مین کنفرانس ساالهن ارنژی اپکارچه 4th Annual Clean Energy Conference (ACEC1024)

کرمان، دانشگاه تحصیالت تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته – 9313تیر 5و 4

1

اقیانوسی در جنوب دریای خزر ی نیروگاه تبدیل انرژی گرماییتحلیل انرژی چرخه بسته : کد مقاله

3، الهام فراهی2پور، رقیّه قاسم9محمّد صامتی

muh.sameti@ut.ac.ir؛ دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران، دانشجوی کارشناسی ارشد1

ghasempour.r@ut.ac.ir ؛ نشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهراندا های نو،استادیار گروه انرژی 3

elham.farahi@ut.ac.ir ؛ دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران های نو،استادیار گروه انرژی 3

چکیده

صل یحرارت یجزر و مد و انرژ یموج، انرژ یانرژ سته ا یانرژ یسه د

س یاق ش یم یانو به عنوان انوسیشده در اق رهیذخ یحرارت یانرژ د.نبا

چرخه کیاندازی راه یتواند برا یکند و م یعمل م یمنبع حرارت کی

به ،انجی. مقاله ارائه شتتده در اقرار بگیرد مورد استتتداده یکینامیترمود

در خزر یایدر جنوب در دما انیگراد توان تولیدی از پتانسیل یبررس

ی اگرم آهنگخالص، ید توان تول تغییرات .پردازدمیفصتتل تابستتتان

ا ب یانوستتتیاق انرژی گرمایی لیتبد یک نیروگاه بازدهی و دفع شتتتده

و هیتجزاین . اندشتتده لیو تحل هیتجز ،نیتورب یورود دماهای مختلف

( R-131aو اکی)آمون نیرانک ستتیاع عامل چرخهتوستتد دو لیتحل

نیربتو یکه در آن درجه حرارت ورود مگاواتی 11 روگاه ین کی یبرا

جیشتتود. نتا می انجام ،استت غیرمتگراد درجه ستتانتی 33 و 11 نیب

شان داد شابه در تورب یانرژ دیتول یکه برا هن به ازیو ن R-131a ن،یم

گرما در کندانستتور استت دفع اماتری دارد بیش اعیستت یجرم یدب

کهآید نیز به دستت می جهینت نیمانده استت . ا یاستتاستتا اب باق

بازدهی یدرجه حرارت ورود ایدرجه 6 شیافزا به افزایش ا ب منجر

.شودمی 3 بیضر

یدی های کل گاه : واژه یانوستتتی، نیرو پذیر، انرژی اق ید جد انرژی تOTEC

مقدمه

مانند ند ، زغاع هایی با ستتوخ ستتوزلیمتعارف فستت یها روگاهین

شار گلخانه ا میزانبا س یز دیمح یندهآال یعیسنگ و گاز طب یانت

مدرن که از منابع هایروگاهنی[. 1]باشتتند می ٪31در حدود ستتاالنه

یمنابع پاک و تمام نشتتتدناز نماید،می یاستتتتخراج انرژ ریدپذیتجد

س یطیمح س یز ریکه تا گیرندبهره می یانرژ سب یترنییپا اریب ن

د.دارنمتعارف یلیفس یهاسوخ به

ترین ن و اصتتلیتریتراوات، مهم 111111خورشتتید با توان فرازمینی

ستان ریپذدیتجد یمنبع انرژ شمار می از زمان با انوسی[. اق3] رودبه

از ادیز اریبستت آورندهجمع کیبه عنوان ن،زمی از ٪11پوشتتش با ها

را دیدر حاع سقوط از خورش یکه انرژ کندعمل می یدیتابش خورش

ته یحرارت یبه عنوان انرژ خود یستتتطح یها هی و آن را در ال گرف

ییدما راتییمنجر به تغ نواخ آب، گرمایش غیر یک . کند یره میذخ

را فراهم یمنبع بالقوه انرژ کیو شود می قیعم یهاسطح و آب نیب

ند. یم بد آوری فنک با ،(OTEC) یانوستتتی اق یحرارت یانرژ لی ت

یحرارت یانرژ این استتتخراج یراب خودجایگزینمنبع نیاستتتداده از ا

ستداده می برقبه آن لیشده و تبد رهیذخ س کندا OTEC ستم ی.

اع در س ن دارسنواع ژاک آرس یفرانسو کدانیزیف کیبار توسد نیاول

به اجرا در آمدبار از آن به بعد نیچند هایی،ستم یس نیچنو 1881

[3.]

