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利用海洋热能发电

2018-4-22 21:43| 发布者: dymodel| 查看: 177| 评论: 0|原作者: laoztou

摘要: 温暖的表层水进入热交换器,蒸发氨溶液,产生蒸汽,驱动涡轮机,然后,氨重新冷凝,这要使用冷海水。 海洋热能转换系统,这幅图显示,海洋热能转换工厂的热交换如何进行。海洋表层水与深层水之间的热 ...
温暖的表层水进入热交换器,蒸发氨溶液,产生蒸汽,驱动涡轮机,然后,氨重新冷凝,这要使用冷海水。

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海洋热能转换系统,这幅图显示,海洋热能转换工厂的热交换如何进行。海洋表层水与深层水之间的热差,可用来产生蒸汽,驱动涡轮机。
来源:洛克希德氠丁公司

有可能,未来能源生产可利用地球上热带地区温暖的海洋,利用天然热差,在水中驱动涡轮机。这会相对简单一些,但是,很有趣,需要一根大管子,直径33英尺,在水下延伸一公里。从我们的环境中看,那就有纽约地铁隧道宽,两个半帝国大厦高。
“要产生相当大的电力,海洋热能转换工厂就必须使水流动,”劳里迈尔(Laurie Meyer)说,他是洛克希德氠丁公司(Lockheed Martin)海洋热能转换厂(OTEC :Ocean Thermal Energy Conversion)的首席技术官,正在建设一根新管道,用于10兆瓦的试验工厂。这种结构也需要承受不断摇摆的洋流压力,3200英尺深的大气压力,以及变化的水温,它就是要利用这种水温,所以,制造这根管道一直是一个挑战。这就是洛克希德公司的做法。
海洋是巨大的热水库,特别是在热带,那里有温度差,温暖的表层水和冰凉的深层水温差可达到40华氏度以上。这种温差可用来驱动热力发电机,需要运用的一些原理是来自公用事业发电厂,还有一些来自冷藏。温暖的表层水进入热交换器,蒸发氨溶液,产生蒸汽,驱动涡轮机,然后,氨重新冷凝,这要使用冷海水。然后,把水抽回海洋,比抽进来的时候温暖几度。但是,要使能源生产达到传统化石燃料电厂的规模,也就是100兆瓦或更高的水平,那就需要大量的水。
洛克希德公司首次探讨海洋热能转换是在20世纪70年代,今天重新研究这一概念,是因为能源价格上涨。一座10兆瓦的电厂预计今年晚些时候投入运营。依靠美国海军的拨款,洛克希德公司设计了一种新型复合材料,用来制造管道,工程师们一直在制造样机,公司的工厂在加州(Calif)森尼维尔(Sunnyvale),完整尺度的海洋热能转换管道就会制成,就在发电厂现场,需要直接在水中挤压成型。
一根3200英尺长、33英尺宽的管道,不可能首先在工厂制成,再拖入海洋,沉入水中,迈尔解释说。这有运输方面的挑战,要用铁路或驳船运输,此外,也不可能把它抬升到合适的角度,再沉降到适当的深度。相反,洛克希德公司会在现场制造,采用的一些技术,公司最初开发出来时,是为了建造宇宙飞船。
这一制造工艺称为真空辅助树脂传递成型(VARTM:vacuum-assisted resin transfer moulding),正是这一同样的基础工艺,波音公司曾用来制造787梦想飞机(787 Dreamliner)。真空辅助树脂传递成型通常采用聚酯(polyester)或乙烯基树脂(vinyl resin),用玻璃纤维强化,洛克希德公司在沉降时,要采用定制的比例(他们因为竞争原因,没有透露),可满足所有灵活性和稳定性的要求,用于冷水管。
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海洋热能转换厂的尺度比较:海洋热能转换厂的冷水进水管至少需要1公里长,大约有三个帝国大厦高。
来源:
洛克希德氠丁公司
迈尔说:“我们设计了一个系统,可以采取这一工艺,而且使它垂直,这使我们可以抽出部分管道。”在制作一段时,纤维和树脂要倒入模具,让它们凝固,就像混凝土那样。真空会消除任何缺陷和气泡,就地留下完全形成的管道。迈尔表示,洛克希德公司会分段建造,它们的尺寸仍有待确定。
“一段建造得越长,建成全长管道就越快,但会有一些实际的限制,属于处理完工部分方面的,”她说。
她补充说,要在平台上,这些部分才能成型,平台必须建成,要能够抵御大风,风暴,洋流等现象,而洛克希德公司使用的一些技术,是海上钻井行业首创的。
为了建造10兆瓦的发电厂,洛克希德公司正在建设一根直径4米的管道(约13英尺)。要建造完整尺度的100兆瓦的发电厂,管道直径就需要10米或33英尺。管道的长度取决于冷水的深度,在有些潜在的海洋热能转换地点,冷水可能潜伏在约1000米的深度,而在其他地方,可能会浅一些。世界上有很多地区,海洋热能转换厂都可以运行,大多是在赤道围绕。
例外,也必须建造管道,以避免吸入海洋生物。深层冷水营养丰富,但没有数量密集的海洋生物,因为那里非常暗,但是,有许多哺乳动物,鱿鱼和其他生物,在这个深度,可能会游过进水管。美国环境保护署正与洛克希德公司确定最高进水速度,这样,动物就可以安全游过去,而不会被吸进管道中。
最终,海洋热能转换厂会有益于热带地区,比如夏威夷,菲律宾等等,或是一些海军基地,目前,这些地方都是依赖运进化石燃料。它可以代替或补充传统发电厂,用于大规模基载电力,洛克希德公司这样说。但是,它的运行离不开巨大的管道。

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