A solução energética para um planeta em ebulição

Jul 23, 2023

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O chefe da ONU, Antonio Guterres, anunciou na quinta-feira que as temperaturas recordes de julho mostram que a Terra passou de uma fase de aquecimento para uma “era de ebulição global”.

A absorção de calor pelos oceanos é a medida essencial do clima da Terra, com 93% do calor do aquecimento global indo para os oceanos. Onde nos trópicos os oceanos estão estratificados termicamente, com águas mais claras perto da superfície e águas mais densas em maiores profundidades.

Essa configuração atua como uma barreira à mistura eficiente de calor, carbono, oxigênio e nutrientes vitais à vida aquática.

A mistura eficiente destes ingredientes eliminaria todos os riscos das alterações climáticas, ao mesmo tempo que produziria o dobro da energia que é actualmente obtida a partir de combustíveis fósseis.

Um oceano termicamente estratificado presta-se à conversão de uma parte do calor do aquecimento global para trabalhar de acordo com as leis da termodinâmica e ao movimento, através de tubos de calor, do calor da superfície para águas profundas, onde já não existe qualquer tipo de calor. ameaça ambiental.

O aquecimento global é um problema da termodinâmica, regido pelas leis da termodinâmica.

A primeira lei é a aplicação da conservação da energia ao sistema e mostra como a energia, incluindo o aquecimento global, pode ser alterada de uma forma para outra, mas não pode ser criada ou destruída.

A segunda lei estabelece os limites da eficiência possível de uma máquina térmica e determina a direção do fluxo de energia, que é sempre de uma região de maior calor para outra de menor calor.

A geoengenharia é um conjunto de tecnologias emergentes concebidas para manipular o ambiente e compensar alguns dos impactos das alterações climáticas.

Estas tecnologias são normalmente divididas em duas categorias: remoção de dióxido de carbono e gestão da radiação solar.

A Geoengenharia Termodinâmica é uma terceira via. É a conversão do calor do aquecimento global em energia produtiva como foi demonstrado pela primeira vez pelo grego, Herói de Alexandria, no século I d.C. com a sua Eolípila.

Enquanto Hero mostrava que seu Aeolipile podia levantar um peso, em 1845, o físico inglês James Prescott Joule usou um peso em queda para girar uma roda de pás em um barril isolado para demonstrar como essa energia mecânica aumentava a temperatura da água no barril.

Seu equivalente mecânico ao calor era uma massa de 427 quilogramas caindo 1 metro contra um campo gravitacional de 1 G para aumentar a temperatura de 1 quilograma de água em 1° Celsius.

Esta equivalência entre trabalho e energia térmica levou à formulação da primeira lei da termodinâmica.

A estratificação térmica do oceano facilita a conversão de uma parte do calor do aquecimento em trabalho de acordo com a primeira lei.

O processo pelo qual a conversão de calor em trabalho é realizada é referido como conversão de energia térmica oceânica ou OTEC, que é uma das poucas tecnologias de energia renovável não poluentes capazes de fornecer energia de base.

Mas nem todos os OTEC são criados igualmente.

Com o OTEC convencional, a água é trazida à superfície por tubos enormes para condensar um fluido de trabalho depois de passar por uma turbina para produzir energia após o fluido de trabalho ter sido vaporizado pela primeira vez usando o calor da superfície. A eficiência termodinâmica deste processo é de apenas cerca de 3 por cento e os 97 por cento do calor da superfície diluído pela água fria são dispersos para fora em direção aos pólos que, no caso do Ártico, são aquecidos 4 graus ao longo de 1.000 anos no ao mesmo tempo que os trópicos são resfriados na mesma proporção.

Esta abordagem de ressurgência é pelo menos duas vezes e meia menos eficiente do que a Geoengenharia Termodinâmica, que utiliza água quente e fria contígua ao evaporador e ao condensador, não despeja água fria perto da superfície do oceano, utiliza tubos com uma ordem de diâmetro. menor, reduzindo assim o custo total do sistema em um terço, bombeia 1/200 dos fluidos e reduz em um terço as perdas parasitas de bombeamento desses fluidos.