fbpx

Energia cieplna oceanu

Energia cieplna oceanu

Energia cieplna oceanu

Energia cieplna oceanu (Thermal Energy Conversion OTEC) to technologia mająca pozwolić odzyskiwać energię cieplną zgromadzoną w wodach oceanów, a dokładnie wykorzystać różnicę temperatur między chłodniejszymi wodami z głębin a cieplejszymi z wód powierzchniowych.

Służy do tego celu silnik cieplny, który zamienia energię termiczną (cieplną) w energię mechaniczną lub elektryczną (elektrownie maretermiczne lub oceanotermiczne).

Ziemia ma naturalny kolektor słoneczny czyli morza w strefie międzyzwrotnikowej. Dziennie 60 mln km2 tych mórz absorbuje z promieniowania słonecznego ilość energii równą tej zawartej w 250 miliardach baryłek ropy naftowej, czyli energię przynajmniej 4000 razy większą od aktualnie wykorzystywanej przez człowieka.

Energia cieplna oceanu jest technologią, która może wykorzystać energię słoneczną zmagazynowaną w oceanach. Ponieważ ocean jest nośnikiem zmagazynowanej energii, OTEC oferuje ciągłe zaopatrywanie w tę energię zarówno podczas jasnych, pogodnych dni, jak i w nocy, bez względu na pogodę. Technologia ta nie zawiera żadnych kosztów i komplikacji wynikających ze sztucznych systemów magazynowania energii.

Zasada działania OTEC

Na proces OTEC składa się pompowanie na powierzchnię zimnej wody oceanicznej i wykorzystanie różnicy temperatur pomiędzy nią a ciepłą wodą powierzchniową do napędzania silnika termicznego produkującego elektryczność.

OTEC może być umiejscowiony w strefie mórz międzyzwrotnikowych, wszędzie tam, gdzie głęboka i zimna woda zalega pod ciepłą wodą powierzchniową (wyjątkiem są zachodnie wybrzeża Ameryki Południowej, gdzie pracę OTEC uniemożliwia zjawisko sezonowego upwellingu).

Wody powierzchniowe w tych rejonach mają temperaturę +25 °C i wyższą. Woda oceaniczna na głębokości poniżej 1000 m jest zasilana chłodnymi prądami z regionów polarnych i ma zwykle temperaturę ok. +4 °C. Żeby możliwe było wykorzystanie technologii OTEC potrzebna jest różnica temperatur wód powierzchniowych i głębinowych równa przynajmniej 20 °C. Wykorzystanie tej różnicy polega na zastosowaniu czynnika roboczego, który paruje w temperaturze wody powierzchniowej i jest skraplany za pomocą wody czerpanej z głębokości. Czynnikiem takim jest amoniak, freon lub propan.

Czynniki fizyczne, takie jak zasoby termalne i batymetria dna, mocno ograniczają liczbę pożądanych miejsc wzdłuż linii brzegowych kontynentów. Najkorzystniejsze więc tereny dla lądowych OTEC to lokalizacje wyspiarskie. Liczba potencjalnych miejsc może zostać zwiększona przez zastosowanie pływających OTEC, dla których nie istnieje surowy wymóg odpowiedniego profilu dna.

Rodzaje układów OTEC

Układ otwarty

W układzie otwartym, 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. Kondensator chłodzony jest zimną wodą morską czerpaną z głębszych warstw. Do następnego cyklu używana jest nowa ilość wody morskiej. Zaletą tej technologii jest połączenie wytwarzania energii elektrycznej z odsalaniem wody morskiej.

Układ zamknięty

W zamkniętym cyklu OTEC czynnikiem roboczym jest ciecz o niskiej temperaturze wrzenia. Ciepła woda morska powoduje odparowanie czynnika roboczego, którego pary napędzają turbinę niskiego ciśnienia. Zimna woda morska powoduje skroplenie par w kondensatorze, po czym skropliny te są użyte do następnego cyklu przemiany.

Korzyści płynące z zastosowania technologi OTEC

OTEC jawi się jako dość korzystne źródło energii. Jego zasoby są odnawialne.

Nie produkuje zanieczyszczeń, a nawet wzbogaca ubogą odżywczo powierzchnię wody i dąży do pochłonięcia węgla. Azot, fosfor, krzem i inne składniki odżywcze pochodzące z głębin są mieszane przez fotosyntezę z atmosferycznym i rozpuszczonym w oceanie dwutlenkiem węgla, co wzmaga produkcję biomasy i redukuje obecność węgla w atmosferze.

Nie produkuje zanieczyszczeń, a nawet wzbogaca ubogą odżywczo powierzchnię wody i dąży do pochłonięcia węgla. Azot, fosfor, krzem i inne składniki odżywcze pochodzące z głębin są mieszane przez fotosyntezę z atmosferycznym i rozpuszczonym w oceanie dwutlenkiem węgla, co wzmaga produkcję biomasy i redukuje obecność węgla w atmosferze.

