BR112012018271B1

BR112012018271B1 - método para a conexão de tubulação de água fria vertical submersa a uma estrutura flutuante e estrutura de geração de potência em alto mar

Info

Publication number: BR112012018271B1
Application number: BR112012018271-4A
Authority: BR
Inventors: Barry R. Cole; Jonathan M. Ross; Andrew Rekret; Henry Sibenaller; William Schulz; Russ Krull; Laurence Jay Shapiro
Original assignee: The Abell Foundation, Inc.
Priority date: 2010-01-21
Filing date: 2011-01-21
Publication date: 2020-11-24
Also published as: JP2018084238A; CN102844566B; KR20180081843A; JP6317881B2; KR102052726B1; EP4273372A2; EP2526296A2; US11859597B2; US9797386B2; BR112012018271A2; US20120011849A1; JP2015180569A; KR102176303B1; US11371490B2; US20180187658A1; HK1180378A1; KR20190137175A; JP2013518205A; KR20200128197A; EP4273372A3

Abstract

USINA DE CONVERSÃO DE ENERGIA TÉRMICA OCEÂNICA. A presente invenção se refere a uma estrutura de geração de potência em alto mar que compreende uma parte submersa que tem uma primeira parte de convés que compreende um sistema evaporador em múltiplos estágios integral, uma segunda parte de convés que compreende um sistema de condensação integral em múltiplos estágios, uma terceira parte de convés que aloja o equipamento de geração de potência, a tubulação de água fria; e uma conexão de tubulação de água fria.

Description

Pedidos Relacionados

[001] Este pedido reivindica a prioridade do pedido provisorio U.S. N° de serie 61/297.242 depositado no dia 21 de Janeiro de 2010, e do pedido U.S. N° de serie. 12/691.655 depositado no dia 21 de Janeiro de 2010, e do pedido U.S. N° de serie 12/691.663 depositado no dia 21 de Janeiro de 2010. Os conteudos de todos os pedidos anteriores estao aqui incorporados a titulo de referenda em sua totalidade.

Campo Tecnico

[002] A presente invengao se refere as usinas de conversao de energia termica oceanica e, mais especificamente as usinas de conversao de energia termica oceanica, de motor de aquecimento em multiplos estagios, de plataforma de deslocamento minimo do solo e flutuantes.

Antecedentes

[003] O consumo de energia e a demanda por todo o mundo cresceu em uma taxa exponencial. Essa demanda devera continuar a aumentar, particularmente nos paises em desenvolvimento da Asia e America Latina. Ao mesmo tempo, as fontes de energia tradicionais, ou seja, os combustiveis fosseis, vem sendo esgotados a uma taxa acelerada e o custo de exploragao de combustiveis fosseis continua a aumentar. As preocupagoes ambientais e regulamentares estao agravando o problema.

[004] A energia renovavel relacionada a luz solar e uma fonte de energia alternativa que pode proporcionar uma parte da solugao para a demanda crescente por energia. A energia renovavel relacionada a luz solar e atraente pois, diferentemente dos combustiveis fosseis, o uranio, ou mesmo a energia termica "verde", ha pouco ou nenhum risco climatico associado ao seu uso. Alem disso, a energia relacionada a luz solar e gratis e muito abundante.

[005] A Conversao de Energia Termica Oceanica ("OTEC") e uma maneira de produzir a energia renovavel com o uso da energia solar armazenada como calor nas regibes tropicals oceanicas. Os oceanos e mares tropicals ao redor do mundo oferecem um recurso de energia renovavel unico. Em muitas areas tropicals (latitude entre cerca de 20° norte e 20° sul), a temperatura da agua do mar da superficie permanece quase constante. A profundidades de cerca de 30,48 m (100 pes) da temperatura media da superficie da agua do mar varia de modo sazonal entre 28,88 °C e 29,44 °C (75 °F e 85 °F) ou mais. Nas mesmas regibes, a agua profunda do oceano (entre 762 m e 1.208 m (2.500 pes e 4.200 pes) ou mais) permanece quase constante a 4,44 °C (40 °F). Assim, a estrutura oceanica tropical oferece um grande reservatorio de agua quente na superficie e um grande reservatorio de agua fria na profundidade, com uma diferenga de temperatura entre os reservatbrios quentes e frios de entre 1,66 °C e 7,22 °C (35 °F a 45 °F). Essa diferenga de temperatura permanece quase constante ao longo do dia e da noite, com pequenas alteragbes sazonais.

[006] O processo de OTEC usa a diferenga de temperatura entre as aguas tropicals de superficie e profundas para acionar o motor termico para produzir a energia eletrica. A geracao de potencia de OTEC foi identificada no final da decada de 1970 como uma possivel fonte de energia renovavel com uma baixa a zero emissbes de carbono para a energia produzida. Uma usina de OTEC, no entanto, tern uma baixa eficiencia termodinamica comparada as usinas mais tradicionais de geracao de potencia de alta temperatura e de alta pressao. Por exemplo, com o uso das temperaturas medias oceanicas de superficie entre 26,66 °C e 29,44 °C (80 °F e 85°F) e uma temperatura constante de agua profunda de 4,44 °C (40 °F), a eficiencia de Carnot maxima ideal de uma usina de potencia de OTEC sera de 7,5 a 8%. Na operapao pratica, a eficiencia de potencia bruta de um sistema de energia de OTEC foi estimada em cerca de metade do limite de Carnot, ou cerca de 3,5 a 4,0%. Alem disso, a analise realizada por pesquisadores lideres nas decadas de 1970 e 1980, e documentada em "Renewable Energy from the Ocean, a Guide to OTEC" William Avery e Wu Chih, Imprensa da Universidade de Oxford, 1994 (aqui incorporada por referenda) indica que entre um quarto a metade (ou mais) da potencia electrica bruta gerada por uma usina de OTEC que opera com uma AT de 4,44 °C (40 °F) seria necessario para executar as bombas de agua e de fluido de trabalho e para fornecer a potencia a outras necessidades auxiliares da usina. A partir disso, a baixa eficiencia liquida global de uma usina de OTEC que converte a energia termica armazenada nas aguas superficiais do oceano em energia eletrica liquida nao tern sido uma oppao de produpao de energia comercialmente viavel.

[007] Um fator adicional que resulta em mais redupoes na eficiencia termodinamica global e a perda associada ao fornecimento de controles necessaries sobre a turbina para a regulapao precisa de frequencia. Isto introduz as perdas de pressao no ciclo de turbina que limitam o trabalho que pode ser extraido da agua quente do mar. Esta baixa eficiencia de OTEC liquida em comparapao as eficiencias tipicas de motores termicos que operam em altas temperaturas e pressoes conduziu a hipotese amplamente aceita por planejadores de energia de que a potencia de OTEC e demasiada cara para competir com metodos mais tradicionais de produpao de energia.

[008] De fato, as exigencias de potencia eletrica parasitica sao particularmente importantes em uma usina de OTEC, devido a diferenga de temperatura relativamente pequena entre a agua quente e a agua fria. Para alcangar a transferencia maxima de calor entre a agua quente do mar e o fluido de trabalho, e entre a agua fria do mar e os fluidos de trabalho, grandes areas superficiais de troca de calor sao necessarias, juntamente com altas velocidades de fluido. O aumento de qualquer um destes fatores pode aumentar de maneira significativa a carga parasitica na usina de OTEC, diminuindo assim a eficiencia liquida. Um sistema de transferencia de calor eficiente que maximiza a transferencia de energia do diferencial de temperatura limitada entre a agua do mar e o fluido de trabalho iria aumentar a viabilidade comercial de uma usina de OTEC.

[009] Alem das eficiencias relativamente baixas com as cargas parasiticas inerentes aparentemente grandes, o ambiente de operacional de usinas de OTEC apresenta desafios relacionados a concepgao e operacionais que tambem diminuem a viabilidade comercial de tais operagoes. Conforme anteriormente mencionado, a agua quente necessaria para o motor termico de OTEC e encontrada na superficie do oceano, a uma profundidade de 30,48 m (100 pes) ou menos. Afonte constante de agua fria para o resfriamento do motor de OTEC e encontrada a uma profundidade de entre 822,96 m e 1.280,16 m (2.700 pes e 4.200 pes) ou mais. Tais profundidades nao sao normalmente encontrados em proximidade com os centres populacionais ou ate mesmo massas de terra. Uma usina em alto mar e necessaria.

[0010] Seja a planta flutuante ou fixa a um recurso abaixo d'agua, uma longa tubulagao de admissao de agua fria de 609,6 m (2.000 pes) ou mais e necessaria. Alem disso, devido ao grande volume de agua necessario em operagoes de OTEC comerci al mente viaveis a tubulagao de admissao de agua fria exige um grande diametro (tipicamente entre 1,82 m e 10,66 m (6 e 35 pes) ou mais). A suspensao de uma tubulagao de grande diametro a partir de uma estrutura em alto mar apresenta desafios de estabilidade, de conexao e de construgao que, anteriormente, elevaram os custos de OTEC para alem da viabilidade co merci al.

[0011] Adicionalmente, uma tubulagao que tern o comprimento significative a relagao de diametro, que e suspensa em um ambiente do oceano dinamico pode ser submetida a diferengas de temperatura e correntes oceanicas que variam ao longo do comprimento da tubulagao. Os estresses resultantes da flexao e do caminho de vortices ao longo da tubulagao tambem apresentam os desafios. E as influencias de superficie, como a agao das ondas, apresentam desafios adicionais com a conexao entre a tubulagao e a plataforma flutuante. Um sistema de admissao de tubulagao de agua fria que tern o desempenho, a conexao e a consideragao de construgao desejaveis aumentaria a viabilidade comercial de uma usina de OTEC.

[0012] As preocupagdes ambientais associadas a uma usina de OTEC tambem tern sido um impedimento para as operagoes de OTEC. Os sistemas de OTEC tradicionais atraem grandes volumes de agua fria rica em nutrientes das profundezas oceanicas e descarregam essa agua na ou proximo a superficie. Essa descarga pode afetar, de forma positiva ou negativa, o ambiente oceanico proximo a usina de OTEC, causando um impacto nas populagoes de peixes e nos sistemas de recife que podem ser estar na corrente da descarga de OTEC.

Sumario

[0013] Os aspectos da presente invengao sao direcionados a uma usina de geracao de potencia que utiliza os processos de conversao de energia termica.

[0014] Os aspectos adicionais da invengao se referem a uma usina de OTEC em alto mar que tern eficiencias gerais aprimoradas com as cargas parasiticas reduzidas, a maior estabilidade, os custos inferiores de construgao e de operagao e a area de cobertura ambiental aprimorada. Outros aspectos incluem os conduites de agua de grande volume que sao integrals com a estrutura flutuante. A modularidade e a segregagao de componentes do motor de aquecimento de OTEC em multiplos estagios reduzem os custos de construgao e de manutengao, limitam a operagao fora da rede e melhoram o desempenho operational. Ainda outros aspectos apresentam uma plataforma flutuante que tern compartimentos de troca de calor integrados e apresenta o movimento minimo da plataforma devido a agao das ondas. A plataforma integrada flutuante tambem pode apresentar o fluxo eficiente da agua quente ou agua fria atraves do trocador de calor em multiples estagios, aumentando a eficiencia e reduzindo a demanda de potencia parasitaria. Os aspectos da invengao podem promover uma area de cobertura termica neutra ambiental pela descarga de agua quente e fria em faixas apropriadas de profundidade/temperatura.A energia extraida sob a forma de eletricidade reduz a temperatura em grande quantidade para o oceano.

[0015] Os aspectos ainda adicionais da invengao se referem a uma tubulagao de agua fria para o uso com uma instalagao de OTEC, a tubulagao de agua fria que e uma tubulagao continua em aduela deslocada.

[0016] Um aspecto se refere a uma tubulagao que compreende uma estrutura tubular alongada que tern uma superficie externa, uma extremidade de topo e uma extremidade de fundo. A estrutura tubular compreende uma pluralidade de primeiro e segundo segmentos em aduela, cada segmento de aduela tern uma parte de topo e uma parte de fundo, em que a parte de topo do segundo segmento de aduela esta deslocada em relagao a parte de topo do primeiro segmento em aduela.

[0017] Um aspecto adicional se refere a uma tubulagao que compreende uma fita ou uma fiada pelo menos parcialmente envolvida ao redor da tubulagao na superficie externa da estrutura tubular. A fita ou fiada podem ser envolvidas de forma circunferencial ao redor da superficie externa da parte de topo da tubulagao, da parte media da tubulagao, ou da parte inferior da tubulagao.A fita ou fiada podem ser envolvidas de forma circunferencial ao redor de todo o comprimento da tubulagao.A fita ou a fiada podem ser fixas de modo a ficarem substancialmente planas contra a superficie externa da tubulagao.A fita ou a fiada podem ser fixas de modo a se projetar para fora a partir da superficie externa da tubulagao. A fita ou a fiada podem ser produzidas a partir do mesmo material, ou diferente, da tubulagao. A fita ou a fiada podem ser ligadas de maneira adesiva a superficie externa da tubulagao, ligadas de maneira mecanica a superficie externa da tubulagao, ou usadas em combinagao com as ligagoes mecanica e adesiva para se fixar a superficie externa da tubulagao.

[0018] Os aspectos adicionais da invengao se referem a uma tubulagao em aduela em alto mar, em que cada segmento de aduela compreende adicionalmente uma lingueta em um primeiro lado e um sulco em um segundo lado para engate de uniao com um segmento de aduela adjacente. A tubulagao de aduela em alto mar pode incluir um sistema de travamento positive para acoplar de forma mecanica um primeiro lado de uma aduela a um segundo lado de uma segunda aduela. A aduela pode ser unida de maneira vertical a partir da parte de topo de uma aduela a parte de fundo de uma aduela adjacente com o uso de garras. Em uma modalidade alternativa, a parte de topo de uma aduela e uma parte de fundo de uma aduela pode incluir um espago vazio de uniao, tai que quando a parte de topo de uma primeira aduela e unida a parte de fundo de uma segunda aduela, os espagos vazios de uniao alinhados. Um design flexivel pode ser injetado nos espagos vazios de uniao alinhados. O Um design flexivel pode ser usado para preencher os vaos em quaisquer superficies unidas. Em aspectos da invengao, o design flexivel e um adesivo de metacrilato.

[0019] As aduelas individuals da presente invengao podem ter qualquer comprimento. Em aspectos, o segment© de aduela fica entre 6,09 m (20 pes) e 27,43 m (90 pes) medidos a partir da parte de fundo a parte de topo da aduela. Os segmentos de aduela podem ser dimensionados para serem enviados por container padrao intermodal. Os segmentos de aduela individuals podem ter uma largura de 25,4 cm (10 polegadas) e 203,2 cm (80 polegadas). Cada segmento de aduela pode ter uma espessura entre 2,54 cm (1 polegada) e 60,96 cm (24 polegadas).

[0020] Em aspectos da invengao os segmentos de aduela podem ser pultrados, extrudados ou moldados. Os segmentos de aduela podem compreender cloreto de polivinila (PVC), cloreto de polivinila dorado (CPVC), plastico de fibra reforgada (FRP), cimento de polimero reforgado (RPMP), polipropileno (PP), polietileno (PE), polietileno de alta densidade reticulado (PEX), polibutileno (PB), acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS); poliester, poliester de fibra reforgada, ester de vinila, ester de vinila reformada, concrete, ceramica ou um composite de um ou mais dos mesmos.

[0021] Em os aspectos adicionais da invengao, um segmento de aduela pode compreender pelo menos um espago vazio interne.Entao, pelo menos um espago vazio pode ser preenchido com agua, espuma de policarbonato ou espuma sintatica.

[0022] Em aspectos da invengao, a tubulagao e tubulagao de admissao de agua fria para uma usina de OTEC.

[0023] Um aspecto adicional da invenpao se refere a uma estrutura de geracao de potencia em alto mar que compreende uma parte submersa, uma parte submersa compreende adicionalmente: uma parte de troca de calor; uma parte de geracao de potencia; e uma tubulapao de agua fria que compreende uma pluralidade de deslocamento dos primeiro e segundo segmentos de aduela.

[0024] Ainda outro aspecto da invenpao se refere um metodo para a formapao de uma tubulapao de agua fria para o uso em uma usina de OTEC, o metodo compreende: a formapao de uma pluralidade de primeiro e segundo segmentos de aduela que se unem aos primeiro e segundo segmentos de aduela alternados, tai que o segundo segmento de aduela e deslocado a partir do primeiro segmento de aduela para formar um tubo alongado continue.

[0025] Um aspecto adicional da invenpao se refere a uma conexao de tubulapao vertical submersa que compreende: uma estrutura flutuante que tern um compartimento de receppao de tubulapao vertical, em que o compartimento de receppao tern um primeiro diametro; uma tubulapao vertical para a inserpao no compartimento de receppao de tubulapao, a tubulapao vertical que tern um segundo diametro menor que o primeiro diametro do compartimento de receppao de tubulapao; uma superficie de mancal parcialmente esferica ou arqueada; e um ou mais detentores, pinhbes ou patilhas moveis operaveis com a superficie de mancal, em que os detentores definem um diametro que e diferente do primeiro ou do segundo diametro quando em contato com a superficie de mancal.

[0026] Um aspecto adicional da invenpao se refere um metodo para a conexao de uma tubulapao vertical submersa a uma plataforma flutuante que compreende: uma estrutura flutuante que tern um compartimento de receppao de tubulapao vertical, em que o compartimento de receppao de tubulapao tern um primeiro diametro, que fornece uma tubulagao vertical que tem uma parte de extremidade de topo que tem um segundo diametro que e menor que o primeiro diametro; que insere a parte de extremidade de topo da tubulagao vertical no compartimento de recepgao; que fornece uma superficie de mancal para sustentar a tubulagao vertical; que estende um ou mais detentores, tai que um ou mais detentores tem um diametro que e diferente do primeiro ou do segundo diametro; que fica em contato com um ou mais detentores com a superficie de mancal para suspender a tubulagao vertical da estrutura flutuante.

[0027] Em aspectos da invengao um ou mais detentores podem ser integrals a tubulagao vertical.Um ou mais detentores podem ser integrals ao compartimento de recepgao. Um ou mais detentores compreendem uma primeira posigao retraida que define um diametro menor que o primeiro diametro. Um ou mais detentores compreendem uma posigao estendida que define um diametro maior que o primeiro diametro. Uma superficie de mancal e integral ao compartimento de recepgao de tubulagao e operavel com um ou mais detentores.A superficie de mancal pode compreender uma superficie esferica de mancal.Um ou mais detentores compreendem adicionalmente uma superficie de acoplamento configurada para entrar em contato com a superficie de mancal.Um ou mais detentores compreendem adicionalmente uma superficie de acoplamento configurada para entrar em contato com a superficie esferica de mancal. A superficie esferica de mancal e a superficie de acoplamento facilitam o movimento relative entre a tubulagao vertical e a estrutura flutuante.

