אנרגיה חלופיים וחדשניים לא נעלם, ולפיכך בשנות התשעים החלו מחקרים משמעותיים ובוצעו מספר פרויקטים מעשיים בפועל.
מספר הפטנטים שפורסמו בתחום אנרגיית הגלים בין השנים 2009–2013 עמד על כ-150.
קיימות מספר טכנולוגיות מתאימות להפקת אנרגיה, אשר ניתן לחלק על-פי 2 קטגוריות כלליות: מיקום ועקרון הפעולה.
בשוק פותחו מאות טכנולוגיות, אשר משלבות בין מיקומים שונים ועקרונות פעולה שונים, אך המפורטות כאן הן העיקריות והנפוצות כיום.
צמודי חוף (On-shore), לעיתים משולב בסכר או על צוק.
הובלת האנרגיה קלה והתחזוקה נוחה עקב קרבה ליבשה, אך עוצמת הגלים פחותה.
במרחק מאות מטרים מהחוף, היכן שהעומק המים בינוני.
עוצמת הגלים גבוהה, אך תחזוקת המתקנים והובלת האנרגיה מסובכת יותר ויקרה יותר, ההובלה יקרה ומסובכת.
התנאים הפיזיים בהם על המתקנים לעמוד קשים יותר.
מתקנים מסוג זה מוצבים באופן מקביל לכיוון הגל ולרוב ארוכים מאורך הגל.
שמם נובע מכך שהם מנחיתים את משרעת (אמפליטודת) הגל בעת ספיגת האנרגיה.
מתקנים אלו בנויים מסדרה של צילינדרים נעים המחוברים במחברים גמישים המאפשרים לכל צילינדר לנוע בנפרד מהאחרים.
מתקנים מסוג זה מוצבים באופן ניצב לכיוון הגל וצפים על פני המים.
במתקנים אלו האנרגיה הקינטית האצורה בגל מגיעה אל המתקן, ומשמשת להנעת בוכנה כאשר ישנו חלק מקובע.
אחד המתקנים הידועים יותר הוא ה"ברווז" שפותח על ידי החוקר הבריטי פרופ' סטפן סולטר.
תחת סוג זה נמצאים גם מתקני Overtopping, בהם מי הגלים מועברים דרך מאגר הנמצא מעל פני המים ומוזנים בחזרה לים דרך טורבינות.
אחת השיטות הוותיקות (משנות ה-40), בה המתקן ממוקם בחלקו מתחת למים, כאשר הפקת האנרגיה מתבצעת כאשר מים נכנסים לתא, ודוחקים החוצה כמות אוויר שווה אשר גורמת לסיבוב טורבינה.
במתקנים מסוג זה כיוון הגל אינו חשוב.
גודלם קטן יחסית לאורך הגל והם נעים מעלה ומטה על פני המים או בעומק המים על-ידי לחץ המים.
תחת תת-קטגוריה זו נמצאים ממירי אפקט ארכימדס.
מתקנים אלו ממוקמים קרוב לחוף ומקובעים לקרקעית, כאשר האנרגיה מופקת על ידי ניצול הפרשי הלחצים בין פסגת ושפל הגל.
כאשר פסגת הגל מעל המתקן הוא נע מטה וכאשר שפל הגל מעליו הוא שב למעלה.
מתקנים מסוג אלו ניצבים לתנועת הגלים.
במתקן זרוע אשר מחוברת בציר למתקן מקובע לקרקעית הים.
תנועת הגלים גורמת ל"נדנוד" חוזר של הזרוע אשר מחוברת לבוכנה.
מתקני אנרגיית גלים אינם פולטים מזהמים כחלק מתהליך ייצור האנרגיה, בגזים, בנוזלים או במוצקים ואינם נחשבים לפיכך למתקנים מזהמים.
עם זאת, לפריסה של חוות אנרגיית גלים יכולה להיות השפעה על הסביבה.
השפעות אלה יכולות להיות מתונות יותר במתקנים צפים שלא על החוף לעומת מתקנים מבוססים על החוף.
מתקנים כבתי גידול מלאכותיים: באינטראקציה שבין המתקנים לסביבה הימית, יש לקחת בחשבון כי המתקנים עצמם עשויים להיות מצע להתפתחות חיים ויציעו בתי גידול חדשים לסביבתם.