ستتتمیستت ی، نقطه ضتتعف اصتتل ا توجه به اختالف درجه حرارت کمب

OTEC ًروگاهیبا ن ستتهمقای رد( ٪6 تا ٪1کم آن )حدود بازده نستتبتا

اختالف هرچه که . استتت ( ٪11 تا ٪11)حدود یمعمول یحرارت یها

یحرارتبازده تر باشتتد،، بیشقیگرم عمآب و ستتطح آب ستترد دمای

کار بازدهاز میمستتتق جهینت نیا[. 1استت ] شتتتریب OTEC روگاهین

ش یحرارت یموتورها و منبع 𝑇𝐶 مطلق یمخزن با دما نیب ریپذبرگ

ی:عنیاس ، 𝑇𝐻 مطلق یا دماب

(1 )𝜂𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 = 1 −𝑇𝐶

𝑇𝐻=

∆𝑇

𝑇𝐻

اختالف دمای مطلق بین منابع 𝑇∆بازده کارنو و 𝜂𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙که در آن

گراد و درجه ستتانتی 31گرم و ستترد استت . برای آب گرم ستتطحی

( 1حداکثر بازدهی از معادله ) گراد، درجه ستتتانتی 31ی اختالف دما

شوند که بازدهی آید. عوامل متعددی سبب میبه دس می %6.1برابر

3

( 1طور که شتتکل ). همان]1[باشتتد %3های عملی نزدیک ستتیستتتم

ناطق برای اجرای نشتتتتان می هد، بهترین م ، دارای آب OTECد

درجه 6تا 1گراد و آب ستتترد درجه ستتتانتی 32تا 33ستتتطحی

نشتتان (1ل )شتتک. ]6[گراد در عمق یک کیلومتری هستتتند ستتانتی

خزر با یای در در OTEC یفناور لی پتانستتت یدارا رانیدهد که ا یم

سد سانتی 18 ماهانه حرارت درجه اختالفمتو س درجه [.8] گراد ا

به گدته متر 111خزر در عمق یادری در ستتترد آب لب استتت . غا

نیماه از ساع اختالف درجه حرارت ب 8تا 1ر [ د1و فونگ ] انیحیذب

در گراد بوده ودرجه ستتتانتی 31از شیب متری111ستتتطح و عمق

گراد اس .درجه سانتی 31تا 11 نیآن را ب گرید یهاماه

در چرخه یشتتنهادیپ هایاعیاز ستت یبرخ یونپروپان و فر اک،یآمون

یمعمول هایروگاهیبه ن هیشتتب اریبستت ندیفرا نیا[. 2] هستتتند بستتته

:اس چاه گرما متداوت انتخاب شدهمنبع گرما و این که از ریغ اس

بخار اشباع دیتول ودر اواپراتور اعیس رتبخی •

برق دیتول یبرا نیتورب درتر نییبه فشار پا بخارگسترش •

در کندانسور بخارم تراک •

.پمپ قیاز طر عیما و بخارفشار افزایش •

اکیچرخه بستتته با آمون محدود بهما لیو تحل هیتجز ،مطالعه نیدر ا

نقطه جوش ات دارایعیما نی. ااس سیاع عامل به عنوان R-131و

. تندمناسب هس ستم یژنراتور س یانرژ نیتأم یبرا نیو بنابرا بوده کم

خواص یدارا ها،آن استت چرا که ، بستتیار متداوعاعیانتخاب ستت نیا

.کم هستتتند نهیهزآستتان و ودن، در دستتترس بمناستتبحمل و نقل

و قابل بوده یستتم ستت یز دیمح یبرا هرچند که در صتتورت نشتت ،

.[11] نیز هستند اشتعاع

تحلیل انرژی چرخه بسته انرژی گرمایی اقیانوسی شمات 3شکل ) سته چ کی یبرا را کی( نمودار شان OTECرخه ب ن

دهد. یم

مستتتیدر ستت یریناپذبرگشتت چیه طراحی مناستتب اواپراتور، با فرض

𝑇𝑖 ی، آب گرم در دما نبوده = 𝑇𝐻 ر دو آن را شتتتده وارد اواپراتور

ما 𝑇𝑒 ید = 𝑇𝐶 ند. ترک می قیرا از طر یانرژ زانیستتتم م ک

دهد:یانتقاع م ستمیس هب �̇�𝐻(𝑊) اواپراتور

(3 )�̇�𝐻 = �̇�𝐶𝑝∆𝑇 = 𝜌�̇�𝐶𝑝∆𝑇 یان �̇� و �̇�که در آن یان جر یب آهنگ جرمی و حجمی جر به ترت

چگالی آب در دمای متوسد: 𝜌آب گرم بوده و

(3 ) 𝑇𝑎𝑣𝑒 =𝑇𝑐+𝑇𝐻

2

لیبه دل بیتقر نیا ، گرمای ویژه آب در همین دما استتت . 𝐶𝑝و

با عمق تغییر ما ند ن کی با د بار استتت یخط مه یرو با ، دارای اعت .

