10MW OTEC工場の芸術的な演出。海洋熱エネルギー変換（OTEC）は、深い冷たい海洋水と暖かい熱帯表層水の温度差を使用して電気を生成することができるプロセスです。 OTECの植物は力周期を動かし、電気を作り出すためにたくさんの深い冷たい海水および表面の海水をポンプでくむ。 OTECはしっかりした力（24/7）、クリーンエネルギー源、環境的に支持でき、エネルギーの大きいレベルを提供することができる。
最近、電力コストの上昇、地球温暖化への懸念の高まり、エネルギー安全保障への政治的コミットメントは、電力生産の割合が高い石油ベースの熱帯 米国内でさえ、この島の市場は非常に大きく、世界的には何倍も大きいです。 OTEC技術が成熟するにつれて、米国南東部では経済的に魅力的になるはずです。
マカイは、1979年に最初のネット発電プラントに取り組んで以来、OTECの研究を開拓してきました。 その時以来、MakaiはOTECの多数の独特な研究開発の契約のための補助的なまたは主な建築業者でした。 Makaiはハワイおよびグアムのような島のコミュニティのための100MW OTECの植物の開発を追求するlockheed Martinおよび他と過去に働いた。
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マカイは、商業およびパイロットプラントの設計、全体的な技術的および経済的モデリング、熱交換器の設計とテスト、冷水パイプの設計と展開、環境影響（ハイドロおよびバイオプルームモデリング）、および海岸への電源ケーブルの分野でOTECにおける国際的に認められた専門知識を開発しました。p>
なぜ米国はこの海洋エネルギー研究センターを持っていますか？
ハワイ州カイルア-コナの海洋エネルギー研究センター
- 海水の空気調節(SWAC)
- 他の適用のための海洋の熱交換器
- 海洋の腐食の研究。
oercは、浅い海水と深い海水に継続的にアクセスできる唯一の研究施設です。 Oercの陸上OTEC発電所を完成させるためにタービン発電機が設置され、2015年夏の終わりから米国史上初めてクローズドサイクルOTEC電力をグリッドに供給した。
- パイプライン：進行中の冷水パイプの研究と設計。
- 環境への影響: 多数の排出水ハイドロおよび生物羽毛の調査。
OERCで何が行われていますか？
OTEC発電所の運転
魔界は100kWのタービン発電機をOERCに2015年に追加しました。 これは現在、世界最大のグリッド接続OTEC工場です。 この十分に作用のOTECの発電所は複数の利点を提供する:
- OTEC電力制御および自動化システムの開発
- 実際の対予測電力出力を測定
- 将来の商業OTECプラント設計とコスト予測を改善するために、長期的な運用データを使用
OTECおよび海洋熱交換器試験
基本的なクローズドサイクルotecの植物は上の図に示されています。 暖かい海水は蒸化器を通り、作動流体、アンモナルを蒸発させます。 アンモニア蒸気は、電気を作る発電機を回すタービンを通過します。 低圧の蒸気はタービンを去り、深い冷たい海水の流れに接続されるコンデンサーで凝縮する。 液体アンモニアは凝縮器を去り、蒸発器にポンプで送られてサイクルを繰り返す。海洋エネルギー研究センター（OERC）は、候補OTEC熱交換器の開発と試験に不可欠なツールです。 熱交換器は商業沖合いのOTECの植物の単一の最も高い部品であり、こうして費用、長寿および性能を最大限に活用することはOTECの経済的な成功のため OTECの熱交換器の作動条件は独特であり、最適設計はまだ開発されていない。
OERCにより、OTECエンジニアは、陸上のOTECプラントでOTEC熱交換器を迅速に設計、構築、およびテストでき、最適化に必要なフィードバックを提供します。 Makaiは、独自のOTECプラント解析ソフトウェアを使用して、寿命、性能（熱伝達とポンプ効率）、コスト（製造とプラットフォームへの影響）を考慮した熱交換器を設計し、真の最適化を可能にします。 MakaiはOTECの熱交換器を革命化できる低価格、密集した、防蝕設計のための設計の規模を拡大する過程にある。 さらに、Makaiは多数の熱交換器のための他のOTEC工学会社に客観的な性能試験サービスを同時に提供する。
