JP2016503475A - 海洋熱エネルギー変換パイプ接続 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、海洋熱エネルギー変換発電プラントに関し、より具体的には、浮遊式最小波動プラットフォームマルチステージ熱機関の海洋熱エネルギー変換発電プラントに関する。
世界中のエネルギー消費および需要は、指数関数的な割合で増大している。この需要は、特にアジアおよびラテンアメリカの発展途上国で上昇し続けることが見込まれる。同時に、従来のエネルギー源、すなわち、化石燃料は、加速的に枯渇しつつあり、化石燃料を開拓する費用は上昇し続けている。環境および規制の懸念が、その問題を悪化させている。
本開示の側面は、海洋熱エネルギー変換プロセスを利用する発電プラントを対象とする。
本開示は、海洋熱エネルギー変換(OTEC)技術を使用する発電に関する。本開示の側面は、以前のOTEC発電と比べて、低減した寄生負荷、より優れた安定性、より低い構築および運用費用、ならびに改善された環境フットプリントを伴う、向上した全体的効率を有する浮遊式OTEC発電プラントに関する。他の側面は、浮遊式構造と一体である大容量水導管を含む。マルチステージOTEC熱機関のモジュール性および区画化は、構築および維持費用を削減し、オフグリッド運用を限定し、運用性能を向上させる。なおもさらなる側面は、統合型熱交換区画を有する浮遊式プラットフォームを提供し、波の作用によるプラットフォームの最小限の移動を提供する。統合型浮遊式プラットフォームはまた、マルチステージ熱交換器を通して、効率的な温水または冷水の流れを提供し、効率を増加させ、寄生電力需要を低減し得る。説明されるシステムおよび方法の側面は、適切な深度/温度範囲で温水および冷水を放出することによって、中立のサーマルフットプリントを推進する。電気の形態で抽出されるエネルギーは、海洋へのバルク温度を低下させる。
(構成要素および組立機器加工)
冷水パイプ組立およびスパープラットフォームへの接続の前に、種々の構成要素が、取得および/または製造される。
冷水パイプ構成要素が艀900の船上にあり、組立機器(例えば、組立ガントリ914の一部)が艀900上に設置されると、艀900は、プラットフォーム210に向かって曳航され、組立を開始することができる。いったんプラットフォーム210近傍の定位置に来ると、足場設置が開始されることができ、機器の種々の部品が、組立のために試験および/または準備される。例えば、艀900上の降下用ケーブルウィンチ926Bおよび解放ケーブルウィンチ928Bは、ケーブル926A、928Bが、組立の間、冷水パイプ217の長さを支持するために十分な進行長を有し、損傷されておらず、あらゆる点において、安全かつ確実な設置のために好適であることをチェックするためのランアウト試験を受ける。ランアウト試験はまた、1つ以上の艀クレーン916に対しても行われる。ランアウト試験は、クレーン916が、後続プロセスの間、好適に機能することを確認する。
いったん組立ガントリ914が、完全に組み立てられ、デッキに固着されると、冷水パイプ217は、艀クレーン916を使用して、組み立てられることができる。図10に示されるように、艀クレーン916を使用することによって、図13に示されるように、ステーブ936が中に格納された第1のステーブ整列ジグ948aが、載置ラック912から吊り上げられる。クレーンは、組立ガントリ914上のピン918のセットのうちの1つ上に整列ジグの基部を位置付ける。定位置に来ると、ピン918は、係止され、第1のステーブ整列ジグ948aは、組立ガントリ914に固着される。第1のステーブ整列ジグ948aが組立ガントリ914に固着されると、艀クレーン916は、第1のステーブ整列ジグ948aを解放し、その中のステーブ936に取り付けられる。ステーブ936が艀クレーン916に取り付けられると、第1のステーブ整列ジグ948aは、ステーブ936を解放し、ステーブ936は、第1のステーブ整列ジグ948aの摺動部に沿って、組立ガントリ914の中へと下方に移動するように、艀クレーン916を使用して降下される。ステーブ936が、第1のステーブ整列ジグ948aから出ると、組立ガントリ914の作業デッキ922上の人員は、ステーブ936を位置付け、ステーブ936は、艀クレーン916を使用して、上側および下側パッド付き降下型ヒンジ式緩衝バーによって、または各緩衝バーにおける局所機構等の他の手段によって、マンドレル920に対して定位置に保持される。
(プラットフォーム足場設置)
いくつかの実施形態では、浮遊式プラットフォーム210に沿って位置付けられる機器は、冷水パイプ217を組み立てるために使用されることができる。そのような実施形態では、いったん冷水パイプ構成要素(例えば、パイプステーブ936、ベルマウス932、およびクランプ錘934)および組立機器(例えば、降下用ウィンチ926B)が艀900に乗り、組立の準備ができると、艀900は、冷水パイプ組立のために、プラットフォーム210に曳航されることができる。いったんプラットフォーム210近傍の定位置に来ると、足場設置が開始されることができ、機器の種々の部品が、組立のために試験および/または準備される。例えば、艀900上の降下用ウィンチ926Bは、降下用ケーブル926Aが、組立の間、冷水パイプ217の長さを支持するために十分な進行長を有することをチェックするためにランアウト試験を受ける。
ベルマウス932が艀デッキに対して適切な位置にあり、プラットフォームクレーン946がベルマウス932から取り外されると、冷水パイプ組立ガイドリングが、デッキ上に設置されることができる。プラットフォームクレーン946を使用して、冷水パイプ組立ガイドリングの第1の区分が、吊り上げられ、降下中心902の縁において艀デッキ上に置かれ、次いで、デッキ支持構造に締結(例えば、ボルト締め)される。
図18A−Cを参照すると、いったん水中に入れられ、完全に組み立てられると、冷水パイプ217は、艀900から取り外されることができ、浮遊式OTECスパー310に移送されることができる。ここで、艀900からスパー310への冷水パイプ217の移送および接続が、図12A−12Dに関して論じられた組立プラットフォームを参照して説明される。しかしながら、移送および接続プロセスは、任意の特定の組立プラットフォームと共に使用されることに限定されないことを理解されたい。
統合型マルチステージOTEC発電プラントは、熱帯地方および亜熱帯地方の表面水と深海洋水との間の温度差を使用して電気を生産することができる。側面は、海上船舶またはプラットフォームの構造を導管または流路として使用することによって、海水用の従来の配管を排除する。代替として、温海水配管および冷海水配管は、垂直または他の構造支持を船舶またはプラットフォームに提供するのに十分なサイズおよび強度の導管またはパイプを使用することができる。これらの一体的な海水導管区画または通路は、船舶の構造部材としての役割を果たし、それによって、付加的な鋼鉄の要求を低減する。一体的な海水通路の一部として、マルチステージキャビネット熱交換器は、外部水ノズルまたは配管接続部を必要とすることなく、作業流体蒸発の複数の段階を提供する。統合型マルチステージOTEC発電プラントは、温かい海水および冷たい海水が自然な方向に流れることを可能にする。温かい海水は、海洋のより冷たい区域の中へ放出される前に冷却されるため、船舶を通って下向きに流れる。同様に、海洋の深部からの冷たい海水は、海洋のより温かい区域の中へ放出される前に加温されるため、船舶を通って上向きに流れる。この配列は、海水流方向の変化の必要性および関連圧力損失を回避する。この配列はまた、必要とされる送出エネルギーも低減する。
海上OTECスパープラットフォームは、4つの別個の電力モジュールを含み、それぞれが定格設計条件での正味約25MWeを生成する。各電力モジュールは、異なる圧力および温度レベルで動作し、4つの異なる段階で海水系から熱を取り入れる、4つの別個の電力サイクルまたはカスケード式熱力学的段階を備える。4つの異なる段階は、直列に動作する。定格設計条件(全負荷・夏条件)での4つの段階のおよその圧力および温度レベルは、以下の通りである。
大口径配管:ガラス繊維強化プラスチック(FRP)
大型海水管路およびチャンバ:エポキシコーティング炭素鋼
