Jėgos vandenynai

Kažkada JAV patyrė tikrą energetinį krizę, prezidentas paskelbė nacionalinę energetinę nepriklausomybę moraliniu karo atitikmeniu, federacijos pradėjo leisti tikrus pinigus neįprastiems energijos šaltiniams, o labiausiai nevykęs buvo vandenyno šiluminės energijos konvertavimas (OTEC).

Pagrindinė idėja, pasiūlyta prieš šimtmetį, buvo paprasta: didžiuliai atogrąžų ir subtropinių jūrų ruožai rodo apie 20 °C skirtumą tarp šiltų paviršinių vandenų ir beveik užšąlančių vandenų, esančių kilometru ar dviem žemiau. Toks temperatūrų skirtumas gali varyti masyvias turbinas, gaminančias elektros energiją visą parą ir minimaliai pablogindamas aplinką.

Prieš dvidešimt metų Energetikos departamentas šiai idėjai išmetė daugiau nei 200 mln. Tyrėjai svajojo apie ganomų OTEC gamyklų parką, kurių kiekvienas nuolat sunaudoja net 500 megavatų galios. Tačiau federalinės programos galiojimas pasibaigė su mažais matomais rezultatais, išskyrus daugybę inžinerinių ataskaitų.

Bhaktai JAV ir užsienyje vis kėlė idėją į priekį, tačiau daugiausia dėmesio skyrė mažiems, salose įrengtiems variantams. Kitais metais, jei viskas klostysis gerai, Havajų saloje esančioje Havajų valdžios institucijos natūralios energijos laboratorijoje bus pradėta statyti pirmoji komercinė vandenyno šiluminė elektrinė – vieno megavato jėga.

Elektros galia plius

Skirtingai nuo ankstesnio darbo, šiandieniniai vandenyno šiluminiai projektai neapsiriboja elektros energija, o sutelkia dėmesį į produktų derinį, tinkamą tam tikrai vietai, sako Hansas Krockas, Havajų Manoa universiteto vandenynų inžinerijos profesorius. Tai gali būti:

• gėlas vanduo (dažnai labai paklausus)
• maistingųjų medžiagų turtingo giluminio vandens naudojimas akvakultūrai (įskaitant šaltavandenių žuvų auginimą)
• vėsinimas pakrantėje (šalto vandens tekėjimas per šilumokaičius oro kondicionieriams valdyti gali būti ekonomiškas, palyginti su brangia elektra saloje)

Pavyzdys yra Natūralios energijos laboratorijos vieta Keahole Point mieste Havajuose, kur atliekami novatoriški vandenyno terminiai darbai. Laboratorija prieš dvejus metus uždarė savo paskutinį OTEC prototipą. Tačiau jis ir toliau pumpuoja giluminį vandenį komercinėms akvakultūros operacijoms ir pakrantės vėsinimui.

Laboratorija taip pat prideda dar vieną giliavandenį vamzdį, pakankamai didelį ir gilų, kad galėtų valdyti naują vandenyno šiluminę sistemą, kuri generuos nuo 1 iki 1,4 megavatų galios. 140 centimetrų pločio vamzdis gaminamas iš vientiso beveik trijų kilometrų ilgio, sako Tomas Danielis, NELHA mokslo ir technikos direktorius. 11,2 milijono dolerių vertės vamzdžių projektą planuojama užbaigti kitų metų vasarą.

Visgi, vamzdžio nutempimas į vietą ir atsargiai nuskandinimas yra labai rizikinga operacija, – komentuoja Danielis. (Jis sako, kad Indijos vyriausybės projektas statyti plūduriuojančią vieno megavato vandenyno šiluminę elektrinę nukrito ir prarado vamzdį.)

Važiavimas dviračiu į priekį

Kadangi vandenynų šiluminės elektrinės veikia esant santykinai nedideliam temperatūrų skirtumui, palyginti su įprastomis garu varomomis gamyklomis, inžinieriai sukūrė daug išradingų projektų, kad padidintų efektyvumą, ypač svarbiems šilumokaičiams ir žemo slėgio turbinoms.

Havajų gamykla veiks Kalinos ciklu, o jo darbinis skystis bus sandarus amoniako ir vandens mišinys. Šiltas jūros vanduo išgarina mišinį, kuris varo turbiną. Mišinys suskirstomas į amoniako turtingas ir amoniako neturtingas sroves, kondensuojamas šaltu giliu vandeniu ir sujungiamas kitam ratui.

Kalina technologija plačiai paplitusi naujose įprastose elektrinėse. Hayward, Kalifornijos valstija, Exergy jį panaudojo kitų rūšių gamyklose, kurių temperatūrų skirtumai palyginti nedideli, įskaitant geoterminius įrenginius ir plieno gamyklas. Kiekviena technologijos dalis yra iš lentynos ir ji veikia, sako Krock.