OERCの将来とは何ですか？
魔界の海洋エネルギー研究センターは、OTEC技術の最高のテストベッドと国際的なOTECコミュニティとのコラボレーションのためのプラットフォームとし Makaiはエンジニアリングサービスプロバイダーであるため、複数のOTECプロジェクト開発者と協力して、エンジニアリングや経済的実現可能性からコンポーネン 最後に、Makaiによる土地ベースのOTECプラントの運転は、OTECの商業化の次のステップ、すなわち大規模なパイロットプラントの建設に貴重な知識と専門知識を提供します。
OTECの利点と機会
OTECは、多くの点で米国のエネルギー問題（エネルギー安全保障、価格変動、持続不可能な供給、気候変動、環境リスク）に対する非常に魅力的な解決策である。
- 巨大な資源：OTECは太陽光発電であり、24時間生産のための蓄熱システムとして海洋を使用している。 他の再生可能エネルギーとは異なり、OTECからの最大利用可能なエネルギーは、土地、海岸線、水、環境への影響、人間への影響などによって制限されません。
- ベースロードパワー: OTECは、年間を通して24時間、継続的に電力を生産しています。 断続的な再生可能エネルギー源はベースロードされておらず、多くの場合、後の消費のためにピーク生産時間中にエネルギーの貯蔵を必要とする。 大規模なベースロードOTECプラントは、グリッドの安定性を損なうことなく、実際に化石燃料火力発電所を置き換えることができます。
- ディスパッチ可能な電力：OTECはディスパッチ可能であり、断続的な再生可能エネルギーからの変動する電力需要または供給を補うために、その電力を（数秒で）迅速に上下にランプアップすることができることを意味する。 このため、OTECは太陽光や風力などの他の再生可能エネルギーと相補的であり、安定性を維持しながらグリッドへのさらなる浸透を可能にする可能性が
- セキュリティ：OTECは、他の国によって制御されていない巨大なエネルギー資源をタップする機会を提供しています。
- 再生可能：OTECは保守的に人間の現在の総電気エネルギー生産量の四倍以上で持続可能であると考えられています。
- クリーンエネルギー: OTECに非常にきれいな代替エネルギー–大きいエネルギー需要を提供することができるしっかりした動力源のために独特であることの潜在性がある。 OTECの環境リスクは非常に低いです。
- オフショア：OTECの生産はオフショアで行われます。 陸上着陸以外の土地資源は必要ありません。 OTECは、食料や淡水などの他の重要な資源を競合していません。
- 低リスク：従来のクローズドサイクルOTECは低リスクです
この驚くべき再生可能エネルギーの問題はコストです。 現在、ハワイ、プエルトリコ、グアムにとって経済的に魅力的なOTEC工場を建設することができます（エネルギークレジットなしでkWhの範囲あたり二十セント マカイオーシャンエンジニアリングは、エネルギーキャリアとしてアンモニアを介して米国大陸にエネルギーを提供する沖合のOTEC産業を見て海軍研究室のための研究を行った。 これらの将来のOTEC価格はわずかに高いですが、他の再生可能エネルギーと競合し、誤差のマージンが重複しています。
受賞者：アイランドコミュニティ、米国 国防総省（OTECの強力な支持者であり、基地の場所のためのより小さなOTEC工場を望んでいる）、および米国の公衆。 成熟してよく発達したOTEC産業（米国の熱帯諸島を提供するために数十のOTECプラントを建設した後に存在する）は、米国がエネルギーコーナーにバックアップし、非石油ニーズを満たすために原子力とクリーン石炭にもっと依存するようになるため、驚異的なバックアップ技術です。 これらの技術は、巨大な環境リスクが付属しています。 バイオマス、風力、太陽光は、場合によっては低コストのエネルギーを提供することができますが、これらは供給されるエネルギーの総量に制限があ 実行可能でコスト競争力のある代替手段としてOTECを持つことは、米国にとって非常に健全な立場になるでしょう。