מתקני גז ונפט בסביבה הימית מספקי משטחי הצמדות למגוון של אצות וחסרי חוליות.
גם מתקני הפקת אנרגיה מגלים צפויה להתאכלס באורגניזמים נצמדים (צִמְדָּה).
אכלוס זה יהיה מושפע ממיקום האתר, מרחק מהחוף, עומק המים ושקיפות/עכירות, מזג האוויר השולט, מיקום ביחס לזרמים חופיים ומהירות הזרמים הללו ועוד.
ייתכן שתידרש נקיטת פעולה נגד הצמדות כאמור בגלל השפעתה על פעולת המתקן (סתימות, קורוזיה וכו') וגם לפעילות זו עלולה להיות השפעה סביבתית (צבעים מונעי הצמדות, טיפול בכלור או במחטאים אחרים).
מתקנים מלאכותיים יכולים לשמש מקומות מסתור והתקבצות אפקטיביים לדגים של הים הפתוח, מקום נחיתה לעופות ים ומקור משיכה ליונקים ימיים.
לפעילות זו יכולה להיות תועלת כלכלית מתיירות.
תום השימוש: יש להתייחס לטיפול במתקני המרת אנרגיית גלים לאחר תום פעולתם.
נטישתם של מתקנים לבלייה על ידי כוחות הים או גריסתם לשקיעה על קרקעית הים משנה לתמיד את הרכב הקרקעית.
גרוטאות של מתקנים יכולים בפועל להפוך לשוניות מלאכותיות, אבל קשה לחזות את הרכב האוכלוסייה שיהנה או יפגע משונית שכזו.
עלול להיווצר גם שינוי בדפוס הדיג באזור שונית מלאכותית שכזו.
רעש: חלק מהמתקנים צפויים להיות רועשים, בפרט בתנאי ים קשים.
רעש עובר למרחקים גדולים בסביבה מימית, וצפויה להיות לו השפעה במיוחד על יכולות ניווט של בע"ח מסוימים (במיוחד כלבי ים ויונקים ימיים).
תיתכן הפרעה לנתיבי נדידה או שטחי רבייה.
מידת ההשפעה תקבע לפי גודל המתקן, וסביר שתהיה בעייתית בפריסה בקווים ארוכים (עשרות קילומטרים).
במתקנים בקרבת החוף, עלולים להיווצר מטרדי רעש לשימושים בחוף עצמו.
עם זאת, בהפעלה השגרתית רעש זה צפוי להיות ממוסך על ידי רעשי הרקע של הרוח והגלים, בהינתן שננקטו אמצעים להשקטה.
שימור והעברת אנרגיה: נדרשים קווי הולכת חשמל ממקום יצור החשמל למקום הצריכה שלו.
כבלים מונחים על קרקעית הים, ואף על פי שיכולים בתנאים מסוימים להיות מוטמנים מתחת לפני הקרקע, באזורים אחרים זה לא אפשרי – ויש צפי לקווים עיליים באזורי החוף.
לכך יכולה להיות השפעה באזורים בערכיות נופית גבוהה.
באזורי חוף מסוימים יש אוכלוסיות של עופות מים, וקווי מתח עיליים יכולים להעלות סיכוני תמותה, ובפרט במינים נודדים וגדולים המתקשים בתמרון.
רוב הקונפליקטים עם קווי מתח עיליים מתרחשים באזורי שבין שטחי הקינון לשטחי שיחור המזון.
אפקט ויזואלי: מתקנים בקרבת החוף עשויים להראות מכיוון החוף, ולגרום להשפעה נופית על שימושי חוף ובפרט פנאי ונופש.
בחופים המערביים של ארצות הברית, אירופה, יפן וניו זילנד יש אתרים בעלי פוטנציאל גבוה להפקת אנרגיה של גלי ים.
בסוכנות האנרגיה הבינלאומית, מעריכים כי הפוטנציאל העולמי של אנרגיית הגלים גדול פי 8 מצריכת האנרגיה הממוצעת השנתית של גרמניה.
הפוטנציאל האנרגטי השנתי התאורטי של גלים בחופי ארצות הברית מוערך בכ-2.64 טריליון קילוואט-שעה, שהם שווי ערך לכ-64% מייצור החשמל האמריקני בשנת 2019.
דוגמה בולטת לשימוש בטכנולוגיה היא בארצות הברית, שם רבים ממוקדי האנרגיה הרלוונטיים נמצאים בקרבה יחסית לחוף.