[0028] Em aspectos ainda adicionais, um ou mais detentores compreendem uma primeira posigao retraida que define um diametro maior que o segundo diametro. Um ou mais detentores compreendem uma posigao estendida que define um diametro menor que o segundo diametro. Uma superficie de mancal e integral a tubulagao vertical eoperavel com um ou mais detentores.

[0029] Os aspectos podem incluir um acionamento para estender ou retrain os detentores, o acionamento que e um acionamento controlado de maneira hidraulica, um acionamento controlado de maneira pneumatica, um acionamento controlado de maneira mecanica, um acionamento controlado de maneira eletrica ou um acionamento controlado de maneira eletromecanica.

[0030] Os aspectos adicionais podem incluir um compartimento de recepQao de tubulagao que inclui uma primeira superficie de acoplamento de tubulagao em angulo e uma tubulaQao vertical que compreende a segunda superficie de acoplamento de tubulagao em angulo, em que as primeira e segunda superficies de acoplamento de tubulagao em angulo sao configuradas para guiar de maneira cooperativa a tubulagao vertical durante a insergao da tubulagao vertical no compartimento de recepQao de tubulagao.

[0031] Em aspectos ainda adicionais, uma interface estatica entre a tubulaQao de agua fria e a parte inferior do corpo cilindrico e fornecida que compreende um compartimento de recepQao que tern uma superficie inferior conica e uma almofada de contato para o engate de forma vedada com uma superffeie de colar conica de uma tubulagao de agua fria colar de iQamento.

[0032] Em um metodo exemplificador para a conexao de uma tubulaQao de agua fria a uma parte inferior de um corpo cilindrico, o metodo fornece as etapas que compreendem: conectar os cabos de iQamento e de retenQao a uma parte superior de uma tubulagao de agua fria, em que a parte superior da tubulaQao de agua fria compreende um colar de iQamento que tern uma superffeie de conexao conica; atrair a tubulaQao de agua fria em um compartimento de recepQao de corpo cilindrico com o uso dos cabos de iQamento e de retenQao, em que o compartimento de recepQao compreende uma superficie conica para a recepgao da parte superior da tubulagao de agua fria e uma almofada de contato; fazer com que a superficie de conexao conica da tubulagao de agua fria fique em contato de maneira vedada com a almofada de contato do compartimento de recepgao; e fixar de maneira mecanica os cabos de igamento para manter o contato de maneira vedada entre a superficie de conexao e a almofada de contato.

[0033] Em ainda um aspecto adicional, uma tubulagao de agua fria e fornecida para a conexao estatica a parte inferior de um corpo cilindrico, em que a tubulagao de agua fria compreende uma primeira parte longitudinal e uma segunda parte longitudinal; a primeira parte longitudinal que e conectada a parte inferior do corpo cilindrico e a segunda parte longitudinal que e mais flexivel que a primeira parte longitudinal. Em algum aspecto, uma terceira parte longitudinal pode ser incluida na tubulagao de agua fria que e menos flexivel que a segunda parte longitudinal. A terceira parte longitudinal pode ser mais flexivel que a primeira parte longitudinal. A terceira parte longitudinal pode compreender 50% ou mais do comprimento da tubulagao de agua fria. A primeira parte longitudinal pode compreender 10% ou menos do comprimento da tubulagao de agua fria. A segunda parte longitudinal pode compreender entre 1% e 30% do comprimento da tubulagao de agua fria. A segunda parte longitudinal pode permitir a deflexao da terceira parte longitudinal da tubulagao de agua fria entre 0,5 graus e 30 graus.

[0034] Os aspectos adicionais da invengao se referem a uma usina de OTEC de descolamento minimo do solo, flutuante que tem um sistema de troca de calor de multiplos estagios otimizado, em que os conduces de fornecimento de agua fria e quente e os gabinetes de troca de calor sao integrados de maneira estrutural na plataforma ou estrutura flutuante da usina.

[0035] Os aspectos adicionais incluem uma usina de conversao de energia termica oceanica flutuante. Uma estrutura de deslocamento minimo do solo, como o corpo cilindrico, ou estrutura em alto mar semissubmersa modificada pode compreender uma primeira parte de conves que tern passagens de agua quente do mar integral de forma estrutural, as superficies de troca de calor em multiplos estagios, e as passagens de fluido de trabalho, em que a primeira parte de conves fornece a evaporagao do fluido de trabalho. Uma segunda parte de conves tambem e fornecido, que tern as passagens de agua fria do mar integral de forma estrutural, as superficies de troca de calor em multiplos estagios, e as passagens de fluido de trabalho, em que a segunda parte de conves fornece um sistema de condensagao para condensar o fluido de trabalho de um vapor para um liquido. As primeira e segunda passagens de fluido de trabalho de conves estao em comunicagao com uma terceira parte de conves que compreende um ou mais geradores eletricos acionados por turbinas a vapor para a geracao de potencia.

[0036] Em um aspecto, uma estrutura de geracao de potencia em alto mar e fornecida que compreende uma parte submersa. A parte submersa compreende adicionalmente uma primeira parte de conves que compreende um sistema evaporador em multiplos estagios integral, uma segunda parte de conves que compreende um sistema de condensagao integral em multiplos estagios; uma terceira parte de conves que aloja o equipamento de geracao e transformagao de potencia; uma tubulagao de agua fria e uma conexao de tubulagao de agua fria.

[0037] Em um outro aspecto, a primeira parte de conves compreende adicionalmente uma primeira passagem estrutural de agua quente em estagios que forma um conduite de agua quente de alto volume. A primeira parte de conves tambem compreende uma primeira passagem de fluido de trabalho em estagios disposta em cooperagao com a primeira passagem estrutural de agua quente em estagios para aquecer um fluido de trabalho para um vapor. A primeira parte de conves tambem compreende uma primeira descarga de agua quente em estagios diretamente acoplada a uma segunda passagem estrutural de agua quente em estagios. A segunda passagem estrutural de agua quente em estagios forma um conduite de agua quente de alto volume e compreende uma segunda admissao de agua quente em estagios acoplada a primeira descarga de agua quente em estagios.A disposigao da primeira descarga de agua quente em estagios para a segunda admissao de agua quente em estagios fornece a perda minima de pressao no fluxo de agua quente entre o primeiro e o segundo estagio. A primeira parte de conves tambem compreende uma segunda passagem de fluido de trabalho em estagios disposta em cooperagao com a segunda passagem estrutural de agua quente em estagios para aquecer o fluido de trabalho para um vapor. A primeira parte de conves tambem compreende uma segunda descarga de agua quente em estagios.

[0038] Em um outro aspecto, a parte submersa compreende adicionalmente uma segunda parte de conves que compreende uma primeira passagem estrutural de agua fria em estagios que forma um conduite de agua fria de alto volume. A primeira passagem de agua fria em estagios compreende adicionalmente uma primeira admissao de agua fria em estagios. A segunda parte de conves tambem compreende uma primeira passagem de fluido de trabalho em estagios em comunicagao com a primeira passagem de fluido de trabalho em estagios da primeira parte de conves. A primeira passagem de fluido de trabalho em estagios da segunda parte de conves em cooperagao com a primeira passagem estrutural de agua fria em estagios resfria o fluido de trabalho para um liquido. A segunda parte de conves tambem compreende uma primeira descarga de agua fria em estagios diretamente acoplada a uma segunda passagem estrutural de agua fria em estagios que forma um conduite de agua fria de alto volume. A segunda passagem estrutural de agua fria em estagios compreende uma segunda admissao de agua fria em estagios. A primeira descarga de agua fria em estagios e a segunda admissao de agua fria em estagios sao dispostas para fornecer a perda minima de pressao no fluxo de agua fria da primeira descarga de agua fria em estagios para a segunda admissao de agua fria em estagios. A segunda parte de conves tambem compreende uma segunda passagem de fluido de trabalho em estagios em comunicapao com a segunda passagem de fluido de trabalho em estagios da primeira parte de conves. A segunda passagem de fluido de trabalho em estagios em cooperapao com a segunda passagem estrutural de agua fria em estagios resfria o fluido de trabalho dentro da segunda passagem de fluido de trabalho em estagios para um liquido. A segunda parte de conves tambem compreende uma segunda descarga de agua fria em estagios.

[0039] Em um outra aspecto, a terceira parte de conves pode compreender uma primeira e uma segunda turbina a vapor, em que a primeira passagem de fluido de trabalho em estagios da primeira parte de conves esta em comunicapao com a primeira turbina e a segunda passagem de fluido de trabalho em estagios da primeira parte de conves esta em comunicapao com a segunda turbina. As primeira e segunda turbinas podem ser acopladas a um ou mais geradores eletricos.

[0040] Em aspectos ainda adicionais, uma estrutura de geracao de potencia em alto mar e fornecida que compreende uma parte submersa, a parte submersa compreende adicionalmente uma parte de evaporador de quatro estagios, uma parte de condensador de quatro estagios, uma parte de geracao de potencia de quatro estagios, uma conexao de tubulagao de agua fria e uma tubulagao de agua fria.

[0041] Em um aspecto, a parte de evaporador de quatro estagios compreende um conduite de agua quente que inclui uma primeira superficie de troca de calor em estagios, uma segunda superficie de troca de calor em estagios, uma terceira superficie de troca de calor em estagios e uma quarta superficie de troca de calor em estagios. O conduite de agua quente compreende um membro estrutural vertical de uma parte submersa. A primeira, a segunda, a terceira e a quarta superficie de troca de calor estao em cooperagao com a primeira, a segunda, a terceira e a quarta parte em estagios de um conduite de fluido de trabalho, em que um fluido de trabalho que flui atraves do conduite de fluido de trabalho e aquecido a um vapor em cada uma da primeira, da segunda, da terceira e da quarta parte em estagios.

[0042] Em um aspecto, a parte de condensador de quatro estagios compreende um conduite de agua fria que inclui uma primeira superficie de troca de calor em estagios, uma segunda superficie de troca de calor em estagios, uma terceira superficie de troca de calor em estagios e uma quarta superficie de troca de calor em estagios. O conduite de agua fria compreende um membro estrutural vertical da parte submersa. A primeira, a segunda, a terceira e a quarta superficie de troca de calor estao em cooperagao com a primeira, a segunda, a terceira e a quarta parte em estagios de um conduite de fluido de trabalho, em que um fluido de trabalho que flui atraves do conduite de fluido de trabalho e aquecido para um vapor em cada uma da primeira, da segunda, da terceira e da quarta parte em estagios, com um AT inferior em cada estagio sucessivo.

[0043] Em ainda um outro aspecto, o primeiro, segundo, terceira e quarto conduces de fluido de trabalho em estagios da parte evaporadora estao em comunicagao com uma primeira, segunda, terceira e quarta turbina a vapor, em que o primeiro conduite de fluido de trabalho em estagios da parte evaporadora esta em comunicagao com uma primeira turbina a vapor e escapa para o quarto conduite de fluido de trabalho em estagios da parte de condensador.

[0044] Em ainda um outro aspecto, o primeiro, segundo, terceiro e quarto conduces de fluido de trabalho em estagios da parte evaporadora estao em comunicagao com uma primeira, segunda, terceira e quarta turbina a vapor, em que o segundo conduite de fluido de trabalho em estagios da parte evaporadora esta em comunicagao com uma segunda turbina a vapor e escapa para o terceiro conduite de fluido de trabalho em estagios da parte de condensador.

[0045] Em ainda um outro aspecto, o primeiro, segundo, terceiro e quarto conduces de fluido de trabalho em estagios da parte evaporadora estao em comunicagao com uma primeira, segunda, terceira e quarta turbina a vapor, em que o terceiro conduite de fluido de trabalho em estagios da parte evaporadora esta em comunicagao com uma terceira turbina a vapor e escapa para o segundo conduite de fluido de trabalho em estagios da parte de condensador.

[0046] Em ainda um outro aspecto, o primeiro, segundo, terceiro e quarto conduces de fluido de trabalho em estagios da parte evaporadora estao em comunicagao com uma primeira, segunda, terceira e quarta turbina a vapor, em que o quarto conduite de fluido de trabalho em estagios da parte evaporadora esta em comunicagao com uma quarta turbina a vapor e escapa para o primeiro conduite de fluido de trabalho em estagios da parte de condensador.

[0047] Em ainda um aspecto adicional, um primeiro gerador eletrico e acionado pela primeira turbina, pela quarta turbina, ou por uma combinagao da primeira e da quarta turbina.

[0048] Em ainda um aspecto adicional, um segundo gerador eletrico e acionado pela segunda turbina, pela terceira turbina, ou uma combinagao de ambas as segunda e terceira turbinas.

[0049] Os aspectos adicionais da INVENÇÃO podem incorporar uma ou mais das seguintes caractensticas: as primeira e quarta turbinas ou as segunda e terceira turbinas produzem entre 9MW e 60MW de potencia eletrica; as primeira e segunda turbinas produzem aproximadamente 55MW de potencia eletrica; as primeira e segunda turbinas de um de uma pluralidade de conjuntos de turbo geradores em uma usina de conversao de energia termica oceanica; a primeira admissao de agua quente em estagios fica livre de interferencia da segunda descarga de agua fria em estagios; a primeira admissao de agua fria em estagios fica livre de interferencia da segunda descarga de agua quente em estagios; o fluido de trabalho dentro da primeira ou da segunda passagem de fluido de trabalho em estagios compreende um refrigerante comercial. O fluido de trabalho compreende amonia, prolileno, butano, R-134, ou R-22; o fluido de trabalho nas primeira e segunda passagens de fluido de trabalho em estagios aumenta em temperatura entre -11,11 °C (12° F) e -4,44 °C (24° F); um primeiro fluido de trabalho flui atraves da primeira passagem de fluido de trabalho em estagios e um segundo fluido de trabalho flui atraves da segunda passagem de fluido de trabalho em estagios, em que o segundo fluido de trabalho entra na segunda turbina a vapor em uma temperatura mais baixa que o primeiro fluido de trabalho entra na primeira turbina a vapor; o fluido de trabalho nas primeira e segunda passagens de fluido de trabalho em estagios diminui em temperatura entre -11,11 °C (12° F) e -4,44 °C (24° F); um primeiro fluido de trabalho flui atraves da primeira passagem de fluido de trabalho em estagios e um segundo fluido de trabalho flui atraves da segunda passagem de fluido de trabalho em estagios, em que o segundo fluido de trabalho entra na segunda parte de conves em uma temperatura mais baixa que o primeiro fluido de trabalho entra na segunda parte de conves.

[0050] Os aspectos adicionais da invengao tambem podem incorporar um ou mais dos recursos apresentados a seguir: a agua morna que flui dentro da primeira ou da segunda passagem estrutural de agua quente em estagios compreende: a agua quente do mar, a agua quente de maneira geotermica, a agua de reservatorio aquecida pela luz solar, a agua de resfriamento industrial aquecida, ou uma combinapao das mesmas; a agua quente flui entre 1.892.706 litro/minuto e 2,271 x107 litro/minuto (500.000 e 6.000.000 gpm); a agua quente flui a 2,059x107 litro/minuto (5.440.000 gpm); a agua quente flui entre 147.867,6 litro/minuto e 492.892,2 litro/minuto (300.000.000 Ib/h e 1.000.000.000 Ib/h); a agua quente flui a 1340,667 litro/minuto (2.720.000 Ib/h); a agua fria que flui dentro da primeira ou da segunda passagem estrutural de agua fria em estagios compreende: a agua fria do mar, a agua fresca, a agua fria subterranea ou uma combinapao das mesmas; a agua fria flui entre 94.635,29 litro/minuto e 1,135x107 litro/minuto (250.000 e 3.000.000 gpm); a agua fria flui a 1,294x107 litro/minuto (3.420.000 gpm); a agua fria flui entre 61.611,52 litro/minuto e 86.2561,3 litro/minuto (125.000.000 Ib/h e 1.750.000.000 Ib/h); a agua fria flui a 842,845 litro/minuto (1.710.000 Ib/h).

[0051] Os aspectos da invenpao tambem podem incorporar um ou mais dos recursos apresentados a seguir: a estrutura em alto mar e uma estrutura de deslocamento mfnimo do solo; a estrutura em alto mar e uma estrutura de corpo cilfndrico flutuante; a estrutura em alto mar e uma estrutura semissubmersa.

[0052] Um aspecto ainda adicional da invenpao pode incluir um sistema de troca de calor de alto volume e baixa velocidade para o uso em uma usina de conversao de energia termica oceanica, que compreende: um primeiro gabinete em estagios que compreende adicionalmente uma primeira passagem de fluxo de agua para a troca de calor com um fluido de trabalho; e uma primeira passagem de fluido de trabalho; e um segundo gabinete em estagios acoplado ao primeiro gabinete em estagios, que compreende adicionalmente uma segunda passagem de fluxo de agua para a troca de calor com um fluido de trabalho e acoplada a primeira passagem de fluxo de agua de uma maneira a minimizar a queda de pressao de agua que flui da primeira passagem de fluxo de agua a segunda passagem de fluxo de agua; e uma segunda passagem de fluido de trabalho. Os primeiro e segundo gabinete em estagios compreendem os membros estruturais da usina.

[0053] Em um aspecto, a agua flui do primeiro gabinete em estagios ao segundo gabinete em estagios e o segundo gabinete em estagios esta abaixo do primeiro gabinete em estagios no evaporador. Em um outro aspecto, a agua flui do primeiro gabinete em estagios ao segundo gabinete em estagios e o segundo gabinete em estagios esta acima do primeiro gabinete em estagios nos condensadores e abaixo do primeiro gabinete em estagios nos evaporadores.

[0054] Os aspectos da invengao podem ter uma ou mais das vantagens apresentadas a seguir: uma tubulagao contmua de agua fria em aduela deslocada e mais leve que a construgao de tubulagao segmentada; uma tubulagao continua de agua fria em aduela deslocada tem menos perdas de atrito que uma tubulagao segmentada; as aduelas individuals podem ser dimensionadas para o transporte fa ci I para o local operacional da usina de OTEC; as aduelas podem ser construidas com as caractensticas de flutuabilidade desejadas; a produgao de potencia de OTEC exige pouco a nenhum custo de combustivel para a produgao de energia; as baixas pressoes e baixas temperaturas envolvidas no motor termico de OTEC reduzem os custos de componente e exigem materials comuns comparados aos materials exoticos e de alto custo usados nas usinas de geracao de potencia de alta pressao e de alta temperatura; a confiabilidade da usina e com pa ravel aos sistemas de refrigeracao comerciais, que operam de maneira continua por varies anos sem manutengao significative; tempos de construgao reduzidos em comparagao com as usinas de alta pressao e de alta temperatura, e uma operagao e produgao de energia ambientalmente seguras. As vantagens adicionais podem incluir: o aumento da eficiencia liquida em relagao aos sistemas tradicionais de OTEC; cargas eletricas de sacrificio inferiores; perda de pressao reduzida em passagens de agua quente e fria; componentes modulares, o tempo de produgao autonoma menos frequente; deslocamento minimo do solo e susceptibilidade reduzida a agao das ondas; descarga de agua de resfriamento abaixo dos niveis da superficie; admissao de agua morna livre da interferencia de descarga de agua fria;.