最近の動向
2008年以来、エネルギー価格の上昇、環境問題、海軍エネルギー政策の新しい部門は、主要なOTEC技術 同時に、Makai Ocean EngineeringとLockheed Martinは、1970年代からの以前のOTECサポートを再燃させ、内部R&dリソースを監督してOTEC技術開発チームを作成しました。
- ロッキードは、協力的に資金を供給エネルギー省プロジェクトにつながったユニークなガラス繊維冷水パイプ製造技術を発明しました。
- 海軍施設エンジニアリングコマンド（NAVFAC）は、熱帯海軍基地を対象としたOTECプラント設計を開発する企業のために2009年の間に競争入札を実施しました。 MakaiとLockheed Martinはこのプロジェクトに勝利し、NAVFACの要件を満たすために設計を改良してきました。
- 海軍研究局（ONR）とNAVFACが共同で新しいOTEC熱交換器試験施設の建設に資金を提供しました。 Makai Ocean Engineeringはこの施設の設計者および請負業者であり、いくつかの異なる企業によって建設されているいくつかの熱交換器設計の性能および腐食試験 この取り組みは、ハワイ州によっても支援されています。
ハワイパブリックラジオのベン-マーカスは、Otec Rに関する物語”オーシャン-パワー-ゲイン-ニュー-ライフ”を公開しています&魔界とロッキード-マーチンのD。H2>
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2016年後半、マカイはハワイ州自然エネルギー研究所（NELHA）キャンパスの海洋エネルギー研究センターに、海洋グレードの熱交換器のラピッドプロトタイピング このプロジェクトは、ハワイ大学ハワイ自然エネルギー研究所（UH-HNEI）と提携した海軍研究局（ONR）からの助成金と、ハイテク開発公社の製造支援プログラム（MAP）からのマッチング資金によって可能になった。
この新しい、最新式設備は全く新しく、革新的な熱交換器の設計の製作で使用されるべき高度の製造設備を特色にする。 海洋熱エネルギー変換（OTEC）発電所にサービスを提供することに加えて、これらの熱交換器ユニットは、発電所のための海水および湖水冷却、
ますます電化された人口とエネルギー効率とカーボンフットプリントに関する懸念が世界的に増加するにつれて、産業および軍事ユーザーは、熱エネル これらの要求に対応するために、Makaiの新しい熱交換器が開発されています。
MakaiのOTEC関連研究への関与
MakaiはOTECと長く激しい関与をしています。 下の表は、ロッキード-マーティンとハワイ州との最初の純電力生産OTEC工場にさかのぼる30年にわたるOTECプロジェクトを1979年に示しています。
ナビゲート
魔界はロッキード-マーティンと米海軍と協力し、ハワイやグアムのような島のコミュニティのための100mw otec工場の商業開発に焦点を当て、2009年に参加しました。 私達に熱交換器の設計で重要なプログラムがあり、テスト、プルームの模倣、力モジュールの設計、プラントレイアウト、冷水の管の処理および配置、試験プラントの設計、支えるために送電線を分析し、およびbioplumeの模倣する。
Makaiは、今日のエネルギー市場と気候危機におけるOTECの可能性を認識した2005-2008（上の表のプロジェクト＃10）から、ONRのために行われ、NAVFACによって管理されたOTEC SBIR その研究は、海岸に電気を供給する短期的な浮遊OTECプラントと、米国本土のエネルギーキャリアを製造する長期的なOTEC産業の詳細な評価を開発しました。 初期のプラント設計と分析ツールは、今日OTEC計画で使用されている主要な設計ツールである開発されました。 開発ロードマップが作成され、現在実装されています。 その後のプロジェクト、項目1-9は、この以前のSBIR作業の直接の結果であった。 2010年、マカイはこのOTECプロジェクトに関する作業と今日進行中のOTECプログラムへの活用に対して、2010年に中小企業管理からRegion IX Contractor of the Year Awardを受賞しました。
