OTEC TECHNICAL ANALYSIS Land-Based System

OTEC Ocean Sustainable Energy

3 OTEC TECHNICAL ANALYSIS Land-Based System

3.1 Potensi OTEC di Indonesia Indonesia merupakan negara yang sangat diuntungkan jika ditinjau dari pemberdayaan OTEC.Terletak pada daerah equator membuat Indonesia memiliki kekayaan yang berlimpah dimana suhu air laut pada daerah equator sangat cocok untuk penerapan OTEC.Dengan kondisi geografis yang berpulau-pulau maka OTEC mampu dijadikan sarana pembangkit listrik yang sangat tepat untuk menyuplai kebutuhan listrik di daerah-daerah pulau terpencil yang selama ini kekurangan listrik.Disamping itu,hasil by produk dari OTEC seperti aquaculture dan agriculture mampu menjadikannya sebagai tulang punggung ekonomi masyarakat setempat.

Terdapat 16 lokasi yang berpotensi untuk dikembangkan OTEC salah satunya di Lepas pantai Kalimantan Timur. Selat Makassar mempunyai syarat yang cukup menjanjikan untuk menuai listrik dan air tawar dari sifat lapisan-lapisan air laut yang berbeda suhunya ini. Kawasan laut dalam di antara BalikpapanMakassar-Palu-Toli-toli-Bunyu-Samarinda berpotensi untuk OTEC karena:

1. Mempunyai kawasan laut-dalam antara 200-4000 meter yang tidak jauh dari pesisiran, kota ataupun pusat kegiatan yang memerlukan banyak listrik. 2. Kawasan dengan perbedaan suhu permukaan laut dan laut-dalam sekitar 22-24

o

C. Berada di

bawah khatulistiwa memperoleh keuntungan mendapat air permukaan laut yang hangat (o

27 C) sepanjang tahun. 3. Industri minyak & gas telah melakukan eksplorasi dan produksi dengan membangun fasilitas eksplorasi dan produksi di kedalaman air 500-1000 meter, yang membuat penerapan (deployment) OTEC berpotensi untuk disinergikan dengan industri minyak di kawasan lepas selat Makassar.

Hal | 1 Created with Print2PDF. To remove this line, buy a license at: http://www.software602.com/


Mamuju merupakan ibu kota dari propinsi termuda Indonesia.propinsi Sulawesi Barat.maju sebagai kota yang akan berkembang tentunya akan membutuhkan komsumsi listrik yang akan semakin meningkat pula, untungnya lokasi mamuju yang strategis yaitu berada di dekat lautan yang memiliki kedalaman ribuan meter mampu menjadikan Mamuju sebagai tempat yang paling strategis dibangunnya OTEC power plant.Dengan kedalaman perairan 1000 meter lebih,Mamuju dapat memenuhi kebutuhan listriknya sendiri tanpa bergantung lagi terhadap minyak dan gas serta mampu memakmurkan masyarakat dari kota yang baru berkembang ini.

Gambar 3.1 Lokasi pembangunan OTEC land Based Sistem, Mamuju, Sulawesi Barat


OTEC Ocean Sustainable Energy Kota mamuju yang dilingkari merupakan jalur pendistribusian listrik Beberapa hasil survei di Mamuju:

1. Pulau karampuang,yang terletak pada barat kota mamuju,memiliki luas kurang lebih 20 Ha.akan tetapi merupakan daerah karang dan bukit sehingga diperlukan soil work untuk meratakan pulau karampuang 2. Penduduk di pulau karampuang telah banyak,100 kepala keluarga,1 sekolah, puskesmas Oleh karena itu akan terjadi social impact pada saat membangun power plant 3. Tidak ada akses listrik di pulau 4. Dipilih lokas tidak jauh dari pusat kota mamuju,dengan luar areal lahan 42 acre dan 5. Kondisi lahan merupakan pesisir pantai,kebanyakan telah dipakai sebagai lahan pertambaKan,perumahan penduduk belum padat Grid connected dengan PLN setempat akan lebih mudah jika dibangunnya di dekat kota 6. Kondisi kedalaman laut sangat terjal pada jarak 300 meter dari bibir pantai