[0055] Os detalhes de uma ou mais modalidades da invengao sao demonstrados nos desenhos anexos e na Descrição abaixo. Outras caracteristicas, objetivos e vantagens da invengao ficarao evidentes a partir da DESCRIÇÃO e dos desenhos, e a partir das reivindicaçoes.

Breve Descrição dos Desenhos

[0056] A figura 1 ilustra um motor termico de OTEC da tecnica anterior exemplificador;A figura 2 ilustra uma usina de OTEC da tecnica anterior exemplificadora;A figura 3 ilustra a estrutura de OTEC da presente invengao;A figura 3A ilustra a estrutura de OTEC da presente invengao;A figura 4 ilustra uma tubulagao em aduela em alto mar de uma estrutura de OTEC da presente invengao;A figura 5 ilustra uma imagem detalhada de um padrao de aduela deslocada da presente invengao;A figura 6 ilustra uma vista em segao transversal de umatubulapao de agua fria em aduela deslocada da presente invenpao;As figuras 7A a C ilustram varias vistas de aduelas individuals da presente invenpao;A figura 8 ilustra uma disposipao de lingueta e de sulco de uma aduela individual da presente invenpao;A figura 9 ilustra um fecho de pressao positiva entre as duas aduelas da presente invenpao;A figura 10 ilustra uma tubulapao de agua fria em aduela deslocada que incorpora uma fiada de reforpo da presente invenpao;A figura 11 ilustra um metodo de construpao de tubulapao de agua fria da presente invenpao;A figura 12 ilustra um exemplo da tecnica anterior de uma conexao de tubulapao em suporte;A figura 13 ilustra uma conexao de tubulapao de agua fria da presente invenpao;A figura 14 ilustra uma conexao de tubulapao de agua fria da presente invenpao;A figura 15 ilustra um metodo de conexao de tubulapao de agua fria da presente invenpao;A figura 16 ilustra uma conexao de tubulapao de agua fria com uma tubulapao flexivel de agua fria da presente invenpao;A figura 17 ilustra uma conexao de tubulapao de agua fria da presente invenpao;A figura 18 ilustra uma tubulapao de agua fria com um colar de ipamento da presente invenpao;A figura 19 ilustra uma vista em perspectiva de corte de um aspecto da presente invenpao;A figura 20 ilustra um piano de conves de um conves de trocador de calor da presente invenpao;A figura 21 ilustra um trocador de calor de gabinete dapresente invengao;Afigura 22A ilustra um ciclo de troca de calor convencional;A figura 22B ilustra um ciclo de troca de calor progressivo em multiplos estagios;A figura 22C ilustra um ciclo hfbrido de troca de calor progressivo em multiplos estagios;A figura 22D ilustra uma queda de pressao de evaporador e a produgao de potencia associada;As figuras 23A-B ilustram um motor termico de OTEC exemplificador da presente invengao.

[0057] Os simbolos de referenda similares nos varios desenhos indicam os elementos iguais exceto onde indicado em contrario.

Descrição Detalhada

[0058] A invengao se refere a uma geracao de potencia eletrica com o uso de tecnologia de Conversao de Energia Termica Oceanica (OTEC). Os aspectos da invengao se referem a uma usina flutuante de OTEC em que tem eficiencias gerais aprimoradas com as cargas parasiticas reduzidas, a maior estabilidade, os custos inferiores de construgao e de operagao e a area de cobertura ambiental aprimorada sobre as usinas de OTEC anteriores. Outros aspectos incluem os conduftes de agua de grande volume que sao integrals com a estrutura flutuante. A modularidade e a segregagao de componentes do motor de aquecimento de OTEC em multiplos estagios reduzem os custos de construgao e de manutengao, limitam a operagao fora da rede e melhoram o desempenho operacional. Ainda outros aspectos apresentam uma plataforma flutuante que tem compartimentos de troca de calor integrados e apresenta o movimento minimo da plataforma devido a agao das ondas. A plataforma integrada flutuante tambem pode apresentar o fluxo eficiente da agua quente ou agua fria atraves do trocador de calor em multiplos estagios, aumentando a eficiencia e reduzindo a demanda de potencia parasitaria. Os aspectos da invenpao podem promover uma area de cobertura termica neutra mediante a descarga de agua quente e fria em faixas apropriadas de profundidade/temperatura.A energia extraida sob a forma de eletricidade reduz a temperatura em grande quantidade para o oceano.

[0059] A OTEC e um process© que usa a energia termica do sol que e armazenada nos oceanos da Terra para gerar a eletricidade. A OTEC utiliza a diferenpa de temperatura entre a camada de topo mais aquecida do oceano e agua profunda mais fria do oceano. Tipicamente, essa diferenpa e pelo menos 2, 22 °C (36 °F). Estas condipoes existem em areas tropicais, aproximadamente entre o Tropico de Capricornio e o Tropico de Cancer, ou ate 20° de latitude norte e sul. O processo de OTEC usa a diferenpa de temperatura para alimentar um ciclo Rankine, com a agua da superficie quente que serve como a fonte de calor e a agua profunda fria que serve como o dissipador de calor. As turbinas do ciclo Rankine acionam os geradores que produzem a potencia eletrica.

[0060] A figura 1 ilustra um tipico motor termico de ciclo Rankine de OTEC 10 que inclui a entrada de agua quente do mar 12, o evaporador 14, a saida de agua quente do mar 15, a turbina 16, a entrada de agua fria do mar 18, o condensador 20, a saida de agua fria do mar 21, o conduite de fluido de trabalho 22 e a bomba de fluido de trabalho 24.

[0061] Em funcionamento, o motor termico 10 pode usar qualquer um de inumeros fluidos de trabalho, por exemplo, os refrigerantes comerciais, como a amonia. Outros fluidos de trabalho podem incluir o prolileno, o butano, R-22 e R-134a.Outros refrigerantes comerciais podem ser usados. A agua quente do mar entre aproximadamente 28,88 °C e 29,44 °C (75 °F e 85 °F) ou mais, e retirada da superficie do oceano ou logo baixo da superficie do oceano atraves da entrada de agua quente do mar 12 e, por sua vez, aquece o fluido de trabalho amonia que passa atraves do evaporador 14. A amonia ferve a uma pressao de vapor de aproximadamente 9,3 atm. O vapor e transportado ao longo do condufte de fluido de trabalho 22 para a turbina 16. O vapor de amonia se expande a medida que ele passa atraves da turbina 16, produzindo potencia para acionar um gerador eletrico 25. Em seguida, o vapor de amonia entra no condensador 20 onde ele e resfriado para um liquido pela agua fria do mar extraida de uma grande profundidade do oceano de aproximadamente 914,4 m (3.000 pes). A agua fria do mar entra no condensador a uma temperatura de aproximadamente 4,44 °C (40 °F). A pressao de vapor do fluido de trabalho de amonia na temperatura no condensador 20, aproximadamente 10,55 °C (51 °F) e de 6,1 atm. Assim, uma diferenpa de pressao significativa esta disponivel para acionar a turbina 16 e gerar a potencia eletrica. A medida que o fluido de trabalho de amonia condensa, o liquido fluido de trabalho e bombeado de volta para o evaporador 14 pela bomba de fluido de trabalho 24 atraves do conduite de fluido de trabalho 22.

[0062] O motor termico 10 da figura 1 e essencialmente igual ao ciclo Rankine da maior parte das turbinas, exceto pelo fato de que a OTEC se difere mediante o uso de diferentes fluidos de trabalho e temperaturas e pressoes mais baixas. O motor termico 10 da figura 1 tambem e similar as usinas comerciais de refrigeracao, exceto pelo fato de que o ciclo de OTEC e executado na direpao oposta, de modo que a fonte de calor (por exemplo, agua quente do oceano) e um dissipador de calor frio (por exemplo, agua profunda do oceano) sao usados para produzir a potencia eletrica.

[0063] A figura 2 ilustra os componentes tipicos de uma instalapao flutuante de OTEC 200, que incluem: a embarcapao ou a plataforma210, a entrada de agua quente do mar 212, a bomba de agua quente 213, o evaporador 214, a saida de agua quente do mar 215, o gerador de turbina 216, a tubulaQao de agua fria 217, a entrada de agua fria do mar 218, a bomba de agua fria 219, o condensador 220, a saida de agua fria do mar 221, o conduite de fluido de trabalho 22, a bomba de fluido de trabalho 224 e as conexoes de tubulaQao 230. A instalaQao de OTEC 200 tambem pode incluir a geracao eletrica, os sistemas de transforma?ao e de transmissao, os sistemas de controle de posiQao, como os sistemas de propulsao, de impulsao ou de atracaQao, bem como varies sistemas auxiliares e de suporte (por exemplo, de acomodaQdes da equipe, de potencia de emergencia, de agua potavel, de agua de residuos ou de uso domestico, de combate a incendio, de controle de dano, de reserva de flutuabilidade, e outros sistemas comuns marinhos ou de navios).

[0064] As implementaQoes de usinas de OTEC que utilizam o motor termico basico e o sistema das figures 1 e 2 tem uma eficiencia geral relativamente baixa de 3% ou abaixo. Devido a essa baixa eficiencia termica, as operaQbes de OTEC exigem o fluxo de grandes quantidades de agua atraves do sistema de potencia por quilowatt de potencia gerada. Por sua vez, isso exige grandes trocadores de calor que tem grandes areas superficiais de troca de calor no evaporador e nos condensadores.

[0065] Tais grandes volumes de agua e grandes areas superficiais exigem uma capacidade consideravel de bombeamento na bomba de agua quente 213 e na bomba de agua fria 219, reduQao a potencia eletrica liquida disponivel para a distribuigao para uma instalaQao com base em terra ou para propositos industrials a bordo. Alem disso, o espaQO limitado da maior parte das embarcaQoes de superficie nao facilita de maneira facil os grandes volumes de agua direcionados a e que fluem atraves do evaporador ou do condensador. De fato, os grandes volumes de agua exigem os conduces e tubulapbes de grande diametro. O posicionamento de tais estruturas em espapo limitado exige multiplas flexoes para acomodar outros maquinarios. E o espapo limitado de embarcapoes ou estruturas de superficie tipicas nao facilita a grande area de superficie de troca de calor necessaria para a eficiencia maxima em uma usina de OTEC. Assim, os sistemas de OTEC e a embarcapao ou a plataforma sao, tradicionalmente, grandes e custosos. Isto levou a uma conclusao na industria de que as operapoes de OTEC sao uma oppao de produpao de baixo rendimento de energia e alto custo, quando comparadas a outras oppoes de produpao energeticas que utilizam temperaturas e pressoes mais altas.

[0066] Os aspectos da invenpao abordam os desafios tecnicos de modo a aprimorar a eficiencia das operapoes de OTEC e reduzir o custo de construpao e operapao.

[0067] A embarcapao ou a plataforma 210 exigem pequenos movimentos para minimizar as forpas dinamicas entre a tubulapao de agua fria 217 e a embarcapao ou a plataforma 210 e para fornecer um ambiente de operapao seguro para o equipamento de OTEC na plataforma ou na embarcapao. A embarcapao ou a plataforma 210 tambem devem ter suporte para os fluxos de volume da entrada de agua fria e quente (218 e 212), levando agua fria e quente o suficiente nos teores adequados para garantir a eficiencia do process© de OTEC. A embarcapao ou a plataforma 210 tambem devem permitir a descarga de agua fria e quente atraves das saidas de agua fria e quente (221 e 215) muito abaixo da linha d'agua da embarcapao ou da plataforma 210 para evitar a recirculapao termica na camada de superficie do oceano. Adicionalmente, a embarcapao ou a plataforma 210 devem suportar condipoes ruins do tempo sem desestabilizar as operapoes de geracao de potencia.

[0068] O motor termico de OTEC 10 deve utilizer um ciclo termico altamente eficiente para a eficiencia e a produpao de potencia maximas. A transferencia de calor nos processos de ebulipao e condensapao, bem como os materials e o design do trocador de calor, limitam a quantidade de energia que pode ser extraida a partir de cada peso de agua do mar fria. Os trocadores de calor usados no evaporador 214 e no condensador 220 exigem altos volumes de fluxo de agua quente e fria com baixa perda de carga para minimizar as cargas parasiticas. Os trocadores de calor tambem exigem altos coeficientes de transferencia de calor para melhorar a eficiencia. Os trocadores de calor podem incorporar o material e o design que podem ser adaptados as temperatures de entrada de agua quente e fria para acentuar a eficiencia. O design do trocador de calor deve usar um simples metodo de construpao com quantidades minimas de material para reduzir o custo e o volume.

[0069] Os turbo geradores 216 devem ser altamente eficientes com perdas internas minimas e tambem podem ser adaptados ao fluido de trabalho para melhorar a eficiencia

[0070] A figura 3 ilustra uma implementapao da presente invenpao que melhora a eficiencia das usinas de OTEC anteriores e supera muitos dos desafios tecnicos associados a elas. Essa implementapao compreende um corpo cilindrico para a embarcapao ou a plataforma, com os trocadores de calor e encanamento de agua quente e fria associado integral a fasquia.

[0071] O corpo cilindrico de OTEC 310 aloja um sistema de troca de calor integral em multiplos estagios para o uso com uma usina de OTEC de geracao de potencia. O corpo cilindrico 310 inclui uma parte submersa 311 abaixo da linha d'agua 305. A parte submersa 311 compreende a parte de admissao de agua quente 340, a parte evaporadora 344, a parte de descarga de agua quente 346, a parte de condensador 348, a parte de admissao de agua fria 350, a tubulagao de agua fria 351, a parte de descarga de agua fria 352, a parte de conves do maquinario 354. Um alojamento do conves 360 e definido em cima do corpo cilfndrico que aloja a subestagao eletrica, os sistemas e o maquinario auxiliares e de emergencia, o equipamento de manuseio de barco e os espagos preenchidos, como o escritorio, as acomodagoes o centro de comunicagbes e as salas de controle.

[0072] A figura 3A ilustra um layout exemplificador do maquinario da presente invengao, incluindo a parte de admissao de agua quente 340, a sala de bomba de agua quente 341, a parte evaporadora empilhada 344, o gerador de turbina 349, a parte de condensador empilhada 348, a parte de admissao de agua fria 350 e a sala de bomba de agua fria 351.

[0073] Em funcionamento, a agua quente do mar de entre 28,88 °C e 29,44 °C (75 °F e 85 °F) e extraida atraves da parte de admissao de agua quente 340 e flui para baixo do corpo cilfndrico atraves dos conduces de agua quente integrals de forma estrutural nao mostrados. Devido as exigencies de fluxo de agua de alto volume dos motores termicos de OTEC, os conduces de agua quente direcionam o fluxo para a parte evaporadora 344 de entre 500.000 gpm e 6.000.000 gpm. Tais conduites de agua quente tern um diametro de entre 1,82 m e 10,66 m (6 pes e 35 pes), ou mais. Devido a esse tamanho, os conduites de agua quente sao membros estruturais verticals do corpo cilfndrico 310. Os conduites de agua quente podem ser tubulagbes de grande diametro de resistencia suficiente para sustentar de maneira vertical o corpo cilfndrico 310. Alternativamente, os conduites de agua quente podem ser passagens integrals a construgao do corpo cilfndrico 310.

[0074] A agua quente, em seguida, flui atraves da parte evaporadora 344 que aloja um ou mais trocadores de calor em multiplos estagios empilhados para aquecer um fluido de trabalho para um vapor. A agua quente do mar e, em seguida, descarregada do corpo cilindrico 310 atraves de uma descarga de agua quente 346. A descarga de agua quente pode estar situada ou direcionada atraves de uma tubulaQao de descarga de agua quente a uma profundidade da ou proximo a uma camada termica oceanica que tern aproximadamente a mesma temperatura que a temperatura da descarga de agua quente para minimizar os impactos ambientais. A descarga de agua quente pode ser direcionada para uma profundidade para garantir nenhuma recirculagao termica tanto com a admissao de agua quente quanto com a admissao de agua fria.

[0075] A agua fria do mar e retirada a partir de uma profundidade de entre 762 m e 1.280,16 m (2.500 pes e 4.200 pes), ou mais, a uma temperatura de aproximadamente 4,44 °C (40 °F) atraves da tubulagao de agua fria 351. A agua fria do mar entra no corpo cilindrico 310 atraves da parte de admissao de agua fria 350. Devido as exigencies de grande volume de fluxo de agua dos motores termicos de OTEC, os conduces de agua fria do mar direcionam o fluxo para a parte de condensador 348 de entre 1.892.706 litro/minuto e 1,324x107 litro/minuto (500.000 gpm e 3.500.000 gpm). Tais conduces de agua fria do mar tern um diametro de entre 1,82 m e 10,66 m (6 pes e 35 pes), ou mais. Devido a esse tamanho, os conduces de agua fria do mar sao membros estruturais verticals do corpo cilindrico 310. Os conduftes de agua fria podem ser tubulagoes de grande diametro de resistencia suficiente para sustentar de maneira vertical o corpo cilindrico 310. Alternativamente, os conduftes de agua fria podem ser passagens integrals a construgao do corpo cilindrico 310.

[0076] A agua fria do mar, em seguida, flui para cima para a parte de condensador empilhada em multiplos estagios 348, onde a agua fria do mar resfria um fluido de trabalho para um liquido. A agua fria do mar e, em seguida, descarregada do corpo cilindrico 310 atraves de uma descarga de agua fria do mar 352. A descarga de agua fria pode estar situada ou direcionada atraves de uma tubulaQao de descarga de agua fria do mar a uma profundidade da ou proximo a uma camada termica oceanica que tem aproximadamente a mesma temperatura que a temperatura da descarga de agua fria do mar. A descarga de agua fria pode ser direcionada para uma profundidade para garantir nenhuma recirculaQao termica tanto com a admissao de agua quente quanto com a admissao de agua fria.