קרבה זו מאפשרת חיבור קל יחסית למתקנים בהם ממירים את האנרגיה החשמלית ממקור ההזנה אל הצרכן.
הקרבה אל החוף מאפשרת יישום פשוט יחסית, ולכן ארצות הברית מקדמת ומפתחת ענף זה בקצב מתמיד.
נכון לשנת 2020, מספקת אנרגיית גלי הים בארצות הברית כשישה אחוזים מהצריכה של כל אוכלוסיית המדינה.
פרויקטים של אנרגיית גלים פועלים גם באוסטרליה, קנדה, צרפת, יפן, קוריאה, ובריטניה.
מערכת קיימת להפקת חשמל מגלי הים פועלת באמצעות מערכת של מצופים ועזרים נוספים, הממירות את אנרגיית הגלים לחשמל.
מספר כוחות שונים פועל על המצופים: כוח גלי הים, השינויים במפלס ובזרימת המים, אפקט נעילת האוויר ואפקטים נוספים.
כל הנ"ל תורמים לתהליך המרת האנרגיה.
מערכת חיישנים מנטרת באופן קבוע את הפעילות של תת-המערכות השונות, כמו גם את תנאי הסביבה והאוקיינוס.
כתוצאה מכך, בכל עת ובזמן אמת המידע שנאסף מגיע אל מערכות הבקרה ביבשה.
למערכות החיישנים יש את היכולת לחוש בסופה מתקרבת, ולשנות את גובה המצופים באופן ממוכן (השקעתם במים או העלאתם מעל גובה פני המים), לשם הגנה עליהם מנזקי הסופה.
אנרגיית תנועת המצופים מומרת ביבשה ללחץ הידראולי, אשר מפעיל גנרטור, המייצר אנרגיית חשמל.
לצורך שמירה על אמינות המערכת - רק רכיבים חיוניים שלה ממוקמים במים.
אלה הם המצופים ובוכנות הידראוליות.
יתר הרכיבים של המערכת ממוקמים ביבשה.
אנרגיית הגלים היא משאב אין-סופי, היא מתקיימת באופן טבעי ללא התערבות, דבר המאפשר ניצול שלה בכל זמן נתון, והופך אותה ליעילה ואמינה.
ניצול של אנרגיה הגלים אינו פוגע בגלים עצמם, ולכן המשאב אינו מידלדל.
דפוס התנהגות וההופעה של גלי הים צפוי וניתן לחזוי.
הגלים נוצרים ונעים ביום ובלילה באופן מחזורי ונושאים איתם אנרגיה הניתנת לניצול.
לאנרגיות מתחדשות אחרות כגון אנרגיה סולרית ואנרגיית רוח הן צפויות פחות, משום שקרינת השמש תלויה במידת העננות, ואילו אנרגיית הרוח תלויה במהירותן המשתנה של הרוחות במהלך היום, ועשויה לדעוך לרמה שאינה מאפשרת הפקת אנרגיה.
אנרגיית הגלים היא מקור אנרגיה נקי לחלוטין, והיא אינה גורמת לזיהום סביבתי מכל סוג או לפליטת גזי חממה לאטמוספירה בתהליך הפקתה.
הפיזור הגאוגרפי של הפוטנציאל להפקת אנרגיה מגלי הים מהווה מקור פוטנציאלי לצמיחה כלכלית באזורים מרוחקים ומבודדים ברחבי העולם.
יישום של טכנולוגיות מתקדמות אלו באזורים מרוחקים עשוי ליצור הזדמנויות לאוכלוסיות באזורים אלו להשתלב בענפים מתפתחים על מנת למנף את הכלכלה.
תחזוקת הציוד והטכנולוגיה הנדרשת להפקת אנרגיית גלי הים יקרות מאוד, מאחר שהטכנולוגיה עדיין לא מפותחת ורחוקה מלהגיע לשיאה.
בשלב זה עדיין קשה להעריך את העלות הכלכלית הנדרשת לפיתוח ענף זה.
גודל הגלים תלוי בגובה הגל וברוחבו, והוא אינו צפוי במקרים בהם ממדי הגל גדולים משמעותית מהממוצע.
מקרים כאלו עלולים להביא לפגיעה חמורה בציוד המותקן, כגון הרס ושבירה של טורבינות.