Jedná se o jednu z nejdůležitějších a nejnáročnějších částí instalace OTEC.

Potrubí musí být navrženo tak, aby vydrželo:

• Vnější tlak vody.
• Jeho vlastní hmotnost
• Vlněný proud a
• Vlna. vibrace.
• Únava.
• Růst moře.
• Namáhání při instalaci a údržbě.

Požadovaná hloubka sání závisí na místním teplotním profilu a návrhu projektu.

Výparník

V zařízení s uzavřeným cyklem předává výparník teplo z teplé mořské vody do pracovní kapaliny.

Předává množství tepla z teplé mořské vody do pracovní tekutiny. cyklus.

Turbína nebo expandér

Expandující pára pohání turbínu nebo jiné vhodné expanzní zařízení.

Mechanický výstup se přenáší do generátoru.

Kondenzátor

Kondenzátor odebírá teplo pracovní kapalině nebo páře pomocí studené mořské vody.

Kapalina se vrací zpět do kapaliny. pokračovat.

Čerpadla

Čerpadla přemísťují teplou mořskou vodu, studenou mořskou vodu a pracovní kapalinu prostřednictvím svých příslušných okruhů.

Protože OTEC vyžaduje velké průtoky mořské vody, spotřeba energie čerpadel může významně ovlivnit čistou výrobu elektřiny.

Elektrický generátor a napájecí systém

Generátor poté převádí mechanickou ochranu a elektronickou ochranu a napájení Po na elektřinu. dodávat elektřinu do vhodné zátěže nebo distribuční sítě.

6. Proč je potrubí studené vody velkou technickou výzvou

Potrubí studené vody může sahat stovky metrů pod hladinu moře a může se dostat do mnohem větších hloubek v závislosti na zdroji a místě.

Jeho konstrukce není jen otázkou výběru průměru potrubí.

Inženýři musí prozkoumat:

Hydrostatický tlak: Vnější tlak vody se zvyšuje s hloubkou. Potrubí musí odolat zhroucení a zachovat strukturální integritu.

Dynamické zatížení: Vlny a proudy mohou způsobit pohyb, vibrace a cyklické namáhání.

Materiál potrubí: Materiály musí být vhodné pro vystavení mořské vodě, dlouhodobé zatížení a požadovaný způsob instalace.

Ukotvení a podpůrné systémy: Pobřežní systémy vyžadují vhodné uspořádání potrubí. pozice.

Instalace: Manipulace, spouštění a připojování velkého potrubí v hluboké vodě může vyžadovat specializované námořní vybavení.

Kontrola a opravy: Potrubí musí být přístupné pro monitorování a údržbu.

Selhání v systému dodávky studené vody může přerušit celý závod. Spolehlivost potrubí studené vody je proto zásadní pro proveditelnost projektu OTEC.

7. Tepelné výměníky a tepelný výkon

Výměníky tepla přenášejí tepelnou energii mezi mořskou vodou a pracovní tekutinou.

V OTEC je dostupný teplotní rozdíl relativně malý. Efektivní přenos tepla je proto obzvláště důležitý.

Mezi běžné technické úvahy patří:

• Povrchová plocha pro přenos tepla.
• Rozdíl teplot ve výměníku.
• Rychlost průtoku mořské vody.
• Pracovní-liid>
• Pracovní-liid> drop.
• Materiálová kompatibilita.
• Odolnost proti znečištění.
• Požadavky na čištění a údržbu.

Rychlost prostupu tepla může být vyjádřena ve zjednodušené formě jako:

Q = U × A × ΔTₘ

Kde:2-dislet pl-tip-p>

Seznam:2-dislet pl-tip-p>

space-y-1">

Může být vyžadována velká plocha pro přenos tepla, protože teplotní rozdíl mezi proudy je omezený.

mohou být považovány za jiné korozivzdorné materiály, jako je titan a materiály odolné proti korozi. chemie mořské vody, konstrukční tlak a náklady.

Biologické znečištění moře může časem snížit výkon přenosu tepla. Strategie údržby proto musí být zahrnuta od začátku.

8. OTEC a Seawater Air Conditioning

OTEC lze propojit s další užitečnou technologií známou jako Seawater Air Conditioning (SWAC).

SWAC využívá studenou hlubokou mořskou vodu jako zdroj chlazení.

Místo spoléhání se výhradně na konvenční chladicí zařízení přenáší chladicí systém budovy teplo do studeného okruhu s mořskou vodou prostřednictvím výměníků tepla.

Základní proces je:

1. Chladná mořská voda z hlubokého výměníku tepla je dopravována do vhodného chladicího okruhu budovy
2. A. mořská voda.
3. Cchlazený okruh budovy a vody zásobuje klimatizační zařízení.
4. Mořská voda je vypouštěna nebo vracena prostřednictvím vhodně navrženého systému.

SWAC nevyrábí elektřinu stejným způsobem jako OTEC. Využívá zdroj studené vody přímo k chlazení.

U zařízení na tropických ostrovech může být vhodné zvážit možnost samostatné nebo integrované energetické služby.

Jeho proveditelnost závisí na vzdálenosti k hluboké vodě, nadmořské výšce, nákladech na instalaci potrubí, požadavcích na chlazení a požadavcích na čerpání.

9. Může OTEC také vyrábět sladkou vodu?

Ano. Otevřený cyklus a vybraná hybridní uspořádání OTEC mohou produkovat odsolenou vodu.

V systému s otevřeným cyklem se teplá mořská voda odpařuje za sníženého tlaku. Výsledná vodní pára obsahuje mnohem méně soli než původní mořská voda.

Když pára kondenzuje, shromažďuje se sladká voda.

To je důležitý potenciální přínos pro ostrovní aplikace, kde může být zásobování sladkou vodou problémem při plánování.

Produkci sladké vody je však nutné posuzovat společně s elektrickým výkonem. Rychlost výroby vody v elektrárně, energetické požadavky, kvalita vody a distribuční infrastruktura – to vše záleží.

OTEC by neměl být popisován jako automatické řešení potřeb vody na ostrově. Vyžadovalo by to kompletní posouzení úpravy vody a dodávky.

10. Potenciální výzkumné aplikace OTEC v okolí ostrova Saona

Tropické místo může stát za prozkoumání OTEC, ale projekt musí nejprve zjistit, zda je požadovaný teplotní gradient a přístup do hluboké vody dostupný v praktické vzdálenosti.

Potenciální aplikace pro výzkumný program zahrnují:

Posouzení obnovitelné elektřiny

Studie by mohla prozkoumat, zda by očekávaný čistý teplotní spád v blízkosti oceánu odůvodnil vhodný elektrický výstup. infrastruktura.

Výzkum výroby sladké vody

OTEC s otevřeným cyklem by mohl být prozkoumán jako potenciální kombinovaná technologie elektřiny a sladké vody.

Chlazení mořskou vodou

Chlazení hlubinnou mořskou vodou by mohlo být vyhodnoceno pro vhodná zařízení, pokud jsou požadované potrubí a rozvody studené vody ekonomicky praktické.

Zařízení pro námořní výzkum.

Koncepce kombinované energie a chlazení by mohla být posouzena pro vědecká nebo vzdělávací zařízení, v závislosti na podmínkách místa a schválení z hlediska ochrany životního prostředí.

Hybridní energetické systémy

OTEC by bylo možné studovat spolu se solární fotovoltaickou generací a bateriovým úložištěm.

Hybridní uspořádání by mohlo pomoci diverzifikovat dodávky energie, ale jeho technické a ekonomické výhody musí být prokázány na základě údajů o poptávce a zdrojích, které existují u stávajících výzkumných aplikací,

Stávající výzkumné aplikace nejsou potvrzeny.

Ostrov Saona.

11. Je Karibik vhodný pro OTEC?

Karibská oblast je často diskutována v hodnocení zdrojů OTEC, protože teploty tropického oceánu mohou poskytnout podstatný rozdíl mezi povrchovou a hlubokou vodou.

Regionální technologický přehled publikovaný Meziamerickou rozvojovou bankou zkoumá provozní požadavky OTEC a potenciál zdrojů v celé Karibiku.

Přehled identifikuje přibližný rozdíl v teplotě 20°C jako důležitý rozdíl mezi teplotou vody v hloubce 20°C. Blízkost pobřeží je důležitá pro ekonomiku projektu.

Regionální potenciál však nezakládá místní proveditelnost.

U projektu na ostrově Saona by výzkumníci museli prozkoumat:

• Povrchová teplota v průběhu roku.
D požadovaný profil teploty od li>
• Sklon mořského dna a batymetrie.
• Poměr proudu a vln na moři.
• Omezení trasy a instalace potrubí.
• Požadavek na elektřinu a možnosti připojení.
• Požadavky na životní prostředí a chráněné oblasti.

Vzdálenost k hluboké vodě může být stejně důležitá jako rozdíl teplot. Místo může mít užitečný tepelný spád, ale stále je neekonomické, pokud musí být potrubí studené vody extrémně dlouhé nebo obtížné na instalaci.