Ponadto OTEC wytwarza jako produkt uboczny znaczne ilości świeżej wody, chłodną wodę do klimatyzacji i hodowli hydroponicznych, a wraz z produkcją biomasy dostarcza surowców do produkcji przemysłowej.

Otwarty cykl OTEC może zapewnić odsalanie wody na dużą skalę.

Innym zastosowaniem układów OTEC może być dostarczanie energii niezbędnej do uzyskiwania licznych cennych pierwiastków i związków śladowych zawartych w wodach morskich. Obecnie odzyskiwanie tych substancji śladowych jest nieopłacalne z powodu konieczności użycia wielkich ilości energii.

Historia rozwoju technologi OTEC

Mimo że OTEC została wynaleziona już w 1881 roku, wciąż jest mało rozwiniętą technologią. Obecnie nie działa żadna większa elektrownia OTEC, chociaż badania są prowadzone przez USA, Japonię i Indie.

Od 2004 roku u zachodnich wybrzeży Indii znajdowała się pływająca elektrownia o mocy 1 MW, która zbierała informacje na temat wszystkich aspektów projektowania i działania OTEC.

Pilotażowe elektrownie maretermiczne uruchomiono m.in. w Japonii (10 MW) i na Hawajach (40 MW).

Rodzaje OZE czyli odnawialnych źródeł energii

Energia słoneczna

Energia słoneczna
Energia słoneczna to główne źródło energii na Ziemi, dzięki któremu rośliny zielone produkują biomasę. Energetyka słoneczna to gałąź przemysłu zajmująca się wykorzystaniem energii promieniowania słonecznego zaliczanej do odnawialnych źródeł energii.


Flickr / @ Tim Geers / CC BY SA 2.0

Energia wodna
Energia wodna to wykorzystywana gospodarczo energia mechaniczna płynącej wody. Wykorzystanie energii wodnej polega na spiętrzeniu wody, a następnie przetworzeniu energii spadających wód w energię mechaniczną lub elektryczną.


Energia wiatru - energia wiatrowa

Energia wiatru
Energia wiatru to energia kinetyczna przemieszczających się mas powietrza, zaliczana do odnawialnych źródeł energii. Jest przekształcana w energię elektryczną za pomocą turbin wiatrowych, jak również wykorzystywana jako energia mechaniczna w wiatrakach i pompach wiatrowych, oraz jako źródło napędu w jachtach żaglowych.


Energia geotermalna

Energia geotermalna
Energia geotermalna (energia geotermiczna, geotermia) to energia cieplna skał, wody i gruntu pod powierzchnią Ziemi, zaliczana do odnawialnych źródeł energii. Ciepło to powstaje w wyniku zachodzących we wnętrzu Ziemi reakcji jądrowych i termochemicznych.


Energia prądów morskich, pływów i falowania

Energia prądów morskich, pływów i falowania
Jednym ze źródeł energii odnawialnej jest energia związana z ruchami wody morskiej: falowaniem (wiatrowym i sejsmicznym), pływami (przypływy i odpływy) i prądami morskimi (ciepłym, zimnym i obojętnym).


Energia cieplna oceanu

Energia cieplna oceanu
Energia cieplna oceanu (Thermal Energy Conversion OTEC) to technologia mająca pozwolić odzyskiwać energię cieplną zgromadzoną w wodach oceanów, a dokładnie wykorzystać różnicę temperatur między chłodniejszymi wodami z głębin a cieplejszymi z wód powierzchniowych.


Biomasa

Biomasa
Biomasa oznacza ulegającą biodegradacji frakcję produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej (substancji pochodzenia roślinnego i zwierzęcego), leśnej i powiązanych gałęzi przemysłu, w tym rybołówstwa i akwakultury, a także biogazy i ulegającą biodegradacji frakcję odpadów przemysłowych i komunalnych.


Biopaliwo

Biopaliwo
Biopaliwo to paliwo wyprodukowane z biomasy. Różnego rodzaju biopaliw jest mnóstwo i występują one w formie gazowej, ciekłej i stałej. Ponieważ biomasa jest odnawialnym źródłem energii, można uważać biopaliwo jako nośnik energii odnawialnej.


Biogaz

Biogaz
Biogaz to gaz powstający z przetworzenia organicznych związków zawartych w biomasie. Jest źródłem wtórnym powstającym z przetworzenia biomasy przy wykorzystaniu różnych procesów.


Odnawialne Źródła Energii

Definicja, wady i zalety odnawialnych źródeł energii
Odnawialne źródła energii (OZE) to źródła energii, których wykorzystywanie nie wiąże się z długotrwałym ich deficytem, ponieważ zasób tych źródeł odnawia się w krótkim czasie. Źródłami takimi są wiatr, promieniowanie słoneczne, opady, pływy morskie, fale morskie i geotermia.

Przewiń do góry
X