kunstnerisk gengivelse af en 10mV otec anlæg.Ocean Thermal Energy Conversion (otec) er en proces, der kan producere elektricitet ved at bruge temperaturforskellen mellem dybt koldt havvand og varmt tropisk overfladevand. Otec-anlæg pumper store mængder dybt koldt havvand og overfladevand for at køre en strømcyklus og producere elektricitet. Otec er fast strøm (24/7), en ren energikilde, miljømæssigt bæredygtig og i stand til at levere massive niveauer af energi.
for nylig har højere elomkostninger, øget bekymring for global opvarmning og en politisk forpligtelse til energisikkerhed gjort den oprindelige otec-kommercialisering økonomisk attraktiv i tropiske øsamfund, hvor en høj procentdel af elproduktionen er oliebaseret. Selv i USA er dette ømarked meget stort; globalt er det mange gange større. Efterhånden som otec-teknologien modnes, skulle den blive økonomisk attraktiv i det sydøstlige USA.
Makai har været banebrydende otec-forskning siden arbejdet med det første netkraftproducerende anlæg i 1979. Siden den tid har Makai været en under – eller hovedentreprenør for snesevis af unikke forsknings-og udviklingskontrakter i otec. Makai har tidligere arbejdet med Lockheed Martin og andre for at udvikle 100 mio. otec-anlæg til øsamfund som f.eks.
Klik her for at lære mere om vores otec grid-connection ceremoni.Makai har udviklet internationalt anerkendt ekspertise inden for otec inden for kommercielle og pilotanlæg, overordnet teknisk og økonomisk modellering, varmevekslerdesign og – test, design og implementering af koldt vandrør, miljøeffekter (hydro-og bio-plume-modellering) og strømkablet til land.
Hvorfor har USA Dette Ocean Energy Research Center?
Ocean Energy Research Center i Kailua-Kona
OERC er den eneste forskningsfacilitet af sin art med kontinuerlig adgang til lavt og dybt havvand. En turbinegenerator er installeret for at færdiggøre OERCS landbaserede otec-kraftværk, der leverer lukket cyklus otec-strøm til nettet for første gang i amerikansk historie, der starter sensommeren 2015.
- rørledninger: løbende forskning og design af koldtvandsrør.
- miljøeffekter: Flere udledningsvand hydro-og bio-plume undersøgelser.
Hvad sker der på OERC?
otec kraftværk drift
Makai tilføjede en 100-KVS turbinegenerator til OERC i August 2015. Dette er i øjeblikket det største netforbundne otec-anlæg i verden. Dette fuldt fungerende otec-kraftværk giver flere fordele:
- udvikling af otec-strømstyrings-og automatiseringssystemer
- mål den faktiske versus forudsagte effekt
- brug langsigtede operationelle data til at forbedre fremtidige kommercielle otec-anlægskonstruktioner og omkostningsfremskrivninger
otec og Marine Varmevekslertest
A grundlæggende otec-anlæg med lukket cyklus er vist i figuren ovenfor. Varmt havvand passerer gennem en fordamper og fordamper arbejdsvæsken, ammoniak. Ammoniakdampen passerer gennem en turbine, der gør en generator til elektricitet. Den lavere trykdamp forlader turbinen og kondenserer i kondensatoren forbundet med en strøm af dybt koldt havvand. Den flydende ammoniak forlader kondensatoren og pumpes til fordamperen for at gentage cyklussen.Ocean Energy Research Center (OERC) er et vigtigt redskab til udvikling og test af kandidat otec varmevekslere. Varmevekslere vil være den dyreste komponent i et kommercielt offshore otec-anlæg og dermed optimere deres omkostninger, levetid og ydeevne er afgørende for OTEC ‘ s økonomiske succes. Driftsbetingelserne for otec-varmevekslere er unikke, og der er endnu ikke udviklet et optimalt design.OERC gør det muligt for otec-ingeniører hurtigt at designe, bygge og teste otec-varmevekslere på et operationelt landbaseret otec-anlæg og give den feedback, der er nødvendig for optimering. Makai bruger et unikt otec-analyseprogram til at designe varmevekslere, der tegner sig for levetid, ydeevne (varmeoverførsel og pumpeeffektivitet) og omkostninger (fabrikation og effekt på platformen) for at muliggøre ægte optimering. Makai er i færd med at opskalere et design til et billigt, kompakt, korrosionsbestandigt design, der kan revolutionere otec-varmevekslere. Derudover leverer Makai objektive ydelsestestningstjenester til andre otec-ingeniørfirmaer til flere varmevekslere samtidigt.
hvad er fremtiden for OERC?
