Umělecké ztvárnění 10MW OTEC rostliny.
přeměna tepelné energie oceánu (OTEC) je proces, který může vyrábět elektřinu pomocí teplotního rozdílu mezi Hlubokou studenou oceánskou vodou a teplými tropickými povrchovými vodami. OTEC rostliny čerpadla velké množství hluboké studené mořské vody a povrchové mořské vody běžet napájení cyklus a výrobě elektřiny. OTEC je pevná energie (24/7), čistý zdroj energie, ekologicky udržitelný a schopný poskytovat obrovské množství energie.
v Poslední době, vyšší náklady na elektřinu, zvýšené obavy o globální oteplování, a politický závazek k energetické bezpečnosti provedli počáteční OTEC komercializace ekonomicky atraktivní v tropických ostrovních komunitách, kde vysoké procento výroby elektrické energie je na bázi oleje. I v USA je tento ostrovní trh velmi velký; globálně je mnohonásobně větší. Jak technologie OTEC zraje, měla by se stát ekonomicky atraktivní na jihovýchodě USA.
Makai je průkopníkem výzkumu OTEC od práce na prvním závodě na výrobu čisté energie v roce 1979. Od té doby je Makai sub-nebo hlavním dodavatelem desítek unikátních výzkumných a vývojových zakázek v OTECKU. Makai spolupracoval s Lockheed Martin a ostatní v minulosti, sleduje vývoj 100MW OTEC rostliny pro ostrovní komunity, jako je Havaj a Guam.
kliknutím sem se dozvíte více o našem ceremoniálu připojení k síti OTEC.
Makai vyvinula mezinárodně uznávané odborné znalosti v OTEC v oblastech komerčních a poloprovozní vzorů, celkové technické a ekonomické modelování, heat exchanger design a testování, studené vody, potrubí design a nasazení, účinky na životní prostředí (hydro – a bio-plume modelování), a napájecí kabel ke břehu.
Proč USA mají tento Oceánu, Výzkumné Energetické Centrum?
Ocean Energy Research Center v Kailua-Kona, Hawaii
- klimatizace mořské vody (SWAC)
- mořské výměníky tepla pro jiné aplikace
- výzkum mořské koroze.
OERC je jediným výzkumným zařízením svého druhu s nepřetržitým přístupem k mělké a hluboké mořské vodě. Turbínový generátor byl instalován pro dokončení pozemní elektrárny OTEC OERC, která poprvé v historii USA dodává energii s uzavřeným cyklem do sítě od konce léta 2015.
- potrubí: probíhající výzkum a návrh potrubí studené vody.
- účinky na životní prostředí: Vícenásobné vypouštění vody hydro-a bio-oblak studie.
Co se děje na OERC?
provoz elektrárny OTEC
Makai přidal do OERC v srpnu 2015 turbínový generátor o výkonu 100 kW. Toto je v současné době největší elektrárna OTEC připojená k síti na světě. Tato plně funkční elektrárna OTEC poskytuje několik výhod:
- Rozvoj OTEC napájení řídicí a automatizační systémy
- Měření skutečné versus předpověděl, výstupní výkon
- Použití dlouhodobé provozní údaje pro zlepšení budoucí obchodní OTEC rostlin, návrhy a odhady nákladů
OTEC a Mořských Výměník Testování
Základní uzavřeným cyklem OTEC rostlina je znázorněno na obrázku výše. Teplá mořská voda prochází výparníkem a odpařuje pracovní tekutinu, amoniak. Pára amoniaku prochází turbínou, která mění generátor vyrábějící elektřinu. Nižší tlaková pára opouští turbínu a kondenzuje v kondenzátoru připojeném k proudu hluboké studené mořské vody. Kapalný amoniak opouští kondenzátor a je čerpán do výparníku, aby se cyklus opakoval.Ocean Energy Research Center (Oerc) je nezbytným nástrojem pro vývoj a testování kandidátních výměníků tepla OTEC. Výměníky tepla budou jedinou nejdražší složkou v komerčním offshore závodě OTEC, a proto optimalizace jejich nákladů, dlouhověkosti a výkonu jsou rozhodující pro ekonomický úspěch společnosti OTEC. Provozní podmínky výměníků tepla OTEC jsou jedinečné a optimální konstrukce musí být ještě vyvinuta.
OERC umožňuje OTEC inženýři rychle navrhnout, vytvořit a otestovat OTEC výměníky tepla na provozní pozemní OTEC rostlin, poskytuje zpětnou vazbu, která je nezbytná pro optimalizaci. Makai používá unikátní OTEC analýza rostlin software pro návrh výměníků tepla, což představuje životnost, výkon (přenos tepla a čerpací účinnosti), a náklady (výroba a vliv na platformu), které umožní skutečnou optimalizaci. Makai je v procesu škálování design pro low-cost, kompaktní, odolné proti korozi design, který by mohl revoluci OTEC výměníky tepla. Makai navíc poskytuje objektivní služby testování výkonu dalším inženýrským firmám OTEC pro více výměníků tepla současně.
jaká je budoucnost OERC?
Makai Ocean Energy Research Center bude i nadále sloužit jako přední testbed pro technologii OTEC a platformu pro spolupráci s mezinárodní komunitou OTEC. Makai je strojírenská služeb, a proto spolupracujeme s několika OTEC projektu vývojáři poskytovat objektivní technické poradenství na všech úrovních, od inženýrské a ekonomické proveditelnosti součástí designu. A konečně, provoz pozemního závodu OTEC společností Makai poskytne neocenitelné znalosti a odborné znalosti pro další krok v komercializaci OTEC: výstavba rozsáhlého pilotního závodu.
Výhody a Příležitosti OTEC
OTEC je v mnoha ohledech velmi atraktivní řešení NÁM otázkách energetiky (Energetická Bezpečnost, Kolísání Cen, Neudržitelných Dodávek, Změny Klimatu a Environmentální Rizika):
- Ohromný Zdroj: OTEC je solární energie, pomocí oceány jako tepelně akumulační systém pro 24-hodinové produkce. Na rozdíl od jiných obnovitelných energií není maximální dostupná energie z OTEC omezena půdou,břehy, vodou, dopadem na životní prostředí, dopadem na člověka atd.
- základní zatížení: OTEC vyrábí elektřinu nepřetržitě, 24 hodin denně po celý rok. Přerušované obnovitelné zdroje energie nejsou základním zatížením a často vyžadují skladování své energie během špičkových výrobních hodin pro pozdější spotřebu. Velké, základní elektrárny OTEC by mohly skutečně začít nahrazovat elektrárny spalující fosilní paliva, aniž by byla ohrožena stabilita sítě.
- Dispatchable Výkon: OTEC je dispatchable, což znamená, že jeho moc může být ramped nahoru a dolů rychle (během několika sekund), pro kompenzaci kolísání příkonu nebo dodávky z obnovitelných zdrojů s přerušovanou produkcí. Z tohoto důvodu, OTEC je komplementární k jiné obnovitelné zdroje energie, například sluneční a větrné, a mohl by umožnilo další pronikání na mřížku, zatímco, že pomáhá udržet jeho stabilitu.
- bezpečnost: OTEC nabízí možnost využít obrovský zdroj energie, který není kontrolován jinými národy.
- obnovitelné zdroje: OTEC je konzervativně věřil být udržitelný na čtyři nebo vícekrát člověka současné celkové výroby elektrické energie.
- čistá energie: OTEC má potenciál být velmi čistou alternativní energií-jedinečnou pro Pevný zdroj energie schopný poskytovat obrovské energetické potřeby. Riziko pro životní prostředí u OTEC je velmi nízké.
- Offshore: produkce OTEC probíhá na moři. Pozemní zdroje nejsou potřeba jiné než pro přistání na břehu. OTEC nesoutěží o další důležité zdroje, jako jsou potraviny a sladká voda.
- Nízké Riziko: Konvenční Uzavřený Cyklus OTEC je nízké riziko
problém s touto pozoruhodnou obnovitelných zdrojů energie, je cena. V současné době lze stavět elektrárny OTEC, které budou ekonomicky atraktivní pro Havaj,Portoriko a Guam (za elektrické sazby těsně nad dvacet centů za kWh bez energetických kreditů). Makai Ocean Engineering provedl studii pro Office of Naval Research, která se zabývala pobřežním průmyslem OTEC poskytujícím energii kontinentálním USA prostřednictvím amoniaku jako nosiče energie. Tyto budoucí ceny OTEC jsou mírně vysoké,ale blízko konkurenci s jinými obnovitelnými zdroji a s překrývajícími se chybami.
vítězové: Island communities, U. S. Ministerstvo obrany (kteří byli silnými příznivci společnosti OTEC a chtějí menší závody OTEC pro umístění základny)a americká veřejnost. Zralé a dobře vyvinuté OTEC průmysl (který bude existovat po budově desítky OTEC rostliny jen poskytnout NÁM tropické ostrovy) je obrovská záložní technologie, jako NÁM je zálohování do energetické rohu a stává se více závislým na jaderné a čisté uhlí plnit naše non-olej potřebuje. Tyto technologie přicházejí s obrovským rizikem pro životní prostředí. Biomasa, vítr a sluneční energie mohou v některých případech poskytnout nižší náklady na energii, ale ty jsou omezeny v celkovém množství dodané energie. Mít OTEC jako životaschopnou a nákladově konkurenceschopnou alternativu by bylo pro USA velmi zdravou pozicí.
Poslední Vývoj
Od roku 2008, zvýšení cen energií, životního prostředí a nové Oddělení Námořnictva energetická politika vedla k vládní a komerční podporu na zlepšení klíčových OTEC technologií. Současně, Makai Ocean Engineering a Lockheed Martin rozdmýchal jejich dřívější OTEC podpory z roku 1970, a nařídil vnitřní R&D zdroje k vytvoření OTEC technologický rozvoj týmu.
- Lockheed vynalezl jedinečnou sklolaminátovou technologii výroby potrubí studené vody, která vedla ke spolupráci financovanému ministerstvu energetiky.
- Naval Facilities Engineering Command (NAVFAC) provedla konkurenční nabídky v průběhu roku 2009 pro firmy rozvíjet OTEC rostlinných vzorů určených pro tropické námořní základny. Makai a Lockheed Martin vyhráli tento projekt a vylepšovali návrhy tak, aby splňovaly požadavky NAVFAC.
- Úřad pro námořní výzkum (ONR) a NAVFAC společně financovaly výstavbu nového zkušebního zařízení výměníku tepla OTEC. Makai Ocean Engineering je projektantem a dodavatelem tohoto zařízení a bude provádět testování výkonu a koroze několika návrhů výměníků tepla, které staví několik různých firem. Tuto snahu podporuje i stát Havaj.
Ben Markus z Havaje Public Radio vydává příběh „Oceán Energie Získává Nový Život“ týkající se OTEC R&D Makai a Lockheed Martin.
Výměníku Tepla Výrobní a R&D Zařízení
V pozdní 2016, Makai dokončení instalace sofistikované moderní výrobní zařízení pro rapid prototyping a výrobu marine-grade výměníky tepla v našem Oceánu, Výzkumné Energetické Centrum na Přírodní Energie Laboratoř na Havaji Orgán (NELHA) kampusu. Tento projekt byl umožněn dotací z Úřadu pro Námořní Výzkum (ONR), ve spolupráci s University of Hawaii Havaj Přírodní Energetický Institut (UH-HNEI), s odpovídající finanční prostředky od High Technology Development Corporation Výrobní Asistenční Program (MAP).
Tento nový, state-of-the-art zařízení nabízí moderní výrobní zařízení, které mají být použity při výrobě zcela nových a inovativních návrhů výměníků tepla. Kromě toho, že slouží přeměna tepelné energie mořské vody (OTEC) elektráren, tyto tepelného výměníku jednotky mohou být použity v řadě aplikací, včetně:
- mořské a jezerní vody, chlazení pro elektrárny,
- kapalný zemní plyn (LNG) zkapalnění,
- papír pulp mills,
- ocelové a železné rudy, mlýny,
- jídlo & nápoj zpracování rostlin,
- petrochemických zařízení,
- odsolování, a
- lodní chlazení – zejména pro AMERICKÉ Námořnictvo.
s rostoucí elektrifikovanou populací a obavami o energetickou účinnost a uhlíkovou stopu po celém světě hledají průmysloví a vojenští uživatelé způsoby, jak efektivněji využívat své zdroje tepelné energie. Pro řešení těchto požadavků jsou vyvíjeny nové výměníky tepla Makai.
Makai Zapojení v OTEC-Výzkum Související s
Makai má dlouhou a intenzivní zapojení se OTEC. Níže uvedená tabulka ukazuje projekty OTEC trvající 30 let sahající až do prvního závodu na výrobu čisté energie v roce 1979 S Lockheed Martin a státem Havaj.
Navigace
Makai byl zapletený s Lockheed Martin a US Navy v se zaměřením na obchodní rozvoj 100MW OTEC rostliny pro ostrovní komunity, jako na Havaji a Guamu v roce 2009. Máme významné programy v heat exchanger design a testování, oblak modelování, napájecí modul design, rozvržení fv systému, studené vody, potrubí manipulace a nasazení, pilot plant design, analýza napájecího kabelu na břeh, a bioplume modelování.
Makai byl zadlužuje z naší OTEC SBIR studii pro ONR a spravuje NAVFAC z 2005-2008 (projekt #10 ve výše uvedené tabulce), který rozpoznal potenciál OTEC v dnešním trhu s energií a klimatické krize. Tuto studii vypracovala podrobné hodnocení krátkodobé plovoucí OTEC rostliny, které poskytují elektřinu do břehu a dlouhodobé OTEC průmysl výrobní nosič energie pro kontinentální USA. Byly vyvinuty počáteční návrhy zařízení a analytické nástroje, které jsou hlavními konstrukčními nástroji, které se dnes používají při plánování OTEC. Byla vytvořena vývojová cestovní mapa, která se nyní implementuje. Následné projekty, položky 1-9, byly přímým důsledkem této dřívější práce SBIR. V Květnu 2010, Makai obdržel od Small Business Administration, Region IX Dodavatel of the Year Award v roce 2010 pro naši práci na tomto OTEC projektu a využití do OTEC program, který probíhá dnes.
během této práce ONR SBIR si Makai uvědomil, že v tomto vývoji potřebujeme významného partnera, a oslovili jsme Lockheed Martin (dříve jsme společně pracovali na Mini OTEC v roce 1979). Byli jsme tak schopni využít naše nadšení, zkušenosti OTEC a analytické nástroje tím, že jsme se spojili s Lockheed Martin Corporation. V tomto týmovém uspořádání jsme se zaměřili na přístup k vývoji prvního velkého komerčního závodu OTEC na světě na 100MW. Závod OTEC této velikosti se ještě musí postavit. Menší pilotní závod je znázorněn na obrázku výše.
