OTEC čili Ocean thermal energy conversion je pozoruhodná technologie pro těžbu obnovitelné energie, která využívá pro výrobu elektřiny teplotní rozdíl mezi teplou hladinou oceánu a chladnými hlubinami. Jde o unikátní možnost využívat neustále dostupný zdroj energie, především v tropických oblastech, kde je přístup k podmořským hlubinám.
Tropické oceány pohltí každý den v průměru asi 278 petawatthodin sluneční energie. Kdybychom dokázali vytěžit pouhou 1/4000 tohoto množství, pokrylo by to denní spotřebu elektřiny celé planety. To je příležitost pro technologii OTEC. Nejde přitom o nijak nový nápad. První pokus o těžbu energie tímto způsobem proběhl již v roce 1881 a v roce 1930 vznikla první OTEC elektrárna s výkonem 22 kW na Kubě. Dlouho se ale nemohla prosadit.
Za technologií OTEC je jednoduchá fyzika. Za příhodných podmínek je možné v tropickém oceánu na jednom místě získat vodu o teplotě 4 °C, řekněme z hloubky 800 metrů a zároveň i vodu o teplotě přes 25 °C z hladiny. Na takovém místě lze ukotvit plavidlo, které bude vybavené generátorem s kapalinou, jejíž teplota varu se nachází mezi těmito dvěma teplotami. Teplá voda z hladiny tuto kapalinu přivede k varu a vzniklý plyn roztočí turbínu. Pak se plyn opět zchladí vodou z hlubiny a celý cyklus se může opakovat.
Pikantní je, že tato technologie je jako dělaná do světa globálního oteplování. A jako podivuhodný bonus nabízí možnost zpomalovat oteplování oceánů, pokud by bylo takových plavidel nasazeno těžit tepelnou energii oceánu velké množství. Není přitom tajemstvím, že se oceány oteplují stále rychleji a že to vzbuzuje velké obavy.
Technologie OTEC samozřejmě není bez problémů. Donedávna nebyla příliš efektivní, protože většinu vyrobené energie spotřebovaly pumpy na chladnou vodu z hlubiny. V tropických oceánech se také často vyskytuje bouřlivé počasí, které by mohlo poškodit plavidlo s generátorem i příslušnou infrastrukturu.
Podle společnosti Global OTEC se sídlem v Londýně už ale dozrál čas na to, aby se plovoucí generátory tepelné energie oceánu pustily do práce. Podle nich to dovolují změny v globální ekonomice energetiky a také pokrok v účinnosti komponent, které generátory OTEC využívají. Nedávno na mezinárodním fóru International Vienna Energy and Climate Forum představili nový koncept generátoru OTEC, který nazvali Dominique.
Nejde o žádné teoretizování. Generátor Dominique by měl být uveden do provozu již v roce 2025 a to u pobřeží ostrovního státu Svatý Tomáš a Princův ostrov, který se nachází v Guinejském zálivu tedy v tropické Africe. Generátor by měl mít čistý výkon, čili bez provozní spotřeby, asi 1,5 MW, což představuje 17 procent spotřeby celého Svatého Tomáše. Bude velmi zajímavé sledovat další osudy této technologie.
Video: Learn about Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC)
Literatura
Jak vytěžit elektřinu z odpadního tepla?
Autor: Stanislav Mihulka (11.07.2018)
„Nositelný“ termoelektrický generátor vyrábí elektřinu na horké trubce
Autor: Stanislav Mihulka (28.01.2022)
OceanEnergy testují nejvýkonnější plovoucí vlnový generátor světa
Autor: Stanislav Mihulka (19.10.2022)
Vlnový generátor „plechovka“ Archimedes Waveswing poráží očekávání
Autor: Stanislav Mihulka (08.11.2022)
Diskuze:
Petr Nováček,2023-11-17 19:33:17
Muselo by se přečerpat obrovské množství vody. Nicméně teď mne napadá, když se tepelná energie odebere a vyrobí se z ní elektřina. Elektřina se použije do elektromobilu s účinností přes 90%. Těch 90% se přemění na pohybovou energii a teplo zanikne nebo teplo nezaniká?
I tak mi přijde levnější použít solární panely baterie, obzvláště na rovníku.
Re:
Josef Šoltes,2023-11-17 20:16:05
Jak zanikne? 90 % se přemění na pohybovou energii, které se třením přemění na další pohybovou energii okolí nebo teplo, které se vyzáří do okolí. Výhodou téhle technologie je stálost výkonu. Funguje prakticky neustále bez ohledu na to, zda puchejř zrovna svítí nebo ne.
Re:
D@1imi1 Hrušk@,2023-11-17 20:16:20
Pohybová energie, která se nezrekuperuje, se pohltí:
1. odporem vzduchu
2. valivým odporem
3. mechanickým bržděním
Ve všech případech se nakonec přemění na nízkopotenciálové teplo. Zkuste si třeba po jízdě na dálnici sáhnout na běhoun pneumatiky - bývá znatelně teplejší.
Re: Re:
Jaromir Vrana,2023-11-18 21:58:37
Podle mne se vetsina pohybove energie vozidla premeni na energii rotacniho pohybu planety Zeme v opacneho smeru akcelerace. Vzdy se od neceho odrážíme (kola auta od silnice, lodni sroub od vody, vrtule letadla od vzduchu) a uplatni se newtonuv zakon akce a reakce. I ten odpor vzduchu je jen rozpohybovani vzduchu. Vetsina pohybove energie se meni zase na nejakou formu pohybove energie, na teplo se meni jen nepatrna cast. Pneumatika se zahriva pri opakovane deformaci, hlavne pri podhusteni nebo pretizeni vozu.
Re: Re: Re:
J P77,2023-11-19 11:54:28
Aut jezdí hodně všemi směry, takže jejich pohyb se vyrovná a rotace Země se nemění. Když pojedu elektromobilem z hor do nížiny, rekuperací trochu dobiju baterii, ale na cestu zpět mě to zdaleka nestačí právě kvůli všemu tření. Když rozjezdem změním rotaci planety, tak návratem domů vrátím rotaci do normálu :) ale spotřebuju hodně energie a všechna se přemění na teplo.
Re: Re: Re:
D@1imi1 Hrušk@,2023-11-19 12:23:16
To neplatí ze dvou důvodů:
1. Na Zemi jezdí miliony aut všemi možnými směry. Při tom různě zrychlují i brzdí. V tom množtví aut se hybnost předaná Zemi vzájemně vynuluje.
2. Hybnost a energie jsou dvě různé veličiny. Hybnost roste s rychlostí lineárně, energie exponenciálně. Pro ilustraci - střela z pušky má díky rychlosti 2600km/h i přes malou hmotnost pohybovou energii cca 2kJ. Stejnou pohybovou energii má 80kg člověk při rychlosti 25km/h, což už je na hranici sprintu. Kdyby se pohybová energie při výstřelu celá přenesla na střelce, rychlostí 25km/h by jej odmrštila dozadu. Ta střela ale předá střelci pouze hybnost, která je zaokrouhleně 6kg*m*s−1. Což znamená, že 80kg střelec získá rychlost jen necelých 0,3km/h.
P.S.
- energie a hybnost střely se bude různit podle konkrétního náboje a zbraně. Vycházel jsem z náboje 7,62x39mm
- na střelce působí ještě hybnost plynů, které opustí hlaveň za kulkou. Na cíl už nikoliv.
Re: Re: Re: Re:
Jirka Naxera,2023-11-19 18:51:04
Pane kolego, dneska mate spatny den (asi jako ja vcera) ;-) Jako s vysledkem souhlasim, ale k postupu bych si dovolil par pripominek.
1. I kdyby jela jedinym smerem, zakon zachovani momentu hybnosti plati nadale, jakmile se zastavi, tak soustava Zeme+auta ma stejny moment hybnosti jako na zacatku (plati do toho i castice rozvireneho vzduchu, proste cokoli se se nevystreli/nevyzari do Vesmiru). Takze jedine, co to muze udelat, je ze zeme "poposkoci" po jizde (coz je ostatne logicke, kdyz kus materialu Zeme-auto posunete, tak se pod nim posune zbytek opacne. Ze se to navic navzajem mezi auty povyrovna mate samozrejme pravdu)
Navic, i kdyby vsechna auta jela 30m/s na rovniku stejnym smerem, je to jak s prominutim prd do plynojemu, hmotnost auta ~ 10^3 kg, pocet aut dejme tomu 10^9, to je 10^12 kg, Zeme ma 6*10^24kg, to je cca 12 radu.
2. Hybnost roste kvadraticky s rychlosti, ne exponencialne. Teda pro v
Re: Re: Re: Re: Re:
Jirka Naxera,2023-11-19 18:52:08
tedy je to pro v je mnohem mensi nez c, holt to radsi napisu slovne.
test: v << c
Re: Re: Re: Re: Re:
D@1imi1 Hrušk@,2023-11-19 22:25:28
S kvadratickým růstem jste mě opravil správně, akorát se týká kinetické energie, ne hybnosti :-) Hybnost roste s rychlostí lineárně.
S hybností Země jsem se příklad snažil zjednodušit na úroveň, aby i člověk, který nerozeznává rozdíly mezi energií a hybností, věřil, že do pohybové energie Země se energie z baterky elektromobilu opravdu ztrácet nemůže :-)
A co uvolňování CO2 z oceánu?
D@1imi1 Hrušk@,2023-11-17 14:48:28
Díky vysokému tlaku a nízké teplotě je voda v hlubinách oceánu bohatá na CO2. Pokud ji někdo bude čerpat z hlubin, její tlak klesne a teplota stoupne, CO2 se z ní tak může uvolnit od atmosféry (jako když otevřete lahev se sodovkou a pak ji ještě necháte ohřát na slunci). Zabývali se, jak velký vliv to bude mít?
Jinak v tomto článku je odstavec, který tvrdí, že OTEC může zpomalit oteplování oceánu, což je podle mého názoru hodně zkreslená informace:
1. Z hlediska celkové bilance OTEC skutečně odebere nějakou tepelnou energii z oceánu. Nicméně tato energie je velmi malá (v podstatě se rovná elektrickému výkonu té elektrárny). Je dobré si uvědomit, že účinnost tepelného stroje (zde asi turbíny) klesá s rozdílem teplot. U OTEC rozdíl teplot činí 20°C, což znamená účinnost s bídou pár procent. To znemaná, že se bude muset teplotně promíchat obrovské množství vody na výrobu 1kWh elektřiny (= na odebrání 1kWh tepla z oceánu).
2. Je-li teplota oceánu u hladiny vysoká, je to dobře, protože se díky tomu maximum energie vyzařuje do kosmu v podobě IR (+ samozřejmě ochlazování odparem). Pokud se povrch oceánu ochladí díky promíchání se studenou vodou z hlubin, infračervené vyzařování tím klesne. Tento efekt by znamenal, že se oceán díky OTEC neochladí tolik a nebo že se dokonce otepli! (Celkový vliv by se musel zjistit nějakým dost složitým modelem.)
Takže si dovedu představit OTEC jako malý zdroj stabilní energie pro nějakou základnu na tropickém pobřeží, ale ne jako klimaticky neutrální energetický zdroj budoucnosti. A nebo přinejmenším ne do doby, než někdo důsledně nevyzkoumá všechny vedlejší dopady.
Re: A co uvolňování CO2 z oceánu?
Florian Stanislav,2023-11-17 16:31:04
CO2 v atmosféře asi 800 Gt, hydrosféře asi 40 000 Gt , to je 50 x víc. Většina v hlubokomořské vodě.
Hluboký oceán - 37 000 Gt, povrchový oceán 900 Gt.
Uvolnění i jen části hlubokomořského CO2 by mělo na klima vliv. Jenomže termohalinní mořské proudy včetně Golfského to dělají miliony let. Prostě teplá voda se vynořuje a chladná zanořuje a strhává sebou do hlubin i CO2.
Článek uvádí :Tropické oceány pohltí každý den v průměru asi 278 petawatthodin sluneční energie. Kdybychom dokázali vytěžit pouhou 1/4000 tohoto množství, pokrylo by to denní spotřebu elektřiny celé planety.
Komentář: (278E+15)/4000 =69,5 E+12 watthodin/den =asi 70E+9 kWh/den =17,6 E+18 [J]/denně = 6,4E+21 [J]/ rok.
Tato energie vyrobené elektřiny odpovídá odebrání tepla 1,5E+18 litrům ( 1,5E+6 km3) vody teploty o 1°C. Světový oceán obsahuje 1 332 000 000 km³ ( =1,332E+9 km3) vody.
1,5E+6 km3 představuje 0,11 % oceánské vody, tedy asi 1 promile vody by předalo energii pro výrobu elektřiny celého lidstva na 1 rok. Elektřina je ušlechtilá energie, která se zjednodušeně řečeno postupně někde převede na teplo.
Zjednodušeně- vytáhne se studená voda, vznikne energie elektrická, která teplo na povrchu rozptýlí.
Takže přímý vliv oceánských elektráren na klima nevidím. Leda, že se ušetří fosilní paliva.
Re: Re: A co uvolňování CO2 z oceánu?
D@1imi1 Hrušk@,2023-11-17 17:14:46
Golfský proud promíchává vodu především horizontálně mezi tropy a polárními oblastmi. S hloubkou jeho rychlosti klesá. OTEC naproti tomu promíchává teplotu čistě vertikálně.
Cituji: "Kdybychom dokázali vytěžit pouhou 1/4000 tohoto množství, pokrylo by to denní spotřebu elektřiny celé planety."
- Takže kdyby tepelná účinnost OTEC byla řekněme optimistických 5%, znamená to, že 1/200 sluneční energie půjde rovnou na ohřev hlubokomořské vody. To není zanedbatelné.
Argument, že mořské proudy teplotu promíchávají také, je bez alespoň přibližné kvantifikace podobný argumentu, že CO2 uvolňují nejen lidé, ale i sopky.
Re: Re: Re: A co uvolňování CO2 z oceánu?
Jirka Naxera,2023-11-17 18:27:04
Tak jako vsude, je to otazka miry.
Jedno zarizeni nepokazi evidentne nic. Masovemu vyuziti by muselo predchazet dobre udelana analyza dusledku, ktere popisujete.
Historicky precedent: Bioslozka do paliv. Kdyz si JZDak dolejva do nafty do traktora repkovy olej, usetri. Kdyz se z toho stane celoevropska zalezitost, tak to dopadne presne jak to dopadlo (a ze proti tomu disentovali vedci minimalne od cca 2005 a nikdo je neposlouchal, protoze kola zeleneho ekobusinessu vesele bezela a bezi porad je dost velke varovani).
Re: Re: Re: A co uvolňování CO2 z oceánu?
Martin Novák2,2023-11-17 20:36:20
Golfský proud a všechny ostatní proudy jsou poháněné rozdílem teplot. Pokud opravdu využijete 0,5% slunečního záření na výrobu energie proudy to přinejmenším přibrzdí ne-li zastaví pokud to bude soustředěno v kritických oblastech - např. pro Golfský proud Karibik.
CO2 je v hlubokomořské vodě méně, prý všechen CO2 uvolnitelný spálením známých zásob fosilních paliv oceány snadno pohltí - jenom to trvá 1000 let než se voda promíchá. Tomu by těžba energie naopak pomohla. Logicky - pokud se voda promíchá za 1000 let, nemůže na dně být voda s vyšším obsahem CO2 než odpovídá obsahu CO2 v atmosféře před 1000 lety. Jezera stlačeného CO2 vznikla jinak, nejspíše výrony CO2 z podmořských sopek.
Re: Re: Re: Re: A co uvolňování CO2 z oceánu?
Josef Hrncirik,2023-11-17 21:38:26
Sodovou vodu nutno ředit přiléváním whisky, rozhodně do ní nevhazujte Šumák.
Vertikální cirkulace oceánu je iniciována a hnána především klesáním koncentrovanější a těžší solanky vznikající vymrzáním sladkého ledu z mořské vody v okolí pólů. Po delší době proudění podél dna se již méně přetížená (ohřátá a přiředěná) solanka vrací k hladině kde je dále ředěna dešťovkou a míchána a hnána větry (neomylně) k vymražováku. Zvyšování hustoty odparem asi nemá patřičnou razanci a je vyrušeno dešti.
CO2 rozpuštěný v mořské vodě je převážně ve formě HCO3- vázaný na Ca++ či Mg++ s malým množstvím volné H2CO3. Aby jste se nepřekyselili sodou a H2CO3 stačili odfukovat jako CO2, musíte využívat bez lékařského předpisu extrémně aktivní enzym karboanhydrázu.
Re: Re: Re: Re: A co uvolňování CO2 z oceánu?
Jirka Naxera,2023-11-17 23:30:07
Promichanim vody vyresite CO2 v atmosfere, az sem OK.
Skutecna otazka zni - co vsechno se tim pokazi? (Ca(HCO3)2 ve vode) A o co se to pokazi vic, kdyz se to udela rychle a ne behem tech 1000 let?
Re: Re: Re: A co uvolňování CO2 z oceánu?
Florian Stanislav,2023-11-18 15:25:41
Nevidím to tak dramaticky. Vytažená studená voda se ohřeje, povrchová odevzdá teplo a vyrobí se elektřina, která se někde na povrchu Země využije a převede na teplo. Takže to není jednoduché tepelné kolečko, ale šmatlavá uzavřená elipsa.
Obrázek zde v článku
https://www.osel.cz/_clanky_popisky/otec-cycle-diagram.jpeg
čerpá nahoru 27°C a posílá doilů 24°C, v chladné části čerpá 4°C a posílá dolů 7°C.
A s dopadající sluneční energiií bych si starosti nedělal vůbec. Jestli Slunce předá teplo ( na povrchu Země průměrně asi 200W /m2) teplé vodě nebo studené je skoro jedno. Nerozumím větě :" ..účinnost ...5%, znamená to, že 1/200 sluneční energie půjde rovnou na ohřev hlubokomořské vody."