Makais Ocean Energy Research Center vil fortsat fungere som den førende testbed for otec-teknologi og en platform for samarbejde med det internationale otec-samfund. Makai er leverandør af ingeniørtjenester, og derfor arbejder vi med flere otec-projektudviklere for at give objektiv teknisk vejledning på alle niveauer, fra teknik og økonomisk gennemførlighed til komponentdesign. Endelig vil driften af et landbaseret otec-anlæg af Makai give uvurderlig viden og ekspertise til det næste trin i otec-kommercialisering: opførelsen af et stort pilotanlæg.
fordele og muligheder ved OTEC
OTEC er på mange måder en meget attraktiv løsning på amerikanske energiproblemer (energisikkerhed, prisvolatilitet, uholdbar forsyning, klimaændringer og miljørisici):
- enorm ressource: otec er solenergi, der bruger havene som et termisk lagringssystem til at skabe energi og 24-timers produktion. I modsætning til andre vedvarende energikilder er den maksimale tilgængelige energi fra OTEC ikke begrænset af jord, kystlinjer, vand, miljøpåvirkning, menneskelig påvirkning osv.
- Baseload magt: OTEC producerer elektricitet kontinuerligt, 24 timer i døgnet hele året. Intermitterende vedvarende energikilder er ikke basisbelastning og kræver ofte opbevaring af deres energi i spidsbelastningstider til senere forbrug. Store, baseload otec-anlæg kunne faktisk begynde at erstatte fossilt brændstoffyrede kraftværker uden at gå på kompromis med netstabiliteten.
- Sendbar strøm: OTEC kan sendes, hvilket betyder, at dens strøm hurtigt kan øges op og ned (på få sekunder) for at kompensere for svingende strømforbrug eller udbud fra intermitterende vedvarende energi. Af denne grund supplerer OTEC andre vedvarende energikilder som sol og vind og kan muliggøre yderligere penetration på nettet, samtidig med at det hjælper med at opretholde stabiliteten.
- sikkerhed: OTEC giver mulighed for at tappe en enorm energiressource, der ikke kontrolleres af andre nationer.vedvarende: OTEC antages konservativt at være bæredygtig ved fire eller flere gange menneskets nuværende samlede elektriske energiproduktion.
- ren energi: OTEC har potentialet til at være en meget ren alternativ energi – unik for en fast strømkilde, der er i stand til at levere massive energibehov. Miljørisikoen med OTEC er meget lav.
- Offshore: otec produktion sker offshore. Landressourcer er ikke nødvendige andet end til landing på land. OTEC konkurrerer ikke om andre vitale ressourcer såsom mad og ferskvand.
- lav risiko: konventionel lukket cyklus OTEC er en lav risiko
problemet med denne bemærkelsesværdige vedvarende energi er omkostninger. På nuværende tidspunkt kan otec-anlæg bygges, der vil være økonomisk attraktive for Puerto Rico og Guam (ved elektriske hastigheder lige over tyve cent pr. Makai Ocean Engineering udførte en undersøgelse for Office of Naval Research, der kiggede på en offshore otec-industri, der leverede energi til det kontinentale USA via ammoniak som energibærer. Disse fremtidige otec-priser er lidt høje, men tæt på at konkurrere med andre vedvarende energikilder og med overlappende fejlmargener.
vinderne: Island communities, U. S. Forsvarsministeriet (som har været stærke tilhængere af OTEC og ønsker mindre otec-anlæg til basissteder) og den amerikanske offentlighed. En moden og veludviklet otec-industri (som vil eksistere efter at have bygget snesevis af otec-anlæg bare for at give de amerikanske tropiske øer) er en enorm backup-teknologi, da USA bakker op i et energihjørne og bliver mere afhængig af atomkraft og rent kul for at opfylde vores ikke-oliebehov. Disse teknologier har en enorm Miljørisiko. Biomasse, vind og sol kan i nogle tilfælde give lavere energiomkostninger, men disse er begrænsede i den samlede mængde energi, der leveres. At have OTEC som et levedygtigt og konkurrencedygtigt alternativ ville være en meget sund position for USA.