大口径弁:ゴム裏地付きのバタフライ型
ポンプインペラ:好適な青銅合金。
Claims (25)
- 水に支持された浮遊式プラットフォーム上でパイプを組み立てる方法であって、前記プラットフォームは、開放中心ベイと、前記ベイの少なくとも一部を囲むように配列された前記プラットフォーム上のガントリとを含み、前記方法は、
パイプ取込アセンブリを前記プラットフォーム上に提供することと、
ステーブを提供することと、
前記パイプ取込アセンブリを前記ベイの内部空間に移送することと、
凹凸を付けられた上側端を有する環状パイプ部分を形成するように、オフセットステーブ構造において前記パイプ取込アセンブリ上に個々のステーブを組み立てることと、
前記ステーブの前記上側端が前記ガントリの下側部分内に存するまで、前記パイプ部分を前記ベイ内および水中に降下させることと、
前記パイプ部分を形成する前記ステーブの前記上側端に付加的ステーブを組み立てることによって、前記パイプ部分の長さを増加させることと、
前記パイプが所望の長さを有するまで、前記パイプの部分の長さを増加させるステップを繰り返すことと
を含む、方法。 - 前記パイプ取込アセンブリを前記ベイの内部空間に移送することは、前記パイプ取込アセンブリを前記プラットフォームの側面を越えて降下させることと、前記プラットフォーム下の前記パイプ取込アセンブリを前記ベイの下の位置に移動させることと、前記ベイを通して、前記ガントリ内の所望の位置まで、前記パイプ取込アセンブリを持ち上げることとを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記パイプ取込アセンブリを前記ベイの内部空間に移送することは、前記パイプ取込アセンブリを前記プラットフォームの表面の上方に吊り上げることと、前記パイプ取込アセンブリが前記ベイ上に来るように前記プラットフォームを移動させることと、前記パイプ取込アセンブリを少なくとも部分的に前記ベイの中に降下させることとを含む、請求項1に記載の方法。
- 個々のステーブを前記ベイに移送することおよび前記パイプ取込アセンブリ上に前記個々のステーブを組み立てることはさらに、
前記環状パイプ部分の下側端が前記パイプ取込アセンブリの上側と面一にあるように、前記個々のステーブを組み立てることと、
前記パイプ部分を形成するように、前記環状パイプ部分の前記下側端を前記パイプ取込アセンブリに接合することであって、前記接合するステップは、前記環状パイプ部分と前記パイプ取込アセンブリとの間の継目の周囲に結合材料を巻着することを含み、前記結合材料は、円周方向に延在し、前記環状パイプ部分および前記パイプ取込アセンブリの少なくとも一部に重複する、ことと
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記パイプ取込アセンブリは、パイプ端と、前記パイプ端に接続された錘とを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記パイプが所望の長さに到達すると、
前記パイプ取込アセンブリと反対の前記パイプの端にパイプ端を接続するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 水に支持された浮遊式プラットフォーム上でパイプを組み立てる方法であって、前記方法は、
前記プラットフォームを提供することであって、前記プラットフォームは、開放中心ベイと、前記プラットフォーム上のガントリであって、前記ベイの少なくとも一部を囲むように配列されたガントリと、前記ベイの上に重なる位置において前記ガントリによって支持される中空マンドレルとを含む、ことと、
ステーブを提供することと、
ベルマウスおよび錘を含むベルマウスアセンブリを提供することであって、前記ベルマウスは、第1の側および前記第1の側と反対の第2の側を有し、前記錘は、前記ベルマウスの前記第2の側に接続されている、ことと、
前記ベルマウスの前記第1の側が、前記プラットフォームの上側表面の上方に前記マンドレルに隣接して存するように、前記ベルマウスアセンブリを前記ベイ内に位置付けることと、
ステーブの千鳥状リングを形成するように、前記マンドレル内にステーブを配列することであって、前記千鳥状リングに配列される各ステーブの第1の端は、前記ベルマウスの前記第1の側に対して面一に形成され、各ステーブの第2の端は、隣接するステーブに対してオフセットされる、ことと、
前記パイプの部分を形成するように、前記ステーブの千鳥状リングを前記ベルマウスアセンブリに接合することであって、前記接合するステップは、前記千鳥状リングと前記ベルマウスとの間の継目の周囲に結合材料を巻着することを含み、前記結合材料は、円周方向に延在し、前記千鳥状リングおよび前記ベルマウスの少なくとも一部に重複する、ことと、
前記千鳥状リングの前記ステーブの前記第2の端が、前記マンドレルの下側部分内に存するまで、前記パイプの部分を水中に降下させることと、
前記パイプの部分の長さを増加させることであって、前記増加させることは、
付加的ステーブが前記マンドレルに対して位置付けられ、前記付加的ステーブの第1の端が前記千鳥状リングの対応するステーブの第2の端に当接するように、前記付加的ステーブを前記マンドレル内に位置付けることと、
前記結合材料が前記付加的ステーブの少なくとも一部および冷水パイプの部分に重複するように、前記冷水パイプの部分を結合材料で巻着することによって、前記付加的ステーブを前記冷水パイプの部分に接合することと
を含む、ことと、
前記パイプが所望の長さを有するまで、前記パイプの部分の長さを増加させるステップを繰り返すことと
を含む、方法。 - 前記個々のステーブが設置されるべき順序に対応する所定の順序において、ステーブを前記プラットフォーム上に配列することをさらに含む、請求項7に記載の方法。
- さらに、前記ステーブは、対応するステーブ整列ジグの中に個々に梱包される、請求項7に記載の方法。
- さらに、各ステーブ整列ジグは、吊り上げ用アイボルトおよびフランジを含み、前記吊り上げ用アイボルトは、前記ステーブ整列ジグの第1の端に隣接して配置され、前記フランジは、前記ステーブ整列ジグの第2の端に隣接して配置され、前記ガントリ上に提供されたピンに協働的に係合するように構成されている、請求項9に記載の方法。
- 千鳥状リングを形成するように、前記マンドレル内にステーブを配列することは、
ステーブを前記マンドレルに対して位置付けることと、
別のステーブを前記マンドレルおよび前記別のステーブの直前に位置付けられたステーブの両方に対して位置付けることと、
ステーブのリングが形成されるまで、別のステーブを位置付けるステップを繰り返すことと
を含み、前記別のステーブは、前記別のステーブの直前に位置付けられたステーブと異なる長さを有し、前記ステーブは、前記千鳥状リングの各ステーブの第1の端が、前記千鳥状リングを形成するために使用される他のステーブの第1の端と面一にあるように配列される、請求項7に記載の方法。 - ステーブの千鳥状リングを形成するように、前記マンドレル内にステーブを配列することはさらに、前記千鳥状リングを形成するために使用されるステーブの第1の端を密閉することを含む、請求項7に記載の方法。
- 前記パイプが所望の長さに到達すると、
パイプ端を前記ベルマウスと反対の前記パイプの端に接続するステップをさらに含む、請求項7に記載の方法。 - 前記パイプ端は、内向きにテーパ状にされ、スパーの底側に提供されたフィッティングに捕捉されるように構成されている、請求項13に記載の方法。
- 前記マンドレル内にステーブを配列し、前記マンドレル内に付加的ステーブを位置付けることはさらに、隣接するステーブを相互に接合することを含む、請求項7に記載の方法。
- 少なくとも1つのスプレッダを前記パイプ内に提供することをさらに含み、前記スプレッダは、外向き力を前記パイプの内面に提供するように構成されている、請求項7に記載の方法。
- 前記ベルマウスアセンブリは、ベルマウスと、前記ベルマウスに接続された錘とを備える、請求項7に記載の方法。
- 水に支持された浮遊式プラットフォーム上でパイプを組み立てる方法であって、前記方法は、
開放中心ベイと、前記ベイを囲むように前記プラットフォーム上に配列されたガイドリングとを含む前記プラットフォームを提供することと、
