преобразование тепловой энергии океана (OTEC), форма преобразования энергии, использующая разницу температур между теплыми поверхностными водами океанов, нагретыми солнечной радиацией, и более глубокими холодными водами для выработки энергии в обычном тепловом двигателе. Разница температур между поверхностью и нижним слоем воды может достигать 50 °C (90 °F) на вертикальных расстояниях всего в 90 метров (около 300 футов) в некоторых океанских районах. Для экономической целесообразности разница температур должна составлять не менее 20 °C (36 °F) в первых 1000 метрах (около 3300 футов) под поверхностью. В первом десятилетии XXI века технология все еще считалась экспериментальной, и до сих пор не было построено ни одной коммерческой установки OTEC.
Концепция OTEC была впервые предложена в начале 1880-х годов французским инженером Жаком-Арсеном д’Арсонвалем. Его идея предусматривала создание системы с замкнутым циклом, которая была адаптирована для большинства современных пилотных установок OTEC. В такой системе используется вторичная рабочая жидкость (хладагент), например, аммиак. Тепло, передаваемое от теплой поверхностной океанской воды, заставляет рабочую жидкость испаряться через теплообменник. Затем пар расширяется под умеренным давлением, вращая турбину, соединенную с генератором, и вырабатывая таким образом электроэнергию. Холодная морская вода, закачиваемая с океанских глубин во второй теплообменник, обеспечивает поверхность, достаточно холодную для конденсации пара. Рабочая жидкость остается в замкнутой системе, непрерывно испаряясь и сжижаясь.
Некоторые исследователи сосредоточили свое внимание на системе OTEC с открытым циклом, в которой в качестве рабочей жидкости используется водяной пар и нет необходимости в использовании хладагента. В такой системе теплая поверхностная морская вода частично испаряется при закачке в почти вакуум. Полученный пар проходит через паровой турбогенератор низкого давления и вырабатывает электроэнергию. Холодная морская вода используется для конденсации пара, а вакуумный насос поддерживает необходимое давление в системе. Существуют также гибридные системы, сочетающие в себе элементы систем с замкнутым и открытым циклом. В таких системах пар, образующийся при прохождении теплой воды через вакуумную камеру, используется для испарения вторичной рабочей жидкости, которая приводит в движение турбину.
В 1970-80-х годах США, Япония и некоторые другие страны начали экспериментировать с системами OTEC, пытаясь создать жизнеспособный источник возобновляемой энергии. В 1979 году американские исследователи ввели в эксплуатацию первую установку OTEC, способную генерировать пригодное для использования количество электроэнергии — около 15 киловатт чистой мощности. Эта установка, названная Mini-OTEC, представляла собой систему замкнутого цикла, установленную на барже ВМС США в нескольких километрах от побережья Гавайских островов. В 1981-82 годах японские компании провели испытания еще одной экспериментальной установки замкнутого цикла OTEC. Расположенная в тихоокеанской островной республике Науру, эта установка вырабатывала 35 киловатт чистой мощности. С тех пор исследователи продолжали работы по совершенствованию теплообменников и разработке способов уменьшения коррозии оборудования системы под воздействием морской воды. К 1999 году Лаборатория природной энергии Гавайских островов (NELHA) создала и испытала установку мощностью 250 киловатт.
Перспективы коммерческого применения технологии ОТЭС представляются блестящими, особенно на островах и в развивающихся странах в тропических регионах, где условия наиболее благоприятны для работы установок ОТЭС. По оценкам специалистов, воды тропического океана поглощают солнечную радиацию, эквивалентную по теплосодержанию примерно 250 миллиардам баррелей нефти в день. Извлечение такого количества тепла из океана не приведет к значительному изменению его температуры, но позволит вырабатывать десятки миллионов мегаватт электроэнергии на постоянной основе.
Помимо производства экологически чистой энергии, процесс OTEC также дает несколько полезных побочных продуктов. Подача холодной воды на поверхность используется в системах кондиционирования воздуха и в сельском хозяйстве с охлажденной почвой (что позволяет выращивать растения умеренного пояса в тропической среде). Для опреснения морской воды используются процессы с открытым циклом и гибридные процессы, а инфраструктура OTEC позволяет получить доступ к микроэлементам, присутствующим в морской воде глубоких океанов. Кроме того, из воды путем электролиза можно извлекать водород для использования в топливных элементах.
OTEC — относительно дорогая технология, поскольку для получения электроэнергии необходимо построить дорогостоящие установки OTEC и инфраструктуру. Однако после введения в эксплуатацию установок можно будет вырабатывать относительно недорогую электроэнергию. Плавучие установки могут быть более целесообразными, чем наземные, поскольку количество наземных площадок с доступом к глубокой воде в тропиках ограничено. Существует мало анализов затрат, однако в одном из исследований, проведенном в 2005 году, стоимость электроэнергии, произведенной с помощью OTEC, составила 7 центов за киловатт-час. Хотя эта цифра основана на предположении, что 100-мегаваттная установка OTEC расположена примерно в 10 км (6 милях) от побережья Гавайских островов, она сопоставима со стоимостью энергии, получаемой из ископаемого топлива. (Стоимость электроэнергии, вырабатываемой на угле, оценивается в 4-8 центов за киловатт-час).
