Khả năng của việc cải hóa nhiệt năng cho thế hệ quyền lực

Công nghệ này cung cấp nguồn năng lượng dồi dào, đặc biệt thích hợp với các quốc gia trên đảo nhiệt đới và bờ biển sâu, khi thế giới tìm cách đa dạng năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch, OTEC, hiện nay và đêm, để làm giảm tính chất bảo vệ môi trường và địa lý của nó.

Nguyên tắc căn bản nằm sau OTEC

Để có thể làm việc hiệu quả, cần phải có nhiệt độ khác nhau ít nhất 20 °C (36 °F) giữa mặt nước (thường là 25–30 °C) và nước sâu ở độ sâu khoảng 800–1000 mét (thường là 4–6 °C).

Chu trình cơ bản bao gồm ba bước chính: bốc hơi, giãn nở và đông đặc. Nước biển ấm được dùng để đun nóng chất lỏng làm việc, rồi mở rộng và điều khiển tua bin. Nước biển lạnh được bơm lại để làm đông lại chất lỏng, hoàn tất chu trình của chu trình.

Đóng cửa OTEC

Trong hệ thống xe đạp đóng, một chất lỏng hoạt động với một điểm sôi thấp (như khí khử nhiệt, khí propan, hoặc một chất đông lạnh) được làm bốc hơi bởi nước nóng trong máy điều hòa nhiệt. Hơi nước được điều áp mở rộng qua một máy phát điện. sau đó hơi nước nóng được ngưng tụ bằng nước biển lạnh, và chất lỏng được bơm trở lại máy biến đổi. thiết kế đóng cửa có hiệu quả và gọn gàng nhất, làm cho chúng trở thành nguyên mẫu phổ biến nhất cho các nhà máy thương mại.

Open-Cycc OTEC

Hệ thống xe đạp mở sử dụng bề mặt nước ấm như chất lỏng hoạt động nước biển, được làm việc, nước được bốc hơi trong buồng chân không với áp suất thấp, tạo ra hơi nước hơi nóng điều khiển một tua bin, sau đó tiếp xúc với nước biển sâu và ngưng tụ lại thành nước ngọt - một sản phẩm phụ có giá trị. trong khi các nhà máy xe đạp mở có thể sản xuất nước bị khử muối, chúng cần những máy gia tốc lớn hơn và sự quản lý hơi nước cẩn thận, có thể giảm hiệu quả mạng lưới.

Name

Hệ thống lai kết hợp các đặc điểm của các chu kỳ đóng và mở. Thông thường, nước ấm được dùng để tạo ra hơi nước (như một chu kỳ mở), và hơi nước đó được dùng để làm bốc hơi một chất lỏng hoạt động trong vòng thứ hai đóng kín. phương pháp này có thể cải thiện hiệu suất tổng thể trong khi vẫn sản xuất nước sạch. thiết kế lai màu vẫn còn trong giai đoạn nghiên cứu và thí điểm.

Văn cảnh lịch sử và sự tiến bộ toàn cầu

Khái niệm về OTEC không phải là mới mẻ. kỹ sư Pháp Jacques-Arsène d’Arrrval đã đề xuất ý tưởng này lần đầu tiên vào năm 1881, và sinh viên của ông Georges Claude xây dựng nhà máy thí nghiệm đầu tiên ở Cuba vào năm 1930. nhà máy của Claude đã xoay sở để sản xuất 22 kW điện, nhưng những thử thách kỹ thuật — đặc biệt là việc cần có đường kính lớn để ngăn chặn việc thương mại hóa.

Sự chú ý mới vào cuộc khủng hoảng dầu vào những năm 1970 dẫn đến một cuộc nghiên cứu mới. và Trung Quốc và Hàn Quốc cũng đầu tư vào các dự án biểu tình của OTEC. năm 2013, một nhà máy 100 kW đã hoàn thành tại Cộng hòa Hawaii, và một cơ sở hoạt động lớn nhất thế giới ở Okinawa, Nhật Bản, đã sản xuất năng lượng từ năm 2013.

Lợi thế chính của việc cải cách nhiệt năng biển

OTEC đưa ra một số lợi ích đặc biệt khiến nó trở nên hấp dẫn đối với các danh mục đầu tư năng lượng bền vững.

Name

Không giống như năng lượng mặt trời hoặc gió, có thể liên tục, có thể điều khiển điện.

Các chất thải carbon thấp

Các nhà máy sản xuất khí thải không đáng kể, đầu vào năng lượng chính là hiệu ứng bơm nhiệt từ nước biển nóng và lạnh; không có cháy.

