Trong một ngày bình thường, đại dương nhiệt đới hấp thụ khoảng 278 petawatt-giờ năng lượng mặt trời. Thu hoạch chỉ 1/4000 phần của năng lượng đó sẽ cung cấp đủ điện cho toàn bộ thế giới mỗi ngày – và chuyển đổi nhiệt đới đại dương cung cấp một phương pháp có thể thực hiện điều này.
Việc thu hoạch năng lượng từ sự chênh lệch nhiệt độ giữa mặt biển ấm và đại dương lạnh không phải là một ý tưởng mới – thực tế, nó đã được thử nghiệm lần đầu tiên cách đây 142 năm vào năm 1881, và một nhà máy OTEC công suất 22 kilowatt đã được xây dựng tại Cuba vào năm 1930.
Ý tưởng cơ bản là: bạn đến một khu vực có sự chênh lệch nhiệt độ lớn và ổn định – ở một nơi ở vùng nhiệt đới, gần đất liền, nơi bạn có thể sử dụng nước lạnh 4 °C (39 °F) ở độ sâu khoảng 800 m (2.625 ft) và lấy nước ấm có nhiệt độ trên 25 °C (77 °F) từ mặt biển, suốt cả năm.
Sau đó, bạn thiết lập một thuyền nổi, buộc chặt xuống đáy biển và trang bị một hệ thống điện đóng vòng đóng cửa, sử dụng một chất lỏng giống như chất lạnh như amoniac với một điểm sôi nằm giữa hai nhiệt độ đó. Nước mặt ấm sôi chất lỏng này, nó sưng to thành dạng khí và đẩy turbine tạo điện, sau đó bạn làm mát và đ凝结 chất lỏng bằng cách sử dụng nước lạnh được đưa lên từ đại dương sâu thông qua ống cách nhiệt và tuần hoàn lại.
Một hệ thống như vậy tạo ra điện đều đặn, 24/7, ở mức độ hợp lý cho việc sử dụng đều và liên tục. Nó có thể được tăng giảm trong vòng vài giây để điều chỉnh đào và suy giảm theo đỉnh và đáy nhu cầu. Và nếu triển khai hàng loạt thông qua hàng nghìn và hàng nghìn thuyền OTEC nổi, nó có thể tiềm ẩn khả năng giảm sự tăng của nhiệt độ mặt biển, mà đã tăng vọt trong năm 2023.
Tuy nhiên, từ lịch sử, OTEC cũng đã sử dụng phần lớn lớn năng lượng nó tạo ra để vận hành các máy bơm mang nước lạnh lên bề mặt; một nhà máy ở Nauru được kích hoạt vào năm 1981 bởi Công ty Điện lực Tokyo. Nó tạo ra khoảng 120 kW năng lượng, ví dụ, nhưng nó sử dụng khoảng 90 kW đó để vận hành nhà máy. Vì vậy, trong khi nguồn năng lượng đang xét đến là gần như không giới hạn, hiệu suất trích xuất thấp.
Còn những thách thức khác: những cơn bão, có thể khá tàn khốc trong những khu vực nhiệt đới này, có thể làm hỏng thuyền nổi, hoặc ném nó xung quanh đủ để làm hỏng ống cách nhiệt dài đưa toàn bộ xuống đáy biển. Và như với bất kỳ dự án nào dựa trên đại dương, có biofouling và tính ăn mòn của nước biển để đối mặt.
Và vấn đề kinh tế là khó khăn; đây vẫn là một công nghệ ở giai đoạn sớm và chưa hưởng lợi từ quy mô kinh tế. Luôn được giả định rằng để cạnh tranh về chi phí với các tùy chọn điện năng đã được thiết lập, bạn sẽ cần xây dựng một hệ thống OTEC ở quy mô khoảng 100 megawatt, và chưa có ai xây dựng cái gì gần kích thước đó.
Tuy nhiên, công ty London Global OTEC cho biết “những thay đổi gần đây trong kinh tế năng lượng toàn cầu và những tiến bộ trong hiệu suất của các thành phần” làm cho bây giờ là thời điểm thích hợp cho một sự đẩy mạnh khác vào ý tưởng này. Tại Diễn đàn Năng lượng và Khí hậu Quốc tế ở Vienna gần đây, công ty đã trình bày một khái niệm mới cho một thuyền nổi OTEC mang tên Dominique, mà họ kỳ vọng sẽ bắt đầu vận hành vào năm 2025 ngoài khơi bờ biển của São Tomé và Príncipe – một quốc gia đảo nhỏ nằm ngoài bờ Tây của châu Phi.
Thuyền Dominique được thiết kế để cung cấp công suất ròng 1.5 megawatt quanh năm, đủ để cung cấp gần 17% tổng nhu cầu năng lượng của quốc gia này, theo tính toán của tôi, và có vẻ là đủ để Global OTEC tuyên bố đó là “nền tảng OTEC quy mô thương mại đầu tiên.”
