Морскотоплинска енергија

Морскотоплинска енергија — постапка која го користи океанскиот топлински градиент помеѓу поладните и потоплите плитки или површински морски води за да работи топлинскиот мотор и да произведе корисна работа, обично во форма на електрична енергија. КТЕО може да работи со многу висок капацитетен фактор и така може да работи во режим на основно оптоварување.

Погустите ладни водни маси, формирани од интеракцијата на површинската вода на океанот со студената атмосфера во сосема специфични области на Северниот Атлантик и Јужниот Океан, тонат во длабоките морски басени и се шират во целиот длабок океан со термохалинско кружење. Надополнувањето на студената вода од длабоките океани се надополнува со студената површинска морска вода.

Помеѓу океанските извори на енергија, КТЕО е еден од континуирано достапните обновливи извори на енергија што може да придонесе за снабдување со електрична енергија со базно оптоварување.Lewis, Anthony, et al. IPCC: Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation, 2011 Ресурсниот потенцијал за КТЕО се смета за многу поголем отколку за другите форми на океанска енергија.World Energy Council, 2000 До 88.000 TWh/ годишна енергија може да се генерира од КТЕО без да влијае на топлинската структура на океанот.Pelc and Fujita, 2002

Системите може да бидат или со затворен или со отворен циклус. КТЕО со затворен циклус користи работни течности кои обично се сметаат за ладилни средства како што се амонијак или R-134a. Овие течности имаат ниски точки на вриење и затоа се погодни за напојување на генераторот на системот за производство на електрична енергија. Најчесто користениот топлински циклус за КТЕО е Ранкиновиот циклус, кој користи турбина со низок притисок. Моторите со отворен циклус користат пареа од самата морска вода како работна течност.

КТЕО исто така може да снабдува количини ладна вода како спореден производ. Ова може да се користи за климатизација и ладење, а длабоката океанска вода богата со хранливи материи може да ги нахрани биолошките технологии. Друг спореден производ е свежата вода дестилирана од морето.

Теоријата за КТЕО за прв пат била развиена во 1880-тите, а првиот модел за демонстрација бил конструиран во 1926 година. Тековно оперативните пилотски погони се сместени во Јапонија, надгледувани од Универзитетот Сага и Макаи на Хаваи.

 Историја 
Обидите за развој и усовршување на КТЕО технологијата започнале во 1880-тите. Во 1881 година, Жак Арсен д'Арсонвал, француски физичар, предложил искористување на топлинската енергија на океанот. Ученикот на Д'Арсонвал, Жорж Клод, ја изградил првата фабрика КТЕО, во Матанцас, Куба во 1930 година."Power from the Sea" Popular Mechanics, December 1930, pp 881-882 detail article and photos of Cuban power plant Системот генерирал 22 kW електрична енергија со турбина со низок притисок. Фабриката подоцна била уништена во невреме.Avery, William H. and Chih Wu. Renewable Energy From the Ocean: A Guide to OTEC.	New York: Oxford University Press. 1994.

Во 1935 година, Клод изградил фабрика на товарен брод од 10.000 тони закотвен на брегот на Бразил. Времето и брановите го уништиле пред да може да генерира нето моќ. (Нето-моќта е количината на енергија што се генерира по одземање на моќноста потребна за да се работи на системот).

Во 1956 година, француските научници дизајнирале постројка од 3 MW за Абиџан, Брегот на Слоновата Коска. Фабриката никогаш не била завршена, бидејќи новите наоди на големи количини на евтина нафта ја направиле неекономична.

Во 1962 година, Џ. Хилберт Андерсон и Џејмс Х. Андерсон Џуниор се фокусирале на зголемување на делотворноста на компонентите. Тие го патентирале нивниот нов дизајн „затворен циклус“ во 1967 година. Овој дизајн го подобрил оригиналниот систем на Ранкин со затворен циклус и го вклучил ова во прегледот за постројка што ќе произведува енергија по пониска цена од нафтата или јагленот. Меѓутоа, во тоа време, нивното истражување привлекло мало внимание бидејќи јагленот и јадрената енергија се сметале за иднина на енергијата.

Јапонија е главен придонесувач во развојот на КТЕО технологијата.  Почнувајќи од 1970 година, компанијата за електрична енергија на Токио успешно изградила и распоредила 100 kW постројка КТЕО со затворен циклус на островот Науру. Фабриката почнала да работи на 14 октомври 1981 година, произведувајќи околу 120 kW електрична енергија; 90 kW се користела за напојување на централата, а останатата електрична енергија била искористена за напојување на училиште и други места. Ова поставило светски рекорд за излезна моќност од системот КТЕО каде што напојувањето се испраќа до вистинска (за разлика од експерименталната) електрична мрежа. 1981 година, исто така, забележала голем развој во КТЕО технологијата кога рускиот инженер, д-р Александар Калина, користел мешавина од амонијак и вода за производство на електрична енергија. Оваа нова мешавина на амонијак-вода значително ја подобрило делотворноста на циклусот на напојување. Во 1994 година Универзитетот Сага дизајнирал и конструирал 4.5 kW постројка за тестирање на новоизмислениот циклус на Уехара, исто така именуван по неговиот пронаоѓач Харуо Уехара. Овој циклус вклучува процеси на апсорпција и екстракција кои му овозможуваат на овој систем да го надмине циклусот Калина за 1-2%.Finney, Karen Anne. "Ocean Thermal Energy Conversion". Guelph Engineering Journal. 2008. Во моментов, Институтот за океанска енергија, Универзитетот Сага, е лидер во истражувањето на централите КТЕО и исто така се фокусира на многу секундарни придобивки на технологијата.

1970-тите забележале пораст во истражувањето и развојот на КТЕО за време на Арапско-израелската војна по 1973 година, што предизвикало тројно зголемување на цената на нафтата. Федералната влада на САД вложила 260 милиони долари за истражување на КТЕО откако претседателот Картер потпишал закон со кој САД се обврзиле на целта за производство од 10.000 MW електрична енергија од КТЕО системите до 1999 година.
лево|мини| Поглед на копнениот објект КТЕО на Хаваите
Во 1974 година, САД ја основале Лабораторијата за природна енергија на Хаваите (NELHA) во Точката Киахол на брегот Кона на Хаваите. Хаваи е најдобрата локација во САД за КТЕО, поради топлата површинска вода, пристапот до многу длабока, многу ладна вода и високите трошоци за електрична енергија. Лабораторијата станала водечки објект за тестирање за КТЕО технологијата. Во истата година, Локхид добил грант од Националната научна фондација на САД за проучување на КТЕО. Ова на крајот довело до напори на Локхид, американската морнарица, Makai Ocean Engineering, Dillingham Construction и други фирми да ја изградат првата и единствена во светот фабрика на КТЕО која произведува нето-енергија, наречена „Mini-OTEC“  За три месеци во 1979 година, произведена е мала количина на електрична енергија.

Европската иницијатива EUROCEAN - приватно финансирано заедничко вложување на 9 европски компании веќе активни во офшор инженерството - била активна во промовирањето на КТЕО од 1979 до 1983 година. Првично бил проучуван офшор објект од големи размери. Подоцна била направена 100 kW копнена инсталација. Ова било засновано на резултатите од мал капацитет за аквакултура на островот Сент Крој кој користел линија за снабдување со длабоки води за да ги нахрани басените за аквакултура. Исто така, била испитана фабрика со отворен циклус на брегот. Локацијата на случајот на студијата бил островот Курасао поврзан со Холандското Кралство. 