تواند محاسبه یم �̇�𝑚𝑒𝑐ℎ دیمد یکیمکان توان مدید (1استداده از )

:شود

(1 )�̇�𝑚𝑒𝑐ℎ = 𝜂𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙�̇�𝐻 =𝜌�̇�𝐶𝑝

𝑇𝐻(∆𝑇)2

یواقع ستتتتمیدر ستتت یحجم انی برآورد نرخ جر برای( 1معادله ) با

داده م 𝑇𝐻 یشتتتود. برایاستتتت = 𝐶𝑝 و ℃22 = 3993𝐽/𝑘𝑔𝐾

مخصتتوصکار ی( برا1[، معادله )11] 32𝑔/𝑘𝑔 یمربوط به شتتور

یابد:می کاهش (1) به 𝑤𝑚𝑒𝑐ℎ واحد( یجرم ی)کار در دب

(1 )𝑤𝑚𝑒𝑐ℎ = 13.4(∆𝑇)2

ب یخزر دارا یای جنوب در مای اآب گرم جه 31متوستتتد د در

[ 13] (3در شکل 311-181روز )روز 21به کینزد برایگراد سانتی س سرد ا سانتی گراد 1. درجه حرارت آب 111 ریدر عمق زدرجه

𝑇𝑐 به توجه با . استتت [ 13] ستتتاع فصتتتوع تمام متر در = و ℃1

𝑇𝐻 = دلتته ،℃22 دلتته ) ( 1) معتتا مقتتدار 1معتتا )𝑤𝑚𝑒𝑐ℎ را

4342𝐽/𝑘𝑔 مگاوات 11گر توان استتتمی نیروگاه ادهد. نشتتتان می

با: خواهد بودبرابر �̇�𝐻 یجرم یدببا ازیمورد نآب گرم باشد،

(6 ) �̇�𝐻 =12×11

6

4342= 3424𝑘𝑔/𝑠

31تا 18)زرد: دهد.تر از یک کیلومتر را نشان میصورتی مناطق با عمق کمرنگ . بر حسب اختالف دمای سطح و عمق دارانسیلپت OTECمنابع توزیع . 1شکل

راد(ی گدرجه سانت 31بیش از گراد، قرمز: درجه سانتی 31تا 33: رنگکم درجه سانتی گراد، زرد 33تا 31، نارنجی: ادگردرجه سانتی

3

شان م را (TS)نمودار ی( نمودار دما آنتروپ1شکل ) یبرا که دهد ین

با .آورده شتتده استت (3در شتتکل ) نیآع رانکدهیا OTEC چرخه

داریم: ندیفرآ ای هربر کینامیاستداده از قانون اوع ترمود

(1 ) �̇�𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛𝑒 = �̇�(ℎ3 − ℎ4)

(8 )�̇�𝐿 = �̇�(ℎ4 − ℎ7)

(2 )�̇�𝑝𝑢𝑚𝑝 = �̇�(ℎ8 − ℎ7) شود:که معموالً با روابد زیر تخمین زده می

(11 ) �̇�𝑝𝑢𝑚𝑝 ≈ �̇�𝑣7(𝑃8 − 𝑃7)

(11 ) �̇�𝐻 = �̇�(ℎ3 − ℎ8)

شود:پ به صورت زیر تعریف میتوربین و پمو بازده

(13 ) 𝜂𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛𝑒 =ℎ4−ℎ3

ℎ4𝑠−ℎ3

(13 ) 𝜂𝑝𝑢𝑚𝑝 =ℎ8𝑠−ℎ7

ℎ8−ℎ7

آنتالمی مخصتتتوص در ℎ𝑖می آمونیاک و گ جرآهن �̇�روابد باال، در

س . 1( یا )3شکل ) سیاع عامل ( ا ، �̇�𝑝𝑢𝑚𝑝کار الزم برای گردش

آهنتتگ دفع گرمتتا از و �̇�𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛𝑒توان خروجی از توربین برابر

س . �̇�𝐿برابر OTECسیستم حجم مخصوص 𝑣1(، 1در معادله )ا

س 8سیاع عامل در نقطه شباع در ا که برابر حجم مخصوص مایع ا

اس . 𝑇1 دمای

انتروپی به کار تک یند آ(، برای فر13( و )13ر معادالت ) د sزیرنوی

خه ایندر رود. می خالص چر صوانرژی مخصتتتو �̇�𝑛𝑒𝑡 جا، توان

𝑤𝑛𝑒𝑡 کنیم:را به صورت زیر تعریف می

(11 ) �̇�𝑛𝑒𝑡 = �̇�𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛𝑒 − �̇�𝑝𝑢𝑚𝑝 (11 ) 𝑤𝑛𝑒𝑡 = 𝑤𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛𝑒 − 𝑤𝑝𝑢𝑚𝑝

حد جرم 𝑤𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛𝑒و 𝑤𝑝𝑢𝑚𝑝در آن، که آهنگ هر دو بر وا

ع ی اع ندازه ستتت مل ا گاه بازده و شتتتودگیری میا مایی نیرو گر

OTEC شود:به صورت زیر تعریف می

(16 ) 𝜂 =𝑤𝑛𝑒𝑡

𝑤𝑛𝑒𝑡+𝑞𝐿

ش که صوص دفع شده 𝑞𝐿 دهدر آن گرمای مخ برابر کل گرمای دفع

س . در این مطالعه، آهنگ جرمی جریانواحد بر کنیم که فرض میا

، بازده درجه ستانتی گراد اب مانده 11در 𝑇1توربین وجیخردمای

پوشی اس .کار پمپ قابل چشمو %81توربین

نتایج و وص خالصوان مخصتمحاسبه ن،یتورب یمختلف ورود یدماها یبرا

انجام R-131aمبرد و اکیآمون یبرا صتتتوصخم گرمای دفع شتتتده

یفرض استتتوار استت که انرژ نیا مبنای بر مطلب نیشتتده استت . ا

خیلی آب دمای سطح به توان مکانیکی شده اس که دیتول یکیمکان

𝑇𝐻1ستتتطح آب از راتیی)تغ باشتتتد. نمی حستتتاس = به ℃31

𝑇𝐻3 = ایجتتاد یکیمکتتان وانتدر رییتغدرصتتتتد 1.13تنهتتا 31

س ین صحیح در مورد اختالف دما مطلب، نیحاع ا نی(، با انمایدمی

(.3( و )3در جدوع نشتتان داده شتتده استت ) قیدق جی(. نتا1)شتتکل

اند.( آورده شده3( و )3های )دقیق در جدوعنتایج

.واعنارسد OTEC چرخه بسته. شماتیک 3شکل

]13[3111تا 1283های متوسد سطح روزانه بین ساعدمای . 3شکل

با سی اع آمونیاک. OTEC انتروپی برای چرخه بسته-دمانمودار .1شکل

1

.رمگگرم بر کیلو 31ق دریا برای شوری در برابر اختالف دمای سطح و عم OTECتوان مخصوص تغییرات . 1شکل

برای آمونیاک. ای چگالنده با دمای ورودی توربینکار توربین، بازده و دفع گرمتغییرات . 1جدوع

𝑇3(℃) ǂ𝑠3(𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾) ǂℎ3(𝑘𝐽/𝑘𝑔) ǂ𝑃3(𝑘𝑃𝑎)

ǂℎ4(𝑘𝐽/𝑘𝑔) 𝑤𝑛𝑒𝑡(𝑘𝐽/𝑘𝑔) 𝑞𝐿(𝑘𝐽/𝑘𝑔) 𝜂(%)

17 2012111 1427086 778062 1437029 210272 1212073 106

18 2011936 1428064 814011 1432011 230241 1213024 109

19 2019768 1429042 831082 1422084 260861 1211071 201

21 2018611 1461021 827061 1431014 310161 1198018 202

21 2017466 1461086 882071 1427061 330221 1192072 207

22 2016192 1461022 913081 1424062 360911 1192076 301

23 2012198 1462018 972071 1422076 390421 1191091 302

ǂ وجود دارد.( 31ترمودینامیکی مورد نیاز برای سیاع عامل در مرجع )خواص

.R131aبرای ای چگالنده با دمای ورودی توربینکار توربین، بازده و دفع گرمتغییرات . 3جدوع

𝑇3(℃) ǂ𝑠3(𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾) ǂℎ3(𝑘𝐽/𝑘𝑔)

