คอลัมน์น้ำสั่น (OWCs) เป็น เครื่องแปลงพลังงานคลื่นชนิดหนึ่ง^{[ 1 ]}ที่ใช้พลังงานจากการสั่นของน้ำทะเลภายในห้องหรือโพรงที่เกิดจากการกระทำของคลื่น OWCs แสดงให้เห็นถึงศักยภาพในฐานะแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมต่ำ ด้วยเหตุนี้ บริษัทหลายแห่งจึงได้ทำงานเพื่อออกแบบ OWC รุ่นที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นเรื่อยๆ OWC เป็นอุปกรณ์ที่มีห้องหรือโพรงกึ่งจมน้ำที่เปิดสู่ทะเลด้านล่าง โดยกักเก็บช่องอากาศไว้เหนือคอลัมน์น้ำ คลื่นจะบังคับให้คอลัมน์ทำหน้าที่เหมือนลูกสูบ เคลื่อนที่ขึ้นลง บังคับให้อากาศออกจากห้องและกลับเข้าไปใหม่ การเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่องนี้ทำให้เกิดกระแสอากาศความเร็วสูงแบบสองทิศทาง ซึ่งจะถูกส่งผ่านไปยังระบบส่งกำลัง (PTO)ระบบ PTO จะแปลงกระแสอากาศเป็นพลังงาน ในรุ่นที่แปลงกระแสอากาศเป็นไฟฟ้า ระบบ PTO ประกอบด้วยกังหันแบบสองทิศทาง ซึ่งหมายความว่ากังหันจะหมุนไปในทิศทางเดียวกันเสมอโดยไม่คำนึงถึงทิศทางของกระแสอากาศ ทำให้สามารถสร้างพลังงานได้อย่างต่อเนื่อง ทั้งห้องเก็บรวบรวมและระบบ PTO จะได้รับการอธิบายเพิ่มเติมในหัวข้อ "ส่วนประกอบพื้นฐานของ OWC" ^{[ 2 ] [ 3 ]}

ระบบ PTO เป็นส่วนประกอบหลักที่สองของอุปกรณ์ OWC ทำหน้าที่แปลงพลังงานลมให้เป็นแหล่งพลังงานที่ต้องการ (เช่น เสียงหรือไฟฟ้า) การออกแบบระบบ PTO มีความสำคัญมากต่อประสิทธิภาพของคอลัมน์น้ำที่สั่นไหว ต้องสามารถแปลงการไหลของอากาศทั้งที่ออกจากและเข้าสู่ห้องเก็บรวบรวมให้เป็นพลังงานได้ กังหันที่ทำเช่นนี้ได้เรียกว่ากังหันแบบสองทิศทาง^{[ 3 ]}

กังหันเวลส์ซึ่งออกแบบในช่วงปลายทศวรรษ 1970 โดยศาสตราจารย์อลัน อาร์เธอร์ เวลส์แห่งมหาวิทยาลัยควีนส์ เบลฟาสต์ เป็นกังหันแบบสองทิศทางที่ใช้ปีกสมมาตร (ดูรูปที่ 1) ปีกเหล่านี้จะหมุนไปในทิศทางเดียวกันโดยไม่คำนึงถึงทิศทางการไหลของอากาศ กังหันเวลส์มีทั้งข้อดีและข้อเสีย ข้อดีคือไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ได้นอกจากใบพัดกังหันหลัก ทำให้บำรุงรักษาง่ายขึ้นและประหยัดค่าใช้จ่ายมากขึ้น อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพจะลดลงบ้างที่อัตราการไหลของอากาศสูง เนื่องจากมุมปะทะ ที่สูงของปีก ทำให้เกิดแรงต้าน มากขึ้น มุมปะทะคือจำนวนองศาที่ปีกเบี่ยงเบนจากแนวขนานกับการไหลของอากาศ กังหันเวลส์มีประสิทธิภาพสูงสุดที่การไหลของอากาศความเร็วต่ำ^{[ 4 ]}

กังหัน Hanna [2]สิทธิบัตรของสหรัฐอเมริกาหมายเลข 8,358,026 ถูกคิดค้นโดยนักเคลื่อนไหวด้านสิ่งแวดล้อมJohn Clark Hannaในปี 2009 กังหัน Hanna ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อปรับปรุงกังหัน Wells ที่เป็นต้นแบบ เช่นเดียวกับ Wells อุปกรณ์ Hanna ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนที่ที่สัมผัสกับมหาสมุทรโดยตรง กังหันมีใบพัดสองใบที่มีปีกอากาศแบบไม่สมมาตรหันหลังชนกัน ใบพัดทั้งสองเป็นภาพสะท้อนกันโดยมีมุมปะทะต่ำ ปีกอากาศมีค่าสัมประสิทธิ์แรงยกสูงกว่าและแรงต้านน้อยกว่ากังหัน Wells ทำให้การออกแบบ Hanna มีโอกาสเกิดการหยุดชะงักน้อยลงและให้แรงบิดมากขึ้นพร้อมช่วงการทำงานที่กว้างขึ้น การออกแบบ Hanna ยังขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสองเครื่องที่ทำงานอยู่นอกท่ออากาศที่ปิดสนิทในสภาพแวดล้อมที่ค่อนข้างแห้ง ทำให้การบำรุงรักษาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำได้ง่าย