seneste udvikling
siden 2008 har øgede energipriser, miljøhensyn og ny afdeling for flådens energipolitik ført til regering og kommerciel støtte til forbedring af de vigtigste otec-teknologier. Samtidig genoplivede Makai Ocean Engineering og Lockheed Martin deres tidligere otec-støtte fra 1970 ‘ erne og instruerede interne r&d ressourcer til at oprette et otec-teknologiudviklingsteam.Lockheed opfandt en unik glasfiber koldtvandsrør fabrikationsteknologi, som førte til et kooperativt finansieret Institut for energiprojekt.Naval Facilities Engineering Command (NAVFAC) gennemførte et konkurrencedygtigt bud i løbet af 2009 for virksomheder at udvikle otec-plantedesign beregnet til tropiske flådebaser. Makai og Lockheed Martin vandt dette projekt og har raffineret design for at imødekomme NAVFAC-kravene.Office of Naval Research (ONR) og NAVFAC har i fællesskab finansieret opførelsen af en ny otec-varmeveksler testfacilitet. Makai Ocean Engineering er designer og entreprenør for denne facilitet, og vil udføre ydeevne og korrosion test af flere varmeveksler design bliver bygget af flere forskellige firmaer. Denne indsats støttes også af Danmark.
Ben Markus udgiver historie “Ocean magt gevinster nyt liv” vedrørende OTEC R& D af Makai og Lockheed Martin.
varmeveksler fremstilling og R& D facilitet
i slutningen af 2016 afsluttede Makai installationen af sofistikeret avanceret produktionsudstyr til hurtig prototyping og fremstilling af havkvalitets varmevekslere på vores Ocean Energy Research Center på Natural Energy Lab. Dette projekt blev muliggjort af tilskud fra Office of Naval Research (ONR) i partnerskab med University of Natural Energy Institute (UH-HNEI) med matchende midler fra High Technology Development Corporation ‘ s Manufacturing Assistance Program (MAP).
denne nye, state-of-the-art facilitet har avanceret produktionsudstyr, der skal bruges til fremstilling af helt nye og innovative varmevekslerdesign. Ud over at betjene Ocean thermal energy conversion (OTEC) kraftværker kan disse varmevekslerenheder anvendes i en række applikationer, herunder:
- havvand og søvandskøling til kraftværker,
- flydende naturgas (LNG) kondensering,
- papirmassefabrikker,
- stål – og jernmalmmøller,
- mad & drikkevareforarbejdningsanlæg,
- petrokemiske anlæg,
- afsaltning og
- køling om bord-især for den amerikanske flåde.
med en stadig mere elektrificeret befolkning og bekymringer om energieffektivitet og kulstofaftryk, der stiger over hele verden, søger Industrielle og militære brugere måder at gøre mere effektiv brug af deres termiske energiressourcer. Makais nye varmevekslere udvikles for at imødekomme disse krav.
Makais engagement i otec-relateret forskning
Makai har en lang og intens involvering med otec. Tabellen nedenfor viser otec-projekter, der spænder over 30 år, der går tilbage til det første nettoproducerende otec-anlæg i 1979 med Lockheed Martin og staten.
navigering
Makai var involveret med Lockheed Martin og US Navy i at fokusere på den kommercielle udvikling af 100mV otec-anlæg til øsamfund som Guam og Guam i 2009. Vi har betydelige programmer i varmeveksler design og test, plume modellering, magt modul design, anlæg layout, koldt vand rør håndtering og implementering, et pilotanlæg design, analysere strømkablet til land, og bioplume modellering.
Makai er blevet udnyttet fra vores otec SBIR-undersøgelse udført for ONR og administreret af NAVFAC fra 2005-2008 (projekt #10 i tabellen ovenfor), som anerkendte otec ‘ s potentiale i dagens energimarked og klimakrise. Denne undersøgelse udviklede en detaljeret evaluering af kortsigtede flydende otec-anlæg, der leverer elektricitet til land og en langsigtet otec-industri, der fremstiller en energibærer til det kontinentale USA. Indledende plantedesign og analytiske værktøjer blev udviklet, der er vigtige designværktøjer, der bruges i dag i otec-planlægning. Der blev oprettet en udviklingskøreplan, der nu implementeres. De efterfølgende projekter, punkt 1-9, har været en direkte konsekvens af dette tidligere SBIR-arbejde. I maj 2010 modtog Makai fra Small Business Administration prisen for Årets Entreprenør i 2010 for vores arbejde med dette otec-projekt og udnytte det til OTEC-programmet, der er i gang i dag.
