La soluzione energetica per un pianeta in ebollizione

Jul 23, 2023

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Il capo delle Nazioni Unite Antonio Guterres ha annunciato giovedì che le temperature da record di luglio mostrano che la Terra è passata da una fase di riscaldamento a “un’era di ebollizione globale”.

L’assorbimento di calore da parte degli oceani è la misura essenziale del clima della Terra, poiché il 93% del calore del riscaldamento globale si riversa negli oceani. Dove ai tropici gli oceani si stanno stratificando termicamente, con acqua più leggera vicino alla superficie e acqua più densa a maggiore profondità.

Questa configurazione funge da barriera all’efficiente miscelazione di calore, carbonio, ossigeno e nutrienti vitali per la vita acquatica.

Una miscelazione efficiente di questi ingredienti eliminerebbe tutti i rischi del cambiamento climatico, producendo al contempo il doppio dell’energia attualmente derivata dai combustibili fossili.

Un oceano termicamente stratificato si presta alla conversione di una parte del calore del riscaldamento globale per funzionare secondo le leggi della termodinamica e al movimento, attraverso tubi di calore, del calore superficiale verso acque profonde dove non esiste più alcun tipo di calore. minaccia ambientale.

Il riscaldamento globale è un problema di termodinamica, governato dalle leggi della termodinamica.

La prima legge è l’applicazione della conservazione dell’energia al sistema e mostra come l’energia, compreso il riscaldamento globale, può essere cambiata da una forma all’altra, ma non può essere creata o distrutta.

La seconda legge pone i limiti alla possibile efficienza di un motore termico e determina la direzione del flusso di energia, che va sempre da una regione ad alto calore a una a basso calore.

La geoingegneria è un insieme di tecnologie emergenti progettate per manipolare l’ambiente e compensare alcuni degli impatti del cambiamento climatico.

Queste tecnologie sono generalmente suddivise in due categorie: rimozione dell’anidride carbonica e gestione della radiazione solare.

La Geoingegneria Termodinamica è una terza via. Si tratta della conversione del calore del riscaldamento globale in energia produttiva come dimostrò per primo il greco Eroe di Alessandria nel I secolo dC con la sua Aeolipile.

Mentre Hero dimostrò che il suo Aeolipile poteva sollevare un peso, nel 1845, il fisico inglese James Prescott Joule usò un peso che cadeva per far girare una ruota a pale in un barile isolato per dimostrare come questa energia meccanica aumentasse la temperatura dell'acqua nel barile.

Il suo equivalente meccanico al calore era una massa di 427 chilogrammi che cadeva per 1 metro contro un campo gravitazionale di 1 G per aumentare la temperatura di 1 chilogrammo di acqua di 1° Celsius.

Questa equivalenza tra lavoro ed energia termica portò alla formulazione della prima legge della termodinamica.

La stratificazione termica dell'oceano facilita la conversione di una parte del calore di riscaldamento in lavoro secondo la prima legge.

Il processo mediante il quale viene effettuata la conversione del calore in lavoro si riferisce alla conversione dell’energia termica oceanica o OTEC, che è una delle poche tecnologie di energia rinnovabile non inquinanti in grado di fornire energia di carico di base.

Ma non tutti gli OTEC sono creati allo stesso modo.

Con l'OTEC convenzionale, l'acqua viene portata in superficie da enormi tubi per condensare un fluido di lavoro dopo che è passato attraverso una turbina per produrre energia dopo che il fluido di lavoro è stato prima vaporizzato utilizzando il calore superficiale. L’efficienza termodinamica di questo processo è solo del 3% circa e il 97% del calore superficiale, diluito dall’acqua fredda, viene disperso verso l’esterno verso i poli che nel caso dell’Artico si riscaldano di 4 gradi nel corso di 1.000 anni alla nello stesso momento in cui i tropici vengono raffreddati della stessa quantità.

Questo approccio di risalita è almeno due volte e mezzo meno efficiente della Geoingegneria Termodinamica, che utilizza sia acqua calda che fredda contigua all'evaporatore e al condensatore, non scarica acqua fredda vicino alla superficie dell'oceano, utilizza tubi di un ordine di diametro più piccolo, riducendo così il costo complessivo del sistema di un terzo, pompa 1/200 dei fluidi e riduce di un terzo le perdite parassite di pompaggio di questi fluidi.