Zeventig procent van al het zonlicht dat op aarde valt, straalt op de oceanen. Het grootste deel van dat zonlicht wordt omgezet in warmte, in de bovenste laag van de oceaan. Daarmee zijn de oceanen verreweg de grootste zonnecollectoren op aarde. Als we ook maar een fractie van deze energie kunnen aftappen, beschikken we over een onuitputtelijke, duurzame energiebron die 24 uur per dag beschikbaar is en kan voorzien in de volledige energiebehoefte van de hele wereldbevolking.
Uit het temperatuurverschil dat bestaat tussen de bovenste en de diepere lagen van de oceaan, kun je energie halen. Dat is wat ‘Ocean Thermal Energy Conversion’, OTEC, doet. Het principe is vrij simpel. Met het warme oppervlaktewater wordt een zogenaamde ‘werkvloeistof,’ vergelijkbaar met de vloeistof in een koelkast, aan de kook gebracht. Daarmee ontstaat stoom, die een turbine aandrijft waarmee elektriciteit wordt gegenereerd. Met het koude water dat uit de diepere lagen van de oceaan omhoog wordt gepompt wordt deze stoom weer gecondenseerd en hergebruikt. Zo ontstaat een cyclus die energie oplevert.
De potentie van de techniek
OTEC maakt gebruik van het natuurlijke temperatuurverschil in de bovenste en diepere lagen van de oceaan. Met een ‘organische Rankine-cyclus’ wordt energie uit het warme water onttrokken. Tropische oceanen zijn daarom uiterst geschikt voor OTEC. De temperatuur in de oppervlaktelaag is er zo’n 26°C tot 28°C en is redelijk constant. Op ongeveer duizend meter diepte is de temperatuur van het water nog maar zo’n 5°C. Het temperatuurverschil is zodoende ruim 20°C, waarmee het theoretische maximale rendement rond de zeven procent ligt. Het realistisch rendement is ongeveer drie procent, door de energie die het rondpompen van water kost, door de werkvloeistof en doordat de turbine uiteraard niet maximaal presteert. Dit zal voor traditionele energieproducenten een laag rendement lijken, maar een aantal aspecten van OTEC is significant anders dan bij centrales die met fossiele of nucleaire brandstoffen worden gevoed. Allereerst is de brandstof, of beter gezegd, de energiebron, gratis - oceaanwater. Bovendien is de energiebron in enorme hoeveelheden aanwezig, circa 6.000 keer de 15 terawatt die de mensheid momenteel aan energie verbruikt. En tot slot is de energiebron duurzaam en wordt deze, zolang de zon bestaat, constant aangevuld. De van nature aanwezige oceaanstromingen zorgen ervoor dat ook de koudwaterbuffer constant wordt bijgevuld door koud water vanuit de poolstreken aan te voeren.Een groot voordeel ten opzichte van andere duurzame bronnen, zoals zonne- en windenergie, is dat OTEC een zogenaamde baseload bron is, met andere woorden, altijd aanwezig, dag en nacht. Dit is een enorm voordeel voor gebieden met een wat kleiner elektriciteitsnetwerk, zoals tropische eilanden, waar weinig reserve aanwezig is om de pieken en dalen van zonne- en windenergie op te vangen.
Naast het direct genereren van elektriciteit, biedt OTEC ook de mogelijkheid voor de productie van een aantal bijproducten. Nadat het koude en warme water zijn gebruikt voor de generatie van elektriciteit, kan het worden gebruikt voor de productie van schoon drinkwater, door middel van verdamping en condensatie.
Het koude water kan ook direct worden toegepast voor gebouwkoeling, als vervanging van met fossiele brandstoffen gevoedde airconditioning. Hier zijn enorme energiebesparingen mee te realiseren, tot wel 90% ten opzichte van traditionele koelsystemen.
Tot slot kan het voedingrijke, kiemvrije koude water worden gebruikt in de agri- en aquacultuur. Dit zal niet alleen de biodiversiteit doen toenemen, maar ook de kosten doen reduceren. Waar vroeger nog de producten behorend bij een koel klimaat moesten worden verscheept, kunnen ze nu op locatie worden verbouwd.
De relevantie voor Nederland
De relevantie van OTEC voor Nederland lijkt op het eerste gezicht misschien beperkt, aangezien Nederland niet aan een tropische oceaan ligt. Niets is echter minder waar. Ten eerste beschikt Nederland over een wereldvermaarde offshore-industrie. Dit biedt grote kansen. De hier aanwezige kennis kan worden gebruikt om een koploperspositie te veroveren met OTEC. Ook andere sectoren in de industrie kunnen een significante bijdrage leveren, zoals bijvoorbeeld de nanotechnologiesector voor het optimaliseren van de efficiëntie van de gebruikte warmtewisselaars.
Ten tweede kan Nederland de met OTEC geproduceerde energie gebruiken op de lokale markt. Te denken valt aan bijvoorbeeld met OTEC geproduceerd waterstofgas.
Tot slot is er een plek binnen het Koninkrijk waar wel degelijk toegang is tot de tropische oceaan, namelijk op de Antillen. De Antillen zijn voor Nederland bij uitstek geschikt om de eerste stappen in de OTEC industrie te zetten. Momenteel wordt vrijwel alle energie op de eilanden geïmporteerd tegen hoge prijzen.
Een Nederlands initiatief van een aantal deskundigen, Bluerise, heeft als missie een economisch rendabele OTEC industrie in Nederland op te zetten. Het doel is een wereldwijde koploperspositie te verwerven, waarbij de tewaterlating en ingebruikname van een middenformaat OTEC centrale als een eerste grote stap wordt gezien.
www.OTEC.tudelft.nl
www.bluerise.nl
Zeventig procent van al het zonlicht dat op aarde valt, straalt op de oceanen. Het grootste deel van dat zonlicht wordt omgezet in warmte, in de bovenste laag van de oceaan. Daarmee zijn de oceanen verreweg de grootste zonnecollectoren op aarde. Als we ook maar een fractie van deze energie kunnen aftappen, beschikken we over een onuitputtelijke, duurzame energiebron die 24 uur per dag beschikbaar is en kan voorzien in de volledige energiebehoefte van de hele wereldbevolking.