Kaip darbinis skystis patenka aplink (supaprastintą) uždaro ciklo vandenyno šiluminės energijos konversijos sistemą.

Alternatyvų metodą siūlo Sea Solar Power, prieštaringai vertinama vandenynų šilumos įmonė, įsikūrusi Baltimorėje, MD. Jo šilumokaičio konstrukcijoje naudojamas propilenas kaip darbinis skystis ir turbulentinis srauto procesas, įkvėptas šaldymo metodų, sako prezidentas Robertas Nicholsonas.

Nicholsonas teigia, kad „Sea Solar“ įpusėjo dvejų metų trukmės 20 mln. USD projekto, skirto šilumokaičiui ir kitiems komponentams optimizuoti, finansavimui. Tačiau pašaliniai į įmonę vertina pagarbą jos įkūrėjų inžineriniam meistriškumui, susierzinimą dėl atsisakymo detalizuoti savo technologijas ir atsargiai, nes nė vienas jos komercinis projektas dar neįgyvendintas.

Visur vanduo ir kai kas atsigerti

Trečioji galimybė – atvirojo ciklo konstrukcijos, kuriose kaip darbinis skystis naudojamas jūros vanduo – buvo ištirtos pirmiausia dėl gebėjimo gaminti gėlą vandenį. Krock teigia, kad buvo įveiktos dvi pagrindinės problemos – garinimo proceso metu išsiskiriančių dujų kondensacija ir specialių turbinų poreikis.

Jis ir jo mokiniai pasiūlė gamyklą Oahu mieste, kur gėlo vandens ištekliai beveik išeikvoti, sako jis. Apytiksliai 80 milijonų JAV dolerių kainavusi gamykla per dieną pagamintų penkis milijonus galonų gėlo vandens, 8–10 megavatų galios ir 20 megavatų pakrantės vėsinimo.

Salos (šaltojo vandens) upelyje

„Sea Solar Power“ pasirašė susitarimo memorandumą su Guamu dėl vandenyno šiluminės elektrinės kūrimo ir derasi su kitais potencialiais pirkėjais, sako Nicholsonas. Jis tvirtina, kad finansavimas yra skirtas pirmai 10 megavatų jėgainei pastatyti, kuri, jo manymu, kainuoja apie 45–50 mln.

Kroko grupė taip pat pateikė pasiūlymus dėl kitų salose esančių vandenyno šiluminių sistemų. Pavyzdžiui, karinio jūrų laivyno bazė Diego Garcia Indijos vandenyne galėtų sutaupyti 30 procentų energijos ir gėlo vandens gamybos sąnaudų.

Atsižvelgiant į naujas giliavandenes naftos platformas, Meksikos įlanka yra puiki vieta atlikti OTEC, priduria Krock. Ironiška, bet naftos operatoriai neišvengiamai yra šios technologijos paveldėtojai.

Saltwater Pipe svajonės?

Vis dėlto svajonės apie ganomus augalus vis dar sklando, nors daugelis vandenynų inžinierių veteranų į jas žiūri skeptiškai.

„Sea Solar Power“ bendrovė „Nicholson“ teigia, kad gali surinkti kelis OTEC energijos blokus į 100 megavatų galios laivą, kuris yra aštuntadalis už federalinių tyrimų numatytų behemotų dydžio ir kainos. Jis pareiškia, kad dabar esame pasirengę statyti 100 megavatų elektrines.

Kiti ekspertai tokių teiginių neperka. Tai juokinga, sako NELHA Danielius. Pirmiausia turite padidinti dydį.

Toliau horizonte Krock teigia, kad OTEC gamyklos galėtų išgauti vandenilį, kai pasaulio ekonomika pradės pereiti prie šio kuro. Šalto vandens naudojimas kaip šilumos šalintuvas gali padėti vandenilio suskystinimo procesui, pažymi jis.

Robertas Cohenas, Boulder, CO, konsultantas, kuris buvo Energetikos departamento vandenynų energijos programos programos vadovas, išlaiko entuziazmą vandenynų šiluminei energijai. OTEC galiausiai galėtų patenkinti didelę dalį pasaulinių energijos poreikių, sako Cohenas, tiek gamindama elektrą, tiek kurdama daug energijos sunaudojantį kurą, pavyzdžiui, vandenilį.

Tačiau Cohenas pažymi, kad ši technologija nukentėjo nuo didelių tikslų ir pretenzijų istorijos. Atrodo, kad OTEC iškelia itin subjektyvias dviejų grupių nuomones, kurias aš vadinu skeptikais ir uoluoliais, sako Cohenas, o tiesa linkusi slypėti kažkur tarp kraštutinumų.

paslėpti