Dây dẫn: nước tươi, nuôi trồng thủy sản và nước làm mát

Hệ thống sản xuất nước sạch và nhiên liệu mở và lai OTEC tạo ra nước ngọt như một sản phẩm phụ - một nguồn lực quan trọng cho cộng đồng đảo khô cằn. Thêm vào đó, nước giàu dinh dưỡng sâu và dinh dưỡng có thể được sử dụng trên bề mặt để làm nông nghiệp (v.g.g.v. tảo nông nghiệp, cá vỏ sò) và không khí nước biển (SWAC). Những sản phẩm này cải thiện tính bền vững về mặt kinh tế của các dự án OTEC.

In chân nhỏ

Các nền tảng ngoài khơi OTEC chiếm diện tích bề mặt tương đối ít so với các trang trại mặt trời hoặc tua bin gió cho cùng một khả năng. cơ sở hạ tầng chính là các nhà máy nổi hoặc đất liền và ống nước lạnh giảm hàng trăm mét.

Những thử thách và sự thay đổi kỹ thuật

Bất kể lời hứa, OTEC phải đối mặt với những rào cản đáng kể đã làm chậm hoạt động thương mại.

Chi phí cao thủ đô

Chi phí lớn nhất là ống nước lạnh — thường là một cấu trúc kính kính dài hàng cây số, lớn phải chịu được các dòng hải lưu, bão tố và sinh học. vật liệu xây dựng (không khí, thép, sợi thủy tinh) đắt tiền, và cần thiết thiết phải có các hoạt động biển chuyên biệt. Chi phí thực vật giá mỗi kW hiện nay cao hơn 2–5 lần so với nhiên liệu hóa thạch hoặc dự án gió tương đương.

Năng lượng thấp

Vì nhiệt độ khác nhau chỉ khoảng 20°C, hiệu suất tối đa Carnot là ít hơn 7%, và hiệu suất thực tế trong phạm vi 1% đến 4%. Điều này có nghĩa là cần một dòng nước lớn cho mỗi đơn vị sản xuất điện, yêu cầu bơm mạnh tiêu thụ một phần năng lượng (nải năng lượng tạo ra). Hiệu suất mạng thường chỉ là 2–3%.

Quan tâm đến môi trường và hoạt động

Việc bơm một lượng lớn nước biển sâu có thể làm xáo trộn hệ sinh thái biển, tập hợp sinh vật phù du và giải phóng khí CO2 từ các lớp sâu, và việc thải ra các chùm nhiệt độ hoặc các chùm tia nhiệt có thể làm thay đổi nhiệt độ và độ mặn địa phương.

Ảnh hưởng và chuyển động môi trường

Các nhà máy muối bị mất điện thường được xem là ảnh hưởng thấp, nhưng các đánh giá về môi trường được yêu cầu về việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch hoặc thủy điện, tác dụng của OTEC là di chuyển và có thể được. Việc giám sát các phi công hiện có (v. d., Hawaii) cho thấy nguy cơ bị rò rỉ tối thiểu khi thực hiện tốt nhất.

Một số nhà nghiên cứu cho rằng điều này có thể nâng cao các thủy sản địa phương, mặc dù nó cũng có thể giới thiệu các loài xâm nhập. Các hướng dẫn quốc tế từ [FLT: 0] Hệ thống năng lượng [FLT: 0] [FLT: 1] cung cấp chiến lược giảm thiểu năng lượng.

Khả năng sinh tồn và triển vọng về tương lai

Chi phí cấp điện (LCOE) cho OTEC hiện nay ước tính là 0,20–0.50 trên mỗi cây thí điểm, so với 0,05–0.10 cho gió biển. Tuy nhiên, chi phí được dự đoán giảm đáng kể với tỷ lệ lớn hơn (100 MW và trên) và cải tiến công nghệ trong các vật liệu ống, trao đổi nhiệt và hiệu suất bơm. Thu nhập phụ (nước mới, nước biển, nền văn hóa biển), có thể cải thiện thêm các công việc kinh doanh.

Các công ty như Global OTEC và Masai Ocean EX đang phát triển các thiết kế tiếp theo. Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEC) báo cáo rằng OTEC có thể cung cấp 10% điện toàn cầu vào năm 2050 nếu nghiên cứu và tăng tốc.

Các nước trên đảo làm thị trường chính

Đối với các quốc gia trên đảo nhiệt đới hiện đang dựa vào dầu diesel nhập khẩu, OTEC cung cấp năng lượng độc lập và giá cả ổn định. các dự án tương tự đang được khám phá ở vùng Caribbean và Đông Nam Á.

Kết luận: Vai trò của OTEC trong một tương lai trong sạch năng lượng

Thái Bình Dương, sự cải cách năng lượng nhiệt không phải là một viên đạn bạc, nhưng nó lấp đầy một vị trí quan trọng trong quang phổ năng lượng tái tạo: liên tục, tải, lượng carbon thấp, cung cấp nước sạch và hỗ trợ ngành công nghiệp biển.