OTEC Ocean Sustainable Energy 3.2 OTEC Land Based Sistem OTEC land based sistem merupakan salah satu sistem yang terintegrasi dengan sistem pendinginan, sistem desalinisasi air, aquaculture dan agriculture. Land-based sistem memiliki keunggulan yang tidak dimiliki oleh sistem offshore floating sebab dapat dihubungkan dengan usaha aquaculture dan mariculture pada daerah dibangunnya powerplant. Terdapat tiga pipa dengan ukuran besar memompa air dari laut dalam dan juga permukaan dialirkan ke pusat pengelola. Sistem kerja Closed siklus digunakan untuk menggerakkan turbin sehingga menghasilkan listrik ,sedangkan pipa yang lainnya diteruskan ke stasiun yang berbeda untuk menghasilkan air tawar.Dari stasiun yang menghasilkan air tawar, dilanjutkan ke bagian agriculture sebagai sumber air untuk tanaman, sedangkan air laut dingin yang masih tersisa dijadikan sebagai media aquaculture.

Gambar 3.2 Tampak atas ilustrasi design land-based sistem yang dikembangkan OCEES.Inc sebuah perusahaan pengembang OTEC di Honolulu, Hawaii.

Sistem OTEC land-based merupakan sistem yang terintegrasi, saat pipa memompa air laut baik dari laut dalam dan permukaan, maka sejumlah air dialirkan ke evaporator dan kondenser untuk menghasilkan listrik dan air tawar, kemudian sejumlah debit air lainnya dialirkan ke gedung-gedung untuk dijadikan sistem pendingin udara, dan aquaculture dan agriculture.


OTEC Ocean Sustainable Energy 3.2.1 Stasiun Power Stasiun power merupakan stasiun penghasil listrik dimana merupakan produk utama dari OTEC. Air laut hangat dan dingin yang dipompa melalui pipa (cold seawater pipe, warm seawater) langsung dialirkan menuju stasiun ini. Di stasiun ini air laut hangat dididihkan melalui evaporator.

“Hot”-Side (Warm Seawater) Key: mixture boils at a variable temperature

Mixtur e saturated liquid- same pinch points

saturated

H2O: isothermal boiling

H2 O

NH3HO

Heat Transferred

Gambar 3.3 Stasiun power pada Land based Sistem, dimana pada stasiun ini dihasilkan listrik dengan menggunakan siklus Kalina.

Stasiun ini menggunakan Kalina siklus, yang merupakan siklus dari OTEC tertutup tapi telah dimodifikasi untuk meningkatkan efisiensi OTEC.Kalina siklus memakai predearator untuk memisahkan air dan amonia yang digunakan sebagai working fluid. Dengan memakai campuran air pada amonia maka working fluid lebih cepat menguap sehingga menghasilkan efisiensi yang lebih tinggi pada turbin.



Gambar 3.4 skema dari closed siklus OTEC yang menggunakan ammonia sebagai working fluid.

o

Air pada suhu 27.9 C,dipompa dari air permukaan laut yang menghangatkan ammonia cair.Cairan amonia mendidih ,menghasilkan uap pada tekanan dari 940 kPa (9.3 atm).Uap akan berekspansi ketika melewati turbin,menghasilkan tenaga untuk menjalankan sebuah generator listrik.Uap kemudian o

memasuki sebuah kondenser didinginkan oleh air pada suhu 4.0 C, dimana dipompa dari kedalaman berkisar 1000 m. o

Tekanan uap dari ammonia pada temperatur didalam kondenser 10.3 C adalah 620 kPa (6.1 atm).sehingga,perbedaan tekanan signifikan tersedia untuk memutar turbin dan membangkitkan tenaga listrik. Saat ammonia 700.000 gallons terkondensasi, cairan dipompa kembali kedalam evaporator untuk melengkapi siklus, menghasilkan generation power yang berkelanjutan selama air hangat dan air dingin berlanjut mengalir.