このONR SBIR作業の過程で、Makaiはこの開発に主要なパートナーが必要であることに気付き、Lockheed Martinにアプローチしました（以前は1979年にMini OTECで一緒に働いていました）。 このように、当社はロッキード-マーティン社と連携することにより、熱意、OTECの経験、分析ツールを活用することができました。 今回の提携では、世界初の100MWの大手商業OTEC工場を開発するアプローチに焦点を当てました。 この規模のOTEC工場はまだ建設されていません。 より小さなパイロットプラントが上の図に示されています。
Makai Ocean EngineeringでのOTEC冷水パイプグリッパーテスト
100MWの浮遊OTECプラントがNAVFAC研究のために設計されました。 沖合いの浮遊OTECの植物では、深く、冷たい海水は1000メートル（3300フィート）の深さからの縦のガラス繊維のパイプラインを通して引かれる。 この冷水パイプラインの直径は10メートル（33フィート）で、水中の重量は2.1万キログラム（2300トン）以上になる。 この管は沖合いの企業で前例がなく、ロッキード-マーティンは海で浮遊OTECのプラットホームで間、このガラス繊維の管を製造する方法を開発した。
しかし、大きなエンジニアリングの課題は、プラットフォームのデッキ上でセクションごとに製造されているので、この大きくて柔軟で繊細なパ 魔界はこのタスクを達成するためのシステムを設計し、1/20スケールのモデルが魔界研究桟橋で構築され、テストされています。
この装置は、パイプの外側に把持することによってパイプの重量を支える方法のために命名された二つの”グリッパー”で構成されています。 これらのグリッパーはすべての側面からの管の外面で絞り、摩擦を使用してケブラーによって補強されるゴム製パッドを通してパイプラインの縦の重 2つのグリッパーは最下のグリッパーが水圧シリンダを使用して上下に動き、上のグリッパーがプラットホームに固定されることを除いて構造で同一で グリッパーはグリッパーが重量を前後に移すハンドオーバ順序によってパイプラインを下げます;1つのグリッパーだけ管でいつも絞られなければなりま
設計で考慮される主要な心配は管を押しつぶすことおよび管を落とすことを含んでいます。 これらの懸念はすべて、Makaiによって開発されたデザインで解決されました。 このモデルの厳密なテストはグリッパーが確実に管を支え、下げることができることを示しました（力なしで管を握ります!）そしてグリッパーは学んだこれらの教訓に基づいて10MWおよび100MW OTECの植物両方のために設計されていた。
NELHAのOTEC熱交換器試験施設
ビッグアイランドのハワイ自然エネルギー研究所（NELHA）に試験施設が建設された。ハワイの。 NELHAは彼らの借用者に暖かく、冷たい海水を提供する国有のビジネス技術公園である。 深海の海水は、深さ620メートルの40インチの吸気パイプライン、または深さ914メートルの55インチのパイプラインを介して取得されます。 NELHAは対応する暖かい水流と合計26,000のgpmの冷たい海水を、供給できる。 世界中の他の施設では、このような大規模な深海の流れを提供することはできません。
熱交換器試験施設は、最大三つの異なる蒸発器、三つの異なる凝縮器、24″海水配管、二つのポンプと圧力容器を備えた正確に計装されたアンモニア作動流体配管システムをサポートする40’高さのタワーです。 試験設備はMakaiが水速度、温度の相違およびアンモナル流動度の関数として蒸化器およびコンデンサーの性能を、測定することを可能にする。 右の図は、2010年中旬に建設中の施設を示しており、これらのシステムの一部が表示されています。
NAVFACとONRは、係留システムを備えた浮遊容器に設置する費用が高いのではなく、陸上での熱交換器の性能を試験する方が費用対効果が高いため、施設を後援しました。 OTECの熱交換器がモジュラー部品であるのできちんと想像された”小さい”スケールのテストは行うことができる。 例えば、施設のプロトタイプ熱交換器の断面はわずかに1平方メートル未満で、高さは2〜8メートルで、典型的な設計海水流量は0.25m3/秒（4000gpm）です。 この施設では、熱交換器の予測性能を慎重に確認し、より大きな施設の後の設計作業を検証することができます。