“Chúng tôi biết rằng Dominique là một thay đổi cuộc sống cho các đảo nhỏ và các quốc gia ven biển, và đó là lý do tại sao chúng tôi nhìn thấy tốc độ của dự án trên đúng đường để thành công”, người sáng lập và Giám đốc Hội đồng Quản trị Global OTEC, Dan Grech, nói trong một thông cáo báo chí. “Đây là một bài học quan trọng chúng tôi muốn chia sẻ với nhà đầu tư khi đối tác công tư cho phép thực hiện thuận lợi các nghiên cứu quan trọng về kỹ thuật-kinh tế, môi trường và xã hội để tiến triển đến điểm này.”
Hiện tại chưa rõ liệu dự án đã được hoàn toàn tài trợ hay vẫn đang tìm kiếm nguồn tài chính, nhưng công ty cho biết về Chi phí Năng lượng Cao Điểm (LCoE), họ kỳ vọng rằng các thuyền OTEC đời đầu sẽ cung cấp điện với giá giữa 150-300 đô la Mỹ mỗi megawatt-giờ. Nó sẽ gặp khó khăn trong việc cạnh tranh với các nguồn điện khác ở mức giá đó, mặc dù khả năng tạo điện liên tục 24/7 có thể làm cho nó phù hợp với một số lưới dựa trên nguồn năng lượng tái tạo nơi địa lý và các yếu tố khác là thuận lợi.
Theo thời gian, công ty cho biết các nhà máy quy mô lớn hơn có thể sản xuất điện với giá chỉ khoảng 50 đô la Mỹ/megawatt-giờ, có thể sát với mức giá của gió và năng lượng mặt trời, tùy thuộc vào tình hình thị trường.
Tuy nhiên, đạt được điều này sẽ không dễ dàng, như có thể thấy từ một dự án có quy mô lớn hơn được công bố vào năm 2014, sẽ đưa vào hoạt động một nhà máy OTEC có công suất tăng cường là 16 MW, net 10 MW trên đảo Caribbean Martinique. Akuo Energy và DCNS đã đảm bảo khoảng 72,1 triệu euro cho dự án có tên là NEMO vào tháng 7 năm 2014, nhưng Akuo thông báo bốn năm sau rằng DCNS, sau đó đã đổi tên thành Naval Energies, đã từ bỏ dự án do “vấn đề kỹ thuật liên quan đến ống hút nước lạnh chính.” Trang web của Naval Energies giải thích rất ít, vì nó hiện đang là một trang web đặt cược xổ số Indonesia nhìn rất đáng ngờ với các hình ảnh không phù hợp của phụ nữ mặc ít quần áo.
Chúng tôi cũng muốn chỉ ra rằng một người ủng hộ khác, Ocean Thermal Energy Corporation, đã phát một thông cáo báo chí vào tháng 5 chỉ ra rằng “tiến triển trong OTEC hiện đang bị hạn chế bởi điều được biết đến là Đèo Phong Cách Đổi mới,” và có ai đó sẽ cần chi khoảng 200-300 triệu đô la Mỹ để xây dựng một nhà máy OTEC 5-10 MW và vận hành nó với “tổn thất toàn bộ” trong vài năm chỉ để chứng minh rằng ý tưởng đó xứng đáng đưa lên quy mô trăm megawatt. Giải pháp đề xuất của OTE Corporation: kết hợp ý tưởng này somehow với việc đào tiền Bitcoin trên đảo Oahu, điều này trong ngữ cảnh này bắt đầu nghe có vẻ như trò xổ số Indonesia, chỉ với ít phụ nữ mặc ít quần áo hơn.
Một đánh giá năm 2021 được công bố trong Tạp chí Khoa học và Kỹ thuật Hải dương ca ngợi “tiềm năng khổng lồ” của công nghệ OTEC, nhưng chỉ ra rằng “chi phí cơ sở hạ tầng cao” và “môi trường biển khắc nghiệt và ăn mòn” đều ngăn cản nó chuyển từ giai đoạn nghiên cứu và phát triển sang triển khai thương mại. “Nhiều công ty đã phát triển giải pháp mới và hiệu quả,” nói trong đó, và trong vài thập kỷ tới có thể sẽ thấy sự gia tăng về Nghiên cứu và Phát triển trong lĩnh vực này, nhưng các địa điểm đảo xa nơi nó có thể hoạt động cùng với công nghệ nước mặn thường không có đủ tiền để trả cho nó.
Vậy nên, mặc dù chúng tôi cũng hào hứng như bất kỳ ai khác khi biết về các phương án năng lượng sạch, và chúng tôi chúc mừng Global OTEC mọi thành công trong việc cung cấp năng lượng nhiệt đại dương cho São Tomé và Príncipe vào năm 2025, nhưng chúng tôi phải đánh giá nó là một cơ hội khó thành công.