[0077] A parte de conves do maquinario 354 pode ser posicionada de maneira vertical entre a parte evaporadora 344 e a parte de condensador 348. O posicionamento da parte de conves do maquinario 354 abaixo da parte evaporadora 344 permite o fluxo de agua quente em linha quase reta a partir da admissao, atraves dos evaporadores em multiplos estagios, e para a descarga. O posicionamento parte de conves do maquinario 354 acima parte de condensador 348 permite o fluxo de agua fria em linha quase reta a partir da admissao, atraves dos evaporadores em multiplos estagios, e para a descarga. A parte de conves do maquinario 354 inclui os turbo geradores 356. Em funcionamento, o fluido de trabalho quente aquecido para um vapor a partir da parte evaporadora 344 flui para um ou mais turbo geradores 356. O fluido de trabalho se expande no turbo gerador 356 acionando assim, uma turbina para a produQao de potencia eletrica. Em seguida, o fluido de trabalho flui para a parte de condensador 348 onde ele e resfriado para um Ifquido e bombeado para a parte evaporadora 344.

[0078] O desempenho dos trocadores de calor e afetado pela diferenQa de temperatura disponivel entre os fluidos, bem como o coeficiente de transferencia de calor nas superficies do trocador de calor. O coeficiente de transferencia de calor, em geral, varia com a velocidade do fluido pelas superficies de transferencia de calor. As velocidades mais elevadas do fluido exigem uma potencia de bombeamento mais elevada, reduzindo assim a eficiencia liquida da usina. Um sistema de troca de calor hibrido e progressive em multiplos estagios facilita as velocidades de fluido inferiores e as maiores eficiencias da usina. O design de troca de calor hibrido e progressive empilhado tambem facilita as quedas de pressao inferior atraves do trocador de calor. E o design da usina vertical facilita a queda de pressao inferior por todo o sistema.Um sistema de troca de calor hibrido e progressivo em multiplos estagios e descrito no pedido de patente U.S. N° 12/691.663 (registro de procurador N° 25667- 0004001), intitulado "Ocean Thermal Energy Conversion Plant," depositado no dia 21 de Janeiro de 2010, estando a totalidade de seu conteudo aqui incorporada, a tftulo de referenda.

Tubulagao de Aqua Fria

[0079] Conforme descrito acima, as operagoes de OTEC exigem uma fonte de agua fria em uma temperatura constante. As variances no resfriamento de agua podem influenciar muito a eficiencia geral da usina de OTEC. Assim, a agua em aproximadamente 4,44 °C (40 °F) e retirada de profundezas de entre 822,96 m (2.700 pes) e 1.280,16 m (4.200 pes) ou mais. Uma longa tubulagao de admissao e necessaria para extrair essa agua fria para a superficie para o uso pela usina de OTEC. Tais tubulagoes de agua fria tern sido um obstaculo para as operagoes de OTEC comercialmente viaveis, devido ao custo na construgao de uma tubulagao de desempenho e durabilidade adequados.

[0080] Tais tubulagoes de agua fria tern sido um obstaculo para as operagoes de OTEC comercialmente viaveis, devido ao custo na construgao de uma tubulagao de desempenho e durabilidade adequados. As operagoes de OTEC exigem grandes volumes de agua em temperatures desejadas de modo a garantir a eficiencia maxima na geracao de potencia eletrica. Os designs anteriores de tubulapao de agua fria especificos para as operapoes de OTEC incluem uma construpao seccional. As sepoes de tubulapao cilindrica foram aparafusadas ou unidas de maneira mecanica em serie ate que um comprimento suficiente seja alcanpado. As sepoes de tubulapao foram montadas proximas a instalapao da usina e a tubulapao totalmente construida foi, em seguida, elevada e instalada. Essa abordagem tern desvantagens significativas que incluem o estresse e a fatiga nos pontos de conexao entre as sepoes de tubulapao.Alem disso, os componentes fisicos de conexao adicionados ao peso geral da tubulapao, que complica ainda mais as considerapoes de estresse e a fatiga nas conexoes de sepao de tubulapao e a conexao entre uma CWP totalmente montada e a plataforma ou embarcapao de OTEC.

[0081] A tubulapao de agua fria ("CWP") e usada para retirar a agua do reservatorio de agua fria em uma profundidade do oceano de entre 822,96 m (2.700 pes) e 1.280,16 m (4.200 pes) ou mais. A agua fria e usada para resfriar e condensar para um liquido o fluido de trabalho gasoso que surge da turbina da usina. A CWP e a sua conexao com a embarcapao ou com a plataforma sao configuradas para suportar as cargas estaticas e dinamicas impostas pelo peso da tubulapao, os movimentos relatives da tubulapao e da plataforma quando submetidas as cargas da onda e da corrente de uma severidade de ate 6 horas consecutivas de chuva, e a carga de colapso induzida pela suepao da bomba de agua. A CWP e dimensionada para suportar o fluxo de agua exigido com baixa perda de retirada e e produzida a partir de um material que e duravel e que e resistente a corrosao na agua do mar.

[0082] O comprimento da tubulapao de agua fria e definido pela necessidade de retirar a agua de uma profundeza onde a temperatura e de aproximadamente 4,44 °C (40 °F). O comprimento da CWP pode ser entre 609,6 m (2.000 pes) e 1.219, 2 m (4.000 pes) ou mais. Em aspectos da presente invenpao, a tubulaQao de agua fria pode ser aproximadamente 914,4 m (3.000 pes) em comprimento.

[0083] O diametro CWP e determinado pelo tamanho da usina e as exigencias de fluxo de agua. A taxa de fluxo de agua atraves da tubulaQao e determinada pela emissao de potencia desejada e a eficiencia da usina de OTEC. A CWP pode transportar a agua fria para o conduite de agua fria da embarcaQao ou para a plataforma em uma taxa de entre 500.000 gpm e 3.500.000 gpm, ou mais. Os diametros da tubulaQao de agua fria podem ser entre 1,82 m e 10,66 m (6 pes e 35 pes) ou mais. Em aspectos da presente INVENÇÃO, o diametro da CWP e de aproximadamente 9,44 m (31 pes) em diametro.

[0084] Os designs anteriores de tubulaQao de agua fria especificos para as operaQoes de OTEC incluiam uma construQao sectional. As seQoes de tubulaQao cilmdrica de entre 3,04 m e 24,38 m (10 pes e 80 pes) em comprimento foram aparafusadas ou unidas em serie ate que um comprimento suficiente seja alcanQado. Com o uso de multiplas seQoes de tubulaQao cilindrica, a CWP poderia ser montada proxima a instalaQao da usina e a tubulaQao totalmente construida poderia ser elevada e instalada. Essa abordagem tem desvantagens significativas que incluem o estresse e a fatiga nos pontos de conexao entre as seQoes de tubulaQao.Alem disso, os componentes fisicos de conexao adicionados ao peso geral da tubulaQao, que complica ainda mais as consideraQoes de estresse e a fatiga nas conexbes de seQao de tubulaQao e a conexao entre uma CWP totalmente montada e a plataforma ou embarcaQao de OTEC.

[0085] Com referenda a figura 4, uma tubulaQao contmua de agua fria em aduela deslocada e mostrada. A tubulaQao de agua fria 451 e livre de unices sectionals como os designs anteriores de CWP, ao inves, ela utiliza uma construgao em aduela de deslocamento. A CWP 451 inclui uma parte de extremidade de topo 452 para a conexao a uma parte submersa da plataforma de OTEC flutuante 411. A parte de extremidade de topo 452 oposta e a parte de fundo 454, que pode incluir um sistema de lastro, um sistema de ancoramento e/ou uma tela de admissao.

[0086] A CWP 451 compreende uma pluralidade de aduelas em deslocamento construidas para formar um cilindro.Em um aspecto, a pluralidade de aduelas em deslocamento pode incluir multiplas primeiras aduelas alternadas 465 e multiplas segundas aduelas 467.Cada primeira aduela inclui uma borda de topo 471 e uma borda de fundo 472.Cada segunda aduela inclui uma borda de topo 473 e uma borda de fundo 474. Em um aspecto, segunda aduela 467 e deslocada de maneira vertical a partir de uma primeira parte de aduela adjacente 465, tai que a borda de topo 473 (da segunda parte de aduela 467) e deslocada entre 3% e 97% de maneira vertical da borda de topo 471 (da primeira parte em aduela 465). Em aspectos adicionais, o deslocamento entre as aduelas adjacentes pode ser aproximadamente, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50% ou mais.

[0087] A figura 5 ilustra uma vista em detalhe de um deslocamento do padrao de aduela de um aspecto da presente invengao. O padrao inclui multiplas primeiras aduelas 465, cada uma que tern uma parte de borda de topo 471, uma parte de borda de fundo 472, uma borda conectada 480 e uma borda de deslocamento 478. O padrao tambem inclui as multiplas segundas aduelas 467, cada uma que tern uma parte de borda de topo 473, uma parte de borda de fundo 474, uma borda conectada 480 e uma borda de deslocamento 479. Na formagao da tubulagao de agua fria, a primeira segao de aduela 465 e unida a segunda segao de aduela 467 tai que a borda conectada 480 e aproximadamente 3% a 97% do comprimento da primeira segao de aduela 465 quando medida a partir da borda de topo 471 para a borda de fundo 472. Em um aspecto, a borda conectada 480 e aproximadamente 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, ou 90% do comprimento da aduela.

[0088] Observa-se que em uma tubulagao totalmente construida, a primeira aduela 465 pode ser unida a segunda aduela 467 ao longo da borda conectada 480. A primeira aduela 465 tambem pode ser conectada as aduelas adicionais ao longo da borda de deslocamento 478, que inclui uma primeira parte de aduela adicional, uma segunda parte de aduela adicional, ou qualquer outra parte de aduela. De maneira similar, a segunda aduela 467 pode ser unida a primeira parte de aduela ao longo da borda conectada 480. E a segunda aduela 467 pode ser unida a outra aduela ao longo da borda de deslocamento 479, que inclui uma aduela ao longo da borda de deslocamento 479, que inclui uma primeira parte de aduela adicional, uma segunda parte de aduela adicional, ou qualquer outra parte de aduela.

[0089] Em aspectos, a borda conectada 480 entre as multiplas primeiras aduelas 465 e as multiplas segundas aduelas 467 pode ter um comprimento consistente ou porcentagem do comprimento da aduela para cada aduela em redor da circunferencia da tubulagao. A borda conectada 480 entre a multiplas primeiras aduelas 465 e as multiplas segundas aduelas 465 pode ter um comprimento consistente ou porcentagem do comprimento da aduela para cada aduela ao longo do eixo longitudinal da tubulagao de agua fria 451. Nos aspectos adicionais, a borda conectada 480 pode variar em comprimento entre as primeiras aduelas 465 e a segundas aduelas 467 alternadas.

[0090] Conforme ilustrado na figura 5, a primeira aduela 465 e segunda aduela 467 tern as mesmas dimensoes. Em aspectos, a primeira aduela 465 pode ter entre 76,2 cm e 330,2 cm (30 polegadas e 130 polegadas) de largura ou mais, 9,14 m e 18,28 m (30 pes a 60 pes) de longa, e entre 1,54 cm e 60,96 cm (1 polegada e 24 polegadas) de espessura. Em um aspecto, as dimensdes da aduela podem ser aproximadamente 203,2 cm (80 polegadas) de largura, 12,19 m (40 pes) de comprimento e 10,16 cm a 30,48 cm (4 polegadas a 12 polegadas) de espessura. Alternativamente, a primeira aduela 465 pode ter um comprimento ou uma largura diferente da segunda aduela 467.

[0091] A figura 6 ilustra uma vista em seQao transversal da tubulaQao de agua fria 451 que mostra a primeira aduela 465 e a segunda aduela 467 alternadas. Cada aduela inclui uma superficie interna 485 e uma superficie externa 486.As aduelas adjacentes sao unidas ao longo da superficie conectada 480. Quaisquer duas superficies conectadas em lados opostos de uma unica aduela definem um angulo a. O angulo a e determinado pela divisao de 360° pelo numero total de aduelas. Em um aspecto, a pode ser entre 1° e 36°. Em um aspecto, a pode ser 22,5° para uma tubulaQao de 16 aduelas ou 11,25° para uma tubulaQao de 32 aduelas.

[0092] As aduelas individuals da tubulaQao de agua fria 451 podem ser produzidas a partir de cloreto de polivinila (PVC), cloreto de polivinila dorado (CPVC), plastico de fibra reforQada (FRP), cimento de polimero reforQado (RPMP), polipropileno (PP), polietileno (PE), polietileno de alta densidade reticulado (PEX), polibutileno (PB), acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS); poliuretano, poliester, poliester de fibra reforQada, poliester de nailon reforQado, ester de vinila, vinil de fibra reforQada, ester de vinila de nailon reforQado, concrete, ceramica, ou um composite de um ou mais dos mesmos. As aduelas individuals podem ser moldadas, extrudadas ou pultradas com o uso das tecnicas-padrao de fabricaQao. Em um aspecto, aduelas individuals sao pultradas para o formato desejado e formam e compreendem um ester de vinila de nailon ou fibra reforQado. Os esteres de vinila estao disponiveis junto a Ashland Chemical de Covington, Kentucky, EUA.

[0093] Em um aspecto, as aduelas sao unidas as aduelas adjacentes com o uso de um adesivo apropriado. Uma resina flexivel pode ser usada para fornecer uma uniao flexivel e um desempenho de tubulaQao uniforme. Em aspectos da INVENÇÃO, as aduelas que compreendem um ester de vinila reforQado sao unidas as aduelas adjacentes com o uso de uma resina de ester de vinila. Os adesivos de metacrilato tambem podem ser usados, como MA560-1 produzido pela Plexis Structural Adhesives de Danvers, Massachusetts, EUA.

[0094] Com referenda a figures 7A a 7C, varias construQoes de aduela sao mostradas, em que uma aduela individual 465 inclui uma borda de topo 471, uma borda de fundo 472 e um ou mais vaos 475. O vao 475 pode ser oco, preenchido com agua, preenchido com uma resina, preenchido com um adesivo ou preenchido com um material de espuma, como uma espuma sintatica. A espuma sintatica e uma matriz de resina e pequenas microesferas de vidro. As microesferas podem ser ocas ou solidas. O vao 475 pode ser preenchido para influenciar a flutuabilidade da aduela e/ou da tubulaQao de agua fria 451. A figura 7A ilustra um unico vao 475. Em um aspecto, multiplos vaos 475 podem ser espaQados de maneira igual ao longo do comprimento da aduela, conforme ilustrado nas figures 7B. Em um aspecto, um ou mais vaos 475 podem ser posicionados em direQao a uma extremidade da aduela, por exemplo, em direQao a borda de fundo 472, conforme ilustrado na figura 7C.

[0095] Com referenda a figura 8, cada aduela individual 465 pode incluir uma borda de topo 471, uma borda de fundo 472, um primeiro lado longitudinal 491 e um segundo lado longitudinal 492. Em um aspecto, o lado longitudinal 491 inclui um membro de marcenaria, como uma lingueta 493. O membro de marcenaria pode alternativamente incluir, biscuits, junta meio sobreposta, ou outras estruturas de marcenaria. O segundo lado longitudinal 492 inclui uma superficie de marcenaria de acoplamento, como um sulco 494. Em uso, o e primeiro lado longitudinal 491 de uma primeira aduela se acopla ou se une ao segundo lado longitudinal 492 de uma segunda aduela. Embora nao seja mostrado, as estruturas de uniao, como uma lingueta ou o sulco, ou outras estruturas, podem ser usadas na borda de topo 471 e na borda de fundo 472 para unir uma aduela a uma aduela adjacente de maneira longitudinal.

[0096] Em aspectos da invengao, o primeiro lado longitudinal pode incluir uma conexao de fecho de pressao positiva 491 para o engate de uniao ao segundo lado longitudinal 492. As conexoes de fecho de pressao positiva ou as conexoes de fecho de pressao sao descritas de maneira geral na Patente U.S. N° 7.131.242, incorporadas aqui em totalidade a titulo de referenda. O comprimento total da lingueta 493 pode incorporar um fecho de pressao positiva ou as partes da lingueta 493 podem incluir um fecho de pressao positiva. A lingueta 493 pode incluir os rebites de fecho. Observa-se que onde a lingueta 493 inclui uma estrutura de fecho de pressao, uma estrutura de recepgao adequada e fornecida no segundo lado longitudinal que tern o sulco 494.

[0097] A figura 9 ilustra um sistema exemplificador de fecho de pressao positiva, em que a parte macho 970 inclui o colar 972.A parte macho 970 se engata de maneira mecanica a parte de recepgao 975 que inclui a montagem de colar em recesso 977 incluida. Em uso, a parte macho 970 e inserida em uma parte de recepgao 975, tai que a parte de colar 972 se engata na montagem de colar em recesso 977, permitindo assim a insergao da parte macho 970, mas ao mesmo tempo impedindo a sua liberagao ou retirada.

[0098] As unioes do fecho de pressao positiva entre partes em aduela da tubulaQao em aduela em alto mar podem ser usadas para fechar de maneira mecanica duas partes em aduela. As unides do fecho de pressao positiva podem ser usadas sozinhas ou em combinagao com uma resina ou um adesivo. Em um aspecto, uma resina flexivel e usada em combinagao com a uniao do fecho de pressao positiva.

[0099] A figura 10 ilustra uma tubulagao de agua fria 451 que tem uma construgao de aduela em deslocamento que compreende multiplas primeiras aduelas 465 e segundas aduelas 467 alternadas e que compreende adicionalmente uma fita enrolada em espiral 497 que cobre pelo menos uma parte da superficie externa da tubulagao de agua fria 451. Em aspectos, a fita e continua a partir da parte de fundo 454 da tubulagao de agua fria 451 ate a parte de topo 452 da tubulagao de agua fria 451. Em outros aspectos, a fita 497 e fornecida apenas naquelas partes da tubulagao 451 que sao submetidas ao caminho de vortices devido ao movimento da agua alem da tubulagao de agua fria 451. A fita 497 fornece o suporte radial e longitudinal para a tubulagao de agua fria 451. A fita 497 tambem impede a vibragao ao longo da tubulagao de agua fria e reduz o caminho de vortices devido a agao da corrente oceanica.

[00100] A fita 497 pode ter a mesma espessura e largura que uma aduela individual de tubulagao de agua fria 451 ou pode ter duas, tres, quatro vezes ou mais a espessura e ate 10 vezes (por exemplo, 2, 3, 4, 5, 6, 7 8, 9 ou 10 vezes) a largura de uma aduela individual.

[00101] A fita 497 pode ser montada na superficie externa da tubulagao de agua fria de modo a ficar substancialmente plana ao longo da superficie externa. Em uma modalidade, a fita 497 pode se projetar para fora a partir da superficie externa da tubulagao de agua fria 451 de modo a formar uma fiada enrolada em espiral. Em aspectos da invengao, uma aleta, uma lamina ou uma folha metalica podem ser fixadas a varias partes da fita ou fiada 497. Tais aletas podem formar um helice em espiral ao redor de uma parte da tubulaQao de agua fria ou que enrola todo o comprimento da tubulagao de agua fria. As aletas podem ter um angulo e podem ser fornecidas ao redor da fiada em qualquer numero de maneira a evitar as condigoes de vortice causadas pela tubulagao de agua fria. Em alguns aspectos, as aletas podem se projetar a partir da superficie da tubulagao em uma distancia entre 1/32 avos e 1/3 do diametro da tubulagao (por exemplo, cerca de 1/32 avos do diametro da tubulagao, cerca de 1/16 avos do diametro da tubulagao, cerca de 1/8 avos do diametro da tubulagao, cerca de 1/7 avos do diametro da tubulagao, cerca de 1/6 avos do diametro da tubulagao, cerca de 1/5 avos do diametro da tubulagao, cerca de 1/4 avos do diametro da tubulagao e cerca de 1/3 avos do diametro da tubulagao).