NELHA施設のパンフレットをダウンロード
マカイでOTEC流体力学プルームモデル
マカイは最近、国防センターからの資金を得て、海洋環境におけるOTEC放電の物理的影響を評価するための数値流体力学モデルを開発した。海洋科学の研究のための卓越性の。 ＯＴＥＣプラントが建設されていないことを考えると，栄養豊富な深海水の排出によって近くの海洋環境がどのように影響されるかは不明である。 このプロジェクトの目標は、100MWのプラントでは、720m3/sの冷たい栄養豊富な海水と420m3/sの暖かい表層水を必要とするOTECプラントの持続可能な設
3D-流体力学モデルは、EPAが承認した環境流体力学コード（EFDC）に基づいており、ハワイ大学のデータ同化地域海洋モデリングシステム（ROM）によって提供された地域流れ場と密度場を正確に生成するようにカスタマイズされている。 大規模プルームのエントレインメントと乱流混合をシミュレートする動的結合有限要素噴流プルームモデルを用いて，ｏｔｅｃプラントをドメインに”挿入”した。 モデルの成功した開発は、現実的かつ時間的に変化する海洋条件の存在下でのOTECプラントの影響を予測するために必要なツールを提供します。
努力の結果は、月にNOAAのOTEC環境ワークショップで発表されました,2010,エネルギー省は、プロジェクトの拡張に資金を提供しています(海洋Hydrokineticsイニシアチブの下で)栄養豊富な放電に起因する可能性のある任意のバイオ刺激を評価するために、モデルの生物学的成分を開発するために.
2011Water Power Technologies Peer Review Reportをダウンロード
OTEC生物学的プルームモデル
otec生物プルームモデル
海洋熱エネルギー変換（otec）は、クリーンな電気を生成するために暖かい表面海水と冷たい深海の大規模な流れを使用しています。 典型的なOTECサイトの熱帯海洋は、二つの異なる層を持っています: 低い栄養レベルの暖かい表面層、および栄養素が豊富である冷たい深い層。 海洋の太陽に照らされた上層に深い栄養素を導入することは、潜在的にプランクトンの成長を増加させたり、藻類の花を引き起こす可能性があ したがって、OTECプラントから排出された海水は、これらの栄養素が生物学的成長を引き起こさないように十分な深さの海に戻されるべきである。
米国エネルギー省は、大規模なOTECプラントを運営することによるシミュレートされた生物学的影響を説明する報告書を発表しました。 この研究は、費用分担助成金の下でMakai Ocean Engineeringによって行われ、ここでダウンロードすることができます。 このレポートは、海洋のためのDoEピアレビューによってピアレビューされています&ハイドロキネティックエネルギーデバイスxiiページと167ここに。
この新しいソフトウェアは、これまでにOTECの環境影響をモデル化するための最も洗練されたツールです。 OTECプラントで実行する場合、このモデルは、プランクトンの増加を最小限に抑えるOTECプラントの海水排出量のサイズ、深さ、および流れを決定できます。 ハワイ海域でモデル化されたすべてのケースでは、海の上部40メートル（130フィート）でプランクトンレベルの増加は発生しませんでした。 40から120メートル（130–400フィート）OTEC誘導プランクトンの成長は低く、よく自然に発生する変動の範囲内です。 これらの結果は，適切に設計された大型ＯＴＥＣ植物は生物学的成長の有意な増加を引き起こさないことを示唆している。 このモデルは、商用OTECが発展するにつれて、開発者や規制当局にとって重要になります。/p>
詳細と価格については、お問い合わせください：
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