OTEC Studené Vody Potrubí Uchopovací Testy na Makai Ocean Engineering
100 MW plovoucí OTEC závod byl určen pro NAVFAC studie. V pobřežním plovoucím závodě OTEC je hluboká studená mořská voda nasávána vertikálním potrubím ze skleněných vláken z hloubky 1000 metrů (3300 Stop). Toto potrubí studené vody by mělo průměr 10 metrů (33 stop) a jeho hmotnost ve vodě by byla přes 2,1 milionu kilogramů (2300 tun). Tato trubka je bezprecedentní v offshore průmyslu a Lockheed Martin vyvinul způsob výroby tohoto sklolaminátu potrubí, zatímco na plovoucí plošině OTEC na moři.
velkou technickou výzvou, nicméně, je, jak bezpečně snížit tento velký, flexibilní a delikátní potrubí dolů do oceánu, jako je vyrobena podle sekce na palubě platformy. Makai navrhl systém pro splnění tohoto úkolu a na Makai Research Pier byl postaven a testován model v měřítku 1/20.
přístroj se skládá ze dvou „chapadel“, tak pojmenovaný kvůli způsobu, jakým podporují hmotnost trubky tím, že uchopí na vnější straně trubky. Tyto chapadla zmáčknout na vnější straně trubky ze všech stran, a držet svislou hmotnost potrubí přes Kevlar vyztužené gumové podložky pomocí tření. Oba chapadla mají identickou strukturu s tím rozdílem, že spodní chapadlo se pohybuje nahoru a dolů pomocí hydraulických válců a horní chapadlo je připevněno k plošině. Chapadla snižují potrubí sekvencí předání, kde chapadla přenášejí váhu tam a zpět; na potrubí musí být vždy stisknuto pouze jedno chapadlo.
hlavní obavy zvažované v návrhu zahrnují drcení potrubí a upuštění potrubí. Všechny tyto obavy byly vyřešeny designem vyvinutým společností Makai. Přísné testování tohoto modelu prokázaly, že Svěrky lze spolehlivě podpory a nižší potrubí (a dokonce držet potrubí bez napájení!) a chapadla byly navrženy pro obě elektrárny o výkonu 10 MW a 100 MW na základě těchto získaných poznatků.
OTEC Výměník Tepla Zkušebního Zařízení na NELHA
testovací zařízení bylo postaveno na Přírodní Energie Laboratoř na Havaji (NELHA), na Big Island na Havaji. NELHA je státní obchodní technologický park, který svým nájemcům poskytuje teplou a studenou mořskou vodu. Hluboká mořská voda se získává pomocí 40″ sacího potrubí o hloubce 620 metrů nebo 55 “ potrubí o hloubce 914 metrů. NELHA může poskytnout celkem 26 000 gpm studené mořské vody, s odpovídajícími proudy teplé vody. Žádné jiné zařízení na celém světě nemůže poskytnout tak velké toky hluboké mořské vody.
výměníku tepla zkušebního zařízení je 40’vysoká věž, která podporuje až tři různé výparníky, tři různé kondenzátory, 24″ potrubí mořské vody, a přesně vybavenější amoniaku pracovní tekutiny potrubní systém dvou čerpadel a tlakových nádob. Zkušební zařízení umožňuje společnosti Makai měřit výkon výparníků a kondenzátorů v závislosti na rychlosti vody, teplotním rozdílu a průtoku amoniaku. Obrázek vpravo ukazuje zařízení ve výstavbě v polovině října 2010, části těchto systémů jsou viditelné.
NAVFAC a ONR sponzorované zařízení, protože to je více nákladově efektivní, aby otestovat výkon výměníků tepla na zemi, spíše než vynaložení vysokých dodatečných nákladů na jejich instalaci do plovoucí loď s jeho upínacímu systému. Správně koncipované“ malé “ testování v měřítku může být provedeno, protože výměníky tepla OTEC jsou modulární komponenty. Například prototyp tepelného výměníku v zařízení bude mít o něco méně než jeden metr čtvereční v průřezu, výšky v rozmezí od 2 – 8 metrů vysoký, a bude vyžadovat typický design mořskou vodu, průtok 0,25 m3/s (4000 gpm). Zařízení nám umožní pečlivě zkontrolujte výměník tepla je předpokládaného výkonu, ověřování později konstrukční práce pro mnohem větší zařízení.