[00102] A fita 497 pode ser qualquer tipo de material adequado compativel com o material das multiplas aduelas que formam a tubulagao de agua fria 451, que incluem: cloreto de polivinila (PVC), cloreto de polivinila dorado (CPVC), plastico de fibra reforgada (FRP), cimento de polimero reforgado (RPMP), polipropileno (PP), polietileno (PE), polietileno de alta densidade reticulado (PEX), polibutileno (PB), acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS); poliuretano, poliester, poliester de fibra reforgada, ester de vinila, ester de vinila reforgado, concreto, ceramica, ou um composite de um ou mais dos mesmos. A fita 497 pode ser moldada, extrudada ou pultrada com o uso das tecnicas- padrao de fabricagao. Em um aspecto, a fita 497 e pultrada para o formato e forma desejados e compreende um ester de vinila reforgado com nailon ou fibra similar aquele usado com as aduelas da tubulagao de agua fria 451. A fita 497 pode ser unida a tubulagao de agua fria 451 com o uso de um adesivo apropriado ou resina que inclui as resinas de qualquer um dos materials acima.

[00103] Em alguns aspectos, a fita 497 nao e continua ao longo do comprimento da tubulagao de agua fria 451. Em alguns aspectos, a fita 497 nao e continua em redor da circunferencia da tubulagao de agua fria 451.Em alguns aspectos, a fita 497 compreende as tiras verticals unidas a superficie externa da tubulagao de agua fria 451.Em alguns aspectos, onde o suporte estrutural radial ou outro e exigido, a fita 497 pode ser um membro de suporte circunferencial ao redor da superficie da tubulagao de agua fria.

[00104] A fita 497 pode ser ligada de maneira adesiva ou unida a superficie externa da tubulagao de agua fria, com o uso de um adesivo flexivel adequado. Em um aspecto, a fita 497 pode ser acoplada de maneira mecanica a superficie externa da tubulagao de agua fria 451 com o uso de multiplos fechos de pressao positiva.

[00105] Com relagao a figura 11, um metodo exemplificador da montagem de uma tubulagao de agua fria apresenta o transporte eficiente e a montagem da tubulagao de agua fria 451. As segoes de tubulagao cilindricas verticals sao montadas mediante o alinhamento 1110 que alterna as primeira e segunda partes de aduela para ter o deslocamento desejado conforme descrito acima.As primeira e segunda partes de aduela, em seguida, sao unidas 1120 para formar uma segao de tubulagao cilindrica. As primeira e segunda aduelas em deslocamento podem ser unidas com o uso de qualquer um de uma variedade de metodos de uniao. Em um aspecto, as multiplas primeira e segunda partes de aduela em deslocamento sao unidas com o uso de uma disposigao de lingueta e de sulco e um adesivo flexivel. Em um aspecto, as multiplas primeira e segunda partes de aduela sao unidas com o uso de um fecho mecanico de pressao positiva. Uma combinagao de lingueta e sulco, mecanismos de fecho por pressao e adesivos flexiveis pode ser usada.

[00106] Depois da uniao 1120 das multiplas primeira e segunda partes de aduela para formar uma segao de tubulaQao cilindrica que tem as primeira e segunda partes de aduela em deslocamento, uma faixa de retengao, uma manga inflavel ou outro molde pode ser fixo 1122 a segao de tubulagao cilindrica para fornecer o suporte e a estabilidade a segao de tubulagao. As etapas de alinhamento 1110 e de uniao 1120 das multiplas primeira e segunda partes de aduela em deslocamento podem ser repetidas 1124 para formar qualquer numero de segoes de tubulagao cilindricas pre-fabricadas. Observa-se que a segao de tubulagao cilindrica pode ser pre-fabricada na instalagao da usina de OTEC ou de maneira remota e, em seguida, transportada para a instalagao da usina de OTEC para a construgao adicional para formar a tubulagao de agua fria 451 totalmente montada.

[00107] Ao ter montado pelo menos duas segoes de tubulagao cilindricas que tem as aduelas em deslocamento, as segoes de tubulagao cilindricas superior e inferior sao unidas 1126 e as aduelas em deslocamento de cada segao de tubulagao sao alinhadas.Um adesivo flexivel pode ser aplicado 1130 a junta de topo das aduelas em deslocamento das segoes de tubulagao cilindricas superior e inferior. As aduelas das duas segoes de tubulagao podem ser unidas com o uso de uma variedade de juntas de topo de extremidade que incluem a marcenaria de biscoito. Em um aspecto, as aduelas em deslocamento das segoes de tubulagao cilindricas superior e inferior podem ser dotadas de vaos de uniao de alinhamento que, por sua vez, podem ser preenchidos com um adesivo flexivel.

[00108] Os vaos e as juntas entre as segoes de tubulagao ou entre as aduelas individuals podem ser preenchidos 1132 com a resina flexivel adicional.Uma vez que as duas segoes de tubulagao foram unidas e a resina foi aplicada onde necessario, as duas segoes de tubulagao sao deixadas curar 1134.

[00109] Em seguida, a faixa de retengao e removida 1136 da segao de tubulaQao inferior e uma fiada enrolada em espiral e fixada a ela. A fiada enrolada em espiral pode ser fixada com o uso de uniao adesiva, uniao adesiva, por exemplo, fechos de pressao positiva, ou uma combinagao de uniao adesiva e mecanica.

[00110] Em um aspecto do metodo de conjunto, depois que a fiada em espiral e fixada a segao de tubulaQao inferior, toda a montagem de tubulaQao pode ser alterada, por exemplo, abaixada, de modo que a parte de tubulagao superior se torna a nova parte de tubulagao inferior 1138. Em seguida, uma nova segao de tubulagao cilindrica superior e montada 1140 de maneira similar conforme descrito acima.Ou seja, as primeira e segunda partes de aduela sao alinhadas 1142 para alcangar o deslocamento desejado. Em seguida, as primeira e segunda partes de aduela sao unidas 1144 para formar uma nova segao de tubulagao cilindrica, por exemplo, uma nova segao de tubulagao superior. Conforme anteriormente mencionado, uma faixa de retengao, manga inflavel ou outra molde podem ser usados para fornecer o suporte e a estabilidade a segao de tubulagao cilindrica durante a construgao da tubulagao de agua fria 451.

[00111] Ao ter a nova segao de tubulagao superior 1144 montada, as aduelas em deslocamento da nova segao de tubulagao inferior e da nova segao de tubulagao superior sao alinhadas e atraidas umas as outras 1146.A resina adesivo ou flexivel e aplicada 1148 as juntas de topo de extremidade conforme descrito acima, por exemplo, em conjunto com marcenaria de biscoito ou com os vaos de uniao de alinhamento.Quaisquer vaos entre a nova segao de tubulagao inferior e a nova segao de tubulagao superior ou entre quaisquer das duas partes de aduela podem ser preenchidos 1150 com a resina flexivel adicional.Toda a montagem pode, em seguida, ser deixada curar 1152. O molde de retengao pode ser removido 1154 como antes e a fiada em espiral pode ser fixada a nova parte inferior fixada. E, como antes, toda a montagem de tubulapao pode ser alterada para apresentar a proxima sepao de tubulapao cilindrica. Dessa maneira, o metodo pode ser repetido ate que o comprimento de tubulapao desejado seja alcanpado.

[00112] Observa-se que a uniao das sepoes de tubulapao cilindrica que tern as aduelas em deslocamento pode ser alcanpada de inumeras maneiras consistentes com a presente invenpao. O metodo de uniao aduelas em deslocamento apresenta uma tubulapao continua sem a necessidade de componentes fisicos volumosos, pesados ou que interfiram na uniao entre os segmentos de tubulapao. Assim, uma tubulapao continua que tern as propriedades de material quase uniformes, que incluem a flexibilidade e a rigidez, e fornecida.

Exemplo:

[00113] Uma montagem de tubulapao de agua fria e fornecida que facilita a construpao local de uma tubulapao continua em aduela em alto mar de aproximadamente 914,4 m (3.000 pes). Adicionalmente, o design em aduela considera as cargas adversas de remessa e de manuseio tradicionalmente vivenciadas pela construpao segmentada de tubulapao. Por exemplo, o reboque e a elevapao das tubulapdes segmentadas de agua fria tradicionalmente construidas impdem as cargas perigosas na tubulapao.

[00114] A construpao em aduela permite a fabricapao fora do local de multiplas aduelas de 12,19 m a 15,24 m (40 pes a 50 pes) de comprimento. Cada aduela tern aproximadamente 132,08 cm (52 polegadas) de largura e 10,16 cm a 30,48 cm (4 polegadas a 12 polegadas) de espessura. As aduelas podem ser enviadas empilhadas ou em containers para a plataforma em alto mar e a tubulapao de agua fria pode, em seguida, ser construida na plataforma a partir de multiplas aduelas. Isso elimina a necessidade de uma instalapao separada para a montagem das sepoes de tubulapao.

[00115] As partes de aduela podem ser construidas a partir de um ester de vilina reforQado por nailon que tem um modulo da elasticidade de entre cerca de 66.000 psi e 165.000 psi. As partes de aduela podem um limite de ruptura de entre cerca de 15.000 psi e 45.000 psi, com uma resistencia a tragao entre cerca de 15.000 psi a 45.000 psi. Em um aspecto, as partes de aduela podem ter um modulo da elasticidade de 150.000 psi, um limite de ruptura de 30.000 psi e um limite elastico de 30.000 psi, tai que a CWP instalada se comporta de maneira similar a uma mangueira, em vez de se comportar somente como uma tubulaQao rigida. Isso e vantajoso em condigoes de tempestade uma vez que a tubulagao e mais flexivel e isso evita o craqueamento ou a ruptura. Em um aspecto, a tubulagao pode defletir aproximadamente dois diametros a partir do centro na extremidade inferior nao conectada. A deflexao na extremidade inferior nao conectada nao deve ser grande de modo a interferir com o sistema de atracagao da usina de OTEC ou quaisquer outros sistemas submerses envolvidos nas operagoes da usina.

[00116] A tubulagao de agua fria se conecta a parte de fundo da usina de OTEC. Mais especificamente, a tubulagao de agua fria se conecta com o uso de um mancal dinamico com a parte de fundo do corpo cilindrico de OTEC da figura 3. As conexoes de tubulagao de agua fria em aplicagoes de OTEC sao descritas na segao 4.5 de Avery & Wu, "Renewable Energy from the Ocean, a Guide to OTEC", Imprensa da Universidade de Oxford, 1994, incorporado aqui em sua totalidade a titulo de referenda.

[00117] Uma das vantagens significativas do uso da boia de corpo cilindrico como a plataforma e que isso resulta em rotagoes relativamente pequenas entre o proprio corpo cilindrico e a CWP mesmo nas condigoes mais severas de chuva por 6 horas consecutivas. Alem disso, as forgas verticals e lateral entre o corpo cilindrico e a CWP sao tais que a forga para baixo entre a bola esferica e o seu assento mantem as superficies de apoio em contato em todos os momentos. Devido ao fato de que esse mancal tambem atua como vedagao estanque e nao sai de contato com o seu assento esferico de acoplamento, nao ha necessidade de instalar um mecanismo para manter a CWP no local de maneira vertical. Isso ajuda a simplificar o design do mancal esferico e tambem minimiza as perdas de pressao que seriam causadas de outro modo por quaisquer estruturas ou componentes fisicos adicionais de retengao da tubulagao CWP. As forgas laterals transferidas atraves do mancal esferico tambem sao baixas o suficiente para que eles possam ser acomodados de maneira adequada sem a necessidade de restrigao vertical da CWP.

[00118] A agua fria e retirada atraves da tubulagao de agua fria atraves de uma ou mais bombas de agua fria, e flui atraves de uma ou mais passagens ou conduftes de agua fria para a parte de condensador de uma usina de OTEC em multiplos estagios.

[00119] Os detalhes adicionais da construgao e do desempenho da tubulagao de agua fria sao descritos no Pedido de Patente U.S. N° 12/691.655, (registro de procurador N° 25667-0003001), intitulado "Ocean Thermal Energy Conversion Power Plant Cold Water Pipe" depositada no dia 21 de Janeiro de 2010, estando a totalidade de seu conteudo aqui incorporada a tftulo de referenda.

Conexao de Tubulagao de Aqua Fria

[00120] A conexao entre a tubulagao de agua fria 351 e a plataforma de corpo cilindrico 311 apresenta os desafios operacionais com relagao a construgao e a manutengao. Por exemplo, a tubulagao de agua fria e uma coluna vertical de 609,6 m (2.000 pes) a 1.219, 2 m (4.000 pes) suspensa no ambiente dinamico do oceano. A plataforma ou a embarcagao a qual a tubulagao de agua fria se conecta tambem e flutuante no ambiente dinamico do oceano. Alem disso, a tubulagao e conectada, de forma ideal, abaixo da linha d'agua e, em alguns aspectos, bem abaixo da linha d'agua e proximo ao fundo da embarcagao. A manobra da tubulagao completamente montada na posigao adequada e uma fixagao da tubulagao a embarcagao ou a plataforma e uma tarefa diffcil.

[00121] A conexao de tubulagao de agua fria suporta o peso estatico da tubulagao suspensa da plataforma e leva em consideragao as forgas dinamicas entre a plataforma e a tubulagao suspensa devido a agao das ondas, a vibragao da tubulagao e ao movimento da tubulagao.

[00122] Varias conexoes de tubulagao de agua fria de OTEC, incluindo balanceiro da agulha, esfera e soquete, e conexoes universais sao apresentadas na segao 4.5 de "Renewable Energy from the Ocean, a Guide to OTEC" William Avery e Chih Wu, Imprensa da Universidade de Oxford, 1994, aqui incorporadas a titulo de referenda. Apenas a conexao de balanceiro da agulha foi testada de forma funcional e incluia um balanceiro da agulha de dois eixos que permite a rotagao em 30°. Conforme descrito em Avery e Wu, no piano do balanceiro da agulha, uma carcaga esferica formada no topo da tubulagao. Uma tampa cilindrica com um anel piano de nailon e Teflon fornecia uma vedagao deslizante entre a agua fria na tubulagao e a estrutura de plataforma circundante. A conexao da tubulagao com balanceiro da agulha e ilustrada na figura 12.

[00123] As conexoes anteriores de tubulagao de agua fria foram desenvolvidas para as formas de casco e plataforma tradicionais que exibem maior deslocamento vertical devido ao deslocamento do solo e a agao de onda que as plataformas de corpo cilfndrico. Uma das vantagens significativas do uso da boia de corpo cilfndrico como a plataforma e que isso resulta em rotagoes relativamente pequenas entre o proprio corpo cilfndrico e a CWP mesmo nas condigoes mais severas de chuva por 6 horas consecutivas. Alem disso, as forpas verticals e lateral entre o corpo cilindrico e a CWP sao tais que a forpa para baixo entre a bola esferica e o seu assento mantem as superficies de apoio em contato em todos os momentos. Em aspectos, a forpa para baixo entre a CWP e a superficie de mancal de conexao e entre 0,4 g e 1,0 g. Devido ao fato de que esse mancal tambem atua como vedapao estanque e nao sai de contato com o seu assento esferico de acoplamento, nao ha necessidade de instalar um mecanismo para manter a CWP no local de maneira vertical. Isso ajuda a simplificar o design do mancal esferico e tambem minimiza as perdas de pressao que seriam causadas de outro modo por quaisquer estruturas ou componentes fisicos adicionais de retenpao da tubulaQao CWP. As forpas laterals transferidas atraves do mancal esferico tambem sao baixas o suficiente para que eles possam ser acomodados de maneira adequada sem a necessidade de restripao vertical da CWP.

[00124] Os aspectos da presente invenpao permitem a inserpao vertical da tubulapao de agua fria para cima atraves do fundo da plataforma. Isso e realizado mediante a elevapao da tubulapao de agua fria totalmente montada na posipao abaixo da plataforma. Isso facilita a construpao simultanea da plataforma e na tubulapao, bem como apresenta a instalapao e a remopao facil da tubulapao de agua fria para a manutenpao.

[00125] Com referenda a figura 3, a tubulapao de agua fria 351 se conecta a uma parte submersa 311 da plataforma de corpo cilindrico 310 na conexao de tubulapao de agua fria 375. Em um aspecto, a tubulapao de agua fria se conecta com o uso de um mancal dinamico com a parte de fundo do corpo cilindrico de OTEC da figura 3.

[00126] Em um aspecto da presente invenpao, uma conexao de tubulapao de agua fria e fornecida que compreende um colar de tubulaQao fixado atraves de uma superficie esferica a um detentor movel. O detentor movel e acoplado a base da plataforma de corpo cilindrico. A incorporapao do detentor movel permite a inserQao vertical e a remoQao da tubulaQao de agua fria dentro e fora do compartimento de recepQao da tubulaQao de agua fria.

[00127] A figura 13 ilustra um aspecto exemplificador em que a conexao de tubulaQao de agua fria 375 inclui o compartimento de recepQao de tubulaQao 776 que compreende as paredes de compartimento 777 e os alojamentos de detentor 778. O compartimento de recepQao 776 compreende adicionalmente o diametro de recepQao 780, que e definido pelo comprimento do diametro entre as paredes de compartimento 777. Em aspectos, o diametro de recepQao e maior que o diametro do colar externo 781 da tubulaQao de agua fria 351.

[00128] A conexao de tubulaQao de agua fria 375 e a parte inferior do corpo cilindrico 311 podem incluir o reforQo estrutural e os suportes para sustentar o peso e as forQas dinamicas impostas e transferidas ao corpo cilindrico 311 pela tubulaQao de agua fria 351 uma vez suspensa.

