Wykorzystanie energii termicznej oceanów

OTEC (ang. Ocean Thermal Energy Conversion), czyli konwersja energii cieplnej oceanu to technologia, która ma na celu odzyskiwać energię termiczną zgromadzoną w wodach oceanów. Dokładniej polega to na wykorzystaniu różnic w temperaturach między wodami chłodniejszymi występującymi głębiej a cieplejszymi znajdującymi się na powierzchni. Cały proces oparty jest o wykorzystanie silnika cieplnego, który odpowiada za przemianę energii termicznej na mechaniczną lub bezpośrednio na elektryczną.

Energetyka maretermiczna, czyli sektor zajmujący się wytwarzaniem energii przy wykorzystaniu ciepła mórz i oceanów jest stosunkowo nową gałęzią energetyki, która pozostaje ciągle na etapie rozwoju. Moc zainstalowanych urządzeń jest niewielka, a elektrownie ze względu na swą specyfikę powstały w strefie ciepłych mórz i oceanów  w krajach wysoko rozwiniętych lub rozwijających się. Samo pozyskanie energii opiera się na wykorzystaniu różnicy temperatur pomiędzy wodą w warstwie przypowierzchniowej a wodami głębinowymi. Z uwagi na duże wartości w temperaturach wód oraz stałe warunki ich występowania, najlepsze warunki panują w strefie równikowej, tam różnice sięgają od 20 do 30 ˚C. Instalacja elektrowni maretermicznej jest dość prosta.

Morza w strefie międzyzwrotnikowej o powierzchni 60 mln kilometrów kwadratowych absorbują w ciągu dnia z promieniowania słonecznego ilość energii przynajmniej 4 000 razy większą od aktualnie wykorzystywanej przez człowieka. Jest to zatem niezwykle wydajny system naturalnych kolektorów słonecznych, a zarazem przyszłość energetyki o ogromnym potencjale. Dzięki gigantycznym masom wody, które pochłaniają promieniowanie słoneczne, istnieje możliwość przetworzenia zmagazynowanej przez akweny oceaniczne energii cieplnej w elektryczność. Na rozwoju tej gałęzi mogą skorzystać kraje w strefie brzegowej kontynentów zawartych między zwrotnikami, co znacznie polepszyłoby komfort życia szczególnie tam, gdzie dostęp do sieci elektroenergetycznej jest utrudniony.

Do tej pory znane są trzy typy cykli wykorzystywanych w omawianej technologii OTEC. Pierwszym jest cykl otwarty, w którym cieplejsza woda morska w pobliżu powierzchni, będąca czynnikiem roboczym, ulega odparowaniu w komorze próżniowej. Powstała para napędza turbinę niskiego ciśnienia sprzężoną z generatorem. Para wylotowa z turbiny skrapla się w kondensatorze wytwarzając odsoloną wodę. Drugim jest typ zamknięty, w którym czynnikiem roboczym jest ciecz o niskiej temperaturze wrzenia. Czynnikiem roboczym elektrowni maretermicznej jest ciecz charakteryzująca się niską temperaturą wrzenia. Często wykorzystywany jest propan, amoniak lub freon ewentualnie ich mieszaniny. Pod wpływem działania ciepłej wody znajdującej się przy powierzchni oceanu następuje odparowanie czynnika. Następnie, powstała para kierowana jest na turbinę, która w efekcie wprowadzona zostaje w ruch. Po opuszczeniu turbozespołu para zostaje doprowadzona do skraplacza, tam ochładza się pod wpływem działania zimnej wody z głębszych warstw oceanu. Proces ten odbywa się cyklicznie. Trzeci jest cykl mieszany, który wykorzystuje właściwości obu wcześniej omówionych układów.

Energia elektryczna pozyskiwana w ten sposób jest transportowana na ląd z użyciem podwodnych kabli. W przypadku mniejszej mocy elektrowni jest ona magazynowana w akumulatorach. Z technologią OTEC badacze wiążą ogromne nadzieje. Szczególnie perspektywiczne wydaje się wykorzystywanie cyklu otwartego, który umożliwia wielkoskalowe odsalanie wody. Duże ilości energii dostarczane dzięki działaniu OTEC umożliwią hodowlę niektórych cennych roślin i zwierząt w wodach oceanicznych. Dodatkowo system ten może przyczynić się uzyskiwania licznych cennych pierwiastków i związków śladowych zawartych w wodach morskich.

Technologia ta znana jest już od 1881 roku, jednak wciąż pozostaje na niskim poziomie rozwoju. Obecnie nie działa żadna większa elektrownia OTEC, chociaż badania są prowadzone. Decydują o tym bardzo wysokie koszty uruchomienia tego typu elektrowni na otwartych akwenach oceanicznych. Duże nakłady finansowe w etapie początkowym oraz problemy z zapewnieniem ciągłości produkcji, który zapewniałby odpowiednią rentowność sprawiają, że ten mechanizm wytwarzania elektryczności nie jest póki co opłacalny. Szansa na rozwój to dalsze badania, a także zaostrzenia w zakresie ochrony środowiska, dzięki czemu ogromny nacisk kładzie się na odnawialne źródła energii.

A przecież w przypadku wykorzystania energii cieplnej oceanu korzystamy z czystego ekologicznie mechanizmu.

Previous Article

Odporne na mróz farmy wiatrowe na Kamczatce

Next Article

Konwersja energii słonecznej na paliwo ciekłe

Dodaj komentarz