Схемы OTEC - электростанций

Системой OTEC принято называть процесс генерации электроэнергии из разницы температур морской воды. Существуют схемы OTEC открытого, закрытого и смешанного цикла.


Схема OTEC закрытого цикла

Системы с замкнутым циклом используют жидкости с низкой температурой кипения, например аммиак (с температурой кипения около -33 ° C при атмосферном давлении), для питания турбины и выработки электроэнергии. Теплую поверхностную морскую воду закачивают через теплообменник для испарения жидкости. Расширяющийся пар вращает турбогенератор. Холодную воду прокачивают через второй теплообменник, пар конденсируется в жидкость, которая затем перерабатывается в рамках системы.
Схема  электростанции OTEC закрытого цикла
 В 1979 году энергетическая лаборатория и несколько частных партнеров разработали "мини OTEC" эксперимент, который считается первым в мире успешным производством чистой электроэнергии от OTEC замкнутого цикла. Мини OTEC располагалась на судне, которое было пришвартовано на 2,4 км от Гавайского побережья, и производила достаточно чистой электроэнергии для освещения лампочек корабля и питания компьютеров и телевизора.

 
Схема OTEC  открытого цикла

 
OTEC открытого цикла использует теплые поверхностные воды непосредственно для производства электричества. Теплая морская вода сначала подается в емкость с низким давлением, что вызывает её кипение. В некоторых схемах, расширение пара приводит в движение турбину низкого давления, присоединенную к электрическому генератору. В результате испарения все соли и другие загрязняющие вещества остаются в контейнере низкого давления, мы получаем чистую пресную воду. Пар конденсируется в жидкость под воздействием холодных температур от океанической воды. Этот метод дает опресненную воду, пригодную для питья и орошения.

Схема электростанции OTEC открытого цикла

В 1984 году Институт исследований солнечной энергии (теперь известный как национальная лаборатория возобновляемых источников энергии) разработал вертикальный испаритель для преобразования теплой морской воды в пар низкого давления для открытого цикла. В мае 1993 года OTEC электростанция открытого цикла была построена на Гавайях, которая производит около 80 кВт. Это был новый рекорд, ранее принадлежащий японской электростанции на  40 кВт установленной в 1982 году.

 

OTEC гибридного цикла

Гибридный цикл сочетает в себе черты замкнутого и открытого цикла систем. В данном случае, тепло воды поступает в вакуумную камеру и пар начинает испаряться, как в процессе испарения открытого цикла. Пар испаряет рабочую жидкость в системе с замкнутым циклом. Затем испаряемая жидкость приводит в движение турбину для производства электроэнергии. Пар конденсируется в теплообменнике и обеспечивает опреснение воды.

Используемые рабочие жидкости

Популярной рабочей жидкостью является аммиак, который имеет превосходные транспортные свойства, простоту и доступность, а также низкую стоимость. Аммиак, однако, токсичный и легковоспламеняющийся. Иногда используют фторированные углеводороды, они не токсичны, не легковоспламеняющиеся, но способствуют разрушению озонового слоя. Углеводороды являются хорошими кандидатами, но они легко воспламеняются; Кроме того, это создаст конкуренцию для использования их непосредственно в качестве топлива.

Размер электростанции зависит от давления паров рабочей жидкости. С увеличением давления паров, размер турбины и теплообменников уменьшается, а толщина стенки трубы и теплообменников увеличивается, чтобы выдержать высокое давление, особенно на стороне испарителя.