Havsvärmekraft eller OTEC är ett sätt att utvinna el ur havet, där temperaturskillnaden mellan solvärmt ytvatten och djupvatten är tillräckligt stor. Det är en förnybar energikälla med kontinuerlig produktion – och som bieffekt kan kraftverken leverera avsaltat färskvatten och ge kyla och näring till akvakulturer.

En föreslagen plattformsdesign från Lockheed Martin.

Vattenvolymerna i världshaven är en enorm solfångare. Den solvärmeenergi som absorberas i oceanerna på en enda dag motsvarar 250 miljarder fat olja, eller tusen gånger så mycket som Sveriges totala energiförbrukning på ett år.

Det finns flera välbekanta sätt att skörda solenergi – som solceller och termiska solkraftverk – och flera metoder för att utvinna energi ur havet – exempelvis våg- och tidvattenkraft. Det går också att göra både och: lyfta energin från solvärmen ur havet.

Ett förnybart energislag som hittills varit mindre omtalat men som har intressant potential handlar om just detta. Tekniken kallas OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion), på svenska temperaturgradientkraft eller havsvärmekraft. Det är temperaturskillnaden mellan det uppvärmda ytvattnet och det kallare djupvattnet som är grunden för processen. Principiellt kan det närmast liknas vid den mer etablerade tekniken bergvärme, där man istället utnyttjar solvärmen som lagrats i grundvattnet.

Kylvatten från en kilometers djup

Rent praktiskt kan ett havsvärmekraftverk bestå av en flytande plattform, ungefär som en oljeplattform till det yttre. Plattformen pumpar vatten dels från ytan och dels från en kilometers djup, där temperaturen är omkring 5 grader. Temperaturskillnaden driver en värmemotor som ger elektricitet via en ångturbin. Strandbaserade anläggningar är också möjliga, men kräver längre rörledningar för att nå ut till kallt djupvatten.

Det finns mindre försöksanläggningar på flera håll, exempelvis på Hawaii, som har demonstrerat att tekniken fungerar. Inga kommersiella, storskaliga anläggningar har ännu tagits i bruk, men Lockheed Martin projekterar för en kommande offshoreanläggning i Kina som ska kunna leverera 10 MW.

Två varianter av processen

OTEC-system kan göras endera med sluten cykel eller öppen cykel. Den slutna cykeln använder ett arbetsmedium med kokpunkt inom det snäva temperaturområdet – till exempel är ammoniak lämpligt. Varmt ytvatten värmeväxlar med mediet så att det förångas, och det driver sedan en turbin innan det kyls ned till vätskefas igen av värmeväxling med det kalla djuphavsvattnet.

Den öppna cykeln använder istället havsvatten som medium. Det varma ytvattnet pumpas då in i en vacuumkammare där det delvis förångas av det låga trycket. Ångan driver turbinen och kyls sedan ner på samma sätt som i den slutna cykeln. I den här processvarianten avsaltas vattnet; ångan kondenseras till färskvatten som kan tas tillvara.

Ren energi för tropiska länder

Processen kräver en temperaturskillnad på minst 20 grader, helst mer än så. Det gör att metoden framför allt lämpar sig för den zon av tropiska vatten runt ekvatorn som utgör en tredjedel av världshaven.

Havsvärmekraft lämpar sig för djupa, tropiska hav där temperaturskillnaden mellan ytan och bottenvattnet är stor.

Det gör den intressant för gruppen av utvecklingsländer som kallas SIDS (Small Island Developing States), önationer som både har särskilt stora utmaningar vad gäller hållbar energiförsörjning och en utsatthet för effekterna av global uppvärmning. Men tekniken är också fullt möjlig att utnyttja i tillväxtområden som Kina, Indien och Brasilien, länder med stora och växande befolkningar och hög andel fossila bränslen i energimixen.

Kan bidra till färskvatten- och livsmedelsförsörjning

Förutom el kan som sagt färskvatten produceras som biprodukt – och i stora mängder. Faktum är att ett OTEC-kraftverk skulle kunna garantera färskvattentillgången för ungefär lika stor befolkning som det försörjer med energi. Det är ett stort plus eftersom tillgång till rent vatten ofta är ett problem i just de områden som tekniken lämpar sig för. Och processen ger också andra synergieffekter.

Det djuphavsvatten som ändå måste pumpas upp kan man dra fördel av på flera sätt. Det kan till exempel användas till kylning av anläggningar eller odlingar innan det återförs.

Vattnet är också rent, men samtidigt mycket rikt på mineraler och näringsämnen. Genom att placera odlingar av fisk, skaldjur eller mikroalger i akvakulturer i anslutning till kraftverken, kan det även användas som näringskälla. Det är till och med direkt önskvärt att göra det – för att inte riskera oavsiktlig övergödning av de ytnära vattenlagren när vattnet cirkuleras.

Pålitligt kraftslag som går i takt med behovet

Till skillnad från många andra förnybara energislag kan havsvärmekraft leverera en jämn och förutsägbar effekt varje dag, dygnet runt. Havet tjänar som ett utjämnande mellanlager av energi, och gör att solenergin kan tappas av kontinuerligt oavsett vädret en enskild dag – en stor fördel jämfört med till exempel solceller. Havsvärmekraften är rentav som mest effektiv under den varma årstiden – just när elkonsumtionen till luftkonditionering och kylning också är som störst.

Men det finns också svårigheter. Ett tekniskt problem och en hämsko på effektiviteten är själva den oerhörda volymen av vatten som måste pumpas runt. En större anläggning på 100 MW kan behöva ett rör med tio meters diameter, som dels når ned till djupvattnet på en kilometers djup och dels är tåligt nog att motstå miljöpåfrestningarna och påväxten det utsätts för. Till detta kommer gigantiska värmeväxlare.

Något som behöver studeras inför en eventuell mycket storskalig utbyggnad i framtiden är hur havet skulle påverkas – dess värmestruktur och de bottenströmmar som skapar förutsättningarna för att metoden fungerar. Enligt de simuleringar som hittills utförts skulle dock ett kraftuttag åtminstone motsvarande halva den globala energikonsumtionen inte vara något problem.

Större högeffektsanläggningar kan tänkas konstrueras som sammanlänkade flytande öar, där OTEC-kraftverken kombineras med odlingsanläggningar och vind-, våg- och solkraftverk som bidrar till att driva pumparna.

Som energikälla är det ännu ett dyrt alternativ, och det kommer krävas ytterligare teknikutveckling innan OTEC kan ta plats bland de etablerade kraftslagen. Vad som talar för havsvärmekraften är den stora potentialen, förmågan att leverera baskraft och de många synergieffekterna. Sannolikt kommer vi inom en inte alltför avlägsen framtid att få se allt fler småskaliga och medelstora OTEC-anläggningar i vissa importberoende tropiska områden; en chans för tekniken att mogna och på allvar visa vad den går för.

Artikeln publicerades i mars 2016.