3.2.1.1 STASIUN POWER COMPONENT 1. Cold Water pipe Sebuah single diameter pipa terbuat dari fiber reinforced plastic (fiberglass)atau terbuat dari beberapa konvensional pipeline. 2 .Working fluid Fluida yang bekerja memutar turbin,dipilih ammonia dalam pembahasan ini.


OTEC Ocean Sustainable Energy 3. Condenser Untuk kondenser, dengan konfigurasi cangkang dan tube,titanium tubes 1.5 inch OD pada sebuah cangkang baja dengan permukaan clad titanium,air laut mengalir kedalam dan working fluid mengalir diluar tubes. 4. Evaporator Sama seperti diatas dengan konfigurasi cangkang dan tube,titanium tubes 1.5 inch OD pada sebuah cangkang baja dengan permukaan clad titanium ,air laut mengalir kedalam dan working fluid mengalir diluar tubes. 5. Turbine /Generator Untuk mengawali pembangkitan listrik sesuai dengan kapasitas yang terpasang. 6. Warm Water pump Pompa air dingin maupun fluida kerja untuk setiap modul,pada desain baseline,pump drive adalah electric,tapi tambahan tradeoff antara listrik dan turbin harud dibuat di tahap preliminary design. 7. Cold Water Pump Termasuk pompa air hangat, air dingin maupun fluida kerja untuk setiap modul,pada desain baseline,pumpdrive adalah electric,tapi tambahan tradeoff antara listrik dan turbin harus dibuat di tahap preliminary design. 8. Working Fluid pump Sama seperti kedua pompa diatas,tetapi memiliki kapasitas yang tidak terlalu besar karena volume ammonia yang tidak besar.



Master Plan OTEC 100 MWe Mamuju

Gambar3.5 skema produk proyek OTEC Mamuju,Sulawesi Barat

Power Capacity Calculation Gross Power Gross Power = Net Power + Pump power

x  24%.x  100MWe x  0.24x  100MWe x (1  0.24)  100 MWe

0.76x  100MWe x  131.5MWe (gross power) Pump Power= approximately 31.5 MWe Hal | 8 Created with Print2PDF. To remove this line, buy a license at: http://www.software602.com/


Water Volume Dimana

 water  1025kg / m3 Dan sekitar

Vcold  4.7m3 / s Vwarm  4.7 m3 / s Vtotal  618.05m3 / s untuk 131.5 MWe Volume air untuk kapasitas 100MWe 3

Mass flow  618.05m / sx1025kg / m = 633.501,25 kg/s

3

Pump Power 21% dari total gross power digunakan untuk pumping power pada evaporator, dan condenser sebagai hotel load, sisanya 3% untuk pump amonia. 21% x 131.5 MWe= 27, 615 MWe (Power yang dibutuhkan untuk pompa air)

Baseline Hydraulic head = 3.05m

Water pump efficiency=75%

Pwe = 94kWe / MWe = 9400kWe /100MWe

Pwe (evaporator ) = 9400kWe /100MWe =9.4 MWe Pwe (Condenser )  9400   9400 x 20%  = 11.320 kWe/100 MWe

= 11.32 MWe Hal | 9 Created with Print2PDF. To remove this line, buy a license at: http://www.software602.com/


Total Pumping power = 20.7 MWe

Grafik 3.1 Intake velocity Power pompa untuk mengatasi drag flow =Pd =flow rate x hydraulic head

 ( f  3 / 8g ) L D Flow rate

 w   A   D2 ( / 4)    1025(19, 69) 2   2, 03m / s 4 = 633.501,25

L= 4000ft = 1219 m ID=50 ft = 19.69 m

hd  (2,032 / 2.9,8)(1219 /19.69) f = f. 13,01 Dimana f = 0.0094 (smooth concrete pipe) Maka head

hd  0,122 m


OTEC Ocean Sustainable Energy Power to overcome CWP drag ( Pd )

Pd  633.501,25x0,122 =77.287,152 = 0.07 MWe

Baseline design total hidraulik head H d =3,05 Maka baseline cold water pumping power

Pc = 633.501,25 x 3, 05 =1.932.178 =1.93MWe Baseline warm water pumping power ( H d =3, 05)

Pcw = 2.2 MWe Total water pumping power = 1.93 MWe + 2.2 MWe + 9.4 MWe +11.32 MWe = 24.83 MWe

Hidraulik head adalah jumlah dari beberapa factor sebagai berikut: 1. Power yang dibutuhkan untuk compensate dari depression dibawah muka air dari ketinggian air di CWP.Disebabkan oleh air pada CWP lebih padat dibandingkan ambient seawater rata-rata,posisi keseimbangan dari permukaan atas dari air pada column air dingin mendekati 0.6 m dibawah muka air. 2. Hydraulic head hingga 3.0 m dibutuhkan untuk mengatasi tekanan jatuh pada condenser. 3. Pada power (Pd) yang harus diekspansikan untuk mengatasi pressure loss disebabkana oleh gesekan air yang mengalir melalui CWP.


OTEC Ocean Sustainable Energy 4. Minor losses disebabkan oleh screens dan tekanan dinamik pada point aliran berubah secara tiba-tiba.

Ammonia pumping power Dimana Volume Ammonia = 700.000 gallons

Pa   A Te  Tc  C p  H v  Pa  625.0.043  26.1  4.44  4.72  1460  26.875 102.23  1460 

 41.985.071 = 135x41.985.071

 5.667.984.58  5.66MWe Ammonia pumping power = 5.66 MWe

Total OTEC load Power = 24.83 MWe + 5.66 MWe = 30.49 MWe  31.5 MWe Feed Pump akan memakai 700 hp atau sekitar 0.5MWe sedangkan untuk discharge pump adalah sebesar 0.3 MWe. Kebutuhan power untuk kegiatan dalam power plant tidak begitu besar.

SISTEM SALURAN OTEC 1.Cold water pump Pompa ini akan dipasang di kondenser pada pipa masuk dari lingkaran aliran air dingin.Air dingin diambil dari kedalaman berkisar 1000 m melalui sebuah pipa,dan dikumpulkan di sebuah pada stasiun power.

Cold Water pipe, 20 pipes (per 100 MW net)

Pipe length,

= 1,219 m (4000 ft)

Pipe diameter,

= 0.984 m (20 pipa)


OTEC Ocean Sustainable Energy Velocity,

= 2, 03 m/s

Vol. Flow,

= 470 m3 /s

Mass flow,

= 633.501,25 kg/s

Seawater density

= 1023 kg/m

Drag coefficient

= 0.0094 (smooth concrete pipe)

CWP cross sectional area (A)

= D2  /4

Hydraulic head to overcome pipe drag ( hd )

= 3, 05

Power to overcome CWP drag ( Pd )

= 0.07 MWe

Baseline cold-water pumping power

= 1.93 MWe

1 k Pa = 0,145 psi 14.4kPa=2.088 psi Dengan melakukan iterasi 100MWe akan memerlukan ketebalan pipa (steel) sebesar 3.66 cm=1.44 inch agar memenuhi kriteria CWP buckling.Dariketebalan pipan yang didapat maka dapat ditentukan pressured design untuk pipa OTEC.

2.Warm water pump Pompa ini akan dipasang pada masing-masing tempat pipa pembuangan dari lingkaran aliran air hangat pada keluaran evaporator.Pompa harus mampu untuk memindahkan 474 m3 /s terhadap tekanan head sekitar 3 psi. Tenaga yang dibutuhkan oleh setiap pompa air hangat adalah berkisar 2.2 MW. Jumlah pompa yang dipergunakan sebanyak 20 pompa.

