OTEC (oceantermisk energiomdannelse): Havvarme til strøm, køling og ferskvand

OTEC: Udnyt havvarme til CO2‑fri strøm, køling og ferskvand — bæredygtig energi og ferskvand til øer og kystsamfund.

OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion) er en teknik til at udnytte energi fra verdenshavene. Solen opvarmer havets overflade, og i de varme områder tæt på ækvator kan overfladevand nå omkring 25–30 °C. Samtidig er havene meget dybe, og vand fra ca. 1.000 meters dybde kan være helt nede omkring 5 °C.

Hvis man fører et rør ned i havet, kan man pumpe det kolde dybe vand op til overfladen, hvor det møder det varme overfladevand. Temperaturforskellen mellem varmt og koldt havvand kan være i størrelsesordenen 10–25 °C. Selv om forskellen er relativt lille, kan man ved hjælp af en varmepålignende maskine—en varmemotor—udnytte den til at producere elektrisk energi. En sådan maskine kaldes en OTEC-enhed (ocean thermal energy conversion).

Hvordan OTEC virker

Der findes tre hovedtyper OTEC-systemer:

• Lukket kredsløb (closed-cycle): Et lavkogende arbejdsmiddel (f.eks. ammoniak) cirkuleres i et lukket kredsløb. Varmt overfladevand overfører varme til arbejdsmidlet, som fordamper og driver en turbin/generator. Dampen kondenseres derefter ved kontakt med det kolde dybe vand og ledes tilbage som væske.
• Åbent kredsløb (open-cycle): Selve havvandet føres under lavt tryk, hvor en del af det fordamper ved lav temperatur og danner damp, som driver en turbine eller en lavtryksmaskine. Den efterfølgende kondens er ferskvand, så åben cyklus kombinerer strømproduktion med ferskvandsproduktion.
• Hybrid: Kombination af begge metoder, som kan optimere både elproduktion og ferskvandsudbytte.

Nøgleegenskaber og potentiale

• Store vandomsætninger: Fordi temperaturforskellen er lille, kræver OTEC store gennemstrømninger af varmt og koldt vand for at levere brugbar effekt. Havet rummer dog store mængder vand.
• Lav termisk effektivitet: Den teoretiske Carnot-effektivitet ved f.eks. 30 °C overflade og 5 °C dybde er relativt lav (under 10 %), og praktiske OTEC-anlæg opnår betydeligt lavere effektivitet (ofte et par procent). Derfor er økonomien afhængig af lave driftsomkostninger, stordrift og salgbare biprodukter.
• Stort ressourcemæssigt potentiale: Det er blevet anslået, at OTEC kan levere mængder energi, der er 10–100 gange større end den anden hav-energikilde, bølgekraft, i de rette områder.

Anvendelser og biprodukter

• Elektricitet: OTEC kan levere stabil baseload-el i tropiske områder.
• Køling: Koldt dybt vand kan bruges til industrielle kølesystemer eller klimaanlæg på kystnære anlæg og øer, hvilket kan reducere elforbrug til køling (køling).
• Ferskvand: Åbne eller hybride systemer kan producere desalineret vand som et værdifuldt biprodukt for ø-samfund.
• Aquakultur og landbrug: Det kolde, næringsrige dybvand kan anvendes til opdræt af fisk og skaldyr eller køling af drivhuse. Det kan øge produktiviteten, men må anvendes med omtanke pga. miljømæssige konsekvenser.

Historie og eksempler

Den første OTEC-maskine blev bygget af Georges Claude i Cuba i 1930 og producerede 22 kW elektricitet. Siden er der eksperimenteret med flere demonstrationsanlæg. Den største maskine, der hidtil er bygget, producerede 250 kW i 1999 og blev bygget af USA. Der har været og er planer om projekter i størrelsesordenen flere megawatt, f.eks. omkring 10 MW, for at demonstrere kommerciel skala.

Fordele

• Konstant, forudsigelig energi (ikke afhængig af vejr eller vind).
• Mulighed for flerfoldige værdistrømme: el, ferskvand, køling, akvakultur.
• Velegnet til isolerede tropiske øer og kystsamfund, hvor importeret brændstof er dyrt.

Udfordringer og miljøpåvirkninger

• Høje anlægsomkostninger: Den største tekniske og økonomiske barriere er omkostningen ved at konstruere og vedligeholde det store kolde vandrør (cold water pipe), platforme og korrosionsbestandige systemer i havmiljøet.
• Tekniske problemer: Biofouling, erosion, korrosion og skader fra storme og bølger kræver robust design og løbende vedligeholdelse.
• Miljømæssige risici: Indtag af havvand kan påvirke lokale organismer (entrainment/impingement). Udløb af afkølet og næringsrigt dybvand kan ændre lokale økosystemer, fremkalde algeopblomstring eller påvirke iltforholdene. Disponeringsstrategier (diffusere og passende udblandingszoner) kan minimere skader.
• Økonomisk konkurrence: OTEC skal konkurrere med billigere vedvarende teknologier og fossile kilder, medmindre co-produkterne (drikkevand, køling, akvakultur) øger projektets indtægter.

Hvor er OTEC mest relevant?

OTEC er særligt attraktivt i tropiske områder nær ækvator (typisk inden for ca. 20° nord/syd), hvor overfladetemperaturerne er høje samtidig med, at koldt vand fra dybden er tilgængeligt. Anlæg kan være kystnære eller flydende offshore-platforme afhængig af dybdeforhold og lokale forhold.

Konklusion

OTEC tilbyder en lovende, men teknisk krævende måde at udvinde kontinuerlig vedvarende energi fra havets termiske lagdeling. Mens effektiviteten pr. masseenhed er lav, gør de store mængder tilgængeligt havvand og muligheden for værdifulde biprodukter (ferskvand, køling, akvakultur) teknologien interessant for tropiske kystsamfund og øer. Fremtidige økonomiske gennembrud afhænger af reducerede anlægsomkostninger, forbedret driftssikkerhed og miljørigtig udformning.

Spørgsmål og svar

Q: Hvad er termisk energiomdannelse i havet (OTEC)?

Q: Hvad forårsager temperaturforskellen i havet?

Q: Hvordan udnyttes temperaturforskellen til at generere strøm?

Q: Er temperaturforskellen mellem varmt overfladevand og koldt dybvand betydelig?

Q: Hvad er potentialet for OTEC sammenlignet med andre energikilder i havet?

Q: Hvad er nogle af de andre fordele ved OTEC ud over energiproduktion?

Q: Hvornår blev den første OTEC-maskine bygget, og hvor meget elektricitet producerede den?

Søg efter bogstav