Истражувањето поврзано со реализација на КТЕО на отворен циклус започнало сериозно во 1979 година во Истражувачкиот институт за сончева енергија со финансирање од Министерството за енергетика на САД. Испарувачите и соодветно конфигурираните кондензатори со директен контакт биле развиени и патентирани од Истражувачкиот институт за сончева енергија  (види Bharathan, D.; Penney, T. R. (1984). Flash Evaporation from Turbulent Water Jets. Journal of Heat Transfer. Vol. 106(2), May 1984; pp. 407-416.Bharathan, D. (1984). Method and Apparatus for Flash Evaporation of Liquids. U.S. Patent No. 4,474,142.Bharathan, D.; Parsons, B. K.; Althof, J. A. (1988). Direct-Contact Condensers for Open-Cycle OTEC Applications: Model Validation with Fresh Water Experiments for Structured Packings. 272 pp.; NREL Report No. TR-253-3108.). Оригинален дизајн за експеримент за производство на енергија, тогаш наречен експеримент од 165 kW, бил опишан од Крејт и Баратан (,Bharathan, D.; Kreith, F.; Schlepp, D. R.; Owens, W. L. (1984). Heat and Mass Transfer in Open-Cycle OTEC Systems. Heat Transfer Engineering. Vol. 5(1-2); pp. 17-30. и Kreith, F.; Bharathan, D. (1988). Heat Transfer Research for Ocean Thermal Energy Conversion. Journal of Heat Transfer. Vol. 110, February 1988; pp. 5-22.) како предавање за меморијалната награда Макс Јакоб. Првичниот дизајн користел две паралелни осни турбини, користејќи ротори од последната фаза земени од големи парни турбини. Подоцна, тим предводен од д-р Баратан во Националната лабораторија за обновлива енергија го развил првичниот концептуален дизајн за ажурирана 210 г. kW КТЕО експеримент со отворен циклус (Bharathan, D.; Green, H. J.; Link, H. F.; Parsons, B. K.; Parsons, J. M.; Zangrando, F. (1990). Conceptual Design of an Open-Cycle Ocean Thermal Energy Conversion Net Power-Producing Experiment (OC-OTEC NPPE). 160 pp.; NREL Report No. TR-253-3616.). Овој дизајн ги интегрирал сите компоненти на циклусот, имено, испарувачот, кондензаторот и турбината во еден вакумски сад, при што турбината е поставена на врвот за да се спречи каков било потенцијал вода да стигне до неа. Садот бил направен од бетон како прв процесен вакумски сад од ваков вид. Обидите да се направат сите компоненти користејќи евтин пластичен материјал не можеле целосно да се постигнат, бидејќи бил потребен одреден конзервативизам за турбината и вакумските пумпи се развиле како први од ваков вид. Подоцна д-р Баратан работел со тим инженери на Тихоокеанскиот институт за високотехнолошки истражувања за дополнително да го продолжи овој дизајн низ прелиминарните и последните фази. Бил преименуван во Експеримент за производство на нето енергија и бил изграден во Лабораторијата за природна енергија на Хаваи од страна на PICHTR од тим предводен од главниот инженер Дон Еванс, а проектот бил раководен од д-р Луис Вега.
лево|мини| Индија – цевки кои се користат за КТЕО (лево) и пловечка фабрика изградена во 2000 година (десно)
Во 2002 година, Индија тестирала пилот постројка за КТЕО со моќност од 1 MW во близина на Тамил Наду. Фабриката на крајот доживеала неуспех поради дефект на цевката за ладна вода во длабокото море.Avery, William H. and Chih Wu. Renewable Energy From the Ocean: A Guide to OTEC. New York: Oxford University Press. 1994. Нејзината влада продолжува да спонзорира истражување.

Во 2006 година, на Makai Ocean Engineering му бил доделен договор од Канцеларијата за поморски истражувања на САД за да го истражи потенцијалот КТЕО да произведува национално значајни количини водород во пловечки постројки на море сместени во топли, тропски води. Сфаќајќи ја потребата поголемите партнери всушност да го комерцијализираат КТЕО, Макаи му пристапил на Локхид Мартин за да ја обнови нивната претходна врска и да утврди дали времето е погодно за КТЕО. И така во 2007 година, Локхид Мартин продолжил со работа во КТЕО и станал подизведувач на Макаи за поддршка на нивниот проект, што било проследено со други последователни соработки.

Во март 2011 година, Ocean Thermal Energy Corporation потпишала Договор за енергетски услуги  со Баха Мар, Насау, Бахами, за првиот и најголемиот систем за климатизација на морска вода (СКМВ) во светот. Во јуни 2015 година, проектот бил ставен во мирување додека одморалиштето ги реши финансиските и сопственичките прашања. Во август 2016 година, било објавено дека проблемите се решени и дека одморалиштето ќе биде отворено во март 2017 година  Се очекува во тоа време да продолжи изградбата на системот СКМВ.

Во јули 2011 година, Makai Ocean Engineering го завршил дизајнот и изградбата на објектот за тестирање на разменувач на топлина КТЕО во Лабораторијата за природна енергија на Хаваи. Целта на објектот е да се постигне оптимален дизајн за КТЕО разменувачите на топлина, зголемувајќи ги перформансите и корисниот век, а истовремено намалувајќи ги трошоците (разменувачите на топлина се број 1 двигател на трошоците за постројката КТЕО). И во март 2013 година, Макаи објавил инсталирање и управување со турбина од 100 киловати на КТЕО.

Во јули 2016 година, Комисијата за јавни услуги на Девствените Острови ја одобрила апликацијата на Ocean Thermal Energy Corporation да стане квалификуван објект. Така, на компанијата и е дозволено да започне преговори со Управата за вода и енергија на Девствените Острови за Договор за набавка на електрична енергија што се однесува на постројка за претворање на топлинска енергија во океанот на островот Сент Крој. Ова ќе биде првата комерцијална фабрика во светот од таков вид.

 Погони во функција 
Во март 2013 година, Универзитетот Сага со различни јапонски индустрии ја завршила инсталацијата на новата фабрика КТЕО. Префектурата Окинава го објавила почетокот на оперативното тестирање КТЕОна островот Куме на 15 април 2013 година. Главната цел е да се докаже валидноста на компјутерските модели и да се демонстрира КТЕО на јавноста. Тестирањето и истражувањето требало се спроведуваат со поддршка на Универзитетот Сага до крајот на 2016 година. На IHI Plant Construction Co. Ltd, Yokogawa Electric Corporation и Xenesys Inc им било доверено изградбата на постројката од класа 100 киловати во рамките на Истражувачкиот центар за длабоки морски води во префектурата Окинава. Локацијата била специјално избрана со цел да се искористат постојните цевки за довод на длабока морска и површинска морска вода инсталирани за истражувачкиот центар во 2000 година. Цевката се користи за внесување на длабока морска вода за истражување, рибарство и земјоделска употреба. Фабриката се состои од два 50 kW единици во двојна конфигурација. Објектот КТЕО и истражувачкиот центар за длабока морска вода се отворени за бесплатни јавни обиколки со закажување на англиски и јапонски јазик. Во моментов, ова е една од двете целосно оперативни фабрики на КТЕО во светот. Оваа постројка работи континуирано кога не се во тек специфични тестови.

Во 2011 година, Makai Ocean Engineering го завршил тестот во Лабораторија за природна енергија на Хаваи. Се користи за тестирање на различни технологии за размена на топлина. Макаи добил средства за инсталирање на 105 kW турбина. Инсталирањето ќе го направи овој објект најголемиот оперативен капацитет на КТЕО, иако рекордот за најголема моќност ќе остане со постројката со отворен циклус, исто така развиена на Хаваи.

Во јули 2014 година, DCNS во партнерство со Akuo Energy објавил финансирање на нивниот проект NEMO. Доколку биде успешна, 16 MW бруто 10 MW нето офшор централа ќе биде најголемиот капацитет досега. DCNS планирала NEMO да биде оперативен до 2020 година  

Електраната за претворање на океанска топлинска енергија изградена од Makai Ocean Engineering започнала да работи на Хаваи во август 2015 година. Гувернерот на Хаваите, Дејвид Ајге, „го свртел прекинувачот“ за да ја активира централата. Ова е првата вистинска постројка за претворање на топлинска енергија на океанот со затворен циклус што е поврзана на електрична мрежа во САД. Станува збор за демо-централа способна да генерира 105 киловати, доволно за напојување на околу 120 домови.Celebrating Hawaii ocean thermal energy conversion power plant Physorg 25 August 2015

 Термодинамичка делотворност 
Топлинскиот мотор дава поголема делотворност кога работи со голема температурна разлика. Во океаните, температурната разлика помеѓу површинската и длабоката вода е најголема во тропските предели, иако сè уште е скромна од 20 до 25 °C. Затоа, во тропските предели КТЕО нуди најголеми можности. КТЕО има потенцијал да понуди глобални количини на енергија кои се 10 до 100 пати поголеми од другите опции за енергија на океаните, како што е моќноста на брановите.

