海洋温度差発電
オープンまたはハイブリッドサイクル・プラントは凝縮器を使用し脱塩された水を作り出すことができる。凝縮器は、オープンシステムで費やされた蒸気と冷たい海水との間接的な接触で水が凝縮する。この水を集めたものを農業のための自然な淡水供給や飲み水が限られている地方に対して売ることができ、水の供給限界を開放する。システム分析の結果、2MWの工場がおよそ4300mの淡水を生産する可能性があると示している。(出典:Block and Lalenzuela 1985年)
オープン サイクル
クローズド サイクル
ハイブリッド サイクル
この冷たい海水は3種類のOTECシステムに不可欠である。
この方式では、約27°Cの表層水は、飽和圧力よりわずかに低い圧力に維持された蒸発器に入る。
したがって、蒸発装置に入る水は過熱状態にある。
H 1 = H f {\displaystyle H_{1}=H_{f}\,}
ここで Hf は液体の水の入り口温度 T1 におけるエンタルピー である。
この一時的に過熱状態になった水は、従来の加熱面を接触させるボイラーで行われるプール沸騰とは異なる、等積的な沸騰状態にさらされる。
すなわち水は二相平衡状態で部分的に蒸気となる。蒸発器の内圧がT2 における水の飽和圧力に維持されると仮定すると、この過程は等エンタルピーであり、
H 2 = H 1 = H f + x 2 H f g {\displaystyle H_{2}=H_{1}=H_{f}+x_{2}H_{fg}\,}
ここで、x2 は蒸発した水を質量で割ったものである。
タービンの単位流量(質量)あたりの温水の流量(質量)は1/x2 である。
蒸発器の低い圧力は減圧ポンプによって維持され、またそれによって溶解した凝縮性のガスを蒸発器から取り除く。これにより蒸発器の内部は、低い品質の水と蒸気を混合したものになる。蒸気は飽和水蒸気として、水とは分離された状態となっている。残った水は飽和状態となり、オープンサイクルで海洋に戻される。プロセスにより取り出した蒸気は非常に低圧で体積が大きな作動流体である。特殊な低圧タービン内で膨張する。
1960年代に、Sea Solar Power, Inc の Hilbert Anderson により開発が始められた。このサイクルでは、QHは蒸発器の中で、温海水から作動流体に移動される熱である。作動流体は蒸発器から露点付近にあるガスとして排出される。
この高圧、高温のガスはタービンの中でWTを取り出すために膨張される。作動流体はタービン出口で若干過熱状態にあり、タービンは可逆断熱的な、膨張に基づき通例90%程度の効率を持つ。タービンの出口より作動流体は凝縮器に入り、熱 -QC を冷海水に排熱する。凝縮された作動流体はサイクルの中でポンプの仕事WCを必要とし高圧に圧縮される。 すなわち、アンダーソンのクローズド・サイクルは、アンダーソンサイクルでは作動流体が華氏数度以上に過熱されることはないという点を除けば、従来のパワープラントのサイクルに似たランキンサイクルである。
蒸発器と凝縮器の両方で、粘性効果により、圧力損失が生じることが認識されている。こうした圧力損失は、熱交換器の種類に依存しており、最終的な設計計算の際に考慮されるべきだが、ここでは解析を簡単にするため無視する。すなわち、寄生的な凝縮ポンプの仕事WCは、熱交換器の圧力損失が含まれていればさらに小さくなる。そのほかの寄生的にエネルギーを必要とするのは、冷水ポンプの仕事WCTと温水ポンプの仕事WHTである。
そのほかすべての寄生的に必要なエネルギーをWAで表すと、OTEC プラントから得られる仕事の総量WNP は次のようになる。
佐賀大学の上原春男教授のグループが1994年にアンモニアと水の混合媒体を冷媒に用いた「ウエハラサイクル」を発明した。従来のランキンサイクル(媒体に純アンモニアを用いる)と比較して50 - 70%サイクル熱効率が向上し、実用レベルの効率を持つ海洋温度差発電プラントを実現できるようになった。
日本の領土で唯一北回帰線より南にある沖ノ鳥島は、島のすぐ近くで急激に深くなる海底地形も含め、海洋温度差発電の適地であるとして、島が属する東京都知事である石原慎太郎(当時)は、島に実験的に発電プラントを建設する計画があることを明らかにしている。沖ノ鳥島は経済活動を行えない岩礁であるという中国の主張に対抗するため、佐賀県選出の元参議院議員陣内孝雄ら自民党の議員も推進していたが未だ実現には至っていない。
2012年1月26日、沖縄県産業政策課は久米島町にある海洋深層水研究所において2013年初頭に100kw級の発電プラントを設置し、商用化に向けた実証試験を開始すると公表した。1年間の連続運転を予定しており、実際の発電能力や稼働率を検証し実用化への課題を探るとしている。
OTECでは冷たい土壌を用いる農業も出来る。冷たい海水を地下のパイプに通すと周りの土壌が冷やされる。植物の根が冷たい土壌にあれば温帯性の植物であっても亜熱帯で栽培することができる。ハワイ州自然エネルギー研究所は実証農園をOTECプラントの近くに整備し、ハワイでは通常生育できない果物や野菜を100種以上栽培する予定である。