OK, surferzy, ile kosztowałoby zasilenie własnej fali?

To wyrażenie nie wygląda ładnie, ale przynajmniej teraz obliczenia energii odnoszą się do rzeczy, które faktycznie znamy lub możemy oszacować. Wszystko, co musimy zrobić, to przekonwertować nasze szacunki z jednostek imperialnych na metryczne i gotowe. Wykorzystując falę poruszającą się z prędkością 20 mil na godzinę, przy tych szacunkach otrzymuję energię fali równą 16 milionów dżuli.

Czy to dużo energii? Oto kilka szybkich liczb dla porównania. Załóżmy, że podnosisz podręcznik z podłogi i kładziesz go na stole. Zajmuje to około 10 dżuli. Bateria smartfona przechowuje około 10 000 dżuli. Pełny zbiornik benzyny, czyli 12 galonów, to około 1,5 miliard dżule.

OK, teraz, gdy wiemy, ile energii potrzeba do wytworzenia fali, mamy kilka opcji, jak to zrobić. Załóżmy, że używasz silnika elektrycznego do ciągnięcia wodolotu. Jeśli silnik ma sprawność 85 procent, to faktycznie trzeba będzie włożyć w niego 19 milionów dżuli, aby uzyskać 16 milionów dżuli w fali.

Średnia cena energii elektrycznej w USA wynosi 23 centy za kilowatogodzinę. Moc jest miarą tego, jak szybko zużywasz energię, i możemy to obliczyć jako P = mi/ΔTGdzie T jest czas. Jeśli energia jest w dżulach, a czas w sekundach, to moc będzie w watach. Tak więc 1 kilowatogodzina to energia, którą uzyskasz, uruchamiając 1000 watów przez 1 godzinę (3600 sekund) lub 3,6 miliona dżuli. Tyle energii dostajesz za jedyne 23 centy. Jeśli chcesz 19 milionów dżuli, kosztowałoby to 1,23 dolara.

A co z wodolotem napędzanym benzyną? W Stanach Zjednoczonych zwykle kupuje się benzynę na galony; w innych częściach świata jest sprzedawany na litry. Benzyna przechowuje około 34 milionów dżuli na litr (lub 128 milionów dżuli na galon).

Jednak silnik benzynowy ma znacznie niższą sprawność niż silnik elektryczny. W najlepszym przypadku byłby to 40 procent wydajności. Oznacza to, że musielibyśmy zużyć 40,9 miliona dżuli, czyli 1,2 litra (0,32 galona) benzyny. Zakładając, że płacisz 3 dolary za galon (co jest nieco niższe niż średnia w USA w lipcu 2023 r.), kosztowałoby to blisko 1 dolara, czyli mniej więcej tyle samo, co fala generowana elektrycznie.

A teraz załóżmy, że jesteś Naprawdę poza siecią i chciał tworzyć fale ludzką mocą. Oczywiście nie możesz sam wyciągnąć wodolotu. Ale może mógłbyś pedałować na rowerze, aby podnieść jakąś dużą masę za pomocą kół pasowych, a gdy masa będzie miała wystarczającą energię, spuścisz ją i pociągniesz wodolot. Powiedzmy, że cały ten system jest wydajny w 50 procentach, więc musiałbyś wyprodukować wystarczająco dużo energii, aby zgromadzić 32 miliony dżuli.

Załóżmy, że możesz wytworzyć 100 watów mocy. Ile czasu zajęłoby Ci zgromadzenie takiej ilości energii na swoją falę? Obliczmy to: