Conversione dell’energia termica dell’oceano (OTEC), forma di conversione energetica che utilizza la differenza di temperatura tra le calde acque superficiali degli oceani, riscaldate dalla radiazione solare, e le acque fredde più profonde per generare energia in un motore termico convenzionale. La differenza di temperatura tra la superficie e lo strato inferiore dell’acqua può essere grande come 50 °C (90 °F) su distanze verticali di appena 90 metri (circa 300 piedi) in alcune aree oceaniche. Per essere economicamente pratico, il differenziale di temperatura dovrebbe essere di almeno 20 °C (36 °F) nei primi 1.000 metri (circa 3.300 piedi) sotto la superficie. Nel primo decennio del XXI secolo, la tecnologia era ancora considerata sperimentale, e finora non sono stati costruiti impianti commerciali OTEC.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Il concetto OTEC fu proposto per la prima volta nei primi anni 1880 dall’ingegnere francese Jacques-Arsène d’Arsonval. La sua idea prevedeva un sistema a ciclo chiuso, un design che è stato adattato per la maggior parte degli attuali impianti pilota OTEC. Un tale sistema impiega un fluido di lavoro secondario (un refrigerante) come l’ammoniaca. Il calore trasferito dall’acqua calda dell’oceano fa sì che il fluido di lavoro si vaporizzi attraverso uno scambiatore di calore. Il vapore si espande poi sotto pressioni moderate, facendo girare una turbina collegata a un generatore e producendo così elettricità. L’acqua di mare fredda pompata dalle profondità dell’oceano ad un secondo scambiatore di calore fornisce una superficie abbastanza fredda da far condensare il vapore. Il fluido di lavoro rimane all’interno del sistema chiuso, vaporizzando e rilavorando continuamente.
Alcuni ricercatori hanno concentrato la loro attenzione su un sistema OTEC a ciclo aperto che impiega il vapore acqueo come fluido di lavoro e rinuncia all’uso di un refrigerante. In questo tipo di sistema, l’acqua di mare calda di superficie viene parzialmente vaporizzata quando viene iniettata in un vuoto quasi totale. Il vapore risultante viene espanso attraverso un turbogeneratore a vapore a bassa pressione per produrre energia elettrica. L’acqua di mare fredda è usata per condensare il vapore, e una pompa a vuoto mantiene la giusta pressione del sistema. Esistono anche sistemi ibridi, che combinano elementi di sistemi a ciclo chiuso e a ciclo aperto. In questi sistemi, il vapore prodotto dall’acqua calda che passa attraverso una camera a vuoto è usato per vaporizzare un fluido di lavoro secondario che aziona una turbina.
Negli anni ’70 e ’80 gli Stati Uniti, il Giappone e diversi altri paesi hanno iniziato a sperimentare sistemi OTEC nel tentativo di sviluppare una fonte di energia rinnovabile. Nel 1979 i ricercatori americani misero in funzione il primo impianto OTEC in grado di generare quantità utilizzabili di energia elettrica, circa 15 kilowatt di potenza netta. Questa unità, chiamata Mini-OTEC, era un sistema a ciclo chiuso montato su una chiatta della marina statunitense a pochi chilometri dalla costa delle Hawaii. Nel 1981-82 le aziende giapponesi testarono un altro impianto OTEC sperimentale a ciclo chiuso. Situato nella repubblica insulare pacifica di Nauru, questo impianto produsse 35 kilowatt di potenza netta. Da allora i ricercatori hanno continuato il lavoro di sviluppo per migliorare gli scambiatori di calore e per escogitare modi per ridurre la corrosione dell’hardware del sistema da parte dell’acqua di mare. Nel 1999 il Natural Energy Laboratory of Hawaii Authority (NELHA) aveva creato e testato un impianto da 250 kilowatt.
Le prospettive di applicazione commerciale della tecnologia OTEC sembrano brillanti, in particolare sulle isole e nei paesi in via di sviluppo nelle regioni tropicali dove le condizioni sono più favorevoli al funzionamento degli impianti OTEC. È stato stimato che le acque dell’oceano tropicale assorbono la radiazione solare equivalente in contenuto di calore a quella di circa 250 miliardi di barili di petrolio ogni giorno. La rimozione di tutto questo calore dall’oceano non altererebbe significativamente la sua temperatura, ma permetterebbe la generazione di decine di milioni di megawatt di elettricità su base continua.
Oltre alla produzione di energia pulita, il processo OTEC fornisce anche diversi utili sottoprodotti. La consegna di acqua fredda alla superficie è stata usata nei sistemi di condizionamento dell’aria e nell’agricoltura a terra refrigerata (che permette la coltivazione di piante della zona temperata in ambienti tropicali). Processi a ciclo aperto e ibridi sono stati usati nella desalinizzazione dell’acqua di mare, e l’infrastruttura OTEC permette l’accesso agli oligoelementi presenti nell’acqua di mare profonda. Inoltre, l’idrogeno può essere estratto dall’acqua attraverso l’elettrolisi per l’uso nelle celle a combustibile.
OTEC è una tecnologia relativamente costosa, poiché la costruzione di costosi impianti OTEC e di infrastrutture è necessaria prima che l’energia possa essere generata. Tuttavia, una volta che gli impianti sono resi operativi, può essere possibile generare elettricità relativamente poco costosa. Gli impianti galleggianti possono essere più fattibili di quelli a terra, perché il numero di siti a terra con accesso ad acque profonde nei tropici è limitato. Esistono poche analisi dei costi; tuttavia, uno studio, eseguito nel 2005, ha posto il costo dell’elettricità prodotta dall’OTEC a 7 centesimi per kilowatt-ora. Anche se questa cifra era basata sull’ipotesi di un impianto OTEC da 100 megawatt situato a circa 10 km (6 miglia) dalla costa delle Hawaii, è paragonabile al costo dell’energia derivata dai combustibili fossili. (Il costo dell’elettricità generata dal carbone è stimato in 4-8 centesimi per kilowatt-ora.)
.