Mit dem Bevölkerungswachstum steigt auch der Bedarf an Ressourcen, was zur globalen Erwärmung beiträgt. Die Verringerung des CO₂-Fußabdrucks ist für jeden Einzelnen von entscheidender Bedeutung; geeignete Maßnahmen müssen ergriffen werden, um dieses Ziel zu erreichen. Eine Möglichkeit, den Verbrauch nicht erneuerbarer Energien zu begrenzen, ist die Nutzung alternativer Energiequellen wie der Meereswärmekraftwerke (OTEC).
Dieses System nutzt den Temperaturunterschied zwischen Meeresoberfläche und Meeresgrund, um Wärmekraftmaschinen anzutreiben und Strom zu erzeugen. Dieser Temperaturunterschied entsteht durch die unterschiedliche Sonneneinstrahlung in der jeweiligen Wassertiefe. Das Oberflächenwasser ist den Sonnenstrahlen stark ausgesetzt und weist daher einen höheren Temperaturgradienten auf, während das Sonnenlicht den Meeresgrund nicht erreicht und dort eine niedrigere Temperatur herrscht.
Es besteht ein direkter Zusammenhang zwischen der Temperaturdifferenz und dem OTEC-System: Je größer der Temperaturgradient, desto höher die Effizienz des Systems. Tropische Regionen erhalten viel Sonnenlicht, daher ist die Temperaturdifferenz in diesen Regionen am größten und liegt zwischen 20 und 25 Grad Celsius. Das OTEC-System, das auf erneuerbarer Energie basiert, kann schätzungsweise mehr als das Doppelte des weltweiten Strombedarfs decken.
Arten der Umwandlung thermischer Meeresenergie (OTEC)
Basierend auf der Art ihrer Funktion gibt es drei Arten von OTEC-Kraftwerkszyklen, die im Folgenden beschrieben werden:
1. Geschlossener Kreislauf
Dieses System ist auch als Anderson-Kreisprozess bekannt. Dabei wird eine Turbine mit einer niedrigsiedenden Flüssigkeit, wie beispielsweise Ammoniak, betrieben , um Strom zu erzeugen. Zunächst wird Wasser sowohl von der Meeresoberfläche als auch aus der Tiefsee gesammelt. Durch die Einwirkung des Oberflächenwassers verdampft die Flüssigkeit, wodurch die Turbine des Generators in Rotation versetzt und Strom erzeugt wird. Sobald die verdampfte Flüssigkeit mit kaltem Wasser in Kontakt kommt, kondensiert sie wieder und wird zur weiteren Stromerzeugung wiederverwendet. Aufgrund der Wiederverwendung der Flüssigkeit spricht man von einem geschlossenen System.
Siehe auch: Was ist ein Windenergieumwandlungssystem (WECS)?
2. Offener Zyklus
Dieses System wird als geschlossener Kreislauf bezeichnet. Es unterscheidet sich vom geschlossenen Kreislauf dadurch, dass keine Flüssigkeiten zur Stromerzeugung benötigt werden. In diesem System wird warmes Meerwasser in eine Kammer gepumpt, wo es bei niedrigem Druck verdampft. Der entstehende Dampf treibt die Turbine des Generators an, der so Strom erzeugt.
3. Hybridzyklus
Es handelt sich um den effizientesten Systemtyp, der die Mechanismen offener und geschlossener Systeme kombiniert. Für ein solches System existieren zwei Methoden:
Im ersten Konzept verdampft das Wasser beim Durchströmen der Kammer und kondensiert anschließend in der zweiten Kammer wieder zu Flüssigkeit. Dieser geschlossene Kreislauf nutzt die Verdampfung, die die Turbine antreibt und so Strom erzeugt. Um den ordnungsgemäßen Betrieb des Systems zu gewährleisten, müssen die nicht kondensierbaren Gase aus dem Ammoniakverdampfer entfernt und in die Atmosphäre abgeleitet werden.
Im zweiten Konzept werden zwei offene OTEC-Kreisläufe zur Stromerzeugung genutzt . In der Wärmetauscherkammer wird ein Vakuum erzeugt, und die Menge des produzierten entsalzten Wassers ist doppelt so hoch wie bei der anderen Konzeptmethode.
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