[00129] Com referenda a figura 14, a conexao de tubulaQao de agua fria 375 inclui o alojamento de detentor 778 e o detentor movel 840, que e acoplado de maneira mecanica ao alojamento de detentor 778 para permitir o movimento do detentor 840 a partir de uma primeira posiQao ate uma segunda posiQao. Em uma primeira posiQao, o detentor movel 840 e alojado dentro do alojamento de detentor 778 tai que o detentor 840 nao se projeta para dentro em direQao ao centro do compartimento de recepQao 776 e permanece fora do diametro de recepQao 780. Na primeira posiQao, a parte de extremidade de topo 385 da tubulaQao de agua fria 351 pode ser inserida no compartimento de recepQao de tubulaQao 776 sem a interferencia do detentor movel 840. Em um aspecto alternativo, o detentor movel 840 pode ser alojado em uma primeira posipao, tai que nenhum aspecto do detentor movel 840 se projeta para dentro em direpao ao centro do compartimento de receppao 776 alem do diametro do colar externo 781. Em um outro aspecto, o detentor movel 840 em uma primeira posipao nao interfere com o movimento vertical da tubulapao de agua fria 351 atraves do compartimento de receppao 776.

[00130] Em uma segunda posipao, o detentor movel 840 se estende alem do alojamento de detentor 778 e se projeta para dentro em direpao ao centro do compartimento de receppao 776. Na segunda posipao, o detentor movel 840 se estende para dentro alem do diametro de colar externo 781. O detentor movel 840 pode ser ajustado ou movido a partir de uma primeira posipao ate uma segunda posipao com o uso dos atuadores hidraulicos, dos atuadores pneumaticos, dos atuadores mecanicos, dos atuadores eletricos, dos atuadores eletromecanicos, ou uma combinapao dos mesmos.

[00131] O detentor movel 840 inclui uma superficie de mancal parcial esferica ou arqueada 842. A superficie de mancal arqueada 842 e configurada para fornecer um mancal dinamico para o colar de mancal da tubulapao de agua fria 848 quando o detentor movel 840 esta em uma segunda posipao.

[00132] O colar de mancal da tubulapao de agua fria 842 inclui a superficie de mancal de colar 849. A superficie de mancal arqueada 842 e a superficie de mancal de colar 849 podem ser fixadas de forma cooperativa para fornecer um mancal dinamico para sustentar o peso suspense da tubulapao de agua fria 351. Adicionalmente, a superficie de mancal arqueada 842 e a superficie de mancal de colar 849 sao fixas de forma cooperativa para considerar o movimento relativo entre a tubulapao de agua fria 351 e a plataforma 310 sem desprender a tubulapao de agua fria 351. A superficie de mancal arqueada 842 e a superficie de mancal de colar 849 sao fixas de forma cooperativa para fornecer uma vedapao dinamica de modo que a agua relativamente quente nao possa entrar no compartimento de receppao de tubulapao 776 e, por firn, na admissao de agua fria 350 uma vez que a tubulapao de agua fria 351 e conectada a plataforma 310 atraves da conexao de tubulapao de agua fria 375. Uma vez que a tubulapao de agua fria 351 e suspensa, a agua fria e retirada atraves da tubulapao de agua fria atraves de uma ou mais bombas de agua fria e flui atraves de uma ou mais passagens ou conduces de agua fria ate a parte de condensador de uma usina de OTEC em multiplos estagios.

[00133] A superficie de mancal arqueada 842 e a superficie de mancal de colar 849 podem ser tratadas com um revestimento, como um revestimento de Teflon para impedir a interapao galvanica entre as duas superficies.

[00134] Observa-se que qualquer combinapao de uma superficie de mancal mecanica e um detentor movel ou pinhao para conectar a tubulapao de agua fria a plataforma flutuante e contemplada nas reivindicaçoes e na apresentapao aqui. Por exemplo, nos aspectos, a superficie de mancal arqueada pode ser posicionada acima do detentor movel, a superficie de mancal arqueada pode ser posicionada ao lado do detentor movel, ou mesmo abaixo do detentor movel. Em aspectos, o detentor movel pode ser integral a parte de fundo da plataforma flutuante conforme descrito acima.Em outros aspectos, o detentor movel pode ser integral a tubulapao de agua fria.

[00135] A figura 15 ilustra um metodo exemplificador para a fixapao de uma tubulapao de agua fria a uma plataforma flutuante e, mais especificamente, a uma plataforma flutuante de OTEC. O metodo inclui as linhas de orientapao de instalapao e a carregadeira da plataforma para a tubulapao de agua fria totalmente montada. Em seguida, a tubulapao de agua fria e abaixada abaixo da plataforma e alinhada na posigao adequada. Em seguida, a tubulaQao de agua fria e elevada para o compartimento de recepgao de tubulagao, os detentores moveis ou os pinhoes sao estendidos e a tubulagao e fixa na superficie de mancal arqueada.

[00136] Mais especificamente, os cabos de orientaQao sao fixos 910 a tubulaQao de agua fria totalmente montada 351. Em uma modalidade exemplificadora, a tubulaQao de agua fria 351 pode incluir uma ou mais mangas inflaveis para fornecer a flutuabilidade durante a construgao, o movimento, e a elevaQao da tubulaQao de agua fria. Depois que os fios de orientaQao sao fixos 910 a tubulaQao de agua fria, uma ou mais mangas inflaveis podem ser esvaziadas 915 de modo que a tubulaQao de agua fria e flutuante de forma negativa. Em uma modalidade, a tubulaQao de agua fria tambem pode incluir um peso de nodulo ou outro sistema de lastro que pode ser preenchido de maneira parcial ou completamente com agua ou outro material de lastro para fornecer a flutuabilidade negativa a tubulaQao de agua fria.

[00137] Em seguida, a tubulaQao de agua fria e abaixada 920 para uma posiQao abaixo da conexao de tubulaQao de agua fria 375 da plataforma de OTEC flutuante 310. O lastro pode ser ajustado novamente. Os fios de orientaQao sao ajustados 925 para posicionar de maneira adequada a posiQao da tubulaQao de agua fria abaixo da conexao de tubulaQao de agua fria 375 e o alinhamento pode ser verificado e confirmado 930 atraves de video, sensores remotos e outros meios. A montagem de tubulaQao de agua fria e, em seguida, elevada 935 para uma posiQao tai que o colar de mancal de tubulaQao de agua fria 848 fica acima dos detentores moveis 840 da montagem de conexao da tubulaQao de agua fria. A elevaQao da tubulaQao de agua fria para a conexao de tubulaQao de agua fria pode ser feita com o uso dos fios de orientaQao, as mangas inflaveis, os baldes separaveis ou uma combinaQao dos mesmos.

[00138] Depois que a tubulaQao de agua fria e elevada 935 para a conexao de tubulaQao de agua fria, os detentores moveis sao estendidos 940 para fornecer uma superficie de mancal dinamica para a tubulagao de agua fria. Em seguida, a tubulagao de agua fria e abaixada mediante o ajuste dos fios de orientagao, ao esvaziar as mangas inflaveis ou os baldes separaveis, ou mediante o ajuste do peso do nodulo ou de outro sistema de lastro. Uma combinagao dos mesmos tambem pode ser usada.

[00139] Observa-se que os fios de orientagao, as linhas de dilatagao, as linhas de lastro e similares devem permanecer desobstruidas umas das outras durante o movimento da tubulagao de agua fria. Alem disso, o movimento da tubulagao de agua fria nao deve interferir com o sistema de atracagao da plataforma de OTEC.

[00140] Em um outro aspecto da invengao, uma conexao estatica pode ser feita entre a tubulagao de agua fria e a estrutura de corpo cilindrico. Em tais aspectos, as forgas dinamicas entre uma tubulagao e o corpo cilindrico podem ser consideradas mediante a variagao da flexibilidade da tubulagao proxima a parte de topo da tubulagao. Mediante a permissao do movimento das partes inferior e mediana da tubulagao de agua fria, a necessidade de uma conexao de tubulagao dinamica e reduzida ou completamente evitada. O ato de evitar a necessidade de uma conexao com balanceiro da agulha remove as partes em movimento custosas e simplifica a fabricagao tanto da parte de corpo cilindrico inferior quanto da tubulagao de agua fria

[00141] Com referenda a figura 16, a tubulagao de agua fria 1651 e conectada a parte inferior do corpo cilindrico 1611 sem o uso dos mancais dinamicos descritos acima. A figura 16 ilustra a tubulagao de agua fria conectada a parte inferior da estrutura do corpo cilindrico tanto na configuragao deslocada quanto na configuragao nao deslocada. As partes superiores da tubulagao de agua fria 1651, ou seja, aquelas partes no e abaixo de maneira adjacente ao ponto de conexao e a parte inferior do corpo cilindrico 1611, sao enrijecidas para fornecer uma parte de topo relativamente inflavel 1651A da tubulaQao de agua fria. Abaixo da parte de topo inflexfvel 1651 A, a parte mediana relativamente flexivel 1651B e fornecida.Abaixo da parte mediana flexivel 1651B esta uma parte inferior flexivel de forma moderada 1651C, que pode compreender a parte maior da montagem de tubulaQao de agua fria. Um peso do nodulo ou sistema de lastro pode ser preso ao fundo ou qualquer outra parte da parte inferior flexivel de forma moderada 1651C.

[00142] Conforme ilustrado, a parte mediana flexivel 1651B permite a deflexao das partes inferiores da tubulaQao de agua fria para longe da linha de suspensao da tubulaQao de agua fria. A quantidade de deflexao pode estar entre 0,25 graus e 30 graus, dependendo do comprimento e do diametro da tubulaQao de agua fria suspensa do corpo cilindrico 1011.

[00143] Com referenda a figura 17, a conexao estatica da tubulaQao de agua fria estatica e do corpo cilindrico e detalhada. A parte inferior do corpo cilindrico 1611 inclui o compartimento de recepQao 1713 para a recepQao da parte de topo 1651A da tubulaQao de agua fria 1651. O compartimento de recepQao 1713 inclui a parte afunilada 1714 e as almofadas de contato 1715. A parte superior 1651A da tubulaQao de agua fria 1651 inclui o colar 1755 com a superficie de colar afunilada 1756 e as alQas de iQamento 1775. A tubulaQao de agua fria 1651 e conectada ao corpo cilindrico 1611 pelos cabos de iQamento e de retenQao 1777, que sao presos a tubulaQao de agua fria nas alQas de iQamento 1775. Os cabos 1777 sao fixos aos guinchos mecanicos 1779 alojados na parte inferior do corpo cilindrico 1611.

[00144] Em um metodo exemplificador para a conexao da tubulaQao de agua fria a plataforma de corpo cilfndrico, a tubulagao de agua fria totalmente fabricada e abaixada para um ponto logo abaixo da plataforma de corpo cilfndrico. Os cabos de igamento e de retengao 1777 sao conectados as algas de igamento 1775 pelos veiculos operados de maneira remota. A tensao e absorvida nos cabos com o uso dos guinchos mecanicos supracitados alojados na parte inferior do corpo cilfndrico 1611. A medida que a parte superior 1651A da tubulagao de agua fria 1651 entra no compartimento de recepgao 1713, ela e guiada para a posigao adequada pela parte afunilada 1714 ate que uma conexao segura seja feita entre a superficie de colar afunilada 1756 e as almofadas de contato 1715. Mediante o posicionamento adequado e a conexao segura da tubulagao de agua fria no compartimento de recepgao, os cabos 1777 sao presos de maneira mecanica para evitar o movimento descendente da tubulagao de agua fria 1651. Devido ao fato de que a agua flui dentro da tubulagao de agua fria e ao redor do lado externo da tubulagao, uma vedagao por pressao nao e necessaria na interface entre a tubulagao de agua fria e a estrutura de corpo cilfndrico. Em algumas implementagbes, a vedagao entre a tubulagao de agua fria e a estrutura de corpo cilfndrico minimiza a passagem de agua pela vedagao. A forga para cima exercida na almofada de conexao pode ser conferida pelos cabos de igamento, pela flutuabilidade da tubulagao de agua fria, ou por uma combinagao de ambos.

[00145] Observa-se que o numero de cabos de igamento 1777 e as algas de igamento 1775 correspondentes depende do tamanho, do peso e da flutuabilidade da tubulagao de agua fria 1651. Em alguns aspectos, a tubulagao de agua fria 1651 pode ser flutuante de maneira positiva, neutra ou negativa. O numero de cabos de igamento 1777 e as algas de igamento 1775 correspondentes tambem depende de qualquer lastreamento associado a tubulagao de agua fria, bem como o peso e a flutuabilidade do peso do nodulo fixado a tubulaQao de agua fria. Em aspectos da invengao, 2, 3, 4, 5, 6, ou mais cabos de igamento e de retengao podem ser usados.

[00146] G33

[00147] Em aspectos adicionais da invengao, as algas de igamento 1775 podem compreender olhais de almofada atarraxados diretamente ao topo da tubulagao de agua fria com o uso de tecnicas de conexao e fixagao conhecidas. Por exemplo, soquetes em cano, soquete hexagonal, pinos e similares podem ser incorporados na parte de topo em aduela da tubulagao de agua fria.

[00148] Em outras aspectos, um colar de igamento pode ser instalado na parte de topo da tubulagao de agua fria, o colar de igamento que compreende a superficie de conexao de colar 1756 e as algas de igamento 1755. O colar de igamento pode ter os mesmos materiais ou materials diferentes da tubulagao de agua fria. O colar de igamento, quando fixado a tubulagao de agua fria, pode aumentar a rigidez da tubulagao de agua fria mais do que a rigidez associada a parte superior 1651 A. A figura 18 e uma ilustragao de um colar de igamento 1775 montado em uma tubulagao de agua fria em aduela 1651. O colar de igamento pode ser ligado maneira mecanica, de maneira qufmica, ou de maneira termica a parte superior 1651A da tubulagao de agua fria. Por exemplo, a mesma resina de ligagao para conectar os membros individuals da aduela da tubulagao de agua fria pode ser usada para conectar o colar de igamento a tubulagao de agua fria.

Sistema de Troca de Calor

[00149] As figuras 3, 3Ae 19 e 20 ilustram uma implementagao da presente invengao em que uma pluralidade de trocadores de calor em multiplos estagios 420 e disposta em torno da periferia do corpo cilindrico de OTEC 410. Os trocadores de calor 420 podem ser osevaporadores ou os condensadores usados em um motor termico de OTEC. O layout periferico dos trocadores de calor pode ser utilizado com a parte evaporadora 344 ou com a parte de condensador 348 da plataforma de corpo cilindrico de OTEC. A disposigao periferica pode sustentar qualquer numero de trocadores de calor (por exemplo, 1 trocador de calor, entre 2 e 8 trocadores de calor, 8 a 16 trocadores de calor, 16 a 32 trocadores de calor, ou 32 ou mais trocadores de calor). Um ou mais trocadores de calor podem ser dispostos de maneira periferica em um unico conves ou em multiplos conveses (por exemplo, em 2, 3, 4, 5, ou 6 ou mais conveses) do corpo cilindrico de OTEC 410. Um ou mais trocadores de calor podem ser deslocados de maneira periferica entre dois ou mais conveses, tai que os dois trocadores de calor sao alinhados de maneira vertical um ao outro. Um ou mais trocadores de calor podem ser dispostos de maneira periferica de modo que os trocadores de calor em um conves sao alinhados de maneira vertical aos trocadores de calor em outro conves adjacente.

[00150] Os trocadores de calor individuals 420 podem compreender um sistema de troca de calor em multiplos estagios (por exemplo, 2, 3, 4, 5, u 6 ou mais sistemas de troca de calor). Em uma modalidade, os trocadores de calor individuals 420 podem ser um trocador de calor em gabinete construido para fornecer uma perda minima de pressao no fluxo de agua quente do mar, no fluxo de agua fria do mar, e no fluxo de fluido de trabalho atraves do trocador de calor.

[00151] Com referenda a figura 21, uma modalidade de um trocador de calor em gabinete 520 inclui os trocadores de calor em multiplos estagios 521, 522, 523 e 524. Em uma implementagao, os trocadores de calor empilhados acomodam a agua quente do mar que flui para baixo atraves do gabinete, a partir do primeiro evaporador em estagio 521, ao segundo evaporador em estagio 522, ao terceiro evaporador em estagio 523 ao quarto evaporador em estagio 524. Em outra modalidade do gabinete de trocador de calor empilhado, a agua fria do mar flui para cima atraves do gabinete a partir do primeiro evaporador em estagio 531, ao segundo evaporador em estagio 532, ao terceiro evaporador em estagio 533 ao quarto evaporador em estagio 534. O fluxo de trabalho flui atraves dos conduftes de alimentagao de fluido de trabalho 538 e dos conduftes de descarga de fluido de trabalho 539. Em uma modalidade, os conduftes de fluido de trabalho 538 e 539 entram e saem em cada estagio do trocador de calor de maneia horizontal quando comparado ao fluxo vertical da agua quente do mar ou da agua fria do mar. O design vertical do trocador de calor em multiplos estagios do trocador de calor em gabinete 520 facilita uma embarcagao integrada (por exemplo, i corpo cilindrico) e o design do trocador de calor remove a requisite para o encanamento de interconexao entre o trocador de calor em estagios, e garante que praticamente toda a queda de pressao do sistema de trocador de calor ocorra pela superficie de transferencia de calor.

[00152] Em um aspecto, a superficie de transferencia de calor pode ser otimizada com o uso do formato, o tratamento e o espagamento da superficie. A selegao de material, como as ligas de aluminio oferecem o desempenho economico superior aos designs tradicionais com base em titanio. A superficie de transferencia de calor pode compreender as ligas de aluminio de 1.000 series, 3.000 series ou 5.000 series.A superficie de transferencia de calor pode compreender o titanio e as ligas de titanio.

[00153] Revelou-se que o gabinete do trocador de calor em multiplos estagios permite a transferencia maxima de energia ao fluido de trabalho da agua do mar dentro de um diferencial de temperatura disponivel relativamente baixo do motor termico de OTEC. A eficiencia termodinamica de qualquer usina de OTEC e uma fungao do quao proximo a temperatura do fluido de trabalho alcanga aquela da agua do mar. Afisica da transferencia de calor afirma que a area necessaria para transferir a energia aumenta a medida que a temperatura do fluido de trabalho alcanga aquela da agua do mar. Para desIocar o aumento na area superficial, o aumento da velocidade da agua do mar pode aumentar o coeficiente de transferencia de calor. Porem, isso aumenta muito a potencia necessaria para o bombeamento, aumentando assim a carga eletrica parasitica na usina de OTEC.

[00154] Com referenda a figura 22A, apresenta-se um ciclo de OTEC convencional, em que o fluido de trabalho esta em ebuligao em um trocador de calor com o uso da agua quente do mar da superficie. As propriedades do fluido nesse ciclo Rankine convencional sao constritas pelo processo de ebuligao que limita o fluido de trabalho de saida a aproximadamente -16,11 °C (3 °F) abaixo da temperatura da agua quente do mar que de saida. De modo similar, o lado de condensagao do ciclo e limitado a nao ficar mais proximo do que - 16,66 °C (2 °F) mais alto que a temperatura da agua fria do mar que de saida. A queda de temperatura total disponivel para o fluido de trabalho e aproximadamente -11,11 °C (12 °F) (entre 20 °C e 13,33 °C (68 °F e 56 °F)).