12. Environmentální dopady OTEC

OTEC během procesu přeměny energie využívá spíše mořskou vodu než spalování fosilních paliv. Nicméně velká zařízení mohou ovlivnit mořské prostředí.

Vypouštění hlubinných vod

Studená voda přiváděná na povrch se může lišit od povrchové vody v teplotě, koncentraci živin a rozpuštěných plynech.

Vypouštění v nevhodné hloubce nebo na místě by mohlo změnit místní vodní podmínky.

Redistribuce živin může obsahovat vyšší koncentraci určitých živin než povrchová voda

voda.

Vypouštění by mohlo ovlivnit místní biologickou produktivitu. Účinek by závisel na objemu, chemii, hloubce a promíchání výboje.

Mořské organismy

Sací systémy mohou strhávat nebo zasahovat mořské organismy, pokud jsou stínění a sací konstrukce nedostatečné.

Narušení mořského dna

Potrubí, kotvy a základy na moři mohou narušit mořské dno během výstavby a údržby.

Chemická rizika a rizika při práci s pracovními kapalinami

Jejich systémy vyžadují zabezpečený uzavřený cyklus kapaliny. Únikům musí být zabráněno pomocí vhodného vybavení, monitorování a nouzových postupů.

Tepelné vlivy a vlivy na kvalitu vody

Kombinované vypouštění teplých a studených toků musí být navrženo a posouzeno pečlivě.

K vyhodnocení potenciálních dopadů před schválením projektu by mělo být použito modelování životního prostředí a monitorování v terénu.

PNNL Tethys upozorňuje na důležitost vypouštění a hluboké pochopení zprávy o životním prostředí komunity PNNL Tethys. zapojení.

13. Ekonomické výzvy OTEC

OTEC může poskytnout potenciálně stálý zdroj obnovitelné energie ve vhodných tropických oblastech, ale tato technologie má značné požadavky na infrastrukturu.

Hlavní nákladové položky zahrnují:

• Výstavba elektráren na moři a na pevniněLisepline. výměníky.
• Turbíny a generátory.
• Čerpadla a elektrická zařízení.
• Pobřežní instalační nádoby.
• Kotvící a základové systémy.
• Ochrana před korozí.
• Údržba na moři.
• Sledování životního prostředí.
• Přenos energie a rozvod vody musí být velký.><. přesunuta k výrobě užitečného elektrického výkonu.

  Čerpací výkon může spotřebovat významnou část hrubé výroby. Inženýři proto musí vypočítat čistý výkon, nejen elektřinu vyrobenou turbínou.

  Projekt také potřebuje realistické posouzení životnosti zařízení, přístupu na údržbu, nákladů na výměnu a poptávky po elektřině.

  Pro ostrov Saona by měl být OTEC před jakýmkoli investičním rozhodnutím porovnán se solární energií, bateriovým úložištěm, dalšími možnostmi obnovitelných zdrojů a stávajícím uspořádáním elektřiny.

  14. Navrhovaná studie proveditelnosti OTEC pro ostrov Saona

  Odpovědná studie by mohla být uspořádána do osmi fází.

  Fáze 1 – Výzkum teploty oceánu

  Shromážděte spolehlivé teplotní profily od povrchu po požadovaný rozsah hlubokých vod. Zkontrolujte sezónní a dlouhodobé změny.

  Fáze 2 – Batymetrické šetření

  Použijte směrodatná batymetrická data a v případě potřeby nové hydrografické průzkumy k určení, jak rychle mořské dno dosáhne vhodné hloubky.

  Fáze 3 – Prověřování lokality

  Identifikujte možná umístění zvážením teplotního rozdílu, vzdálenosti k hluboké vodě, podmínek mořského dna, citlivosti prostředí a přístupu.

  Fáze 4 – Koncepční výběr systému

  Porovnejte konfigurace s uzavřeným cyklem, s otevřeným cyklem a hybridním cyklem podle zamýšlených výstupů.

  Fáze 5 – Konstrukční návrh

  Deveve, heat exchangers pipes, design pipers. čerpadla, turbíny, základy a elektrické systémy.

  Fáze 6 – Energetické a ekonomické modelování

  Odhadněte hrubý a čistý výkon, spotřebu pomocné energie, roční provozní výkon a náklady životního cyklu.

  Fáze 7 – Environmentální posouzení

  Vyhodnoťte možné účinky příjmu a vypouštění, narušení mořského dna, narušení mořského dna obavy.

  Fáze 8 – Pilotní nebo demonstrační rozhodnutí

  Demonstrační projekt by měl být zvážen až poté, co technické, environmentální a ekonomické posouzení podpoří proveditelnost.