КТЕО постројките можат да работат континуирано обезбедувајќи снабдување со основно оптоварување за системот за производство на електрична енергија.

Главниот технички предизвик на КТЕО е делотворно да генерира значителни количини на енергија од мали температурни разлики. Сè уште се смета за нова технологија. Раните КТЕО системи биле топлински делотворни од 1 до 3 проценти, многу под теоретскиот максимум 6 и 7 проценти за оваа температурна разлика. Современите дизајни овозможуваат перформанси кои се приближуваат до теоретската максимална Карнова делотворност.

 Видови 
Студената морска вода е составен дел на секој од трите типа на КТЕО системи: затворен циклус, отворен циклус и хибриден. За да работи, студената морска вода мора да се извади на површината. Примарните пристапи се преку активно пумпање. Десолинирањето на морската вода во близина на морското дно ја намалува нејзината густина, што предизвикува нејзино издигнување на површината.

Алтернативата на скапите цевки за извлекување на ладна вода со кондензација на површината е испумпување на испарувана течност со ниска точка на вриење во длабочините што треба да се кондензираат, со што се намалуваат волумените на пумпање и се намалуваат техничките и еколошките проблеми и се намалуваат трошоците.

 Затворени 
мини|Дијаграм на постројка со затворен циклус
Системите со затворен циклус користат течност со ниска точка на вриење, како што е амонијак (со точка на вриење околу -33 °C при атмосферски притисок), за напојување на турбина за производство на електрична енергија. Топлата површинска морска вода се пумпа преку разменувач на топлина за да се испари течноста. Пареата што се шири го врти турбогенераторот. Студената вода, испумпана преку втор разменувач на топлина, ја кондензира пареата во течност, која потоа се рециклира низ системот.

Во 1979 година, Лабораторијата за природна енергија и неколку партнери од приватниот сектор го развиле експериментот „мини-КТЕО“, кој го постигнал првото успешно производство на море на нето електрична енергија со затворен циклус. Бродот бил заковен на 2,4 километри од хавајскиот брег и произвел доволно нето електрична енергија за да ги осветли светилките на бродот и да работи со неговите компјутери и телевизија.

 Отворени 
десно|мини| Дијаграм на постројка со отворен циклус
КТЕО со отворен циклус користи топла површинска вода директно за производство на електрична енергија. Топлата морска вода прво се пумпа во контејнер со низок притисок, што предизвикува нејзино вриење. Во некои модели, пареата што се шири придвижува турбина со низок притисок прикачена на електричен генератор. Пареата, која ја оставарува својата сол и други загадувачи во контејнерот со низок притисок, е чиста свежа вода. Тој се кондензира во течност со изложување на ниски температури од длабоката океанска вода. Овој метод произведува десолинизирана свежа вода, погодна за вода за пиење, наводнување или аквакултура.

Во други модели, растечката пареа се користи во техниката за подигнување на гас за подигнување на водата до значителни височини. Во зависност од олицетворението, таквите техники на пумпа за подигнување на пареа генерираат енергија од хидроелектрична турбина или пред или по употребата на пумпата.

Во 1984 година, Истражувачкиот институт за сончева енергија (сега познат како Национална лабораторија за обновлива енергија) развил испарувач со вертикален излив за да ја претвори топлата морска вода во пареа со низок притисок за постројки со отворен циклус. Делотворостите на претворање биле високи до 97% за претворање од морска вода во пареа (вкупното производство на пареа ќе биде само неколку проценти од влезната вода). Во мај 1993 година, фабриката Keahole Point, Хаваи, произвела близу 80 kW електрична енергија за време на експеримент за нето производство на енергија. Ова го соборил рекордот од 40 kW поставен од јапонски систем во 1982 година.

 Хибридни 
Хибридниот циклус ги комбинира одликите на системите со затворен и отворен циклус. Кај овие модели, топлата морска вода влегува во вакуумската комора и се испарува, слично на процесот на испарување со отворен циклус. Пареата ја испарува работната течност на амонијак со затворен циклус од другата страна на испарувачот на амонијак. Испаруваната течност потоа придвижува турбина за да произведе електрична енергија. Пареата се кондензира во разменувачот на топлина и обезбедува десолинирана вода.

 Флуидни 
Популарен избор на флуиди е амонијакот, кој има супериорни преносни својства, лесна достапност и ниска цена. Амонијакот, сепак, е токсичен и запалив. Флуорираните јаглероди како што се CFC и HCFC не се токсични или запаливи, но придонесуваат за осиромашување на озонската обвивка. Јаглеводородите исто така се добри кандидати, но тие се многу запаливи; дополнително, ова би создало конкуренција за нивно директно користење како горива. Големината на електраната зависи од притисокот на пареата на работната течност. Со зголемување на притисокот на пареата, големината на турбината и разменувачите на топлина се намалува, додека дебелината на ѕидот на цевката и разменувачите на топлина се зголемуваат за да издржат висок притисок особено на страната на испарувачот.

 Земјиште, гребен и пловечки локации 
КТЕО има потенцијал да произведува гигавати електрична енергија, а во врска со електролизата, може да произведе доволно водород за целосно да ја замени целата проектирана глобална потрошувачка на фосилни горива. Сепак, намалувањето на трошоците останува нерешен предизвик. На растенијата КТЕО им е потребна долга цевка за довод со голем пречник, која е потопена еден километар или повеќе во длабочините на океанот, за да се донесе студена вода на површината.

 Со седиште на земја 
Објектите на копно и блиску до брегот нудат три главни предности во однос на оние сместени во длабоки води. Постројките изградени на или во близина на копно не бараат софистицирано прицврстување, долги енергетски кабли или пообемно одржување поврзано со средини на отворен океан. Тие можат да се инсталираат во заштитени области, така што тие се релативно безбедни од бури и тешки мориња. Електричната енергија, отсолената вода и студената морска вода богата со хранливи материи може да се пренесат од објектите блиску до брегот преку мостови или насипи. Дополнително, локациите на копно или блиску до брегот им овозможуваат на погоните да работат со сродни индустрии како што е марикултурата или оние за кои е потребна отсолена вода.

Омилените локации ги вклучуваат оние со тесни гребени (вулкански острови), стрмни (15-20 степени) морските падини и релативно мазни морски подови. Овие места ја минимизираат должината на доводната цевка. Земјината постројка би можела да се изгради добро во внатрешноста на брегот, нудејќи поголема заштита од бури или на плажа, каде што цевките би биле пократки. Во секој случај, лесен пристап за изградба и работа помага да се намалат трошоците.

Локациите на копно или блиску до брегот, исто така, можат да го поддржат поморското или земјоделството со разладена вода. Лагуните изградени на брегот им овозможуваат на работниците да ги следат и контролираат минијатурните морски средини. Марикултурните производи може да се испорачаат на пазарот преку стандарден транспорт.

Еден недостаток на копнените објекти произлегува од турбулентното дејство на брановите во зоната на сурфање. Цевките за испуштање КТЕО треба да се постават во заштитни ровови за да се спречи нивното изложување на екстремен стрес за време на бури и долги периоди на обилно море. Исто така, мешаното испуштање на ладна и топла морска вода можеби ќе треба да се пренесе неколку стотици метри од брегот за да се достигне соодветната длабочина пред да се ослободи, што бара дополнителни трошоци за изградба и одржување.

Еден начин на кој КТЕО системите можат да избегнат некои од проблемите и трошоците за работа во зона на сурфање е со нивно градење само на море во водите со длабочина од 10 до 30 метри (Ocean Thermal Corporation 1984). Овој тип на постројки би користел пократки (а со тоа и поевтини) цевки за довод и испуштање, со што би се избегнале опасностите од турбулентното сурфање. Самата централа, сепак, ќе бара заштита од морската средина, како што се брановидни води и темели отпорни на ерозија, а производството на фабриката ќе треба да се пренесе до брегот.