ke Stažení NELHA Zařízení Brožura
OTEC Hydrodynamické Plume Model v Makai
Makai nedávno vyvinuté numerické hydrodynamický model pro posouzení fyzické dopady OTEC vypouštění do oceánu prostředí s financováním z Národní Obrany Center Excelence pro Výzkum v Ocean Věd. Vzhledem k tomu, že nebyly postaveny žádné rostliny OTEC, není jisté, jak bude okolní oceánské prostředí ovlivněno vypouštěním hluboké oceánské vody bohaté na živiny. Cílem projektu bylo vytvořit sadu nástrojů pro udržitelný design rostlin OTEC, která by pro 100MW zařízení vyžadovala 720 m3 / s mořské vody bohaté na studené živiny a 420 m3 / s teplých povrchových vod.
3D-hydrodynamický model je založen na EPA-schválené Environmentální Fluid Dynamics Kód (EFDC), a je upraven tak, aby přesně vytvořit regionální tok pole a hustotu pole poskytnutých University of Hawaii dat asimilační Regionální Oceánu Modelování Systému (ROM). Rostliny OTEC byly „vloženy“ do domény pomocí dynamicky spřaženého modelu jet-plume s konečnými prvky, který simuluje strhávání a turbulentní míchání velkých oblaků. Úspěšný rozvoj modelu poskytuje nástroje potřebné k předvídat dopad OTEC rostliny v přítomnosti realistické a časově proměnné podmínky oceánu.
Výsledky tohoto úsilí byly prezentovány na NOAA OTEC Environmentální workshop v červnu 2010, a ministerstvem Energetiky financovala rozšíření projektu (v rámci Námořní Hydrokinetics Iniciativy) rozvíjet biologická složka modelu s cílem posoudit případné bio-stimulace, které mohou nastat vzhledem k bohaté na živiny vypouštění.
ke Stažení 2011 Vodní Energie Technologie Peer Review Report
OTEC Biologický Plume Model
OTEC Biologický Plume Model
Přeměna Tepelné Energie mořské vody (OTEC) používá velké proudy teplé povrchové mořské vody a studené hluboké mořské vody k výrobě čisté elektřiny. Tropický oceán na typickém místě OTEC má dvě odlišné vrstvy: teplá povrchová vrstva s nízkou hladinou živin a studená hluboká vrstva bohatá na živiny. Zavedení hlubokých živin do horních vrstev oceánu osvětlených sluncem by mohlo potenciálně zvýšit růst planktonu nebo způsobit květy řas. Mořská voda vypouštěná z rostliny OTEC by tedy měla být vrácena do oceánu dostatečně hluboko, aby tyto živiny nespouštěly biologický růst.
americké ministerstvo energetiky vydalo zprávu popisující simulovaný biologický dopad provozu velkých elektráren OTEC. Studii provedla společnost Makai Ocean Engineering v rámci grantu sdíleného náklady a lze ji stáhnout zde. Tato zpráva byla přezkoumána DoE Peer Recenzi pro Marine & Hydrokinetic Energetických Zařízení na stránkách xii a 167.
Tento nový software je nejdokonalejším nástrojem pro modelování vlivů na životní prostředí otce k dnešnímu dni. Při běhu s rostlinou OTEC, model může určit velikost, hloubka, a toky vypouštění mořské vody v závodě OTEC, které by minimalizovaly zvýšení planktonu. Ve všech případech modelovaných v havajských vodách nedošlo ke zvýšení hladiny planktonu v horních 40 metrech (130 ft) oceánu. Od 40 do 120 metrů (130-400 ft) OTEC indukovaný růst planktonu je nízký a dobře v rámci přirozeně se vyskytující variability. Tyto výsledky naznačují, že vhodně navržené velké rostliny OTEC nezpůsobí žádné významné zvýšení biologického růstu. Tento model bude důležitý pro vývojáře a regulátory, jak se vyvíjí komerční OTEC.
Pro více informací a ceny kontaktujte: