Konwersja energii cieplnej oceanów (OTEC), forma konwersji energii wykorzystująca różnicę temperatur między ciepłymi wodami powierzchniowymi oceanów, ogrzewanymi przez promieniowanie słoneczne, a głębszymi zimnymi wodami do generowania energii w konwencjonalnym silniku cieplnym. Różnica temperatur pomiędzy powierzchnią a dolną warstwą wody może wynosić nawet 50 °C (90 °F) na pionowych odległościach zaledwie 90 metrów (około 300 stóp) w niektórych obszarach oceanu. Aby było to ekonomicznie uzasadnione, różnica temperatur powinna wynosić co najmniej 20 °C (36 °F) w pierwszych 1000 metrów (około 3300 stóp) pod powierzchnią. W pierwszej dekadzie XXI wieku technologia ta była nadal uważana za eksperymentalną i jak dotąd nie zbudowano żadnych komercyjnych elektrowni OTEC.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Koncepcja OTEC została po raz pierwszy zaproponowana na początku lat osiemdziesiątych XIX wieku przez francuskiego inżyniera Jacquesa-Arsène’a d’Arsonvala. Jego pomysł dotyczył systemu o obiegu zamkniętym, który został zaadaptowany dla większości współczesnych instalacji pilotażowych OTEC. System taki wykorzystuje wtórny płyn roboczy (czynnik chłodniczy), taki jak amoniak. Ciepło przekazywane z ciepłej powierzchniowej wody oceanicznej powoduje odparowanie płynu roboczego przez wymiennik ciepła. Para rozpręża się następnie pod umiarkowanym ciśnieniem, obracając turbinę połączoną z generatorem i wytwarzając w ten sposób energię elektryczną. Zimna woda morska pompowana z głębin oceanu do drugiego wymiennika ciepła zapewnia powierzchnię wystarczająco chłodną, aby spowodować kondensację pary. Ciecz robocza pozostaje w układzie zamkniętym, parując i skraplając się w sposób ciągły.
Niektórzy badacze skupili swoją uwagę na systemie OTEC o cyklu otwartym, który wykorzystuje parę wodną jako ciecz roboczą i rezygnuje z użycia czynnika chłodniczego. W tego rodzaju systemie ciepła woda morska ulega częściowemu odparowaniu w trakcie wtłaczania jej w warunkach bliskich próżni. Powstała para jest rozprężana przez niskociśnieniowy turbogenerator parowy w celu wytworzenia energii elektrycznej. Zimna woda morska jest używana do kondensacji pary, a pompa próżniowa utrzymuje odpowiednie ciśnienie w systemie. Istnieją również systemy hybrydowe, które łączą w sobie elementy systemów o cyklu zamkniętym i otwartym. W tych systemach para wytwarzana przez ciepłą wodę przepływającą przez komorę próżniową jest wykorzystywana do odparowania wtórnego płynu roboczego, który napędza turbinę.
W latach siedemdziesiątych i osiemdziesiątych XX wieku Stany Zjednoczone, Japonia i kilka innych krajów rozpoczęły eksperymenty z systemami OTEC, starając się opracować realne źródło energii odnawialnej. W 1979 roku amerykańscy naukowcy uruchomili pierwszą elektrownię OTEC, która była w stanie wygenerować użyteczną ilość energii elektrycznej – około 15 kilowatów mocy netto. Urządzenie to, nazwane Mini-OTEC, było systemem pracującym w cyklu zamkniętym, zamontowanym na barce Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych kilka kilometrów od wybrzeża Hawajów. W latach 1981-82 japońskie firmy przetestowały inną eksperymentalną elektrownię OTEC pracującą w cyklu zamkniętym. Zlokalizowana w wyspiarskiej republice Nauru na Pacyfiku, instalacja ta wyprodukowała 35 kilowatów mocy netto. Od tego czasu naukowcy kontynuują prace rozwojowe nad ulepszeniem wymienników ciepła i opracowaniem sposobów ograniczenia korozji sprzętu systemowego przez wodę morską. Do 1999 roku Natural Energy Laboratory of Hawaii Authority (NELHA) stworzyło i przetestowało elektrownię o mocy 250 kilowatów.
Perspektywy komercyjnego zastosowania technologii OTEC wydają się jasne, szczególnie na wyspach i w krajach rozwijających się w regionach tropikalnych, gdzie warunki są najbardziej korzystne dla działania elektrowni OTEC. Oszacowano, że wody oceanu tropikalnego pochłaniają promieniowanie słoneczne, którego zawartość cieplna odpowiada 250 miliardom baryłek ropy dziennie. Usunięcie takiej ilości ciepła z oceanu nie zmieniłoby znacząco jego temperatury, ale pozwoliłoby na wytwarzanie dziesiątek milionów megawatów energii elektrycznej w sposób ciągły.
Poza produkcją czystej energii, proces OTEC dostarcza również kilku użytecznych produktów ubocznych. Dostarczanie chłodnej wody na powierzchnię zostało wykorzystane w systemach klimatyzacyjnych oraz w rolnictwie opartym na chłodzonej glebie (co pozwala na uprawę roślin strefy umiarkowanej w środowisku tropikalnym). Procesy w cyklu otwartym i hybrydowe są stosowane w odsalaniu wody morskiej, a infrastruktura OTEC umożliwia dostęp do pierwiastków śladowych obecnych w wodzie morskiej w głębokich oceanach. Ponadto wodór może być pozyskiwany z wody w procesie elektrolizy do wykorzystania w ogniwach paliwowych.
OTEC jest stosunkowo kosztowną technologią, ponieważ budowa kosztownych zakładów OTEC i infrastruktury jest konieczna przed rozpoczęciem wytwarzania energii. Jednak po uruchomieniu instalacji może być możliwe wytwarzanie stosunkowo taniej energii elektrycznej. Instalacje pływające mogą być bardziej wykonalne niż lądowe, ponieważ liczba lokalizacji lądowych z dostępem do głębokiej wody w tropikach jest ograniczona. Istnieje niewiele analiz kosztów, jednak w jednym z badań przeprowadzonych w 2005 roku koszt energii elektrycznej wytwarzanej przez OTEC oszacowano na 7 centów za kilowatogodzinę. Chociaż wartość ta została oparta na założeniu, że 100-megawatowa instalacja OTEC będzie zlokalizowana około 10 km (6 mil) od wybrzeża Hawajów, jest ona porównywalna z kosztem energii pochodzącej z paliw kopalnych. (Koszt energii elektrycznej wytwarzanej z węgla szacuje się na 4-8 centów za kilowatogodzinę.)
.