 Со седиште на гребен 
За да се избегне турбулентната зона на сурфање, како и да се приближи до изворот на ладна вода, постројките може да се монтираат на континенталниот праг на длабочини до 100 метри. Растението поставено на гребенот може да се одвлече до локацијата и да се закачи на морското дно. Овој тип на градба веќе се користи за нафтени платформи. Комплексноста на работењето на постројката КТЕО во подлабока вода може да ги направи поскапи од пристапите на копно. Проблемите вклучуваат стрес од условите на отворен океан и потешка испорака на производи. Решавањето на силните океански струи и големите бранови додава инженерски и градежни трошоци. Платформите бараат обемни натрупувања за да се одржи стабилна основа. За испорака на струја може да бидат потребни долги подводни кабли за да стигнат до копно. Поради овие причини, растенијата поставени на гребен се помалку привлечни.
 Пловечки 
Пловечките капацитети на КТЕО работат надвор од брегот. Иако потенцијално оптимални за големи системи, пловечките објекти имаат неколку тешкотии. Тешкотијата за прицврстување на постројките во многу длабоки води ја отежнува испораката на електрична енергија. Каблите прикачени на пловечки платформи се поподложни на оштетување, особено за време на бури. Каблите на длабочини поголеми од 1000 метри тешко се одржуваат и поправаат. Каблите за подигање, кои ги поврзуваат морското дно и постројката, треба да се изградат за да се спротивстават на заплеткување.

Како и кај постројките монтирани на полица, на пловечките постројки им е потребна стабилна основа за континуирана работа. Големите бури и тешките мориња можат да ја скршат вертикално суспендираната цевка за ладна вода и да го прекинат внесот на топла вода. За да се спречат овие проблеми, цевките може да се изработат од флексибилен полиетилен прикачен на дното на платформата и да се закопчаат. Можеби ќе треба да се откачат цевките од постројката за да се спречи оштетување од бура. Како алтернатива на цевката за топла вода, површинската вода може да се влече директно во платформата; сепак, неопходно е да се спречи оштетување или прекин на доводниот проток за време на насилни движења предизвикани од густо море.

Поврзувањето на пловечка постројка со кабли за испорака на електрична енергија бара постројката да остане релативно неподвижна. Прицврстувањето е прифатлив метод, но сегашната технологија за прицврстување е ограничена на длабочини од околу 2,000 метри. Дури и на помали длабочини, трошоците за прицврстување може да бидат огромни.

Политички грижи

Бидејќи објектите на КТЕО се повеќе или помалку стационарни површински платформи, нивната точна местоположба и правен статус може да бидат засегнати од Конвенцијата на Обединетите нации за правото на морето (UNCLOS). Овој договор им доделува на крајбрежните нации 370 километарски зони со различни законски овластувања од копно, создавајќи потенцијални судири и регулаторни бариери. Фабриките на КТЕО и слични структури ќе се сметаат за вештачки острови според договорот, што нема да им дава независен правен статус. Постројките на КТЕО може да се согледаат или како закана или како потенцијален партнер за рибарството или за рударските операции на морското дно, контролирани од Меѓународната управа за морското дно.

Трошоци и економија

Бидејќи системите КТЕО сè уште не се широко распространети, проценките на трошоците се неизвесни. Студија од 2010 година на Универзитетот на Хаваи ја проценила цената на електричната енергија за КТЕО на 94,0 центи по киловат час (kWh) за постројка од 1,4 MW, 44,0 центи по kWh за постројка од 10 MW и 18,0 центи по kWh за 100 MW растение.  Извештајот од 2015 година на организацијата Ocean Energy Systems под Меѓународната агенција за енергија дава проценка од околу 20 центи по kWh за постројки од 100 MW. Друга студија проценува дека трошоците за производство на електрична енергија се ниски до 7 центи за kWh . Во споредба со другите извори на енергија, студијата на Лазард од 2019 година ја проценила несубвенционираната цена на електрична енергија на 3,2 до 4,2 центи по kWh за сончеви PV на полезно ниво и 2,8 до 5,4 центи по kWh за ветерна енергија.

Во извештајот објавен од IRENA во 2014 година се тврди дека комерцијалната употреба на КТЕО технологијата може да се скалира на различни начини. „...малите КТЕО постројки може да се направат за да се приспособат на производството на електрична енергија на малите заедници (5 000-50 000 жители), но би било потребно производството на вредни споредни производи - како свежа вода или ладење - да биде економски исплатливо“. Поголемите КТЕО постројки ќе имаат многу повисоки општи трошоци и трошоци за инсталација.

Корисните фактори кои треба да се земат предвид го вклучуваат недостатокот на отпадни производи на КТЕО и потрошувачката на гориво, областа во која е достапен (често на 20° од екваторот), геополитичките ефекти на зависноста од нафта, компатибилноста со алтернативните форми на океанската енергија како што се брановата енергија, плимната енергија и хидратите на метан и дополнителната употреба на морската вода.

Предложени проекти
Проектите на КТЕО што се разгледуваат вклучуваат мала фабрика за базата на американската морнарица на британската прекуморска територија островот Диего Гарсија во Индискиот Океан. Океанската корпорацијата за топлинска енергија работи со американската морнарица на дизајн за предложена 13-MW постројка, за да ги замени сегашните дизел генератори. Фабриката исто така ќе обезбеди 1,25 милиони галони на ден вода за пиење.

Баахами
Ocean Termal Energy Corporation (OTE) во моментов  има планови да инсталира две 10 MW постројки на Американските Девствени Острови и 5-10 MW постројка на Бахамите. ОТЕ ја дизајнирал и најголемата фабрика за климатизација на морска вода (SWAC) во светот за одморалиште на Бахамите, која ќе користи студена длабока морска вода како метод за климатизација.  Во средината на 2015 година, 95% завршениот проект бил привремено ставен во мирување додека одморалиштето ги реши финансиските и сопственичките прашања. На 22 август 2016 година, владата на Бахамите објавила дека е потпишан нов договор според кој одморалиштето Баха Мар ќе биде завршено. На 27 септември 2016 година, премиерот на Бахамите Пери Кристи објавил дека изградбата е обновена на Баха Мар и дека одморалиштето треба да биде отворено во март 2017 година.

Хаваи
Тимот за развој на алтернативна енергија на Локхид Мартин соработувал со Makai Ocean Engineering за да ја заврши финалната фаза на дизајнирање на пилот-системот со затворен циклус од 10 MW, кој планирал да стане оперативен на Хаваи во временската рамка 2012-2013 година. Овој систем бил дизајниран да се прошири на комерцијални системи од 100 MW во блиска иднина. Во ноември 2010 година, командата за инженерство на поморски капацитети на САД му доделил на Локхид Мартин модификација на договорот од 4,4 милиони американски долари за развој на клучни компоненти и дизајни на системот за централата, додавајќи на договорот од 2009 година од 8,1 милиони долари и два грантови од Министерството за енергетика во вкупна вредност од над 1 милион американски долари во 2008 и март 2010 година. Мала, но оперативна постројка за искористување на топлинска енергија на океанот била инаугурирана на Хаваи во август 2015 година. Отворањето на капацитетот за истражување и развој од 100 киловати го означил првиот пат кога постројката со затворен циклус кој бил поврзан на американската мрежаHawaii First to Harness Deep Ocean Temperatures for Power http://www.scientificamerican.com/article/hawaii-first-to-harness-deep-ocean-temperatures-for-power/.

Хајнан

На 13 април 2013 година, Lockheed склучил договор со Reignwood Group за изградба на централа од 10 мегавати во близина на брегот на јужна Кина за да обезбеди енергија за планираното одморалиште на островот Хајнан. Постројка со таа големина би напојувала неколку илјади домови. Групацијата Reignwood го купила Opus Offshore во 2011 година, која го формира својот оддел Reignwood Ocean Engineering, кој исто така се занимава со развој на дупчење во длабоки води

 Јапонија

Во моментов единствениот систем КТЕО кој постојано работи се наоѓа во префектурата Окинава, Јапонија. Владината поддршка, поддршката на локалната заедница и напредното истражување спроведено од Универзитетот Сага биле клучни за изведувачите, IHI Plant Construction Co. Ltd, Yokogawa Electric Corporation и Xenesys Inc, да успеат со овој проект. Се работи за развој на постројка од 1 MW на островот Куме за која се потребни нови цевководи. Во јули 2014 година, повеќе од 50 членки ја формирале Глобалната асоцијација за океански ресурси и енергија (GOSEA), меѓународна организација формирана за да го промовира развојот на моделот Кумеџима и да работи на инсталирање на поголеми цевководи за длабока морска вода и постројка од 1 MW. Компаниите вклучени во тековните проекти на КТЕО, заедно со другите заинтересирани страни имаат развиено планови и за офшор системи.

 Девствени Острови

На 5 март 2014 година, Корпорацијата за топлинска енергија на океанот (КТЕО)http://www.otecorporation.com/ и 30-то законодавство на Американските Девствени Острови потпишале Меморандум за разбирање за да продолжат со студија за да се процени изводливоста и потенцијалните придобивки за инсталирање на брегот на КТЕО електрани за обновлива енергија и објекти за климатизација на морска вода (ОКМВ). Придобивките што треба да се проценат ја вклучуваат основната (24/7) чиста електрична енергија, како и различните сродни производи поврзани со КТЕО и ОКМВ, вклучително изобилство свежа вода за пиење, климатизација за заштеда на енергија, одржлива аквакултура и марикултура и проекти за подобрување на земјоделството за островите Сент Томас и Сент Крој.

На 18 јули 2016 година, апликацијата била одобрена од Комисијата за јавни услуги на Девствените Острови.  Исто така била добиена и дозвола да се започне со преговарање за договорите поврзани со овој проект.

Кирибати
Јужнокорејскиот Институт за истражување на бродови и океанско инженерство добил главно одобрение од Bureau Veritas за нивниот офшор дизајн од 1 MW. Не била дадена временска рамка за проектот кој ќе се наоѓа на 6 км офшор на Кирибати.

Мартиник

На Akuo Energy и DCNS им било доделено финансирање NER300 на 8 јули 2014 година за нивниот проект NEMO (Нова енергија за Мартиник и во странство) кој се очекувало да биде офшор објект од 10,7 MW-нето завршен во 2020 година  Наградата за помош во развојот изнесувала вкупно 72 милиони евра The award to help with development totaled 72 million Euro..

 Малдиви
На 16 февруари 2018 година, Global OTEC Resources ги објавил плановите  за изградба на 150 kW постројка на Малдиви, дизајнирана нарачана за хотели и одморалишта. „Сите овие одморалишта ја црпат својата енергија од дизел генераторите. Покрај тоа, некои поединечни одморалишта трошат 7.000 литри дизел дневно за да ги задоволат потребите што се еднакви на преку 6.000 тони CO2 годишно“, изјавил директорот Ден Греч. ЕУ доделила грант, а Global OTEC започнал кампања за групно финансирање.

Поврзани активности

КТЕО има други намени освен производство на електрична енергија.

Отсолување

Десалинираната вода може да се произведува во постројки со отворен или хибриден циклус користејќи површински кондензатори за искористување на испарената морска вода во вода за пиење. Системската анализа покажува дека една централа од 2 мегавати може да произведе околу 4,300 кубни метри отсолена вода секој ден.  Друг систем патентиран од Ричард Бејли создава кондензирана вода со регулирање на протокот на длабока океанска вода низ површинските кондензатори во корелација со флуктуирачките температури на точката на росење.  Овој систем за кондензација не користи дополнителна енергија и нема подвижни делови.

На 22 март 2015 година, Универзитетот Сага отворил демонстративен објект за десолинизација од типот Flash на Кумеџима. Овој сателит на нивниот Институт за океанска енергија користи длабока морска вода од демонстрацискиот објект во Окинава и сурова површинска морска вода за производство на отсолена вода. Воздухот се извлекува од затворениот систем со вакуумска пумпа. Кога суровата морска вода се пумпа, таа врие, дозволувајќи да се издигне чистата пареа и да се отстранат солта и преостанатата морска вода. Пареата се враќа во течност во разменувач на топлина со ладна КТЕО длабока морска вода.  Десалинираната вода може да се користи за производство на водород или вода за пиење (ако се додадат минерали).

Фабриката NELHA основана во 1993 година произведувала во просек 7.000 галони слатка вода дневно. KOYO USA е основана во 2002 година за да ја искористи оваа нова економска можност. KOYO ја флашира водата произведена од фабриката NELHA на Хаваи. Со капацитет да произведува еден милион шишиња вода секој ден, KOYO сега е најголемиот извозник на Хаваи со 140 милиони долари во продажба.

Климатизација

 ладната морска вода што е достапна од системот КТЕО создава можност да обезбеди големи количини на ладење на индустриите и домовите во близина на централата. Водата може да се користи со разладена вода за да обезбеди климатизација за зградите. Се проценува дека цевка од 0,3 метри во пречник може да испорача 4.700 галони вода во минута. Вода на 43 °F (6 °C) може да обезбеди повеќе од доволно климатизација за голема зграда. Работејќи 8.000 часа годишно наместо електрично уредување што се продава за 5-10 ¢ по киловат-час, ќе заштеди 200.000-400.000 американски долари во сметки за енергија годишноU.S. Department of Energy, 1989.

InterContinental Resort и Thalasso-Spa на островот Бора Бора користи систем SWAC за климатизација на своите згради. Системот ја минува морската вода низ разменувач на топлина каде што ја лади слатката вода во систем со затворена јамка. Оваа слатка вода потоа се пумпа до зградите и директно го лади воздухот.

Во 2010 година, Копенхаген Енерџи отворил област за ладење во Копенхаген, Данска. Фабриката испорачува ладна морска вода до комерцијалните и индустриските објекти, а потрошувачката на електрична енергија е намалена за 80 отстоGreen Tech. "Copenhagen’s SeawaterCooling Delivers Energy And Carbon Savings". 24 October 2012. Forbes.. Океанската корпорацијата за топлинска енергија дизајнирала SDC систем тежок 9800 тони за одморалиште на Бахамите.

Земјоделство со разладена почва

Технологијата КТЕО го поддржува земјоделството со разладена почва. Кога студената морска вода тече низ подземните цевки, таа ја разладува околната почва. Температурната разлика помеѓу корените во ладната почва и листовите на топлиот воздух овозможува растенијата што еволуирале во умерените клими да се одгледуваат во суптропските предели. Д-р Џон П. Крејвен, д-р Џек Дејвидсон и Ричард Бејли го патентирале овој процес и го демонстрирале во истражувачки капацитет во Лабораторијата за природна енергија на Хаваите (NELHA). Истражувачкиот објект покажал дека со овој систем може да се одгледуваат повеќе од 100 различни култури. Многумина вообичаено не можеле да преживеат на Хаваи.

Јапонија, исто така, ги истражува земјоделските употреби на длабоката морска вода од 2000 година во Институтот за истражување на длабоки морски води во Окинава на островот Куме. Објектите на островот Куме користат редовна вода што се лади со длабока морска вода во разменувач на топлина што поминува низ цевките во земјата за да ја лади почвата. Нивните техники развиле важен ресурс за островската заедница бидејќи тие сега произведуваат спанаќ, зимски зеленчук, комерцијално во текот на целата година. Проширувањето на капацитетот за земјоделство со длабока морска вода било завршено во 2014 година. Новиот објект е за истражување на економската практичност на земјоделството со разладена почва во поголем обем.

 Аквакултура 
Аквакултурата е најпознатиот спореден производ, бидејќи ги намалува финансиските и енергетските трошоци за испумпување на големи количини вода од длабоките океани. Водата во длабоките океани содржи високи концентрации на есенцијални хранливи материи кои се исцрпуваат во површинските води поради биолошката потрошувачка. Ова „вештачко издигнување“ ги имитира природните издигнувања кои се одговорни за оплодување и поддршка на најголемите морски екосистеми во светот и најголемата густина на живот на планетата.

Морските животни со ладна вода, како што се лососот и јастогот, напредуваат во оваа длабока морска вода богата со хранливи материи. Може да се одгледуваат и микроалги како што е спирулина, додаток за здрава храна. Водата од длабочините на океаните може да се комбинира со површинската вода за да се испорача вода на оптимална температура.

Недомородните видови како лосос, јастог, абалон, пастрмка, остриги и школки може да се одгледуваат во базени што се снабдуваат со вода што ја пумпа КТЕО. Ова ја проширува разновидноста на производи од свежи морски плодови достапни за околните пазари. Таквото евтино ладење може да се користи за одржување на квалитетот на собраната риба, која брзо се влошува во топлите тропски региони. Во Кона, Хаваи, компаниите за аквакултура кои работат со NELHA генерираат околу 40 милиони долари годишно, значителен дел од БДП на Хаваи.

Фабриката NELHA основана во 1993 година произведувала во просек 7.000 галони слатка вода дневно. KOYO USA е основана во 2002 година за да ја искористи оваа нова економска можност. KOYO ја флашира водата произведена од фабриката NELHA на Хаваи. Со капацитет да произведува еден милион шишиња вода секој ден, KOYO сега е најголемиот извозник на Хаваи со 140 милиони долари во продажба.Thomas, Daniel. "A Brief History of OTEC Research at NELHA". NELHA. August 1999. Web. 25 June 2013. available at: http://library.greenocean.org/oteclibrary/otecpapers/OTEC%20History.pdf 

 Производство на водород 
Водородот може да се произведува преку електролиза користејќи електрична енергија. Создадената пареа со додадени електролитни соединенија за подобрување на делотворноста е релативно чист медиум за производство на водород. може да се намали за да генерира големи количини на водород. Главниот предизвик е цената во однос на другите извори на енергија и горива.

 Екстракција на минерали 
Океанот содржи 57 расеани елементи во соли и други форми и растворени во раствор. Во минатото, повеќето економски анализи заклучиле дека ископувањето на океанот за расеани елементи би било непрофитабилно, делумно поради енергијата потребна за пумпање на водата. Рударството генерално цели на минералите кои се појавуваат во високи концентрации и може лесно да се извлечат, како што е магнезиумот. Со оглед на тоа што погоните на КТЕО обезбедуваат вода, единствениот трошок е екстракцијата. Јапонците ја истражувале можноста за екстракција на ураниум и откриле дека развојот на другите технологии (особено науката за материјалите) ги подобрува изгледите.

 Контрола на климата 
Топлинскиот градиент на океаните може да се користи за подобрување на врнежите и за ублажување на високите летни температури на околината во тропските предели како огромна корист за човештвото и флората и фауната.  Кога температурите на површината на морето се релативно високи на некоја област, се формира област со помал атмосферски притисок во споредба со атмосферскиот притисок што преовладува на блиската копнена маса што предизвикува ветрови од копното кон океанот. Ветровите кон океаните се суви и топли, што нема да придонесе за добри врнежи на копното во споредба со влажните ветрови кон копното. За соодветни врнежи и удобни летни температури на околината (под 35 °C) на копното, се претпочита да има влажни ветрови од океанот кон копното. Создавањето зони со висок притисок со вештачко издигнување на морското подрачје селективно може да се користи и за отклонување/насочување на нормалните монсунски глобални ветрови кон копното. Вештачкото издигнување на длабоката океанска вода богата со хранливи материи на површината, исто така, го подобрува растот на рибарството во области со тропско и умерено време. Тоа, исто така, би довело до зголемено секвестрација на јаглеродот од океаните поради подобрениот раст на алгите и зголемувањето на масата од ледниците од дополнителниот снежен пад што го ублажува покачувањето на морското ниво или процесот на глобално затоплување. Тропските циклони исто така не минуваат низ зоните со висок притисок бидејќи тие се интензивираат со добивање енергија од топлите површински води на морето.

Студената длабока морска вода (<10 °C) се пумпа до површината на морето за да се потисне температурата на површината на морето (>26 °C) со вештачки средства со користење на електрична енергија произведена од мега-скала пловечки турбини на ветер на длабоко море. Пониската температура на површината на морската вода ќе го подобри локалниот амбиентален притисок, така што ќе се создадат атмосферски ветрови кон копното. За издигнување на студената морска вода, стационарен хидраулично погонуван пропелер (пречник од ≈50 m) се наоѓа на длабокото морско дно на длабочина од 500 до 1000 m со флексибилна цевка за влечење што се протега до површината на морето. Цевката е закотвена на морското корито на нејзината долна страна и горната страна за пловечки понтони на површината на морето. Флексибилната провејувачка цевка не би се срушила бидејќи нејзиниот внатрешен притисок е повеќе во споредба со надворешниот притисок кога постудената вода се испумпува на површината на морето. Блискиот Исток, североисточна Африка, индискиот потконтинент и Австралија можат да се ослободат од топлото и суво време во летната сезона, исто така подложни на непредвидливи врнежи, со пумпање на длабока морска вода до површината на морето од Персискиот залив, Црвеното Море, Индискиот Океан и Тихиот Океан, соодветно.

 Термодинамика 
Ригорозниот третман на КТЕО открива дека 20 °C температурната разлика ќе обезбеди енергија колку што има хидроцентрала со 34 m глава за ист волумен на проток на вода. Разликата во ниската температура значи дека волуменот на водата мора да биде многу голем за да се извлечат корисни количини на топлина. Електраната од 100 MW се очекува да пумпа од редот од 12 милиони галони (44.400 тони) во минута. За споредба, пумпите мора да придвижуваат маса на вода поголема од тежината на воениот брод Бизмарк, кој тежел 41.700 тони, секоја минута. Ова го прави испумпувањето на значителен паразитски одлив за производство на енергија во системите КТЕО, при што еден дизајн на Lockheed троши 19,55 MW во трошоците за пумпање за секои 49,8 MW произведена нето електрична енергија. За моделните КТЕО кои користат разменувачи на топлина, за да се справи со овој волумен на вода, разменувачите треба да бидат огромни во споредба со оние што се користат во конвенционалните постројки за производство на топлинска енергија, што ги прави една од најкритичните компоненти поради нивното влијание врз вкупната делотворност. За централа КТЕО од 100 MW ќе бидат потребни 200 разменувачи, секој поголем од контејнер со должина од 20 стапки, што ги прави единствената најскапа компонента.

 Варијација на температурата на океаните со длабочината 
десно|мини|206x206пкс| График на различни термоклини (длабочина наспроти температура) врз основа на годишните времиња и географска ширина
Вкупната инсолација што ја примаат океаните (покрива 70% од Земјината површина, со индекс на чистота од 0,5 и просечно задржување на енергијата од 15%) е: 

Може да се користи Бир-Ламбер-Бугеовиот закон за да ја се измери апсорпцијата на сончевата енергија од водата,



каде y е длабочината на водата, I е интензитет и μ е коефициент на апсорпција. Решавање на горната диференцијална равенка,



Коефициентот на апсорпција μ може да се движи од 0,05 m − 1 за многу чиста свежа вода до 0,5 m −1 за многу солена вода.

Бидејќи интензитетот паѓа експоненцијално со длабочината y, апсорпцијата на топлина е концентрирана на горните слоеви. Типично во тропските предели, вредностите на температурата на површината се над , додека на 1 километар, температурата е околу . Потоплите (а со тоа и полесните) води на површината значи дека нема струи на топлинска конвекција. Поради малите температурни градиенти, преносот на топлина со спроводливост е премногу низок за да се изедначат температурите. Оттука, океанот е и практично бесконечен извор на топлина и практично бесконечен топлински мијалник.

Оваа температурна разлика варира во зависност од географската ширина и сезоната, со максимална во тропските, суптропските и екваторските води. Оттука, тропските предели се генерално најдобрите места за КТЕО.

 Отворен/Клодов циклус 
Во овој модел, топла површинска вода на околу  влегува во испарувач под притисок малку под парниот притисок што предизвикува испарување.



Каде што H  е енталпија на течна вода на влезната температура, T .

безрамка

Оваа привремено прегреана вода се подложува на зафатнинско вриење за разлика од вриењето во базен во конвенционалните котли каде што грејната површина е во контакт. Така, водата делумно трепка во пареа со двофазна рамнотежа. Доколку се претпостаи дека притисокот внатре во испарувачот се одржува на притисокот на заситување, T .



Овде, x  е делот на водата по маса што испарува. Стапката на проток на маса на топла вода по единица проток на маса на турбината е  / x2.

Нискиот притисок во испарувачот се одржува со вакумска пумпа која исто така ги отстранува растворените некондензирачки гасови од испарувачот. Испарувачот сега содржи мешавина од вода и пареа со многу низок квалитет на пареа (содржина на пареа). Пареата се одвојува од водата како заситена пареа. Преостанатата вода е заситена и се испушта во океанот во отворен циклус. Пареата е работна течност со низок притисок/висок специфичен волумен. Се шири во специјална турбина со низок притисок.



Овде, H на T2. За идеална изентропска (реверзибилна адијабатска) турбина,



Горенаведената равенка одговара на температурата на издувните гасови на турбината, T . x  е масениот дел на пареата во состојба 5.

Енталпијата во Т  е,



Оваа енталпија е помала. Адијабатската реверзибилна турбина работа = H  - H .

Вистинска работа на турбината 



Температурата и притисокот на кондензаторот се пониски. Бидејќи издувните гасови од турбината треба да се испуштат назад во океанот, кондензаторот за директен контакт се користи за мешање на издувните гасови со ладна вода, што резултира со речиси заситена вода. Таа вода сега се испушта назад во океанот.

H  = H , на T . Т  е температурата на издувните гасови измешани со ладна морска вода, бидејќи содржината на пареа сега е занемарлива,



Температурните разлики помеѓу фазите ја вклучуваат онаа помеѓу топлата површинска вода и работната пареа, онаа помеѓу издувната пареа и водата за ладење и онаа помеѓу водата за ладење што стигнува до кондензаторот и длабоката вода. Тие претставуваат надворешни неповратности кои ја намалуваат вкупната температурна разлика.

Стапката на проток на ладна вода по единица масен проток на турбината,



Стапка на проток на маса на турбината, 

Стапка на проток на топла вода, 

Стапка на проток на маса на ладна вода 

 Затворен Андерсонов циклус 
Како што бил развиен почнувајќи од 1960-тите од Џ. Хилберт Андерсон од Sea Solar Power, Inc., во овој циклус, Q  е топлината пренесена во испарувачот од топлата морска вода до работната течност. Работната течност излегува од испарувачот како гас во близина на неговата точка на росење.

Гасот со висок притисок и висока температура потоа се шири во турбината за да даде работа на турбината, W . Работната течност е малку прегреана на излезот од турбината и турбината обично има делотворност од 90% врз основа на реверзибилно, адијабатско проширување.

Од излезот на турбината, работната течност влегува во кондензаторот каде што ја отфрла топлината, -Q , до студената морска вода. Кондензатот потоа се компресира до највисокиот притисок во циклусот, за што е потребна работа на пумпата за кондензат, W  Така, затворениот циклус на Андерсон е циклус од типот на Ранкин сличен на конвенционалниот циклус на пареа на централата, освен што во циклусот Андерсон работната течност никогаш не се прегрева повеќе од неколку Фаренхајтови степени. Поради ефектите на вискозноста, притисокот на работната течност опаѓа и во испарувачот и во кондензаторот. Овој пад на притисокот, кој зависи од типовите на користени разменувачи на топлина, мора да се земе предвид при конечните пресметки на дизајнот, но овде се игнорира за да се поедностави анализата. Така, работата на паразитската пумпа за кондензат, W , пресметана овде ќе биде помала отколку ако бил вклучен падот на притисокот на разменувачот на топлина. Главните дополнителни паразитски енергетски барања во постројката КТЕО се работата на пумпата за ладна вода, W  и работата на пумпата за топла вода, W . Означувајќи ги сите други паразитски енергетски барања со W , мрежата од постројката OTEC, W  е



Термодинамичкиот циклус што го поминува работната течност може да се анализира без детално разгледување на паразитските енергетски барања. Од првиот закон на термодинамиката, енергетскиот биланс за работната течност како систем е



каде што  е нето работа за термодинамичкиот циклус. За идеализираниот случај во кој нема пад на притисокот на работната течност во разменувачите на топлина,



и



така што нето термодинамичкиот циклус станува



Субладената течност влегува во испарувачот. Поради размена на топлина со топла морска вода, се случува испарување и обично прегреаната пареа го напушта испарувачот. Оваа пареа ја придвижува турбината и 2-фазната смеса влегува во кондензаторот. Вообичаено, субладената течност го напушта кондензаторот и на крајот оваа течност се испумпува до испарувачот завршувајќи еден циклус.

 Влијание врз животната средина 
Јаглеродниот диоксид растворен во длабоки ладни слоеви и слоеви со висок притисок се издигнува на површината и се ослободува како што водата се загрева.

Мешањето на длабока океанска вода со поплитка вода доведува до хранливи материи и ги прави достапни за плиткиот воден живот. Ова може да биде предност за аквакултурата на комерцијално важните видови, но исто така може да го дебалансира еколошкиот систем околу електраната.

Постројките КТЕО користат многу големи текови на топла површинска морска вода и ладна длабока морска вода за да генерираат постојана обновлива енергија. Длабоката морска вода има недостаток на кислород и генерално 20-40 пати повеќе богата со хранливи материи (со нитрати и нитрити) од плитката морска вода. Кога ќе се измешаат овие столбови, тие се малку погусти од амбиенталната морска вода. Иако не е направено големо физичко еколошки тестови, развиени се компјутерски модели за да се симулира ефектот на постројките.

 Хидродинамичко моделирање 
Во 2010 година, бил развиен компјутерски модел за симулирање на физичките океанографски ефекти на една или неколку постројки од 100 мегавати. Моделот сугерира дека постројките може да се конфигурираат така што постројката може да врши континуирани операции, со резултантни варијации на температурата и хранливите материи кои се во рамките на природните нивоа. Досегашните студии сугерираат дека со испуштање на протокот надолу на длабочина под 70 метри, разредувањето е соодветно и збогатувањето со хранливи материи е доволно мало, така што постројките од 100 мегавати би можеле да работат на одржлив начин на континуирана основа.

 Биолошко моделирање 
Хранливите материи од испуштањето на КТЕО потенцијално може да предизвикаат зголемена биолошка активност доколку се акумулираат во големи количини во фотичната зона. Во 2011 година, во хидродинамичкиот компјутерски модел била додадена биолошка компонента за да се симулира биолошкиот одговор на столбовите од 100 мегавати постројки. Во сите моделирани случаи (испуштање на длабочина од 70 метри или повеќе), не се јавуваат неприродни варијации на горните 40 метри од површината на океанот. Одговорот на пикопланктони во длабочинскиот слој од 110 - 70 метри е приближно зголемување од 10-25%, што е добро во рамките на природната варијабилност. Одговорот на нанопланктонот е занемарлив. Засилената продуктивност на дијатомите (микропланктонот) е мала. Суптилното зголемување на фитопланктонот на основното растение сугерира дека биохемиските ефекти од повисок ред ќе бидат многу мали.

 Проучувања 
Достапна е претходна конечна изјава за влијанието врз животната средина за NOAA на САД од 1981 година, но треба да се усогласи со сегашните океанографски и инженерски стандарди. Направени се студии за да се предложат најдобри практики за следење на основната линија на животната средина, фокусирајќи се на збир од десет хемиски океанографски параметри релевантни за OTEC. Неодамна, NOAA одржала работилница во 2010 и 2012 година со цел да ги процени физичките, хемиските и биолошките влијанија и ризици и да ги идентификува празнините или потребите во информациите.

Базата на податоци Tethys обезбедува пристап до научна литература и општи информации за потенцијалните ефекти на КТЕО врз животната средина.

