История развития систем конвертации температуры морской воды в электроэнергию
- Подробности
- Опубликовано 09.02.2015 11:22
Системы, которые используют разницу температуры воды в океане для производства электроэнергии, называются OTEC (Ocean thermal energy conversion). В них используется тепловой двигатель, способный из разницы температур получить электроэнергию. Океан естественным образом создает необходимые условия. Вода на поверхности океана прогревается солнцем, в то время, как глубокие слои океана остаются холодными.
К преимуществам данной технологии относят возможность получать электроэнергию круглый год, независимо от времени суток. Основным недостатком является низкая производительность системы, из-за небольшой разницы температуры воды в океане.
OTEC системы могут быть с закрытым и открытым циклом. В первом случае используют хладагент, например аммиак. Его особенностью является низкая температура кипения, что делает его эффективным для систем генерации электроэнергии. Самой используемой технологией является цикл Ренкина, с использованием турбины низкого давления.В системах открытого цикла, в качестве рабочей жидкости используется морская вода.
Попытки развивать и совершенствовать OTEC технологии началось в 1880-х годах. В 1881 году Жак Арсен, французский физик , предложил использовать тепловую энергию океана. Первый OTEC завод был построен на Кубе в 1930 году. Система производила 22 кВт электричества, используя систему турбины низкого давления. Завод был впоследствии уничтожен бурей.
В 1935 году был построена электростанция на борту 10,000-тонного сухогруза пришвартовался у берегов Бразилии. Погода и волны разрушили его, прежде чем он смог генерировать полезную мощность.
В 1956 году французские ученые разработали 3 МВт завод в Абиджане, Кот-д'Ивуар .
Строительство завода не было завершено, так как новые находки большого количества дешевой нефти сделали его невыгодным.
В 1962 году J. Гильберт Андерсон и Джеймс Х. Андерсон, младший сосредоточились на повышении эффективности систем получения энергии из разницы температур. Они запатентовали свой новый "замкнутый цикл" в 1967 году. Эта была улучшенная конструкция оригинального замкнутого цикла Ранкина. Новый завода должен производить мощность при меньших затратах, чем от нефти и угля. В то время, однако, их исследования привлекли мало внимания, поскольку уголь и ядерная энергия считались будущим энергетики.
Япония является одной из основных причин развития OTEC технологий. Начиная с 1970 года, Tokyo Electric Power Company успешно построила и запустила завод замкнутого цикла на 100 кВт на острове Науру. Завод начал функционировать 14 октября 1981 года, и производит около 120 кВт электроэнергии. Это был мировой рекорд по мощности от OTEC системы, которая работала на реальную, а не на экспериментальную электрическую сеть.
1981 также отмечен еще одним важным событием в OTEC технологиях, когда русский инженер, д-р Александр Калина, использовал смесь аммиака и воды для производства электроэнергии. Эта новая аммиак-водяная смесь значительно улучшила эффективность замкнутого цикла.
В 1994 году университетом Сага был спроектирована и построена электростанция на 4,5 кВт с целью тестирования недавно изобретенного цикл Уэхара, также названного в честь его изобретателя Харуо Уэхара. Этот цикл превосходит цикл Калина на 1-2%. В настоящее время Институт Ocean Energy, Saga University, является лидером в области исследований OTEC электростанций, также он исследует многие вторичные выгоды этой технологии.
1970-е годы происходил всплеск OTEC исследований и разработок, в связи с арабо-израильской войной, которая вызвала повышение цены на нефть в три раза. Федеральное правительство США инвестировало $ 260 млн в OTEC исследования после того как президент Картер подписал закон, о цели в 10000 МВт OTEC систем к 1999 году
В 1974 году США построили энергетическую лабораторию NELHA, на побережье Гавайских островов. Гавайи имеют отличное расположение для OTEC, благодаря своим теплым поверхностным водам и доступу к очень глубокой, холодной воде. Лаборатория стала ведущей в OTEC технологиях.
Исследования, связанные с открытым циклом OTEC начали проводиться в 1979 году в Институте исследований солнечной энергии (SERI) при финансировании со стороны Министерства энергетики США. Испарители и соответствующим образом настроенные прямые контактные конденсаторы были разработаны и запатентованы SERI. Был создан проект электростанции на 165 кВт. Первоначальный проект использует две параллельных осевых турбины, используя роторы, взятые из больших паровых турбин. Позже, в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) разработан концептуальный проект электростанции с открытым циклом на 210 кВт. Эта конструкция включала такие компоненты: испаритель, конденсатор и турбину в одном вакуумном резервуаре.
В 2002 году Индия провела испытания на плавающей OTEC электростанции около Тамил Наду. Завод был безуспешным вследствие сбоя в глубоководной трубе холодной воды.
В 2006 году Ocean Engineering получила контракт от американского Управления военно-морских исследований (ОНР), на исследования возможности OTEC производить национально значительное количество водорода в тропических водах.
В июле 2011 года, Ocean Engineering завершила проектирование и строительство OTEC теплообменника Test Facility в энергетической лаборатории на Гаваях. Цель объекта: достижение оптимальной конструкции, учитывая срок службы, производительность и стоимость.
Рекомендуем: