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 Balikpapan- Makassar-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 oC. Berada di bawah khatulistiwa memperoleh keuntungan mendapat air permukaan laut yang hangat (- 27oC) 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.
3
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
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
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.
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.
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.
“Hot”-Side (Warm Seawater)
NH3- H O H2
O
Heat Transferred
Mixtur e
H2O: isothermal boiling
saturated liquid- same pinch points
Key: mixture boils at a variable temperature
saturated
Gambar 3.4 skema dari closed siklus OTEC yang menggunakan ammonia sebagai working fluid.
Air pada suhu 27.9oC,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 memasuki sebuah kondenser didinginkan oleh air pada suhu 4.0 oC, dimana dipompa dari kedalaman berkisar 1000 m.
Tekanan uap dari ammonia pada temperatur didalam kondenser 10.3oC 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.
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 24%. 100
x x MWe 0.24 100 x x MWe
(1 0.24) 100
x MWe
0.76 x 100 MWe 131.5
x MWe (gross power)
Pump Power= approximately 31.5 MWe
Water Volume
Dimana
1025 / 3
water kg m
Dan sekitar
Vcold 4.7m s3/ Vwarm 4.7m s3/
Vtotal 618.05m s3/ untuk 131.5
MWe
Volume air untuk kapasitas
100MWe
Mass flow
618.05
m sx3/ 1025
kg m/
3 = 633.501,25 kg/sPump 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%
P =we
94 kWe MWe / = 9400 kWe /100 MWe
( )
P evaporator =we
9400 kWe /100 MWe =9.4 MWe
( ) 9400 9400 20%
P Condenserwe x
= 11.320 kWe/100 MWe
= 11.32 MWe
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/ 8 )
g L D
Flow rate
w
A
D2( / 4)
1025(19, 69)2 2, 03 /
4 m s
L= 4000ft = 1219 m = 633.501,25 ID=50 ft = 19.69 m
hd (2,03 / 2.9,8)(1219 /19.69)
2f
= f. 13,01
Dimana f = 0.0094 (smooth concrete pipe) Maka head
hd 0,122
m
Power to overcome CWP drag
(
P )d633.501,25x0,122
P d
=77.287,152
= 0.07
MWeBaseline design total hidraulik head Hd=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 (Hd=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.
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
a e c p v
P
A T
T C
H
625.0.043 26.1 4.44 4.72 1460
P a
26.875 102.23 1460
41.985.071 = 135 41.985.071 x 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)
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 (
h ) = 3, 05dPower to overcome CWP drag (
P ) = 0.07 MWedBaseline 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 474m /s terhadap tekanan head 3 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
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 (
h ) = 3, 05dPower to overcome Warm pipe drag (
P ) = 0.07MWed3.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 T
e
T Cc
p
Hv
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 R-22
Molecular weight (M) 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 Heat of vaporization(kJ/kg) 1214.63 350.63 374.64 193.51 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
m2Overall 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 conditionNumber required 4 Duty, Btu/hr
Seawater flow, lb/hr
Seawater inlet temperature, 26 oC Seawater outlet temperature, 23.8 oC
Ammonia flow, lb/hr
Ammonia inlet temperature, 9.44 oC Ammonia outlet temperature, 20.55o C Ammonia pressure, 127 psi
Design condition Type tubes and shell
Design pressure, 136 psi Design temperature, 26o 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
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 4 Duty, Btu/hr 33 x 10 Seawater inlet temperature, 4.4
oC Seawater outlet temperature, 7.22
oC Ammonia flow, lb/hr
6.4 10 6Ammonia temperature, 10
oC Ammonia pressure, 89 psia
Design Condition
Type Tubes and shell
Design pressure, psig 115 Design temperature, 21
oC 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
oC
Inlet pressure 125.7 psi Outlet temperature 10
oC 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 0,896 Inlet total pressure, 122.1 psi Inlet temperature 19.4
oC
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
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.
( ) ( )
3960 TDH ft xQ gpm WHP
( ) ( )
3960
TDH ft xQ gpm
BHP 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.
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
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
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
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 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) Wall thickness (mils) Cost ($/ft)
1 28 1
1.5 35 1.71
2 49 3.81
Tabel.3.4 Unit cost tubing
Heat exchanger
dollars Dimana:
= Diameter tube dalam inch
= Tube length dalam feet
= Jumlah tubes dalam heat exchanger
Water pumps
dollars Dimana:
=
Pump power yang dibutuhkan dalam horsepowerTurbine
dollars
Cold Water pipe
dollars Dimana:
=
Diameter dari cold water pipe (feet) = Panjang dari cold water pipe (feet) = Jumlah pipa dari cold waterParameter-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