ベルマウスおよび錘を含むベルマウスアセンブリを提供することであって、前記ベルマウスは、第1の側および前記第1の側と反対の第2の側を有し、前記錘は、前記ベルマウスの前記第2の側に接続されている、ことと、
前記ベルマウスの第1の側が、前記プラットフォームの上側表面の上方に、前記ガイドリングに隣接して存するように、前記ベルマウスアセンブリを前記ベイ内に位置付けることと、
ステーブの千鳥状リングを形成するように、ステーブを前記ガイドリング上に配列することであって、前記千鳥状リングに配列される各ステーブの第1の端は、前記ベルマウスの第1の側に対して面一に形成され、各ステーブの第2の端は、前記隣接するステーブに対してオフセットされる、ことと、
前記パイプの部分を形成するように、前記ステーブの千鳥状リングを前記ベルマウスアセンブリに接合することであって、前記接合するステップは、前記千鳥状リングと前記ベルマウスとの間の継目の周囲に結合材料を巻着することを含み、前記結合材料は、円周方向に延在し、前記千鳥状リングおよび前記ベルマウスの少なくとも一部に重複する、ことと、
前記千鳥状リングのステーブの前記第2の端が、前記マンドレルの下側部分内に存するまで、前記パイプの部分を水中に降下させることと、
前記パイプの部分の長さを増加させることであって、前記増加させることは、
付加的ステーブが前記ガイドリングに対して位置付けられ、前記付加的ステーブの第1の端が前記千鳥状リングの対応するステーブの前記第2の端に当接するように、前記付加的ステーブを前記マンドレル内に位置付けることと、
前記結合材料が前記付加的ステーブの少なくとも一部および冷水パイプの部分に重複するように、前記冷水パイプの部分を結合材料で巻着することによって、前記付加的ステーブを前記冷水パイプの部分に接合することと
を含む、ことと、
前記パイプが所望の長さを有するまで、前記パイプの部分の長さを増加させるステップを繰り返すことと
を含む、方法。 - 前記ベルマウスの前記第1の側は、整列タブを含み、前記ガイドリング上にステーブを配列するステップは、前記ステーブの下側端が前記整列タブと整列させられるように、前記ベルマウスアセンブリに対して前記ステーブを位置付けることを含む、請求項18に記載の方法。
- 隣接するステーブが相互に取り付けられる前に、結合材料が、各ステーブにそれぞれの取付表面に沿って適用される、請求項18に記載の方法。
- 各ステーブは、隣接するステーブに当接する縁に沿って、自己保持嵌合特徴を備える、請求項20に記載の方法。
- 各ステーブは、隣接するステーブに当接する縁に沿って、自己保持嵌合特徴を備える、請求項18に記載の方法。
- 水に支持された浮遊体へのパイプの水中組立の方法であって、前記浮遊体は、その水中表面に形成された空孔を含み、前記方法は、
前記パイプが、少なくとも部分的に、水中に位置付けられ、前記パイプの長手方向軸が鉛直軸に略平行に向けられるように、誘導可能水中船舶に固着された前記パイプを提供することと、
キーパーケーブルを前記パイプの上側端に固着することと、
前記パイプの上側端が前記浮遊体の底側より下方の深度に存するように、前記船舶に対して前記パイプを水中に降下させることと、
前記パイプの上側端を前記空孔の内部から延在する支持ケーブルに固着することと、
前記キーパーケーブルを前記パイプの上側端から取り外すことと、
前記支持ケーブルを前記空孔の中に後退させることによって、前記パイプの上側端を前記空孔の中に引き込むことと、
前記パイプの上側端を前記空孔内に固着することと
を含む、方法。 - 前記誘導可能船舶を前記浮遊体に隣接する位置に移動させることをさらに含む、請求項23に記載の方法。
- 開放中心ベイと、前記ベイ内の種々の高さに物体を支持するように動作可能な降下用ケーブルとを有する前記誘導可能船舶を提供することをさらに含み、前記パイプを提供するステップの間、前記パイプは、前記降下用ケーブルを使用して、前記誘導可能船舶に固着され、前記パイプは、前記キーパーケーブルを固着するステップの間、前記降下用ケーブルに固着されたままである、請求項23に記載の方法。
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