Преобразование тепловой энергии океана


Преобразование тепловой энергии океана ( OTEC ) использует температурный градиент океана между более прохладными глубокими и более теплыми мелководными или поверхностными водами для запуска теплового двигателя и производства полезной работы , обычно в виде электричества . OTEC может работать с очень высоким коэффициентом мощности и поэтому может работать в режиме базовой нагрузки .

Более плотные холодные водные массы, образующиеся при взаимодействии поверхностных вод океана с холодной атмосферой в весьма специфических районах Северной Атлантики и Южного океана , погружаются в глубоководные бассейны и распространяются по всему глубоководному океану за счет термохалинной циркуляции . Подъем холодных вод из глубин океана восполняется опусканием холодных поверхностных морских вод.

Среди источников энергии океана OTEC является одним из постоянно доступных возобновляемых источников энергии , которые могут способствовать энергоснабжению базовой нагрузки. [1] Ресурсный потенциал OTEC считается намного большим, чем у других форм энергии океана. [2] До 88 000 ТВт -ч электроэнергии в год может быть выработано за счет OTEC без воздействия на тепловую структуру океана. [3]

Системы могут быть как замкнутого цикла, так и открытого цикла. OTEC с замкнутым циклом использует рабочие жидкости, которые обычно рассматриваются как хладагенты , такие как аммиак или R-134a . Эти жидкости имеют низкую температуру кипения и поэтому подходят для питания генератора системы для выработки электроэнергии. На сегодняшний день наиболее часто используемым тепловым циклом для OTEC является цикл Ренкина с использованием турбины низкого давления. В двигателях открытого цикла в качестве рабочего тела используется пар морской воды .

В качестве побочного продукта OTEC также может поставлять некоторое количество холодной воды. Это может быть использовано для кондиционирования воздуха и охлаждения, а богатая питательными веществами глубинная вода океана может питать биологические технологии. Еще одним побочным продуктом является пресная морская вода. [4]

Теория OTEC была впервые разработана в 1880-х годах, а первая демонстрационная модель настольного размера была построена в 1926 году. В настоящее время действующие экспериментальные установки OTEC расположены в Японии под контролем Университета Сага и Макай на Гавайях. [5]


Схема OTEC и приложения
Вид на наземный объект OTEC в Кеахоул-Пойнт на побережье Кона на Гавайях .
Индия - трубы, использованные для OTEC (слева) и плавучая установка OTEC, построенная в 2000 г. (справа)
Схема установки ОТЕС замкнутого цикла
Схема установки ОТЕС открытого цикла
График различных термоклинов (глубина в зависимости от температуры) в зависимости от времени года и широты