i løbet af dette ONR SBIR-arbejde indså Makai, at vi havde brug for en vigtig partner i denne udvikling, og vi henvendte os til Lockheed Martin (vi arbejdede tidligere sammen om Mini OTEC i 1979). Vi var således i stand til at udnytte vores entusiasme, otec erfaring og analytiske værktøjer ved at tilpasse os Lockheed Martin Corporation. I dette teamarrangement fokuserede vi på en tilgang til at udvikle verdens første store kommercielle otec-anlæg på 100mV. Et otec-anlæg af denne størrelse er endnu ikke bygget. Et mindre pilotanlæg er vist i figuren ovenfor.
otec koldtvandsrør Gripper test ved Makai Ocean Engineering
et 100 mv flydende otec-anlæg blev designet til NAVFAC-undersøgelsen. I et offshore flydende otec-anlæg trækkes dybt, koldt havvand gennem en lodret glasfiberrørledning fra en dybde på 1000 meter (3300 fod). Denne Koldtvandsrørledning ville have en diameter på 10 meter (33 fod), og dens vægt i vand ville være over 2,1 millioner kg (2300 tons). Dette rør er uden fortilfælde i offshore-industrien, og Lockheed Martin har udviklet en metode til fremstilling af dette glasfiberrør, mens han er på en flydende otec-platform til søs.
en stor teknisk udfordring er imidlertid, hvordan man sikkert sænker denne store, fleksible og delikate rørledning ned i havet, da den er fremstillet sektion for sektion på platformens dæk. Makai har designet et system til at udføre denne opgave, og en 1/20 skalamodel er blevet bygget og testet på Makai Research Pier.
apparatet består af to “gribere”, så navngivet på grund af den måde, de understøtter rørets vægt ved at gribe ind på rørets yderside. Disse gribere klemmer på ydersiden af røret fra alle sider og holder rørledningens lodrette vægt gennem Kevlar-forstærkede gummipuder ved hjælp af friktion. De to gribere er identiske i struktur bortset fra at bundgriberen bevæger sig op og ned ved hjælp af hydrauliske cylindre, og den øverste griber er fastgjort til platformen. Griberne sænker rørledningen med en overdragelsessekvens, hvor griberne overfører vægten frem og tilbage; kun en griber skal altid presses på røret.
de største bekymringer, der overvejes i designet, inkluderer knusning af røret og tab af røret. Alle disse bekymringer blev løst med designet udviklet af Makai. Streng test af denne model viste, at griberne pålideligt kan understøtte og sænke røret (og endda holde røret uden strøm!) og gribere er designet til både 10 MVV og 100 MVV otec planter baseret på disse erfaringer.
OTEC varmeveksler testfacilitet på NELHA
en testfacilitet er bygget på Natural Energy Laboratory of på den store ø. NELHA er en statsejet forretningsteknologipark, der leverer varmt og koldt havvand til deres lejere. Det dybe havvand opnås via en 620 meter dyb 40″ indsugningsrørledning eller en 914 meter dyb 55″ rørledning. NELHA kan levere i alt 26.000 gpm koldt havvand med tilsvarende varmt vandstrømme. Ingen anden facilitet over hele verden kan levere så store strømme af dybt havvand.
varmevekslerens testfacilitet er et 40’højt tårn, der understøtter op til tre forskellige fordampere, tre forskellige kondensatorer, 24″ havvandsrør og et nøjagtigt instrumenteret ammoniakarbejdsvæskerørsystem med to pumper og trykbeholdere. Testfaciliteten gør det muligt for Makai at måle fordampernes og kondensatorernes ydeevne som en funktion af vandhastighed, temperaturforskel og ammoniakstrømningshastighed. Figuren til højre viser anlægget under opførelse i midten af oktober 2010, dele af disse systemer er synlige.NAVFAC og ONR sponsorerede anlægget, fordi det er mere omkostningseffektivt at teste ydeevnen for varmevekslere på land snarere end at pådrage sig de høje tilfældige omkostninger ved at installere dem i et flydende fartøj med dets fortøjningssystem. Korrekt udtænkt” lille ” skala test kan udføres, fordi OTEC varmevekslere er modulære komponenter. For eksempel vil en prototype varmeveksler på anlægget har lidt mindre end en kvadratmeter i tværsnit, har en højde på mellem 2 – 8 meter høj, og vil kræve en typisk design havvand strømning på 0,25 m3/sek (4000 gpm). Anlægget giver os mulighed for omhyggeligt at bekræfte en varmevekslers forudsagte ydeevne og validere senere designarbejde for meget større faciliteter.