  Toto je navrhovaný rámec výzkumu. Netvrdí, že kolem ostrova Saona již byla dokončena měření, instalace nebo studie OTEC.

  15. Budoucnost oceánské tepelné energie

  Výzkum OTEC pokračuje ve zkoumání zlepšení:

  • Výkon výměníku tepla.
  • Materiály potrubí studené vody a konstrukční spolehlivost.
  • Turbína a pracovní kapalina.
  • Výběr kapalin. prevence.
  • Integrovaná výroba sladké vody.
  • Chlazení mořskou vodou.
  • Hybridní systémy obnovitelné energie.
  • Sledování prostředí a návrh vypouštění.
  • Modulární aplikace a aplikace v menším měřítku.

  Výzkumníci také zkoumají dlouhodobé integrované využití hlubinné mořské vody nad rámec výroby elektřiny. snížení nákladů na instalaci a údržbu a prokázání spolehlivého provozu v reálném mořském prostředí.

  Často kladené otázky

  1. Co je OTEC?

  Ocean Thermal Energy Conversion je technologie, která vyrábí elektřinu pomocí teplotního rozdílu mezi teplou povrchovou mořskou vodou a studenou mořskou vodou.

  2. Jak velký teplotní rozdíl je potřeba pro OTEC?

  Přibližně 20 °C se běžně používá jako předběžný měřítko pro screening zdrojů. Skutečné požadavky závisí na návrhu závodu a jeho čistém výkonu.

  3. Funguje OTEC v noci?

  Ano. Na rozdíl od solárních fotovoltaických systémů není OTEC závislý přímo na slunečním záření v okamžiku výroby elektřiny. Využívá teplotní gradient oceánu, ačkoli skutečný výkon závisí na měnících se podmínkách oceánu a provozu elektrárny.

  4. Jaké jsou tři hlavní cykly OTEC?

  Tři hlavní konfigurace jsou OTEC s uzavřeným cyklem, otevřeným cyklem a hybridním cyklem.

  5. Může OTEC vyrábět pitnou vodu?

  Opencyklová a některá hybridní uspořádání mohou produkovat odsolenou vodu. Stále je třeba řešit kvalitu vody, její úpravu a distribuci.

  6. Proč OTEC vyžaduje hlubokovodní potrubí?

  Systém potřebuje studenou mořskou vodu z hlubších vrstev oceánu, aby fungoval jako studená nádrž v termodynamickém cyklu.

  7. Je OTEC vhodný pro ostrov Saona?

  Je to potenciální výzkumné téma, ale vhodnost nelze potvrdit bez místních teplotních profilů, batymetrie, hodnocení trasy potrubí, environmentálních studií a ekonomického modelování.

  8. Jaký je rozdíl mezi OTEC a energií vln?

  Vlnová energie zachycuje mechanickou energii z pohybujících se vln oceánu. OTEC převádí tepelnou energii z teplotního rozdílu mezi teplou povrchovou vodou a studenou hlubinnou vodou.

  9. Co je SWAC?

  Klimatizace s mořskou vodou využívá studenou hlubokou mořskou vodu k podpoře chlazení budov prostřednictvím systému výměny tepla. Souvisí s hlubokomořskou infrastrukturou, ale není totéž jako výroba elektřiny prostřednictvím OTEC.

  Závěr

  Ocean Thermal Energy Conversion nabízí neobvyklý způsob výroby obnovitelné elektřiny pomocí přirozeného teplotního rozdílu mezi tropickou povrchovou vodou a studenou hlubokou mořskou vodou.

  Její konfigurace s uzavřeným cyklem, otevřeným cyklem a hybridní konfigurace společně demonstrují, jak mohou termodynamiky a přenos tepla fungovat. Některé systémy mohou také poskytovat sladkou vodu nebo podporovat chlazení na bázi mořské vody.

  Pro ostrov Saona je OTEC spíše předmětem pečlivého technického zkoumání než potvrzenou příležitostí k rozvoji. Užitečná studie proveditelnosti by vyžadovala přesné teplotní profily oceánu, podrobnou batymetrii, návrh potrubí se studenou vodou, výpočty síťového výkonu a hodnocení životního prostředí.

  Ústřední inženýrskou výzvou je získat dostatek užitečné energie z relativně malého teplotního rozdílu a zároveň udržet velké čerpání mořské vody a požadavky na infrastrukturu zvládnutelné.

  Teplotní gradient oceánu může nabídnout možnost místního měření energie z obnovitelných zdrojů a musí to být úplná inženýrská příležitost pro tropický ostrov. praktické.