S CO2 to může být složitější, v hlubinách jsou rovnováhy, kterých se účastní hlavně CO2 rozpuštěný a hydrogenuhličitany HCO3-. Cesty, jak se hlubin dostalo tolik CO2, nejsou na krátkou dobu ( a nemyslím, že to byly horké sopeční plyny) , při vynoření se CO2 uvolnit musí.
Re: Re: Re: Re: A co uvolňování CO2 z oceánu?
D@1imi1 Hrušk@,2023-11-19 11:33:16
K té části, která Vám není jasná:
Na oceány dopadá 278 PWh denně. Lidstvo má spotřebu 1/4000 toho množství. Jenže ze samotného tepla energii nezískáte. Tu záskáte z teplotního gradientu a to vždy nějakým procesem, který má účinnost menší než 1. V tomto případě cca 0,05. Takže musíte vzít 278/4000/0,05 neboli 278/200 petawatthodin tepla z hladiny a předat toto teplo studené hlubinné vodě. Ještě bych pro přesnost měl od toho předaného tepla odečíst 5% tepelné energie, které přemění OTEC na elektřinu, ale to už bilanci neudělá zásadní rozdíl.
Re: A co uvolňování CO2 z oceánu?
Pavel K2,2023-11-18 15:09:12
"než někdo důsledně nevyzkoumá všechny vedlejší dopady" - s tímhle přístupem by vám ani v paleolitu nedovolili škrtnout si v jeskyni křesadlem. Natož mimo jeskyni!
Re: Re: A co uvolňování CO2 z oceánu?
D@1imi1 Hrušk@,2023-11-18 15:39:03
Jde o to, že výroba elektřiny tímto způsobem bude prakticky s jistotou dražší než v současnosti používané stabilní zdroje. Princip OTEC je známý desítky let, ale kvůli nízkému teplotnímu gradientu potřebuje kolosální zařízení na výrobu poměrně malého množství energie a zajímavý je jen proto, že nepálí uhlí ani neštěpí uran, což je ze značné části ideologický, nikoliv praktický motiv. Takže než to někdo začne pod záminkou záchrany světa subvencovat z cizích peněz, je vhodné zvážit, jestli to přírodě vůbec prospěje. Viz např. povinná biosložka v palivech - byznys malé skupiny lidí ale ekologický dopad je negativní.
Prenos
Jozka Divoky,2023-11-17 10:02:24
A jak se ta elektrika dostane na pevninu? to ta lod za sebou tahne kabel?
Re: Prenos
J. Tuser,2023-11-17 11:03:55
Pozor, nejde o loď. Zamyslete se nad větou "...plovoucí generátor OTEC u Svatého Tomáše a Princova ostrova." To znamená u ostrova, ne že bude plavat kolem ostrova.
A pořád dokola
Miroslav Gretschelst,2023-11-16 23:22:06
Cena jednotky dodávané energie a doba návratnosti investice jsou hodnoty tajné? Nebo snad TABU?
Re: A pořád dokola
Martin Novák2,2023-11-17 09:37:27
Vynechání informace je také informace. V tomto případě to znamená že se asi není čím chlubit. Tzn. výkon je malý vzhledem k výrobním nákladům a doba návratnosti se odvíjí od výše dotací :-)
I kdyby to uvedli, jedná se o novou technologii a tradicí je výrobu několikanásobně přecenit a náklady několikanásobně podcenit. Až několikaletý provoz ukáže výsledky.
Re: A pořád dokola
Martin Novák2,2023-11-17 10:08:13
Originální článek je mnohem lepší, popisuje i některé problémy s technologií.
Re: Re: A pořád dokola
Pavel Nedbal,2023-11-17 22:41:30
Omlouvám se, nečetl jsem originál,
ale četl jsem článek, ve kterém se kromě jiného uvádí, že pro mořské živočichy je průchod tímto systémem (teplotní šok) vykazuje 100% smrtnost.
Re: Re: Re: A pořád dokola
Martin Novák2,2023-11-19 20:16:58
Já bych řekl že příčina smrti bude spíše rychlá změna tlaku o 80 atmosfér než změna teploty o 20° a také nezapomeňte na lopatky čerpadla po cestě :-)
Z pohledu oceánské fauny to připomíná gilotinu na ptáky prosazovanou "ochránci přírody".
Re: Re: Re: Re: A pořád dokola
Ondřej Nečas,2023-11-20 09:57:41
Nejsem vyloženě odborník, ale... co kdyby dali na konec trubky sítko?
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
