تولید برق از انرژی اقیانوس گرمایی

به گزارش "برق نيوز" با توسعه دانش انرژیهای تجدیدپذیر، با دیدی وسیع‌تر می‌توان انرژی را از آبهای اقیانوسها برای تولید برق و آب آشامیدنی استخراج کرد. در واقع یکی از بزرگترین ذخیره کننده‌های انرژی گرمایی خورشید در جهان اقیانوسها هستند.

در سال ١٨٨١یک فیزیکدان فرانسوی به نام یاکوز آرسین، اولین کسی بود که پیشنهاد استفاده از انرژی زمین گرمایی اقیانوسها را ارائه کرد. از مجموع کل تشعشعات خورشیدی، اقیانوسها بزرگترین متمرکزکننده تشعشعات انرژی خورشیدی هستند که براساس یک تخمین، میزان این انرژی برابر با ٢٥٠ میلیارد بشکه نفت است!

این حجم عظیم انرژی خورشیدی ذخیره شده در اقیانوسها می‌تواند در اثر فرایندی معروف به "فرایند تبدیل انرژی گرمایی اقیانوس" به برق تبدیل شود.

فرایند تبدیل انرژی گرمایی اقیانوس از تفاوت درجه حرارت آب گرم سطحی (٢٢ تا ٢٧ درجه سانتیگراد) و آب خیلی سرد، در عمق یک کیلومتری (٤ تا ٧ سانتی گراد) استفاده می‌کند.

استحصال انرژی گرمایی اقیانوس، از اقیانوسهای نواحی گرمسیری که بین مدارهای ٢٠ درجه شمالی و ٢٠ درجه جنوبی واقع شده‌اند، امکان پذیر است.

به نظر می‌رسد تمام نیروگاههای اقیانوس گرمایی، تجاری و در محدوده ١٠-٥٠ مگاوات یا بیشتر باشند. سکوی نصب نیروگاه، دارای اهمیت زیادی است، زیرا نیروگاه، پمپهای آب دریا، لوله‌های آب سرد و سیستم لنگر را در خود جای داده است.

امروزه با توجه به بهای سوختهای فسیلی در سراسر جهان، شرکتهای خصوصی بسیاری از غرب گرفته تا شرق برای ساخت نیروگاههای (OTCE (Ocean thermal energy Conversation تجاری، وارد رقابتی تمام عیار شده‌اند. زیرا این منبع انرژی پاک و تجدیدپذیر می‌تواند بسیاری از اقتصادهای جهان را از وابستگی‌هایشان به نفت برهاند.

با مقایسه هزینه هر واحد برق تولید شده در یک نیروگاه اقیانوس گرمایی با هزینه واحد برق تولید شده در نیروگاههای سوخت فسیلی می‌توان نتیجه گرفت به کارگیری انرژی اقیانوس گرمایی به صرفه است.

همچنین انرژی اقیانوس گرمایی می‌تواند مزایای دیگری نیز داشته باشد، نظیر پرورش دریازیان، تولید آب آشامیدنی یا حتی تهویه مطبوع هوا، این کاربردهای جانبی انرژی اقیانوس گرمایی می‌تواند باعث کاهش هزینه برق تولید شده شود. اما یکی یگر از کاربردهای این حوزه، استفاده از فرآیندها برای تولید آب شیرین است. به علت رشد جمعیت جهان، با پدیده‌ی «کاهش ذخیره آب شیرین» روبرو هستیم.

در سال ١٩٨٩ تخمین زده شد که به ازاء هر شخص ٩٠٠٠ مترمکعب آب شیرین است که این رقم در سال ٢٠٠٠ کاهش چشمگیری داشته است.طبق آمارهای رسمی؛ سرانه‌ی مصرف آب شیرین کشورمان حدود ٣٠٠ مترمکعب است که دو برابر  میزان متعارف جهانی است. حال اگر «سرانه‌ی آب شیرین تجدیدشونده» را در نظر بگیریم، وخامت اوضاع مشخص خواهد شد.

قبل از سال ٢٠٢٥، رشد جمعیت به هشت میلیارد نفر می‌رسد و موجودی آب شیرین تا ٥١٠٠ مترمکعب به ازای هر شخص در سال کاهش می‌یابد. اگرچه در حدود ٧٠  درصد سطح زمین به وسیله آب پوشیده شده، اما از این مقدار فقط  سه درصد آن «آب شیرین» است.

از این سه درصد ناچیز، حدود دو درصد در یخچالها و پهنه‌های یخی به دام افتاده‌اند و حدود  یک درصد باقیمانده  نیز به طور متوالی از طریق باران و سایر فرایندها بازیابی می‌شود.

یک راه موثر برای تبدیل آب دریا به آب شیرین، تبخیر سریع آب سطحی دریا و تراکم بخارها با استفاده از آب سرد و عمیق دریاست. شیوه کار نیروگاه به این شکل است که برای تبدیل انرژی حرارتی با استفاده از روش (OTEC) باید محلی را در نظر گرفت که از استحکام کافی برخوردار باشد.

یعنی درجه حرارت ناشی از تفاوت سطح آب باید دارای اختلاف دمایی بین ٢٠ درجه سانتیگراد نسبت به آب سرد در عمق ١٠٠٠ متری باشد.

روش کار این نیروگاهها، بهره‌گیری از  «اختلاف دمای آب» در "سطح و عمق" اقیانوس است. در این فناوری، ابتدا  مایعی با «دمای جوش پایین» مثل آمونیاک یا  «مخلوط آب با آمونیاک» توسط  «آب سطح اقیانوس» گرم می‌شود.

زمانی که این «سیال عامل» یا «مایع کار» بجوشد، شاهد تولید «گاز» خواهیم بود که با فشرده کردن آن، عملاً  «فشار کافی» برای به حرکت در آوردن  پره‌های توربین فراهم خواهد آمد. در مرحله بعد، این توربین ژنراتوری به حرکت در می‌آید که  نتیجه‌ی آن «تولید برق» است. تا این جای کار همه چیز درست شبیه یک نیروگاه حرارتی است. در چنین نیروگاهی «سیال عامل» که به  «گاز»  تبدیل شده است، باید با استفاده از یک «منبع سرد» دوباره به شکل مایع و سپس «گاز پرفشار» درآید تا بتواند توربین را بچرخاند. در نیروگاه (OTEC) این اتفاق با عبور «این گاز» از میان «آب سرد اعماق اقیانوس» می‌افتد. به این منظور؛ لوله‌های فایبرگلاس غول آسایی تعبیه می‌شود که پمپاژ  فی‌مابین سطوح بالایی و پایینی  را  انجام می‌دهد.