[00155] Revelou-se que um ciclo progressive de OTEC em multiplos estagios permite que as temperaturas de fluido de trabalho coincidam de maneira mais rapida aquela da agua do mar. Esse aumento no diferencial de temperatura aumenta a quantidade de trabalho que pode ser feito pelas turbinas associadas ao motor termico de OTEC.

[00156] Com referenda a figura 22B, um aspecto de um ciclo progressive de OTEC em multiplos estagios usa multiplas etapas de ebuligao e condensagao para expandir a queda de temperatura do fluido de trabalho disponivel. Cada etapa exige um trocador de calor independente, ou um estagio de trocador de calor reservado no trocador de calor em gabinete 520 da figura 5. O ciclo progressivo de OTEC em multiplos estagios da figura 6b permite a igualdade da emissao das turbinas com as cargas de bombeamento esperadas para a agua do mar e o fluido de trabalho. Esse design altamente otimizado exigiria as turbinas personalizadas e reservadas.

[00157] Com referenda a figura 22C, um ciclo de OTEC progress© hibrido e ainda otimizado e mostrado que facilita o uso do equipamento identico (por exemplo, as turbinas, os geradores, as bombas) ao mesmo tempo em que mantem as eficiencias termodinamicas ou a otimizagao da disposigao progressiva real da figura 22B. No ciclo hibrido progressivo da figura 22C, o diferencial de temperatura disponivel para o fluido de trabalho varia de cerca de - 7,77 °C (18 °F) a cerca de -5,55 °C (22 °F). Essa variagao estreita permite que as turbinas no motor termico tenham as especificagoes de desempenho identicas, diminuindo assim os custos de operagao e de construgao.

[00158] O desempenho do sistema e a emissao de potencia sao aumentados muito com o uso do ciclo hibrido progressivo em uma usina de OTEC. A tabela A compara o desempenho do ciclo convencional da figura 22A com aquele do ciclo progressivo hibrido da figura 22C. Tabela ADesempenho Estimado para a Emissao Liquida de 100MW

[00159] A utilizagao do ciclo de troca de calor progressivo hibrido em quatro estagios reduz a quantidade de energia que precisa ser transferido entre os fluidos. Por sua vez, isso serve para reduzir aquantidade de superficie de troca de calor que e exigida.

[00160] O desempenho dos trocadores de calor e afetado pela diferenga de temperatura disponivel entre os fluidos, bem como o coeficiente de transferencia de calor nas superficies do trocador de calor. O coeficiente de transferencia de calor varia, em geral, com a velocidade do fluido pelas superficies de transferencia de calor. As velocidades mais elevadas do fluido exigem uma potencia de bombeamento mais elevada, reduzindo assim a eficiencia liquida da usina. Um sistema de troca de calor hibrido e progressive em multiplos estagios facilita as velocidades de fluido inferiores e as maiores eficiencias da usina. O design de troca de calor hibrido e progressivo empilhado tambem facilita as quedas de pressao inferior atraves do trocador de calor. E o design da usina vertical facilita a queda de pressao inferior por todo o sistema.

[00161] A figura 22D ilustra o impacto da queda de pressao do trocador de calor na geracao total da usina de OTEC para liberar 100MW a uma grade de fornecimento de potencia. A minimizagao da queda de pressao atraves do trocador de calor melhora muito o desempenho da usina de OTEC. A queda de pressao e reduzida mediante o fornecimento de um sistema integrado de embarcagao ou plataforma com o trocador de calor, em que os conduites de agua do mar formam os membros estruturais da embarcagao e permitem o fluxo de agua do mar de um estagio do trocador de calor para outro em serie. Um fluxo de agua do mar de linha reta aproximado, com alteragdes minimas na diregao da admissao para a embarcagao, por meio da bomba, atraves dos gabinetes de troca de calor e, por sua vez, atraves de cada estagio de troca de calor em serie e, por firn, com a descarga a partir da usina, permite a uma queda de pressao minima.

Exemplo:

[00162] Os aspectos da presente invengao fornecem uma usina de OTEC em multiplos estagios integrada que ira produzir a eletricidade com o uso do diferencial de temperatura entre a agua de superficie e a agua profunda do oceano nas regides tropicais e subtropicais. Os aspectos eliminam as extensoes de encanamento tradicional para a agua do mar mediante o uso de estrutura de embarcagao ou de plataforma em alto mar como um conduto ou passagem de fluxo. Alternativamente, as extensoes de encanamento de agua fria do mar e agua quente do mar podem usar os conduftes ou as tubulagoes de tamanho e resistencia suficiente para fornecer o suporte estrutural vertical ou de outro tipo a embarcaqao ou a plataforma. Essas passagens ou seqoes integrals de conduite de agua do mar servem como membros estruturais da embarcapao, reduzindo assim as exigencias de ago adicional. Como parte das passagens integrals de agua do mar, os trocadores de calor de gabinete em multiplos estagios fornecem multiplos estagios de evaporagao de fluido de trabalho sem a necessidade de bocais externos de agua ou de ligagoes de tubulagoes. A usina de OTEC em multiplos estagios integrada permite que a agua fria do mar e a agua quente do mar fluam para as suas diregbes naturals. A agua quente do mar flui para baixo atraves da embarcagao a medida que e resfriada antes de ser descarregada em uma zona de resfriamento do oceano. De uma maneira similar, a agua fria do mar do fundo do oceano flui para cima atraves da embarcagao a medida que e aquecida antes de ser descarregada em uma zona mais quente do oceano. Essa disposigao evita a necessidade de alteragoes na diregao de fluxo de agua do mar e as perdas de pressao associadas. A disposigao tambem reduz a energia de bombeamento exigida.

[00163] Os trocadores de calor de gabinete em multiplos estagios permitem o uso de um ciclo de OTEC progressive e hibrido. Essas pilhas de trocadores de calor compreendem o trocador de calor em multiplos estagios ou seQoes que tem a agua da agua que passa atraves deles em serie para sofrer a ebuliqao ou a condensaQao do fluido de trabalho, conforme for adequado. Na seQao do evaporador, a agua quente do mar passa atraves do primeiro estagio onde ela sofre a ebuliQao de uma parte do fluido de trabalho a medida que a agua do mar e resfriada. Em seguida, a agua quente do mar flui para baixo da pilha para o proximo estagio do trocador de calor e realiza a ebuliQao do fluido de trabalho adicional em uma pressao e temperatura ligeiramente inferiores. Isso ocorre de modo sequencial atraves de toda a pilha. Cada estagio ou seQao do trocador de calor em gabinete fornece o vapor do fluido de trabalho a uma turbina reservada que gera a potencia eletrica. Cada um dos estagios do evaporador tem um estagio de condensador correspondente no escape da turbina. A agua fria do mar passa atraves das pilhas do condensador em uma ordem inversa para os evaporadores.

[00164] Com referenda a figura 23, um motor termico de OTEC em multiplos estagios exemplificador 710 que utiliza ciclos de troca de calor progressivos e hibridos e fornecido. A agua quente do mar e bombeada a partir de uma admissao de agua quente do mar (nao mostrada) atraves da bomba de agua quente 712, com descarga a partir da bomba em aproximadamente 1.360.000 gpm e a uma temperatura de aproximadamente 26,11 °C (79 °F). Todas as partes do conduite de agua quente da admissao de agua morna para a bomba de agua quente, e da bomba de agua quente para o gabinete de trocador de calor empilhado podem formar os membros estruturais integrals da embarcaQao.

[00165] A partir da bomba de agua quente 712, a agua quente do mar, em seguida, entra no evaporador em estagios 714 onde ela causa a ebuliQao do primeiro fluido de trabalho. A agua quente sai do primeiro evaporador em estagios 714 a uma temperatura de aproximadamente 24,88 °C (76,8 °F) e flui para o segundo evaporador em estagios 715.

[00166] A agua quente entra no segundo evaporador em estagios 715 em aproximadamente 24,88 °C (76,8 °F) onde ela causa a ebuligao de um segundo fluido de trabalho e sai do segundo evaporador em estagios 715 a uma temperatura de aproximadamente 23,61 °C (74,5 °F).

[00167] A agua quente flui para baixo do terceiro evaporador em estagios 716 a partir do segundo evaporador em estagios 715, e entra a uma temperatura de aproximadamente 23,61 °C (74,5 °F), onde ela causa a ebuligao de um terceiro fluido de trabalho. A agua quente sai do terceiro evaporador em estagios 716 a uma temperatura de aproximadamente 22,38 °C (72,3 °F).

[00168] Em seguida, a agua quente flui do terceiro evaporador em estagios 716 para baixo para o quarto evaporador em estagios 717, e entra a uma temperatura de aproximadamente 22,38 °C (72,3 °F), onde ela causa a ebuligao de um quarto fluido de trabalho. A agua quente sai do quarto evaporador em estagios 717 a uma temperatura de aproximadamente 21,16 °C (70,1°F) e, em seguida, e descarregada da embarcagao. Embora nao seja mostrado, a descarga pode ser direcionada a uma camada termica em uma profundidade do oceano de ou de aproximadamente a mesma temperatura que a temperatura de descarga da agua quente do mar. Alternativamente, a parte da usina que aloja o evaporador em multiplos estagios pode estar situada em uma profundidade dentro da estrutura de modo que a agua quente e descarregada para uma camada termica do oceano adequada. Em aspectos, o conduite de agua quente do quarto evaporador em estagios para a descarga de agua quente da embarcagao pode compreender os membros estruturais da embarcagao.

[00169] De maneira similar, a agua fria do mar e bombeada a partir de uma admissao de agua fria do mar (nao mostrada) atraves de uma bomba de agua fria do mar 722, com descarga a partir da bomba em aproximadamente 855.003 gpm e a uma temperatura de aproximadamente 4,44 °C (40 °F). A agua fria do mar e retirada das profundezas do oceano entre aproximadamente e 822,96 m 1.280,16 m (2.700 pes e 4.200 pes), ou mais. O conduite de agua fria que transporta a agua fria do mar da admissao de agua fria da embarcaQao para a bomba de agua fria, e da bomba de agua fria para o primeiro condensador em estagios pode compreender em sua totalidade ou na parte estrutural, os membros da embarcaQao.

[00170] A partir da bomba de agua fria do mar 722, a agua fria do mar entra no primeiro condensador em estagios 724, onde ela condensa o quarto fluido de trabalho da quarta caldeira em estagios 717. A agua fria do mar sai do primeiro condensador em estagios a uma temperatura de aproximadamente 6,38 °C (43,5 °F) e flui ate o segundo condensador em estagios 725.

[00171] A agua fria do mar entra no segundo condensador em estagios 725 em aproximadamente 6,38 °C (43,5 °F) onde ela condensa o terceiro fluido de trabalho do terceiro evaporador em estagios 716. A agua fria do mar sai do segundo condensador em estagios 725 a uma temperatura de aproximadamente 8,27 °C (46,9°F) e flui ate o terceiro condensador em estagios.

[00172] A agua fria do mar entra no terceiro condensador em estagios 726 a uma temperatura de aproximadamente 8,27 °C (46,9°F) onde ela condensa o segundo fluido de trabalho do segundo evaporador em estagios 715. A agua fria do mar sai do terceiro condensador em estagios 726 a uma temperatura de aproximadamente 10,22 °C (50,4 °F).

[00173] A agua fria do mar, em seguida, flui do terceiro condensador em estagios 726 ao quarto condensador em estagios 727, e entra a uma temperatura de aproximadamente 10,22 °C (50,4 °F). No quarto condensador em estagios, a agua fria do mar condensa o primeiro fluido de trabalho do primeiro evaporador em estagios 714. Em seguida, a agua fria do mar sai do quarto condensador em estagios a uma temperatura de aproximadamente 12,22 °C (54 °F) e, por firn, e descarregada da embarcagao. A descarga de agua fria do mar pode ser direcionada a uma camada termica em uma profundidade do oceano de ou de aproximadamente a mesma temperatura que a temperatura de descarga da agua fria do mar. Alternativamente, a parte da usina que aloja o condensador em multiplos estagios pode estar situada em uma profundidade dentro da estrutura de modo que a agua fria e descarregada para uma camada termica do oceano adequada.

[00174] O primeiro fluido de trabalho entra no primeiro evaporador em estagios 714 a uma temperatura de 13,73 °C (56,7 °F) onde ele e aquecido para um vapor com uma temperatura de 23,72 °C (74,7 °F). O primeiro fluido de trabalho, em seguida, flui para a primeira turbina 731 e, em seguida, para o quarto condensador em estagios 727 onde o fluido de trabalho e condensado para um liquido com uma temperatura de aproximadamente 13,61 °C (56,5 °F). O primeiro fluido de trabalho liquido e, em seguida, bombeado atraves de um primeiro fluido de trabalho 741 bombeia de volta para o primeiro evaporador em estagios 714.

[00175] O segundo fluido de trabalho entra no segundo evaporador em estagios 715 a uma temperatura de aproximadamente 11,67 °C (53 °F) onde ele e aquecido para um vapor. O segundo fluido de trabalho sai do segundo evaporador em estagios 715 a uma temperatura de aproximadamente 22,44 °C (72,4 °F). O segundo fluido de trabalho, em seguida, flui para a segunda turbina 732 e, em seguida, para o terceiro condensador em estagios 726. O segundo fluido de trabalho sai do terceira condensador em estagios a uma temperatura de aproximadamente 11,67 °C (53 °F) e flui para a bomba de fluido de trabalho 742 que, por sua vez, bombeia o segundo fluido de trabalho de volta para o segundo evaporador em estagios 715.

[00176] O terceira fluido de trabalho entra no terceira evaporador em estagios 716 a uma temperatura de aproximadamente 9,72 °C (49,5 °F) onde ele sera aquecido para um vapor e sai do terceira evaporador em estagios 716 a uma temperatura de aproximadamente 21,22 °C (70,2 °F). O terceira fluido de trabalho, em seguida, flui para a terceira turbina 733 e, em seguida, para o segundo condensador em estagios 725 onde o terceira fluido de trabalho e condensado para um fluido a uma temperatura de aproximadamente 9,72 °C (49,5 °F). O terceira fluido de trabalho sai do segundo condensador em estagios 725 e e bombeado de volta para o terceira evaporador em estagios 716 atraves da bomba do terceira fluido de trabalho 743.

[00177] O quarto fluido de trabalho entra no quarto evaporador em estagios 717 a uma temperatura de aproximadamente 7,77 °C (46 °F) onde ele sera aquecido para um vapor. O quarto fluido de trabalho sai do quarto evaporador em estagios 717 a uma temperatura de aproximadamente 20 °C (68 °F) e flui para uma quarta turbina 734. O quarto fluido de trabalho sai da quarta turbina 734 e flui para o primeiro condensador em estagios 724 onde ele e condensado para um liquido a uma temperatura de aproximadamente 7,77 °C (46 °F). O quarto fluido de trabalho sai do primeiro condensador em estagios 724 e e bombeado de volta para o quarto evaporador em estagios 717 atraves da bomba de quarto fluido de trabalho 744.

[00178] A primeira turbina 731 e a quarta turbina 734 acionam de modo cooperative um primeiro gerador 751 e formam o primeiro par de turbo geradores 761. O primeiro par de turbo geradores ira produzir aproximadamente 25MW de potencia eletrica.

[00179] A segunda turbina 732 e a terceira turbina 733 acionam de modo cooperative um segundo gerador 752 e formam o segundo par de turbo geradores 762. O segundo par de turbo geradores 762 ira produzir aproximadamente 25MW de potencia eletrica.

[00180] O ciclo de troca de calor hibrido e progressivo em quatro estagios da figura 7 permite a quantidade maxima de energia a ser extraida a partir do diferencial de temperatura relativamente baixo entre a agua quente do mar e a agua fria do mar. Alem disso, todos os trocadores de calor pode sustentar de maneira direta os pares de turbo gerador que produzem a eletricidade com o uso do mesmo componentes de turbina e de geradores.

[00181] Observa-se que os trocadores de calor hibridos e progressives em multiplos estagios e os pares de turbo gerador podem ser incorporados em um design de embarcagao ou de plataforma.

Exemplo:

[00182] Uma plataforma de corpo cilindrico de OTEC em alto mar inclui quatro modules de potencia separados, cada um que gera cerca de 25 MWe liquidos na condigao de design avaliada. Cada modulo de potencia compreende quatro ciclos de potencia separados ou estagios termodinamicos em cascata que operam em diferentes niveis de pressao e de temperatura e captam o calor do sistema de agua do mar em quatro estagios diferentes. Os quatro estagios diferentes operam em serie. Os niveis de pressao e de temperatura aproximados dos quatro estagios nas condigoes de design avaliadas (Carga Completa - Condigoes de Verao) sao:

[00183] O fluido de trabalho sofre a ebuligao em multiplos evaporadores mediante a captura de calor a partir da agua quente do mar (WSW). O vapor saturado e separado em um separador de vapor e conduzido a uma turbina de amonia pelo cronograma de STD, tubulaQao de aQO de carbono continue. O liquido condensado no condensador e bombeado de volta para o evaporador pelas bombas de alimentagao de velocidade constante acionadas pelo motor eletrico 2x100%. As turbinas dos ciclos 1 a 4 acionam um gerador eletrico comum. De maneira similar, as turbinas dos ciclos 2 a 3 acionam outro gerador comum. Em um aspecto, ha dois geradores em cada modulo da usina e um total de 8 na usina de 100MWe. A alimentapao para os evaporadores e controlada pelas valvulas de controle de alimentapao para manter o nivel no separador de vapor. O nivel do condensador e controlado pelas valvulas de controle de compensapao de fluido de ciclo. O fluxo minimo da bomba de alimentapao e garantido pelas linhas de recirculapao conduzidas condensador atraves das valvulas de controle reguladas pelo medidor de fluxo na linha de alimentapao.

[00184] Em funcionamento, os quatro (4) ciclos de potencia dos modules operam de maneira independente. Qualquer um dos ciclos pode ser desligado sem atrasar a operapao dos outros ciclos se necessario, por exemplo, no caso de uma falha ou para a manutenpao. Mas isso ira reduzir a geracao de potencia liquida do modulo de potencia como um modulo todo.

