OCEAN-termisk energiomdannelse

OCEAN-termisk energiomdannelse (OTEC), en form for energiomdannelse, der udnytter temperaturforskellen mellem det varme overfladevand i havene, der opvarmes af solstråling, og det dybere kolde vand til at generere strøm i en konventionel varmemotor. Temperaturforskellen mellem overfladen og det nederste vandlag kan være så stor som 50 °C (90 °F) over lodrette afstande på så lidt som 90 meter (ca. 300 fod) i nogle havområder. For at være økonomisk praktisk gennemførlig bør temperaturforskellen være mindst 20 °C (36 °F) i de første 1 000 meter (ca. 3 300 fod) under overfladen. I det første årti af det 21. århundrede blev teknologien stadig betragtet som eksperimentel, og indtil videre er der ikke opført kommercielle OTEC-anlæg.

Ocean Thermal Energy Conversion

Et eksempel på OTEC-processen (Ocean Thermal Energy Conversion) med lukket kredsløb.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Det første forslag til OTEC-konceptet blev fremsat i begyndelsen af 1880’erne af den franske ingeniør Jacques-Arsène d’Arsonval. Hans idé krævede et system med lukket kredsløb, et design, der er blevet tilpasset til de fleste af de nuværende OTEC-pilotanlæg. I et sådant system anvendes en sekundær arbejdsvæske (et kølemiddel) som f.eks. ammoniak. Varme, der overføres fra det varme overfladevand i havet, får arbejdsvæsken til at fordampe gennem en varmeveksler. Dampen udvider sig derefter under et moderat tryk og sætter en turbine i gang, der er forbundet med en generator, hvorved der produceres elektricitet. Koldt havvand, der pumpes op fra havets dybder til en anden varmeveksler, giver en overflade, der er kold nok til at få dampene til at kondensere. Arbejdsvæsken forbliver i det lukkede system, hvor den fordamper og forgiftes løbende.

En del forskere har fokuseret deres opmærksomhed på et OTEC-system med åben cyklus, der anvender vanddamp som arbejdsvæske og undlader at anvende et kølemiddel. I denne type system fordampes varmt overfladehavvand delvist, når det sprøjtes ind i et næsten vakuum. Den fremkomne damp ekspanderes gennem en lavtryksdampturbogenerator for at producere elektrisk energi. Der anvendes koldt havvand til at kondensere dampen, og en vakuumpumpe opretholder det rette systemtryk. Der findes også hybridsystemer, som kombinerer elementer fra systemer med lukket kredsløb og åbne kredsløb. I disse systemer bruges damp produceret af varmt vand, der passerer gennem et vakuumkammer, til at fordampe en sekundær arbejdsvæske, der driver en turbine.

I løbet af 1970’erne og 80’erne begyndte USA, Japan og flere andre lande at eksperimentere med OTEC-systemer i et forsøg på at udvikle en levedygtig kilde til vedvarende energi. I 1979 satte amerikanske forskere det første OTEC-anlæg i drift, der var i stand til at generere brugbare mængder elektrisk energi – ca. 15 kilowatt nettoeffekt. Dette anlæg, kaldet Mini-OTEC, var et system med lukket kredsløb monteret på en pram fra den amerikanske flåde et par kilometer ud for Hawaii’s kyst. I 1981-82 afprøvede japanske virksomheder et andet eksperimentelt OTEC-anlæg med lukket kredsløb. Dette anlæg, der var placeret på ørepublikken Nauru i Stillehavet, producerede 35 kilowatt nettoeffekt. Siden da har forskerne fortsat udviklingsarbejdet med henblik på at forbedre varmevekslerne og finde ud af, hvordan man kan reducere havvandets korrosion af systemets hardware. I 1999 havde Natural Energy Laboratory of Hawaii Authority (NELHA) oprettet og afprøvet et anlæg på 250 kilowatt.

Få et Britannica Premium-abonnement og få adgang til eksklusivt indhold. Abonner nu

Udsigterne for kommerciel anvendelse af OTEC-teknologien synes lyse, især på øer og i udviklingslande i de tropiske områder, hvor forholdene er mest gunstige for drift af OTEC-anlæg. Det er blevet anslået, at det tropiske havvand absorberer solstråling, der i varmeindhold svarer til ca. 250 mia. tønder olie om dagen. Hvis man fjerner så meget varme fra havet, vil det ikke ændre dets temperatur væsentligt, men det vil gøre det muligt at producere titusindvis af millioner af megawatt elektricitet på kontinuerlig basis.

Ud over produktionen af ren strøm giver OTEC-processen også flere nyttige biprodukter. Leveringen af koldt vand til overfladen er blevet anvendt i klimaanlæg og i landbrug med kølet jordbund (som gør det muligt at dyrke planter fra tempererede zoner i tropiske omgivelser). Der er blevet anvendt åbne kredsløbs- og hybridprocesser til afsaltning af havvand, og OTEC-infrastrukturen giver adgang til sporstoffer, der findes i havvand fra dybhavshavet. Desuden kan der udvindes brint fra vand gennem elektrolyse til brug i brændselsceller.

OTEC er en relativt dyr teknologi, da det er nødvendigt at opføre dyre OTEC-anlæg og infrastrukturer, før der kan produceres strøm. Når først anlæggene er taget i brug, kan det dog være muligt at producere relativt billig elektricitet. Flydende anlæg kan være mere gennemførlige end landbaserede anlæg, fordi antallet af landbaserede anlæg med adgang til dybt vand i troperne er begrænset. Der findes kun få omkostningsanalyser, men i en undersøgelse fra 2005 blev prisen for elektricitet produceret af OTEC anslået til 7 cent pr. kilowatt-time. Selv om dette tal var baseret på et OTEC-anlæg på 100 megawatt, der er placeret ca. 10 km (6 miles) ud for Hawaii’s kyst, kan det sammenlignes med omkostningerne ved energi fra fossile brændstoffer. (Omkostningerne ved kulproduceret elektricitet anslås at være 4-8 cent pr. kilowatt-time.)

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.