ǂ𝑃3(𝑘𝑃𝑎) ǂℎ4(𝑘𝐽/𝑘𝑔) 𝑤𝑛𝑒𝑡(𝑘𝐽/𝑘𝑔) 𝑞𝐿(𝑘𝐽/𝑘𝑔) 𝜂(%)

17 1071932 4140994 222082 4140994 30184 1910134 106

18 1071898 4120127 239048 4120127 30712 1910167 109

19 1071864 4190286 226.14 4120161 40226 1910111 201

21 1071831 4190841 272081 4120194 40746 1910134 204

21 1071811 4110374 291021 4120133 20241 1910171 207

22 1071771 4110918 611021 4120171 20737 1910211 209

23 1071774 4110442 628091 4120211 60232 1910221 302

ǂ وجود دارد.( 31ترمودینامیکی مورد نیاز برای سیاع عامل در مرجع )خواص

2

3

4

5

6

7

8

9

10

15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

Sp

ecif

ic W

ork

(k

J/k

g)

Temperature Difference (K)

2

سا 33تا 11ز ا 𝑇3وربین دمای ورودی ت این جدوعدر گراد تیندرجه

𝑇3∆) کند یتغییر م = حالی که دمای ورودی توربین (℃6 𝑇1در

سانتی گراد 11در س . درجه ستداده از معادله اب باقی مانده ا با ا

س آ یرا م ازدهب(، 16) شده که در جدوع دروتوان به د شان داده ن

که یوربه طکند ینم رییتغ گرمایی اساسا بازده اع،یس رییاس . با تغ

سرد و گرم ازین شابه یتوان خروج یبرابه قدرت پمماژ آب ،نیتورب م

هنگ آ یبراموضتتوع، نی. ااستت مشتتابه باًیتقر ستتتمیهر دو ستت یبرا

نی، هر دو کار توربی ورودیدما شیافزا با. س یندرس اعیس یجرم

طوری دی با نیحاع تورب نی. با ا یابد افزایش می گرمای دفع شتتتده، و

شار باال را تحم شود یطراح مگاوات 11توربین با توان برای ل کند.ف

مای ورودی یان برای ، آهنگ جرمی درجه ستتتانتی گراد 33و د جر

شود:به صورت زیر محاسبه می R-131aآمونیاک و

(11) �̇�𝑎 =12111

36.39= 417 𝑘𝑔/𝑠

(18 ) �̇�𝑟 =12111

2.737= 2612 𝑘𝑔/𝑠

برای پمپ گردشتتی آمونیاک (، میزان توان 1به معادله ) هتوج با

. اس R-131aز اتر کم�̇�𝑝𝑢𝑚𝑝,𝑎 = 417(1.1116142)(913.81 − 637.91)

= 181.17𝑘𝑊 �̇�𝑝𝑢𝑚𝑝,𝑟 = 3611(1.1111213)(611.31− 131.11)

= 313.6𝑘𝑊 (12)

مان یده می ه که د مپ برای مبرد شتتتودطور کار پ ،R131a

تر اشتتارهطور که پیشاز طرفی همانتر از آمونیاک استت . بیش

ه به توج اس . با مپ در مقایسه با کار توربین کوچک د، کار پش

گراد درجه سانتی 6رودی به میزان (، افزایش دمای و16معادله )

%111گر شود که بیان می %3.3به %1.6سبب افزایش بازده از

افزایش اس .

گیرینتیجهرمایی در اقیانوس به عنوان یک منبع گ ذخیره شتتتده گرمایی انرژی

انتتدازی یتتک ستتتیکتتل توان برای راهکنتتد کتته از آن میعمتتل می

داده کرد. نامیکی استتتت خه در ترمودی عه، چر طال آب OTECاین ممتری با 111درجه ستتتانتی گراد و آب عمق 31ستتتطحی در دمای

𝑇∆ )یعنی کنددرجه ستتانتی گراد کار می 1دمای = 𝑇𝐻 − 𝑇𝑐 =

بازدهیو ی دفع شدهگرما آهنگخالص، ید توان تول تغییرات. (℃18

س یاق انرژی گرمایی لیتبد یک نیروگاه یرودو دماهای مختلفبا یانو

توان . R131aآمونیاک و اند: عامل بررسی شده سی اع وبرای د نیتورب

حد ) خروجی برای 31.131به 31.313از (کیلوژوع بر کیلوگرمبا وا

یاک و از آم ف R-131aبرای 6.333به 3.181ون یا به افزایش که

گرمای دفع شتتتده از استتت . %61و %11معنای افزایش ترتیب به

برای 121.31به 121.131برای آمونیاک و از 1121.21به 131.13

R131a 1.11و %1.16به معنای کاهش به ترتیب کاهش یاف که%

ب گراد سب درجه سانتی 6افزایش دمای ورودی توربین به مقدار اس .