การใช้คอลัมน์น้ำที่สั่นไหวครั้งแรกสุดคือในทุ่นส่งเสียงหวีด ทุ่นเหล่านี้ใช้แรงดันอากาศที่เกิดขึ้นในห้องเก็บน้ำเพื่อขับเคลื่อนระบบ PTO ซึ่งประกอบด้วยเสียงหวีดหรือแตรหมอก แทนที่จะสร้างกระแสไฟฟ้า ระบบ PTO จะสร้างเสียง ทำให้ทุ่นสามารถเตือนเรือถึงน่านน้ำอันตรายได้ JM Courtney ได้จดสิทธิบัตรการออกแบบทุ่นส่งเสียงหวีดแบบหนึ่ง ในปี 1885 Scientific Americanรายงานว่ามีทุ่นส่งเสียงหวีด 34 ตัวที่ใช้งานอยู่บริเวณชายฝั่งของสหรัฐอเมริกา^{[ 3 ]}

นวัตกรรมสำคัญครั้งต่อไปเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2490 เมื่อโยชิโอะ มาสุดะผู้บัญชาการกองทัพเรือญี่ปุ่น ออกแบบทุ่นนำทาง OWC ที่ใช้ระบบ PTO แบบกังหัน ระบบ PTO นี้สร้างกระแสไฟฟ้าเพื่อชาร์จแบตเตอรี่ของทุ่น ทำให้สามารถทำงานได้โดยไม่ต้องบำรุงรักษามากนัก นี่เป็นครั้งแรกที่มีการใช้ OWC ในการผลิตกระแสไฟฟ้า ทุ่นดังกล่าวมีกำลังการผลิตเล็กน้อยที่ 70-500 วัตต์ และประจำการอยู่ในอ่าวโอซาก้า^{[ 5 ]}

โรงไฟฟ้า OWC แห่งนี้เปิดดำเนินการในปี 2544 ผลิตกระแสไฟฟ้าได้ 500 กิโลวัตต์ โดยใช้กังหัน Wells ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.6 เมตรเพียงตัวเดียว กังหันเชื่อมต่อกับห้องเก็บน้ำที่ประกอบด้วยท่อเชื่อมต่อ 3 ท่อ ขนาด 6x6 เมตร โรงไฟฟ้า LIMPET สร้างขึ้นบนแนวชายฝั่งหินแข็งของเกาะ Islay โรงไฟฟ้าแห่งนี้สร้างโดยมหาวิทยาลัย Queen's University Belfast ร่วมกับ Wavegen Ireland Ltd. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

โรงไฟฟ้าพลังน้ำ OWC แห่งนี้เปิดดำเนินการในปี 2011 สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ประมาณ 300 กิโลวัตต์ในสภาวะที่เหมาะสม (เพียงพอสำหรับจ่ายไฟให้บ้าน 250 หลัง) ด้วยกังหัน Wells จำนวน 16 ตัว กังหันเหล่านี้จัดหาโดย Voith ซึ่งเป็นบริษัทที่เชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีและการผลิตพลังงานน้ำ^{[ 8 ]} ห้องเก็บน้ำและกังหันตั้งอยู่ในกำแพงกันคลื่น กำแพงกันคลื่นเป็นกำแพงที่มนุษย์สร้างขึ้น (สร้างนอกชายฝั่ง) ซึ่งกั้นชายฝั่งจากคลื่น (มักใช้รอบท่าเรือ) ^{[ 9 ]}กังหันแต่ละตัวมีห้องเก็บน้ำของตัวเอง และห้องเหล่านี้มีขนาดกว้าง 4.5 เมตร ลึก 3.1 เมตร และสูง 10 เมตร นี่เป็นครั้งแรกที่มีการใช้กังหันหลายตัวในโรงไฟฟ้าแห่งเดียว^{[ 10 ]}

ทุ่น OE ซึ่งปัจจุบันอยู่ระหว่างการพัฒนาโดย OceanEnergy ได้รับการทดสอบสำเร็จในปี 2549 โดยใช้แบบจำลองขนาด 1:4 น้ำหนัก 28 ตันที่จอดทอดสมออยู่นอกชายฝั่งไอร์แลนด์ ทุ่น OE ได้รับการออกแบบให้จอดทอดสมออยู่ไกลจากชายฝั่งในน้ำลึกซึ่งพายุทำให้เกิดคลื่น ทุ่นนี้ขับเคลื่อนด้วยกังหัน Wells และจากการทดสอบ 3 เดือน คาดว่าทุ่น OE ขนาดเต็มจะสามารถผลิตพลังงานได้ประมาณ 500 เมกะวัตต์ ทุ่น OE ประกอบบนบกแล้วขนส่งทางเรือไปยังตำแหน่งที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการผลิตพลังงาน^{[ 11 ] [ 12 ]}

MARMOK-A-5 เป็นทุ่นลอยน้ำแบบเสา OWC ที่พัฒนาโดย Oceantec และ IDOM ได้รับการทดสอบที่แท่นพลังงานทางทะเลบิสเคย์ (BiMEP) ใกล้เมืองอาร์มินต์ซาในแคว้น^บาสก์ประเทศสเปน [ ^{13 ]}

เสาน้ำที่แกว่งไปมาไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนที่ในน้ำ ดังนั้นจึงก่อให้เกิดอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตในทะเลน้อยมาก เสาน้ำที่แกว่งไปมานอกชายฝั่งอาจช่วยสนับสนุนสิ่งมีชีวิตในทะเลได้ด้วยการสร้างแนวปะการังเทียม ข้อกังวลที่ใหญ่ที่สุดคือเสาน้ำที่แกว่งไปมาทำให้เกิดมลภาวะทางเสียง มากเกินไป และอาจทำลายความสวยงามตามธรรมชาติของทัศนียภาพทางทะเล ปัญหาทั้งสองนี้สามารถแก้ไขได้โดยการย้ายเสาน้ำที่แกว่งไปมาให้ไกลออกไปจากชายฝั่ง^{[ 2 ]}