Die erneuerbaren Energien - Die Zukunft Unserer Energieversorgung - page 224

v W

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Abb. 6.46 Die Kreisbewegungen äquivalenter Wasserpartikel längs einer Welle zur Zeit t .Die
sinusförmige Welle bewegt sich nach rechts ( x -Richtung) mit der Geschwindigkeit

v W ,diegrauge-

tönten Kreissegmente stellen die momentanen Phasenverschiebungen dar

Dieses Ergebnis mag enttäuschend sein, beruht aber auf den physikalischen Gesetzen,
denen die Meereswellen unterliegen, und mit denen wir uns jetzt auseinandersetzen wer-
den.

6.9.1 P-Ebene: Die physikalischen Grundlagen von Wellenkraftwerken

Auch hier besteht die Aufgabe darinzu berechnen, wie groß die Leistung einer Meereswelle
ist und von welchen Parametern diese Leistung abhängt.

Die Energie von Meereswellen
Wellen entstehen durch den Wind infolge der Reibung mit der Wasseroberfläche. Das Sen-
ken und Heben großer Wassermassen durch die Wellenbewegung bedeutet eine periodi-
sche Veränderung der potenziellen Energie des Wassers, die im Prinzip in andere Ener-
gieformen umgewandelt werden kann. Dies geschieht in einem Wellenkratwerk, eine der
Wandlungsmöglichkeiten ist in der Abb. 6.45 dargestellt. Wir werden uns jetzt zunächst
mit der Frage beschätigen, wie groß die Veränderungen der potenziellen Energie sind,
wenn sich Wasser vom Wellenkamm in das Wellental und umgekehrt bewegt.
Eine Welle, die sich längs der Richtung x mit der Geschwindigkeit

W ausbreitet, lässt
sich darstellen als die kreisförmigen Bewegungen der Wasserpartikel, die eine von x ab-
hängig Phasenverschiebung besitzen. Dies ist in der Abb. 6.46 gezeigt, wobei die x -Abhän-
gigkeit der Phasenverschiebung zu einer bestimmten Zeit t so anzusetzen ist, dass eine
in x und t sinusförmige Welle entsteht. Wo sich unter dieser Prämisse die Orte äquivalen-
ter Wasserpartikel zur Zeit t auf den Kreisen befinden, das ist in der Abb. 6.46 gezeigt.
Obwohl sich also diese Wasserpartikel lokal auf einem Kreis bewegen, entsteht durch die
Phasenverschiebung der Eindruck einer sich in x -Richtung fortbewegenden Welle.
Die Bewegung auf dem Kreis geschieht mit der Geschwindigkeit

v

πdν ,wobei ν die
Frequenz ist, also die Anzahl der Kreisumläufe, welche die Wasserpartikel in 1s durchfüh-
ren. Mit der Größe d ist der Durchmesser des Kreises gemeint. Die Wellengeschwindigkeit
v W hat in einem Wellental die gleiche Richtung wie

v K =

v K , auf einem Wellenkamm sind diese