افزایش %111که به معنای شتتتودمی %3.3به %1.6افزایش بازده از

س سا آیدبه دس می جهینت نیادو مبرد، سه یبا مقا. ا سا که بازده ا

ب م ند ی ا به دو برابر کار کی نزد R-131a یکار پمپ برا ولی ما

اس . اکیآمون یپمپ برا

مراجع[1] Magesh, R. (0202) OTEC technology–a world of clean energy

and water. (0202). World Congress on Engineering (WCE).

[2] Da Rosa, A. V. (0222) Fundamentals of renewable energy processes. Academic Press.

[3] Sorensen, B. (0222). Renewable energy conversion, transmission, and storage. Academic Press.

[4] Goto, S., Motoshima, Y., Sugi, T., Yasunaga, T., Ikegami, Y., &

Nakamura, M. (0222). Construction of Simulation Model for OTEC Plant Using Uehara Cycle. IEEJ Transactions on Power

and Energy, 921, 020-080.

[2] Dworsky, R. (0222). A warm bath of energy–ocean thermal

energy conversion. Energy Bulletin, June, 6, 0222. Retrieved

from www.resilience.org/stories/0222-22-20/warm-bath-energy-ocean-thermal-energy-conversion.

[6] Goswami, D. Y., & Kreith, F. (Eds.). (0222). Energy

conversion. CRC press.

[7] Zabihian, F., & Fung, A. S. (0200). Review of marine renewable

energies: Case study of Iran. Renewable and Sustainable Energy

Reviews, 91(0), 0620-0626.

[8] www.lockheedmartin.com/us/products/otec.html (accessed

0209102122)

[9] Ganic, E. N., & Wu, J. (0282). On the selection of working fluids for OTEC power plants. Energy Conversion and

Management, 22(0), 2-00.

[11] en.wikipedia.org/wiki/Ocean_thermal_energy_conversion

(accessed 0209102122)

[11] www.kayelaby.npl.co.uk/general_physics/0_210_2_2.html

(accessed 0209102122)

[12] Kostianoy, A., & Kosarev, A. (0220). The Caspian Sea

Environment. Computing in Science and Engineering, 9.

[13] Aladin, N., Plotnikov, I., Bolshov, A., & Pichugin, A. (0220). Biodiversity of the Caspian Sea. CEP. Retrieved from

www.zin.ru/projects/caspdiv/biodiversity_report.html

[14] Sonntag, R. E., Borgnakke, C., Van Wylen, G. J., & Van Wyk,

S. (0228). Fundamentals of thermodynamics. New York: Wiley.

6

Energy Analysis of a Closed Ocean Thermal Energy Conversion Cycle in Southern Caspian

Sea

Mohammad Sameti2, Roghayeh Ghasempour1, Elham Farahi3

1Department of Renewable Energies, Faculty of New Sciences & Technologies, University of Tehran

muh.sameti@ut.ac.ir 2Department of Renewable Energies, Faculty of New Sciences & Technologies, University of Tehran

ghasempour.r@ut.ac.ir 3Department of Renewable Energies, Faculty of New Sciences & Technologies, University of Tehran

elham.farahi@ut.ac.ir

Abstract

Wave energy, tidal energy and thermal energy are the three main categories of the ocean energy. The stored thermal

energy in the ocean acts as a heat source and can be used to run a thermodynamic cycle. The paper presented here

investigates the potential temperature gradient in southern Caspian Sea during summertime in Iran. The variation of

extracted net power, heat rejection rate and efficiency of an ocean thermal energy conversion power plant are analyzed

with different possible turbine inlet temperature. The analysis is performed by two popular Rankine cycle working fluids

(ammonia and R-134a) for an 12𝑀𝑊 OTEC power plant where the turbine inlet temperature varies between 17℃ and

23℃. The results showed that for the same power generation at turbine, R-134a requires more working fluid mass flow

rate but the rejected heat at condenser is essentially remains constant. It is also concluded that increasing inlet temperature

for 6𝐾 will cause the efficiency to change by factor of 2.

Keywords: Renewable energy, Ocean Energy, OTEC power plant