Ogni volta che due corpi si trovano a temperature diverse, possiamo prelevare energia termica con una macchina termica. Un caso particolare è costituito dall'oceano, dove un "corpo" è rappresentato dall'acqua calda vicino alla superficie e l'altro è rappresentato dall'acqua fredda che si trova a grande profondità. I mari tropicali, in particolare, possono presentare significative differenze di temperatura tra le acque superficiali riscaldate dal Sole e quelle fredde e buie a 1000 o più metri al di sotto della superficie. Nella figura è mostrato un caratteristico "profilo delle temperature" oceanico, nel quale possiamo vedere una rapida variazione di temperatura, un termoclino, tra le profondità di 400 e 900 m circa.
Andamento della temperatura in funzione della profondità nelle acque tropicali
Lidea di utilizzare questa potenziale fonte di energia è stata accarezzata per lungo tempo. Nel 1870, ad esempio, il Capitano Nemo, nel romanzo di Jules Verne Ventimila leghe sotto i mari, esclamava: "Io devo tutto all'oceano; esso produce elettricità e l'elettricità fornisce calore, luce, movimento e, in una sola parola, la vita del Nautilus". Appena 11 anni dopo, il fisico francese Jaques Arsene d'Arsonval propose un sistema concreto, chiamato Conversione dell'energia termica dell'Oceano (OTEC), e nel 1930 Georges Claude, uno degli studenti di d'Arsonval, costrui e mise in funzione il primo sistema sperimentale OTEC al largo di Cuba.
I sistemi OTEC, che in linea di principio sono a basso costo e non richiedono carburanti, possono fornire non solo elettricità, ma anche acqua desalinizzata come parte del processo. In effetti, un impianto OTEC che generi 2 MW di elettricità, dovrebbe produrre oltre 400 metri cubi di acqua desalinizzata al giorno.
Il National Energy Laboratory of Hawaii Authority (NELHA) ha effettuato, tra il 1992 e il 1998, i primi test vicino a Kona, alle Hawaii. Il primo impianto su larga scala da 16 MW di potenza è stato progettato in Europa e installato al largo di Martinica, per fornire all'isola caraibica 10,7 MW di potenza netta.
1 Supponi che un sistema OTEC operi con acqua superficiale a $22^{\circ} \mathrm{C}$ e acqua profonda a $4,0^{\circ} \mathrm{C}$. Qual è il massimo rendimento che può avere questo sistema?
2 Stima, osservando il grafico, il massimo rendimento del sistema OTEC che opera con acqua superficiale a $27^{\circ} \mathrm{C}$ e acqua intorno ai 500 m di profondità.
3 Se raffreddi 1500 kg di acqua a $22^{\circ} \mathrm{C}$ portandola a $4,0^{\circ} \mathrm{C}$, quanta energia viene ceduta? Confrontala con l'energia ceduta quando si brucia un litro di benzina, pari a $3,4 \cdot 10^7 \mathrm{~J}$.
4 Considerando un consumo medio di energia di 1000 GWh per l'isola di Martinica, che percentuale di energia apporterrebbe questa fonte rinnovabile?
$\left.\left[1.0,06 ; 2,0,007 ; 3 \cdot 1,1 \cdot 10^8\right) ; 4,4 \%\right]$
Avrei bisogno di aiuto con il seguente esercizio di fisica. Ho provato a risolverlo in alcuni modi ma non riesco a capire bene la spiegazione teorica e quindi la corretta risoluzione dell'esercizio.