[00185] Os aspectos da presente invengao exigem grandes volumes de agua do mar. Havera sistemas separados para manusear a agua do mar fria e a agua do mar quente, cada um com seu equipamento de bombeamento, os dutos de agua, o encanamento, as valvulas, os trocadores de calor, etc. A agua do mar e mais corrosiva que a agua fresca e todos os materials que podem ficar em contatocom ela precisam ser selecionados de forma cuidadosa levando isso em considerapao. Os materials de construpao para os componentes principals dos sistemas de agua do mar serao: Grande encanamento de oriffcio: Plastico Reforpado com Fibra deVidro (FRP)Grandes dutos e camaras de agua Apo de Carbono Revestido por Epoxi do mar & Camaras:Grandes valvulas de oriffcio: Tipo de borboleta revestida porborrachaImpulsores de bomba: Liga de bronze adequada

[00186] A menos que controlados por meios adequados, os crescimentos biologicos no interior dos sistemas de agua do mar podem causar uma perda significativa de desempenho da usina e podem causar incrustapdes das superficies de transferencia de calor que levam a emissoes inferiores da usina. Este crescimento interno tambem pode aumentar a resistencia aos fluxos de agua o que causa maiores necessidades de potencia de bombeamento, os fluxos mais baixos do sistema, etc. e ate mesmo bloqueios completes das trajetorias de fluxo em casos mais graves.

[00187] O sistema de agua fria do mar ("CSW") que usa a agua retirada do fundo do oceano deve apresentar pouco ou nenhum problema com relapao a incrustapao biologica. A agua nessas profundidades nao recebe muita luz do sol e falta oxigenio, logo, ha poucos organismos vivos nela. Alguns tipos de bacterias anaerobicas podem, no entanto, ser capazes de crescer sob algumas condipoes A clorapao de choque sera usada para combater a incrustapao biologica.

[00188] O sistema de agua quente do mar ("WSW") que manuseia a agua quente do mar proxima a superficie precisara ser protegido da incrustapao biologica. Revelou-se que as taxas de incrustapao sao muito menores em aguas tropicals de oceano aberto adequadas para as operapoes de OTEC que nas aguas de costa. Como um resultado, os agentes quimicos podem ser usados para controlar a incrustapao biologica em sistemas de OTEC em doses muito baixas que serao aceitaveis de forma ambiental. A dosagem de pequenas quantidades de cloro provou ser muito eficaz na luta contra a incrustagao biologica em agua do mar. As dosagens de cloro em uma taxa de cerca de 70 ppb, durante uma hora por dia, sao bastante eficazes na prevengao do crescimento de organismos marinhos. Esta dosagem e apenas 1/20 avos do nivel ambientalmente seguro estipulado pela EPA. Outros tipos de tratamento (o choque termico, a cloragao de choque, outros biocidas, etc.) podem ser utilizados ao longo do tempo entre os regimes de tratamento de baixa dosagem para se livrar dos organismos resistentes ao cloro.

[00189] O cloro necessario para a dosagem de fluxos de agua do mar e gerado a bordo do navio da usina por meio de eletrolise da agua do mar. As usinas de eletrocloragao deste tipo estao disponiveis comercialmente e tem sido utilizadas com sucesso para produzir a solugao de hipoclorito a ser utilizada para a dosagem.A usina de eletrocloragao pode operar de forma continua para preencher os tanques de armazenamento e os conteudos desses tanques sao utilizados para a dosagem periodica descrita acima.

[00190] Todos os conduites de agua do mar evitam bolsas inativas onde os sedimentos podem se depositar ou os organismos podem se acomodar e iniciar uma coldnia. As disposigoes de despejo sao fornecidas a partir dos pontos baixos dos dutos de agua para eliminar os depositos que podem ficar coletados la. Os pontos altos dos dutos e das camaras de agua sao ventilados para permitir que os gases capturados escapem.

[00191] O sistema de agua fria do mar ("CSW") sera composto por uma admissao de agua comum profunda para o navio da usina, e os sistemas de bombeamento/distribuigao de agua, os condensadores com suas respectivos encanamentos e dutos de descarga de agua para devolver a agua de volta para o mar. A tubulaQao de admissao de agua fria se estende a uma profundidade de mais de 822,96 m (2.700 pes), (por exemplo, entre 822,96 m e 1.280,16 m (2.700 pes e 4.200 pes)), onde a temperatura da agua do mar e de aproximadamente 4,44 °C (40 °F) constantes. A entrada para a tubulaQao e protegida por telas para impedir que grandes organismos sejam sugados para dentro dela. Depois de entrar na tubulaQao, a agua fria flui em direQao a superficie do mar e e liberada a uma camara de cavidade fria proxima ao fundo da embarcagao ou do corpo cilindrico.

[00192] As bombas de fornecimento de CSW, os dutos de distribuigao, os condensadores, etc. estao situados no nivel mais inferior da usina. As bombas sugam a partir do duto transversal e enviam a agua fria para o sistema de duto de distribuigao. As bombas de fornecimento de CSW 4 x 25% sao fornecidas para cada modulo. Cada bomba fica em circuito de forma independente com as valvulas de entrada de modo que elas podem ser isoladas e abertas para a inspegao, para a manutengao, etc., quando necessario. As bombas sao acionadas por motores eletricos de alta eficiencia.

[00193] A agua fria do mar flui atraves dos condensadores dos ciclos em serie e, em seguida, o efluente de CSW e descarregado de volta para o mar. A CSW flui atraves dos trocadores de calor do condensador dos quatro ciclos da usina em serie na ordem exigida. As instalagoes do condensador sao dispostas para permitir que elas sejam isoladas e abertas para a limpeza ou para a manutengao quando necessario.

[00194] O sistema de WSW compreende redes de admissao subaquaticas localizadas abaixo da superficie do mar, um espago de admissao para o transporte da agua de entrada para as bombas, as bombas de agua, o sistema de dosagem de biocida para controlar as incrustagoes das superficies de transferencia de calor, o sistema de filtro de agua para evitar os bloqueios por materials em suspensao, os evaporadores com seu respective encanamento de agua e os dutos de descarga para a devol upao da agua de volta para o mar.

[00195] As redes de admissao sao fornecidas na parede exterior dos modules da usina para retirar a agua quente proxima a superficie do mar. A velocidade de face nas redes de admissao e mantida a menor que 0,5 pes/segundo para minimizar o carregamento de organismos marinhos. Essas redes tambem impedem a entrada de grandes detritos flutuantes e suas aberturas limpas tem como base o tamanho maximo dos solidos que podem passar atraves das bombas e dos trocadores de calor com seguranpa. Depois de passar por estas grades, a agua entra no espapo de admissao localizado atras das grades e e encaminhada para as aspirapoes das bombas de abastecimento de WSW.

[00196] As bombas de WSW estao situadas em dois grupos em lados opostos do piso da bomba. Metade das bombas esta situada em cada lado com as conexoes de suepao separadas do espapo de admissao para cada grupo. Essa disposipao limita a taxa de fluxo maximo atraves de qualquer parte do espapo de admissao a cerca de 1/16 avos do fluxo total e assim, reduz as perdas por atrito no sistema de admissao. Cada uma das bombas e dotada de valvulas nos lados de entrada de modo que elas podem ser isoladas e abertas para a inspepao, a manutenpao, etc., quando necessario. As bombas sao acionadas por motores eletricos de alta eficiencia com acionadores de frequencia variavel para coincidir com a emissao da bomba para carregar.

[00197] E necessario controlar a incrustapao biologica do sistema de WSW e, em particular, as suas superficies de transferencia de calor, e os biocidas adequados serao dosados na suepao das bombas para isso.

[00198] A corrente de agua quente pode precisar de ser filtrada para remover as particulas maiores suspensas que podem bloquear as passagens estreitas nos trocadores de calor.Os grandes filtros automaticos ou os "filtros de detritos" podem ser usados para isso caso seja necessario.Os materials suspenses podem ser retidos nas telas e, em seguida, removidos mediante a lavagem.Os efluentes de lavagem que transportam os solidos em suspensao serao encaminhados para o fluxo de descarga da usina a ser devolvido para o oceano. Os requisites exatos para isso serao decididos durante o desenvolvimento adicional apos a coleta de mais dados sobre a qualidade da agua do mar.

[00199] A agua quente do mar (WSW) retida e distribuida para os trocadores de calor do evaporador. A WSW flui atraves da evaporadores dos quatro ciclos da usina em serie na ordem exigida. O efluente de WSW do ultimo ciclo e descarregado a uma profundidade de aproximadamente 53,34 m (175 pes) ou mais abaixo da superficie do mar. Em seguida, ele afunda lentamente a uma profundidade onde a temperatura (e, portanto, a densidade) da agua do mar ira coincidir aquela do efluente.

[00200] Embora as modalidades aqui descritas tenham o trocador de calor em multiplos estagios em uma embarcaQao ou a plataforma flutuante em alto mar, que retira a agua fria atraves de uma tubulaQao continua de agua fria em aduela deslocada, observa-se que outras modalidades estao dentro do escopo da invengao. Por exemplo, a tubulaQao de agua fria pode ser conectada a uma instalaQao em terra. A tubulaQao continua em aduela de deslocamento pode ser usada para outras tubulaQoes de admissao ou de descarga que tem a comprimento significative em raios de diametro. A construQao em aduela de deslocamento pode ser incorporada em seQoes de tubulaQao para o uso em construQao de tubulaQao segmentada tradicional. O trocador de calor em multiplos estagios e as passagens de fluxo integradas podem ser incorporadas em instalaQoes em terra que incluem as instalaQoes de OTEC com base em terra. Alem disso, a agua quente pode ser a agua quente fresca, a agua quente de maneira geotermica, ou a agua de descarga industrial (por exemplo, a agua de resfriamento descarregada de uma usina nuclear ou outra usina industrial). A agua fria pode ser a agua fresca. O sistema de OTEC e os componentes aqui descritos podem ser usados para a produgao de energia eletrica ou em outros campos de sua utilizapao, que incluem: a dessalinizaqao de agua salgada: a purificaQao da agua; a recupera^ao de aguas profundas; a aquicultura; a produgao de biomassa ou de biocombustiveis; e ainda outras industrias.

[00201] Todas as referencias mencionadas aqui sao incorporadas a titulo de referenda em sua totalidade.

[00202] Outras modalidades estao dentro do escopo das reivindicaçoes a seguir.

Claims

1. Metodo para a conexao de tubulaQao de agua fria vertical submersa a uma estrutura flutuante, caracterizado pelo fato de que compreende:conectar os cabos de iQamento e de retengao (1777) a uma parte superior (1651 A) da tubulagao de agua fria (1651), em que a parte superior (1651 A) da tubulagao de agua fria (1651) compreende um colar de igamento (1775) que tem uma superficie de conexao conica;atrair a tubulagao de agua fria (1651) para um compartimento de recepgao de tubulagao (1713) usando os cabos de igamento e de retengao (1777), em que o compartimento de recepgao de tubulagao (1713) compreende uma superficie conica (1714) para a recepgao a parte superior (1651 A) da tubulagao de agua fria (1651) e uma almofada de contato (1715);fazer com que a superficie de conexao conica da tubulagao de agua fria (1651) fique em contato de maneira vedada com a almofada de contato (1715) do compartimento de recepgao de tubulagao (1713); efixar de maneira mecanica os cabos de igamento (1777) para manter o contato de maneira vedada entre a superficie de conexao e a almofada de contato (1715).

2. Metodo, de acordo com a reinvindicação 1, caracterizado pelo fato de que a tubulagao de agua fria (1651) compreende ainda, uma primeira parte longitudinal, uma segunda parte longitudinal e uma terceira parte longitudinal, em que a primeira parte longitudinal e a parte superior (1651 A) da tubulagao de agua fria (1651).

3. Metodo, de acordo com a reinvindicação 2, caracterizado pelo fato de que fixar mecanicamente os cabos de igamento (1777) para manter o contato de maneira vedada entre a superficie de conexao e a almofada de contato (1715) compreende mecanicamente fixar a primeira parte longitudinal da tubulaQao de agua fria (1651) na estrutura flutuante pelo compartimento de recepgao de tubulaQao (1713).

4. Metodo, de acordo com a reivindicaQao 3, caracterizado pelo fato de que ainda compreende bombear agua atraves da tubulaQao de agua fria (1651) usando uma bomba da estrutura flutuante.

5. Metodo, de acordo com a reivindicaQao 2, caracterizado pelo fato de que as paredes da primeira parte longitudinal da tubulaQao de agua fria (1651) sao mais espessas do que as paredes da segunda parte longitudinal da tubulagao de agua fria (1651).

6. Metodo, de acordo com a reinvindicação 2, caracterizado pelo fato de que a terceira parte longitudinal da tubulagao de agua fria (1651) e mais longa do que a segunda parte longitudinal da tubulagao de agua fria (1651).

7. Metodo, de acordo com a reinvindicação 6, caracterizado pelo fato de que um sistema de lastro ou balastro de peso e preso a terceira parte longitudinal da tubulagao de agua fria (1651).

8. Metodo, de acordo com a reinvindicação 1, caracterizado pelo fato de que a tubulagao de agua fria (1651) possui um diametro menor do que o compartimento de recepgao (1713).

9. Metodo, de acordo com a reinvindicação 1, caracterizado pelo fato de que o contato vedado forma uma vedagao estanque.

10. Metodo, de acordo com a reinvindicação 1, caracterizado pelo fato de que a tubulagao de agua fria (1651) e uma tubulagao continua em aduela.

11. Metodo, de acordo com a reinvindicação 10, caracterizado pelo fato de que e uma tubulagao de agua fria (1651) e uma tubulagao continua em aduela deslocada.

12. Metodo, de acordo com a reivindicaQao 1, caracterizada pelo fato de que fazer com que a superficie de conexao conica da tubulaQao de agua fria (1651) fique em contato de maneira vedada com a almofada de contato (1715) do compartimento de recepQao de tubulaQao (1713) compreende conectar uma parede lateral plana do compartimento de recepQao de tubulaQao (1713) com uma superficie plana da tubulaQao de agua fria (1651).

13. Metodo, de acordo com a reivindicaQao 12, caracterizada pelo fato de que uma primeira parte longitudinal da tubulaQao de agua fria (1651) compreende a superficie plana correspondente da tubulaQao de agua fria (1651).

14. Estrutura de geracao de potencia em alto mar, caracterizada pelo fato de que compreende uma parte submersa, a parte submersa que compreende adicionalmente:uma parte de evaporador de quatro estagios (521, 522, 523, 524) integral com um conduite de agua quente, cada estagio (521, 522, 523, 524) da parte de evaporador sendo conectada em serie com um primeiro evaporador em estagio (714), um segundo evaporador em estagio (715), um terceiro evaporador em estagio (716) e um quarto evaporador em estagio (717) dispostos de modo que agua quente saia do primeiro evaporador em estagio (714) e flua para baixo para o segundo evaporador em estagio (715), saia do segundo evaporador em estagio (715) e flua para baixo para o terceiro evaporador em estagio (716), e saia do terceiro evaporador em estagio (716) e flua para baixo para o quarto evaporador em estagio (717);uma parte de condensador de quatro estagios (531, 532, 533, 534) integral com um conduite de agua fria, cada estagio (531, 532, 533, 534) da parte de condensador estando conectado em serie com um primeiro condensador em estagio (724), um segundo condensador em estagio (725), um terceiro condensador em estagio (726) e um quarto condensador em estagio (727) dispostos de modo que agua do mar fria saia do primeiro condensador em estagio (724) e flua para cima para o segundo condensador em estagio (725), saia do segundo condensador em estagio (725) e flua para cima para o terceira condensador em estagio (726), e saia do terceira condensador em estagio (726) e flua para cima para o quarto condensador em estagio (727);cada estagio (521, 522, 523, 524) da parte de evaporador sendo conectada a um estagio (531, 532, 533, 534) correspondents da parte de condensador atraves de um conduite de fluido de trabalho, cada conduite de fluido de trabalho operando de forma independents com:um primeiro fluido de trabalho fluindo entre o primeiro evaporador em estagio (714), uma primeira turbina (731) e o quarto condensador em estagio (727);um segundo fluido de trabalho fluindo entre o segundo evaporador em estagio (715), uma segunda turbina (732) e o terceira condensador em estagio (726);um terceira fluido de trabalho fluindo entre o terceira evaporador em estagio (716), uma terceira turbina (733) e um segundo condensador em estagio (725);um quarto fluido de trabalho fluindo entre o quarto evaporador em estagio (717), uma quarta turbina (734) e o primeiro condensador em estagio (724);uma parte de geracao de potencia em que a primeira turbina (731) e a quarta turbina (734) acionam de forma cooperativa um primeiro gerador, e a segunda turbina (732) e a terceira turbina (733) aciona de forma cooperativa um segundo gerador (762);uma conexao de tubulagao de agua fria (375); euma tubulagao de agua fria (217, 351).

15. Estrutura de geracao de potencia em alto mar, de acordo com a reivindicaQao 14, caracterizada pelo fato de que o conduite de agua quente compreende:uma primeira superficie de troca de calor em estagios, uma segunda superffeie de troca de calor em estagios, uma terceira superficie de troca de calor em estagios, e uma quarta superffeie de troca de calor em estagios em cooperapao com o primeiro, segundo, terceiro e quarto fluidos de trabalho, em que funciona aquecido para um vapor em cada uma das primeira, segunda, terceira e quarta superficies de troca de calor em estagios.

16. Estrutura de geracao de potencia em alto mar, de acordo com a reivindicaQao 14, caracterizada pelo fato de que o conduite de agua quente compreende um membro estrutural de uma parte submersa.

17. Estrutura de geracao de potencia em alto mar, de acordo com a reinvindicação 14, caracterizada pelo fato de quea parte de evaporador de quatro estagios e inclufda em uma primeira parte de conves;a parte de condensador de quatro estagios e inclufda em uma segunda parte de conves; euma terceira parte de conves que aloja a primeira, segunda, terceira e quarta turbinas (731, 732, 733, 734).

18. Estrutura de geracao de potencia em alto mar, de acordo com a reinvindicação 14, caracterizada pelo fato de que o primeiro evaporador em estagio (714), o segundo evaporador em estagio (715), o terceiro evaporador em estagio (716) e o quarto evaporador em estagio (717) sao verticalmente alinhados em serie.

19. Estrutura de geracao de potencia em alto mar, de acordo com a reinvindicação 18, caracterizada pelo fato de que o primeiro condensador em estagio (724), o segundo condensador em estagio (725), o terceiro condensador em estagio (726) e o quarto condensador em estagio (727) sao verticalmente alinhados em serie.

20. Estrutura de geracao de potencia em alto mar, de acordo com a reinvindicação 14, caracterizada pelo fato de que agua quente flui atraves do sistema evaporador multi-estagio na mesma diregao que a convecgao natural da agua quente de resfriamento.

21. Estrutura de geracao de potencia em alto mar, de acordo com a reinvindicação 14, caracterizada pelo fato de que agua fria flui atraves do sistema de condensador de multi-estagio na mesma diregao que a convengao natural da agua fria de aquecimento.

22. Estrutura de geracao de potencia em alto mar, de acordo com a reinvindicação 14, caracterizada pelo fato de que a primeira turbina (731), a segunda turbina (732), a terceira turbina (733) e a quarta turbina (734) possuem especificagoes de performance identicas de uma primeira turbina (731).