Dimlyft
Exempel Dimströmsgenerator. A: Vakuumpump som håller lågt tryck i strukturen. B: Inlopp för att låta varmt vatten ytvatten rinna ner till turbinen. C: Basen av strukturen 100M under ytan där turbinen är placerad. D: Kallvattenrör som sträcker sig till djupet (vanligtvis 700 till 1000 meters djup). E: Plats där kallvattenstrålar sprutar uppåt i kärlet.
Mist lift , Mist flow eller Steam lift pumpen är en gaslyftteknik för att lyfta vatten som används i en form av Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC) där vatten faller för att driva en hydroelektrisk turbin. Vattnet pumpas från den nivå det sjunker till med hjälp av stigande ånga som kombineras till ett flerfasflöde . Oberoende av energiproduktion kan tekniken helt enkelt användas som en värmedriven pump som används för att lyfta upp havsvatten från djup för ospecificerad användning.
Drift
Liksom i andra OTEC-scheman med öppen cykel innebär tekniken att havsvatten kokas under lågt atmosfärstryck. Schemat kan ta många former så för illustration kommer en viss form att beskrivas och ett avsnitt nedan kommer att lista detaljer om alternativa former. Förutsättningen för dimlyft är att det finns en betydande termisk gradient. Vanligtvis förväntas varmt ytvatten vara nära 25 °C (77 °F). Kallt vatten från djupet måste vara i närheten av 5 °C (41 °F). En vanlig uppsättning utföringsformer använder ett flytande betongkärl, varav de flesta är nedsänkt under ytan. Stora volymer varmt ythavsvatten faller av tyngdkraften från en betydande höjd, till exempel 100 meter (330 fot) för att generera elektricitet från en hydroelektrisk turbin vid basen av strukturen. "Mist lift" har fått sitt namn av gaslyftstekniken som används för att pumpa tillbaka vattnet ur strukturen. På grund av det partiella vakuumet i strukturen, kokar varmt havsvatten från ytan, vilket skapar stora volymer av stigande ånga. 10 meter (33 fot) till 20 meter upp sprutas strålar av kallt havsvatten uppåt i ångan, drar snabbt ihop den och skapar därigenom betydligt lägre tryck på toppen av strukturen än vid basen. Detta gör att den flerfasiga ångvatten-"dimman" lyfts med stor hastighet till toppen av strukturen där den kommer ut.
Detaljer om variationer
- I landbaserade former lyfts vatten upp i ett torn och vattnet faller för att driva turbinen.
- Flerfasflöde kan övervinna friktionsproblem med cylinderkonstruktioner om strålen av kall vätska skickas uppåt genom cylinderns mitt. Den sammandragna ångan dras mot cylinderns mitt, vilket minskar kontakten mellan delar av flödet med högre densitet och cylinderns väggar.
- Höjden på strukturen kan variera mycket, med större höjder korrelerade med större effektuttag. Det ursprungliga Ridgway-patentet krävde en struktur på 50 meter (160 fot).
- I likhet med luftlyftspumpar kan flerfasflödet ta formen inte bara av en dimma, utan en skummande blandning av bubblor som föreställts av Earl Beck
- Bubbelladdade flerfasflöden tenderar att spränga sina bubblor när de stiger, vilket minskar pumpens prestanda. Denna effekt kan minskas genom användning av ett skummedel såsom ett tvättmedel som föreslagits av Zener och Fetkovich
- Hissen kan delas upp i två lyftsteg som teoretiskt kan generera 800 kilowatt per kubikmeter per sekund kallvatten.
Detaljer som är vanliga i Ridgway-designer
- En vakuumpump upprätthåller ett tryck på 2 400 pascal (0,35 psi) vid basen av strukturen.
- Kallvattenstrålarna skapar ett lägre tryck på 1 200 pascal (0,17 psi) mitt uppe i strukturen.
- Ingående vatten filtreras och avluftas för att avlägsna gaser för att förbättra kokprestandan.
- Dimdroppar i intervallet 200 mikrometer kan lyftas upp till 50 meter av sin egen ånga som genereras av blinkande.
Designfrågor
- Om turbinen uppstår i processen efter att vattnet har lyfts i dimma, kan det finnas ett stort antal mikrobubblor som kan orsaka överdriven kavitation i turbinrotorn.
- Om en nedsänkt struktur används kan kostnaden för den nedsänkta kammaren representera upp till 40 procent av anläggningskostnaden på grund av styrkan och volymen som krävs. En stor volymkammare är nödvändig för att höghastighetsflöden ska stiga utan överdriven friktion. Om strukturen har hög volym och är nedsänkt 100 meter, måste den vara tillräckligt stark för att hålla tillbaka havets vikt på det djupet.
Kostnadsutvärdering
Mist Lift som utnyttjar termiska temperaturskillnader kräver inga stora pumpar och värmeväxlare som i andra typer av OTEC. I slutna system representerar kostnaderna för växlarna den största kostnaden för OTEC-anläggningen, med en 100MW anläggning som kräver 200 växlare i storleken på 20 fots fraktcontainrar.
2010 kontrakterades Makai Ocean Engineering för att konstruera datormodeller för att utvärdera om ett kraftverk i Mist-lyft skulle vara konkurrenskraftigt med de dominerande OTEC-metoderna som eftersträvas av forskare. Studien uppskattade att ett kraftverk i Mist lift skulle kunna vara 17 % till 37 % billigare än en sluten kretsanläggning. I dimflödesanläggningar ägnas nära 40 % av kostnaden åt att skapa ett tillräckligt starkt tryckkärl.