Warm Water , 20 pipes (per 100 MW net)

Pipe length

=62.5 m

Pipe diameter

= 0.98 m (20 pipa)

Velocity

=2.03 m/s

Volume flow

=474 m3 /s Hal | 13

Created with Print2PDF. To remove this line, buy a license at: http://www.software602.com/

OTEC Ocean Sustainable Energy Mass flow

=633.501 kg/s

Seawater density

= 1023 kg/m

Drag coefficient

= 0.0094 (smooth concrete pipe)

Warm pipe cross sectional area (A)

= D2  /4

Hydraulic head to overcome pipe drag ( hd )

= 3, 05

Power to overcome Warm pipe drag ( Pd )

= 0.07MWe

3.Ammonia pump Amonia pump harus dsesuaikan dengan kemampuan memompa 700.000 galon ammonia yang didistribusikan ke heat exchanger(evaporator dan Kondenser).Untuk pompa ammonia berbeda dengan pompa air karena volume ammonia tidak sebesar volume air maka dipergunakan pompa vertical two inch single,2000 gpm.

Pa   A Te  Tc  C p  H v 

 5.66MWe Untuk ammonia sendiri,karena bersifat toxic,maka perlu dijaga agar tidak terjadi kebocoran pada pompa sendiri maupun pipa.Amonia didapatkan dari daerah Senoro,Sulawesi tengah,milik PT.Pupuk Sriwidjaya.

Karakteristik Heat transfer Seperti yang terlihat pada table,konduktivitas ammonia secara signifikan lebih tinggi disbanding propane dan R-12/31.Akan tetapi,akan menjadi mungkin untuk mengambil keuntungan dari karakteristik ini hanya jika biofouling bukan factor pengontrol pada proses heat exchange untuk condenser dan evaporator.

Ada dua alas an untuk dapat mengontrol biofuling,khusunya pada condenser.Pertama-tama,dengan menggunakan system cleaning Amertap untuk menjaga permukaan bagian dalam tubes menjadi bersih.Sistem ini seharusnya dapat meminimalkan biofuling dan meningkatkan heat transfer.



Property

Ammonia

Propane

Butane

17.03

44.09

58.12

123.46

Density (l) (kg)

616.73

508.6

583.73

1229.78

Vapor pressure(sat)(kPa)

741.88

741.4

179.4

801.93

1214.63

350.63

374.64

193.51

Molecular weight (M)

Heat of vaporization(kJ/kg)

R-22

Spesifik Heat(l)(kJ/kg K)

4.68

2.56

2.37

1.22

Spesifik Heat (v)(kJ/kg K)

2.92

2.01

1.76

0.78

Thermal Conductivity

0.50343

0.101551

0.1211

0.092382

Tabel 3.2 Karakteristik working fluid

Kelebihan karakteristik ammonia 1. Vapor pressure in the range of 700-1400 kPa (100-200 psi) at 27 C 2. Low volume flow of working medium per kilowatt of power produced 3. High heat transfer coefficient

Dimana h= heat transfer coefficient K = thermal conductivity = liquid density = dynamic viscosity 4. Chemical stability and compability with materials of heat exchanger, turbine and lubricants 5. Low cost



A POWER STASIUN SISTEM HEAT EXCHANGER Untuk kedua evaporator dan kondenser, dengan konfigurasi cangkang dan tube,titanium tubes 1.5 inch OD pada sebuah cangkang baja dengan permukaan clad titanium pada titik2 kritikal,air laut mengalir kedalam dan working fluid mengalir diluar tubes.

Evaporator (per 25 MW net module)

