Энергия из глубин: использование глубоководной тепловой энергии

Поиск возобновляемых источников энергии побудил ученых и инженеров исследовать глубины океана, где поджидает неиспользованный и практически безграничный источник чистой энергии. Этот источник, известный как глубоководная тепловая энергия, может революционизировать то, как мы питаем наш мир, уменьшая нашу зависимость от ископаемого топлива и сдерживая разрушительные последствия изменения климата.

Глубоководная тепловая энергия, также известная как преобразование тепловой энергии океана (OTEC), представляет собой процесс, в котором используется разница температур между теплыми поверхностными водами океана и холодными водами, обнаруженными на больших глубинах. Этот температурный градиент можно использовать для выработки электроэнергии путем пропускания рабочей жидкости, такой как аммиак или смесь воды и аммиака, через систему с замкнутым контуром. Поскольку жидкость нагревается теплой поверхностной водой, она испаряется и расширяется, приводя в движение турбину, соединенную с генератором. Затем пар охлаждается холодной глубокой водой, конденсируя его обратно в жидкость, и цикл начинается заново.

Концепция OTEC существует уже более века: первый патент на систему OTEC был подан в 1881 году французским физиком Жаком Арсеном д'Арсонвалем. Однако только в 1970-х годах технология начала набирать обороты, чему способствовал нефтяной кризис и растущее осознание воздействия ископаемого топлива на окружающую среду. С тех пор по всему миру было построено несколько экспериментальных установок OTEC с разной степенью успеха.

Одним из наиболее многообещающих аспектов OTEC является его способность обеспечивать непрерывную поставку электроэнергии при базовой нагрузке. В отличие от солнечной и ветровой энергии, которые зависят от погодных условий и времени суток, OTEC может генерировать электроэнергию 24 часа в сутки, 365 дней в году. Это делает его привлекательным вариантом для стран и регионов с ограниченным доступом к другим возобновляемым источникам энергии или для тех, кто хочет диверсифицировать свою энергетическую структуру.

Помимо производства электроэнергии, системы OTEC также могут производить пресную воду в качестве побочного продукта процесса. Холодная морская вода, используемая для конденсации рабочей жидкости, может быть пропущена через теплообменник, где она испаряется и затем конденсируется в пресную воду. Эту опресненную воду можно использовать для питья, орошения или других целей, что делает OTEC особенно привлекательным для островных государств и засушливых регионов, где не хватает пресной воды.

Несмотря на свои потенциальные преимущества, OTEC сталкивается с рядом проблем, которые до сих пор препятствуют его широкому внедрению. Одним из основных препятствий является высокая первоначальная стоимость строительства завода OTEC, которая может в несколько раз превышать стоимость сопоставимого завода по производству ископаемого топлива. Однако после ввода в эксплуатацию установки OTEC имеют более низкие эксплуатационные расходы и более длительный срок службы, чем их аналоги, работающие на ископаемом топливе, что делает их более рентабельными в долгосрочной перспективе.

Еще одной проблемой является необходимость доступа к глубокой воде, поскольку для эффективной работы систем OTEC требуется разница температур не менее 20 градусов по Цельсию между поверхностными и глубокими водами. Это ограничивает места, где могут быть построены заводы OTEC, хотя по всему миру все еще есть много подходящих мест, особенно в тропических и субтропических регионах.

Поскольку мир сталкивается с острой необходимостью перехода к более чистым и устойчивым источникам энергии, глубоководная тепловая энергия открывает большие перспективы. Благодаря постоянным исследованиям и инвестициям в технологию OTEC мы вскоре сможем использовать энергию океана для удовлетворения наших растущих потребностей в энергии и борьбы с экзистенциальной угрозой изменения климата.