深層からの力：深海の熱エネルギーを利用する

再生可能エネルギー源の探求により、科学者や技術者は深海を探索するようになりました。そこには、未開発で事実上無限のクリーンエネルギー源が眠っています。深海熱エネルギーとして知られるこのエネルギー源は、化石燃料への依存を減らし、気候変動の壊滅的な影響を抑制し、世界の電力供給方法に革命をもたらす可能性を秘めています。

海洋熱エネルギー変換 (OTEC) としても知られる深海熱エネルギーは、海洋の暖かい表層水と深層にある冷たい水の間の温度差を利用するプロセスです。この温度勾配を利用して、アンモニアや水とアンモニアの混合物などの作動流体を閉ループシステムに強制的に通すことで発電できます。流体が温かい地表水によって加熱されると、蒸発して膨張し、発電機に接続されたタービンを駆動します。その後、蒸気は冷たい深層水によって冷却され、凝縮して液体に戻り、サイクルが新たに始まります。

OTEC の概念は 1 世紀以上前から存在しており、1881 年にフランスの物理学者ジャック・アルセーヌ・ダルソンヴァルによって OTEC システムに関する最初の特許が申請されました。しかし、この技術が注目を集め始めたのは 1970 年代になってからであり、石油危機と化石燃料の環境への影響に対する意識の高まりによって促進されました。それ以来、いくつかの実験用 OTEC プラントが世界中で建設され、さまざまな程度の成功を収めています。

OTEC の最も有望な側面の 1 つは、継続的なベースロード電力供給を提供できる可能性があることです。気象条件や時間帯に左右される太陽光発電や風力発電とは異なり、OTEC は 24 時間 365 日発電できます。このため、他の再生可能エネルギー源へのアクセスが限られている国や地域、またはエネルギーミックスの多様化を検討している国や地域にとって、魅力的な選択肢となっています。

OTEC システムは、発電に加えて、プロセスの副産物として淡水を生成することもできます。作動流体の凝縮に使用される冷たい海水は熱交換器を通過し、そこで蒸発してから淡水に凝縮されます。この脱塩水は飲料、灌漑、その他の目的に使用できるため、OTEC は真水が不足している島国や乾燥地域にとって特に魅力的です。

OTEC には潜在的な利点があるにもかかわらず、これまでその広範な普及を妨げてきたいくつかの課題に直面しています。主な障害の 1 つは、OTEC プラントの建設にかかる高額な初期費用であり、これは同等の化石燃料プラントの数倍になる場合があります。ただし、一度稼働すると、OTEC プラントは化石燃料プラントよりも運用コストが低く、耐用年数が長いため、長期的には費用対効果が高くなります。

もう 1 つの課題は、深海へのアクセスの必要性です。OTEC システムが効率的に機能するには、表層水と深層水の間に少なくとも 20 ℃の温度差が必要です。このため、OTEC プラントを建設できる場所は限られていますが、世界中、特に熱帯および亜熱帯地域には依然として適した場所が数多くあります。

世界がよりクリーンで持続可能なエネルギー源への移行という緊急の必要性に取り組んでいる中、深海熱エネルギーは大きな期待を抱いています。 OTEC技術への継続的な研究と投資により、海洋の力を利用して増大するエネルギー需要を満たし、気候変動という存続の脅威と戦うことが間もなくできるようになるかもしれません。