 Технички тешкотии 

 Растворени гасови 
Изведбата на разменувачите на топлина со директен контакт што работат во типични гранични услови се важни за Клодовиот циклус. Многу дизајни од почетокот на Клодовиот циклус користеле површински кондензатор бидејќи нивната изведба била добро разбрана. Сепак, кондензаторите со директен контакт нудат значителни недостатоци. Како што се крева ладна вода во доводната цевка, притисокот се намалува до точка каде што гасот почнува да еволуира. Ако значителна количина гас излезе од растворот, може да биде оправдано поставување на замка за гас пред разменувачите на топлина со директен контакт. Експериментите кои симулираат услови во цевката за довод на топла вода покажале дека околу 30% од растворениот гас еволуира во врвните 8,5 метри на цевката. Размената помеѓу претходното отпуштање  на морската вода и исфрлањето на некондензирачките гасови од кондензаторот зависи од динамиката на еволуцијата на гасот, делотворноста на деаераторот, делотворноста на компресорот за вентилација и паразитската моќност. Експерименталните резултати покажуваат дека кондензаторите со вертикален излив работат околу 30% подобро од типовите на млазот што паѓа.

 Микробиологија 
Бидејќи сировата морска вода мора да помине низ разменувачот на топлина, мора да се внимава да се одржи добра топлинска спроводливост. Слоевите за биорасплодување тенки од 25 до 50 микрометри може да ги намали перформансите на разменувачот на топлина за дури 50%. Студијата од 1977 година во која лажните разменувачи на топлина биле изложени на морска вода десет недели, заклучила дека иако нивото на микробиолошки нечистотии е ниско, топлинската спроводливост на системот е значително нарушена. Очигледната неусогласеност помеѓу нивото на нечистотија и оштетувањето на преносот на топлина е резултат на тенок слој вода заробен од микробиолошкиот раст на површината на разменувачот на топлина.

Друга студија заклучила дека валкањето ги влошува перформансите со текот на времето и утврдила дека иако редовното чистење може да го отстрани најголемиот дел од микробниот слој, со текот на времето се формирал поцврст слој кој не може да се отстрани со едноставно чистење. Студијата поминала низ системот сунѓерски гумени топки. Заклучено е дека иако третманот со топка ја намалува стапката на валкање, тоа не е доволно за целосно да се запре растот и повремено било неопходно чистење за да се врати капацитетот. Микробите пораснале побрзо подоцна во експериментот (т.е. чистењето станало неопходно почесто) повторувајќи ги резултатите од претходната студија. Зголемената стапка на раст по последователните чистења се смета дека е резултат на селекциониот притисок врз микробната колонија.

Биле проучувани континуирана употреба од 1 час дневно и периоди на слободно валкање, а потоа периоди на хлорирање (повторно 1 час на ден). Хлорирањето забавило, но не го запрел растот на микробите; сепак нивоата на хлорирање од .1 mg на литар за 1 час на ден може да се покаже како ефикасен за долгорочна работа на фабриката. Студијата заклучила дека иако микробното валкање е проблем за разменувачот на топлина на топла површинска вода, разменувачот на топлина со ладна вода претрпел малку или никакво бионасипување и само минимално неорганско валкање.

Покрај температурата на водата, микробното валкање зависи и од нивото на хранливи материи, при што растот се случува побрзо во вода богата со хранливи материи. Стапката на нечистотија зависи и од материјалот што се користи за изградба на разменувачот на топлина. Алуминиумските цевки го забавуваат растот на микробниот живот, иако оксидниот слој кој се формира на внатрешната страна на цевките го отежнува чистењето и доведува до поголеми загуби во делотворноста. Спротивно на тоа, титаниумските цевки овозможуваат биорасплодувањето да се случи побрзо, но чистењето е поделотворно отколку со алуминиум.

 Запечатување 
Испарувачот, турбината и кондензаторот работат во делумен вакум кој се движи од 3% до 1% од атмосферскиот притисок. Системот мора внимателно да се запечати за да се спречи истекување на атмосферски воздух што може да ја влоши или исклучи работата. Во КТЕО со затворен циклус, специфичниот волумен на пареа со низок притисок е многу голем во споредба со оној на работната течност под притисок. Компонентите мора да имаат големи области на проток за да се осигура дека брзините на пареата не достигнуваат претерано високи вредности.

 Паразитна потрошувачка 
Пристап за намалување на загубата на паразитска моќ на компресорот на издувните гасови е како што следува. Откако поголемиот дел од пареата ќе се кондензира со кондензатори за излив, мешавината на некондензибилна гасна пареа се пренесува низ регион со контраструја што ја зголемува реакцијата гас-пареа за двапати. Резултатот е намалување за 80% на барањата за моќност за пумпање на издувните гасови.

 Преобразба на ладен воздух/топла вода 
Во зима, на крајбрежните арктички места, температурната разлика помеѓу морската вода и амбиенталниот воздух може да достигне и до 40 °C (72 °F). Системите со затворен циклус би можеле да ја искористат разликата во температурата на воздухот и водата. Елиминирањето на цевките за екстракција на морска вода може да го направи системот заснован на овој концепт поевтин од КТЕО. Оваа технологија се должи на Х. Барџот кој го предложил бутанот како криоген, поради неговата точка на вриење од  и неговата нерастворливост во вода. Претпоставувајќи реално ниво на делотворност од 4%, пресметките покажуваат дека количината на енергија генерирана со еден кубен метар вода на температура од  на место со температура на воздухот од  е еднаква на количината на енергија генерирана со оставање на овој кубен метар вода да тече низ хидроцентрала со висина од 4000 стапки (1200 m).

Овие поларни електрани би можеле да бидат сместени на острови во поларниот регион или дизајнирани како пливачки бродови или платформи прикачени на ледената капа. На пример, метеоролошката станица Мигбук на источниот брег на Гренланд, која е само 2.100 км подалеку од Глазгов, детектира просечни месечни температури под  во текот на 6 зимски месеци во годината. Оваа технологија може да се користи и за создавање вештачки ледени капи или ледници на долините на Антарктикот сместени во близина на морскиот брег. Така, порастот на нивото на морето поради емисиите на јаглерод може да се ублажи, а исто така генерираната електрична енергија се користи за рударство на валута Биткоин, а топлината што се ослободува во процесот се користи за потребите за греење на просторот.

 Примена на термоелектричниот ефект 
Во 1979 година SERI предложил користење на Сибек-ефектот за производство на моќност со вкупна делотворност на претворање од 2%.

Во 2014 година, Липинг Лиу, вонреден професор на Универзитетот Рутгерс, замислил систем кој го користи термоелектричниот ефект во цврста состојба наместо традиционално користените циклуси на течности.Thermoelectric power plants could offer economically competitive renewable energy PhysOrg.com, Dec 19, 2014.

 Наводи 

 Извори 



 Надворешни врски 

http://www.otecorporation.com
http://www.bluerise.nl/ 

OTEC News - OTEC News website
Educational material about OTEC by the NOAA Ocean Exploration program
Ocean Energy Council: How does OTEC work?
nrel.gov - what is OTEC?
US Department of Energy, Information Resources
Wired Magazine's interview with John Piña Craven on the future of OTEC
2007 edition of the Survey of Energy Resources produced by the World Energy Council
The Green Ocean Project - OTEC Library
 Plumbing the oceans could bring limitless clean energy 
 Maximum water flow capacity of steel pipes - dimensions ranging 2 - 24 inches
 Hainan Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC) Power Plant, China
 20,000 megawatts under the sea: Oceanic steam engines. New Scientist, March 1, 2014. Preview only.
http://otecfoundation.org/ 
http://otecnews.com/
https://web.archive.org/web/20140321052029/http://www.ioes.saga-u.ac.jp/en/about_lab.html (Saga University OTEC Research Facility)
http://www.OTEC.ws
http://www.lockheedmartin.com/us/products/otec.html
http://www.makai.com/e-otec.htm 
http://www.ocees.com
http://www.otecokinawa.com (Okinawa OTEC Project)

Категорија:Океански поими
Категорија:Морска енергија
Категорија:Претворање на енергијата