Tubes length,

13 m

Tubes diameter,

1.5 inch

Jumlah tabung

75,894

Tubes flow velocity,

1.4 m/s

Heat transfer area,

113.183 m2

Overall U

415

Th, in

26.11 C

Th, out

23.83 C

Twf, in

21.33 C

Twf, out

20.72 C

Delta P psig

1.32

100 MW OTEC baseline plant Evaporator criteria Operating condition Number required

4

Duty, Btu/hr Seawater flow, lb/hr o

Seawater inlet temperature,

26 C

Seawater outlet temperature,

23.8 C

o


OTEC Ocean Sustainable Energy Ammonia flow, lb/hr o

Ammonia inlet temperature,

9.44 C o

Ammonia outlet temperature,

20.55 C

Ammonia pressure,

127 psi

Design condition Type tubes and shell Design pressure,

136 psi o

Design temperature,

26 C

Ammonia pressure drop,

15 psi

Seawater pressure drop,

2 psi

Conceptual Equipment Configuration

Shell diameter,

50 m

Shell material

SA 202 Gr B

Shell thickness,

1 ½ inch

Tubes material

SB-338 Gr 2 Titanium

Tubes diameter,

1 ½ inch

Tubes wall thickness,

0.037 inch

Tubes spacing,

1-7/8 inch

Tubes length,

13 m

Jumlah tabung

75,900

Surface required,

113.341 m


OTEC Ocean Sustainable Energy Kondenser (per 25 MW net module)

Tubes length,

13 m

Tubes diameter,

1.5 inch

Number of tubes

65,378

Tubes flow velocity

1.35 m/s

Heat transfer area,

98.189 m

Overall U

417

Tc, in F

39.6

Tc, out F

44.4

Twf, in F

50.1

Twf, out F

49.0

Delta p, psig

1.33

100 MWe OTEC baseline Plant Kondenser Criteria Operating Conditions Number required Duty, Btu/hr Seawater inlet temperature,

4 33 x 10 4.4 o C

Seawater outlet temperature,

7.22 o C

Ammonia flow, lb/hr

6.4  10 6

Ammonia temperature,

10 o C

Ammonia pressure,

89 psia

Design Condition Type

Tubes and shell


OTEC Ocean Sustainable Energy Design pressure, psig

115

Design temperature,

21 o C

Seawater pressure drop,

2 psi

Conceptual Equipment configuration Shell diameter,

14.78 m

Shell material

SA202 Gr B

Shell thickness,

1 ¼ inch

Tubes material

SB-338 Gr 2 (titanium)

Tubes diameter,

1 ½ inch

Tubes wall thickness,

0.032 inch

Tubes spacing,

1 7/8 inch

Tubes length,

13 m

Number of tubes

65,400

Surface required,

98.477 m

TURBIN DAN GENERATOR Kebutuhan tipikal performance untuk turbin dapat di kompail dan didiskusikan dengan turbin manufaktur.Sebagai hasil dari diskusi dengan potensial turn=bin supplier,integrated unit untuk turbin maupun generator dipilih untuk system power OTEC baseline.

Komponen turbin Turbine performance requirements

Horsepower

41,700 Hp

Working fluid

NH3

Inlet Temperature

20.3 o C Hal | 19


OTEC Ocean Sustainable Energy Inlet pressure

125.7 psi

Outlet temperature

10 o C

Outlet pressure

89.4 psi

Quality

98%

OTEC Ammonia Vapor Turbine Characteristics Shaft power,

44.236 hp

Shaft speed,

1.800 rpm

Ammonia flow rate, kg/sec

879.02

Specific speed

109

Overall efficiency Inlet total pressure, Inlet temperature

0,896 122.1 psi 19.4 o C

Komponen Generator Number of units

Components

4

Generators-37 MVA,0.9pf-1800 rpm

4

2000 A generator circuit breakers

2

1000 A generator circuit breakers

2

Auxiliary transformer units

4

Station service transformers

12

Motor control centers

1

Diesel generators

1

Starting battery 125 V

2

Battery chargers 37.5 KW Hal | 20


OTEC Ocean Sustainable Energy 1

Inverter 60 KVA 120 V

12

480 V distribution panels

8

208/120 V distribution panels

1

DC power distribution panel

Power station Untuk perhitungan power pompa ditentukan oleh kapasitas air yang dipompa dan juga spesifikasi pompa yang sesuai dengan kapasitas air.

WHP 

TDH ( ft ) xQ ( gpm ) 3960

BHP 

TDH ( ft ) xQ ( gpm) 3960 xe

e

WHP BHP

Nilai e merupakan faktor penilaian efisiensi power pipa yang dibutuhkan dengan power yang disupplai. Nilai e yang ideal adalah mendekati nilai 1.

OTEC Pumping capacity: Two-inch single : 2.000 gpm Three-inch single : 3.000 gpm Four-inch single : 6.000 gpm Four-inch double : 9.000 gpm

Dipakai four-inch double untuk memompa air sebesar 9.000 gpm sehingga dapat mengurangi jumlah pompa yang digunakan dengan skala besar.


OTEC Ocean Sustainable Energy B. DESALINATION STASIUN Stasiun desalinisasi merupakan stasiun yang berfungsi untuk mendesalinisasi air laut menjadi fresh water(air tawar).Sistem kerja yang digunakan merupakan sistem kerja open siklusd dimana,tidak digunakan fluida kerja,tetapi hanya mengguanakan fuel yang berasal dari air laut (hangat maupun dingin). Air laut yang dipompa dievaporasikan menjadi uap,melewati turbin kemudian dikondensasikan kembali dengan menggunakan air dingin sehingga menghasilkan air tawar. Analisis perhitungan untuk stasiun desalinisasi hampir mirip dengan stasiun generator dimana volume air yang dipompa baik itu dingin maupun hangat disesuaikan dengan jumlah kebutuhan produksi air tawar dan yang menjadi perbedaan mendasar hanyalah pada ketidakfungsian ammonia sebagai fluida kerja pada stasiun ini.

KOMPONEN DESALINATION WATER STASIUN Parameter: 1. Cold water pipe diameter (Dcwp) 2. Cold water pipe length (Lcwp) 3. Change in warm water temperatur (deltaT) 4. Change in cold water temperatur (deltaTc) 5. Evaporator exit temperatur,T1 6. Kondenser entrance temperatur,T2

Sebuah gambaran mengenai program logic telah diberikan.Dua parameter pertama yang berhubungan langsung terhadap tradeoff antara temperatur cold water,tenaga pompa,dan biaya pendistribusian cold water ke mesin panas.Empat Parameter terakhir, berhubungan dengan tradeoff antara laju aliran air,transfer heat dan biaya dari komponen heat mesin termasuk pompa.

C.OTEC SEAFARMING OTEC plant kapasitas 100-MW dapat membuat aliran air laut melalui berkisar 5x10*9m*3/day.Assuming an equal mixture of cold water dari kedalaman 1000m dan surface water dari kedalaman 10 m,kaya akan nutrient 30 mg NO3/m*3akan dibuat meningkat pada 3x10*9 m*3/day.The induced nitrat flux dari 80x10*9 mg NO3/day ,discharge pada permukaanmelebihi 100 km area dari diatas permukaan 200


OTEC Ocean Sustainable Energy m,akan menambah 20-25 kali apa yang dikatakan sebagai mixed layer dari nutrient-poor near-surface ocean water.

Grafik 3.2 Penyebaran Nutrien Nitrogen pada tropical saline water

Gambar 3.3 Penyebaran Nutrien Phospor pada tropical saline water


OTEC Ocean Sustainable Energy Nutrient yang terkandung pada air yang dipompa menunjukkan nilai yang signifikan pada air saline tropis.ini sangat menguntungkan untuk system aquaculture dan agriculture jika dikombinasikan dengan OTEC.

D.ENVIRONMENTAL IMPACT Aliran air dari pembangkit OTEC 100 megawatt, misalnya akan sama dengan debit sungai besar dengan aliran nominal dari sungai Colorado ke lautan Pasifik (1/30 dari sungai Mississippi, atau 1/10 dari sungai Danube, dan 1/5 dari sungai Nile). Bahkan aliran lepasan (discharge flow) dari pembangkit OTEC 60.000 megawatt (0,6% dari konsumsi dunia saat ini) akan ekivalen dengan jumlah aliran semua sungai-sungai ke lautan Atlantik dan Pasifik .Karena salinitas dari laut mendekati uniform, pelepasan yang sangat besar ini tidak akan mempengaruhi salinitas dari perairan penerima secara berarti.

Temperatur dari

turasan/lepasan airlaut akan sekitar 3°C (6°F) diatas atau dibawah temperatur awalnya. Jika lepasan air hangat dan dingin dicampur, maka air ini akan mempunyai temperatur antara sekitar 18°C (64°F).

Initial Plume Dilution •

Pembuangan ke arah bawah

•

0.2 m/s kecepatan arus horizontal

•

Campuran air dingin dan hangat

•

T = 18.4°C

•

Q = 800,000 gal/min

•

Kedalaman ideal 50m

Gambar3.6 Pemodelan Initial Plume Dilution Hal | 24 Created with Print2PDF. To remove this line, buy a license at: http://www.software602.com/


Far Field Plume Transport •

Mengikuti initial dilution

•

Kedalaman pembuangan = 60m

•

Arus ambient 0.2 m/s

•

Tinitial = 20.9°C, Tambient = 23°C

•

Dominasi pencampuran horizontal

•

Pada 1 km, ∆T < 0.5°C

•

Pada 3 km, ∆T is negligible

•



Pada kedalaman tersebut, sekitar 100 m dibawah permukaan, massa air lepasan (discharge water) akan lebih padat daripada massa air pada kedalaman tersebut dan akan terdispersi secara gradual kebawah, sehingga akan memberikan dampak yang sangat kecil pada lapisan permukaan, dimana kehidupan banyak terjadi. Perubahan temperatur yang diakibatkan dapat mempunyai dampak terhadap ekologi lokal.


OTEC Ocean Sustainable Energy OTEC Modeling Berdasarkan pada trade off baseline. Level trade-off selanjutnya menyangkut pada pemilihan parameter-parameter design untuk konsep baseline yang meminimalisasi biaya dari power yang diantarkan diantara hambatan yang diberikan dari lingkungan operating dan kelayakan desain.Untuk menfasilitasi pekerjaan optimasi baseline ini, sebuah model computer, OTEC dikembangkan.Model ini telah digunakan untuk menentukan sebuah hasil optimum dari parameter-parameter desain seperti: 1. Flow rates dari air dingin dan hangat 2. Diameter dan panjang CWP 3. Ukuran Heat exchanger dan performance 4. Aliran fluida kerja , temperature dan tekanan condenser/evaporator 5. Parasitic pumping power (air hangat,dingin dan fluida kerja)

The trade-off yang ditampilkan oleh model termasuk: 1. Panjang Cold water pipe (menentukan overall delta T dengan pumping power) 2. Diameter Cold water pipe dengan pumping power 3. Flow rates dari cold dan warm water dengan luas heat transfer dibutuhkan dan pressure drops

Model komputer ini telah melalui suatu proses pencarian untuk mencapai sebuah desain optimum (biaya minimum) dalam bentuk flow rates, operating, temperature dan dimensi dari critical components.

Tube OD (inches) 1 1.5 2

Wall thickness (mils) 28 35 49

Cost ($/ft) 1 1.71 3.81

Tabel.3.4 Unit cost tubing

Heat exchanger dollars Dimana: = Diameter tube dalam inch


OTEC Ocean Sustainable Energy = Tube length dalam feet = Jumlah tubes dalam heat exchanger

Water pumps dollars Dimana: = Pump power yang dibutuhkan dalam horsepower

Turbine

dollars Cold Water pipe dollars Dimana: = Diameter dari cold water pipe (feet) = Panjang dari cold water pipe (feet) = Jumlah pipa dari cold water

Parameter-parameter secara sistematis pada pencarian sekuensial untuk desain biaya minimum ditampilkan seperti: 1.Diameter Cold water pipe,Dcwp 2.Panjang Cold water pipe 3.Perubahan temperature warm water Th 4.Perubahan temperature pada cold water 5.Temperature keluaran Evaporator ,T1 6.Temperatur masukan Condenser ,T2


OTEC TECHNICAL ANALYSIS Land-Based System

Recommend Documents