Hent NELHA-Facilitetsbrochuren
otec Hydrodynamic Plume Model at Makai
Makai udviklede for nylig en numerisk hydrodynamisk model til vurdering af de fysiske virkninger af OTEC-udledninger i Makai ocean miljø med finansiering fra National Defense Center for ekspertise til forskning i Ocean Sciences. I betragtning af at der ikke er konstrueret OTEC-planter, er det usikkert, hvordan det nærliggende havmiljø vil blive påvirket af udledningen af det næringsrige dybe havvand. Projektets mål var at skabe et værktøjssæt til brug for bæredygtigt design af otec-planter, som for et 100mV-anlæg ville kræve 720 m3/s koldt næringsrigt havvand og 420 m3/s varmt overfladevand.
den 3D-hydrodynamiske model er baseret på EPA-godkendt Environmental Fluid Dynamics Code (EFDC) og er tilpasset til nøjagtigt at generere de regionale strømningsfelter og tæthedsfelter, der leveres af University of California ‘s data assimilative Regional Ocean Modeling System (ROM’ er). Otec-planter blev” indsat ” i domænet ved hjælp af en dynamisk koblet finite-element jet-plume model, som simulerer medrivning og turbulent blanding af store fjer. Den vellykkede udvikling af modellen giver de nødvendige værktøjer til at forudsige virkningen af otec-planter i nærværelse af realistiske og tidsvarierende havforhold.
resultaterne af indsatsen blev præsenteret på NOAAs otec-miljøværksted i juni 2010, og Energiministeriet har finansieret en udvidelse af projektet (under Marine Hydrokinetics Initiative) til at udvikle en biologisk komponent i modellen for at vurdere enhver biostimulering, der kan opstå på grund af de næringsrige udledninger.
Hent 2011 Vandkraftteknologier Fagfællebedømmelsesrapport
otec biologisk Plume Model
otec biologisk plume model
Ocean termisk energi konvertering (otec) bruger store strømme af varmt overfladevand og koldt dybt havvand til at generere ren elektricitet. Det tropiske hav på et typisk otec-sted har to forskellige lag: et varmt overfladelag med lave næringsniveauer og et koldt dybt lag, der er næringsrige. Introduktion af dybe næringsstoffer i havets solbelyste øvre lag kan potentielt øge planktonvæksten eller forårsage algeblomstring. Således skal havvand, der udledes fra en otec-plante, returneres i havet dybt nok, så disse næringsstoffer ikke udløser biologisk vækst.det amerikanske energiministerium har udgivet en rapport, der beskriver den simulerede biologiske virkning fra drift af store otec-anlæg. Undersøgelsen blev udført af Makai Ocean Engineering under et omkostningsdelt tilskud og kan hentes her. Denne rapport er blevet fagfællebedømt af DoE fagfællebedømmelse for Marine & hydrokinetiske energienheder på siderne hii og 167 her.
dette nye program er det mest sofistikerede værktøj til modellering af OTEC ‘ s miljøeffekter til dato. Når den køres med et otec-anlæg, kan Modellen bestemme størrelsen, dybden og strømmen af otec-anlæggets havvandsudledninger, der minimerer planktonforøgelser. I alle tilfælde modelleret i havene, ingen stigning i plankton niveauer forekom i de øverste 40 meter (130 ft) af havet. Fra 40 til 120 meter (130 – 400 ft) OTEC-induceret planktonvækst er lav og godt inden for den naturligt forekommende variabilitet. Disse resultater tyder på, at passende designede store otec-planter ikke vil medføre nogen signifikant stigning i biologisk vækst. Denne model vil være vigtig for udviklere og regulatorer, når kommerciel otec udvikler sig.
For mere information og priser, kontakt: