太阳能研究所对于165千瓦发电装置的开启循环OTEC系统的可行性考查已准备就绪。

开启循环海洋热能转换（OTEC）发电可行性的结论考查实验由太阳能研究所（SERI）戈登 · 柯洛（Golden Colo）设计。SERI经五年时间的资料积累和系统模型研究之后，利用能源部（DOE）提供的基金将在夏威夷自然能实验所（NELH）进行实验，时间目前尚未排定。

对开启循环OTEC系统的兴趣恢复于1978年，当时DOE投资于以成本效益为着眼点的概念分析。马萨诸塞州威斯汀豪斯大学、米尼斯（Mines）的科洛拉达学院和SERI这几个单位的研究小组的工作断定，OTEC能量生产将是价格有竞争力的。威斯汀豪斯的研究采用100兆瓦的浮动平板车，但预计有效运行容量低至35兆瓦。不确定性的中心问题是适用于OTEC系统不寻常条件的传统设备的价格。

美国对OTEC设备具有现实意义的原则性选址是墨西哥的古尔夫、夏威夷、关岛和波多黎各。OTEC关系到从全球适当地区的海洋表层接收热能。可用的海面温度严格限于北纬20°与南纬20°之间的热带海洋。在这一地区，海面与约1000米深处的温差约为20°C，随季节不同而有所改变。

OTEC工作热水（热源）从海面进水口直接可用，冷水须取自使温差达到最大的可观深度，因为这一温差有助于决定通过汽轮机的蒸汽流。这就意味着要从1000米那样的深度处抽取水。这样的深度带来了很长进水管的伸展与维护问题。在不同时期，冷水进水管是用钢管和混凝土管这类材料制作的。已证明最佳材料是密度接近于海水的大口径聚合物管。

OTSC系统主要是电生产装置，可以靠岸安装在大陆架上，或装在碇泊的浮动平板车上。靠岸或平板车安装的OTEC设备，冷水管可伸插到海底许多位置。离岸驳船安装的设备，冷水管的伸展与维护则更为困难。OTEC设备的输出主要是随海面与一定深度处的温差平方面变。

设计好的实验设备将安装在夏威夷岛科内海岸的NELH。自1981年起在NELH已有一台DOE装置在运行，以获取关于生物污染、腐蚀及有关数据。该装置装备成进行急骤蒸发器和冷凝器的试验，并收集关于海水除气（OTEC设备的主要问题）的数据。

品奈指出，SERI的OTEC实验设计成研究五个主要问题。加热与质量传递的研究在蒸发器上进行，这种蒸发器每秒每平方米产生0.5千克的3.1℃急骤蒸汽流，水力落差损失小于1米。系统冷凝器是一种带混合填料的二级装置，用以提供蒸汽/液体接触。填料中的流动条件与传统化工设备中常见条件相比是极端不同的。冷凝器的设计载荷为每秒每平方截面积0.8千克，进入温差为7°C。蒸发器和冷凝器都是直接接触式的。

低压设计中特别是汽轮机中蒸汽流动力学是至关紧要的。系统各部分流速保持在每秒125米以下，并且蒸汽在系统中仅会遭到一次返转。除雾器是特殊的低损耗设计，设计的压力损耗小于100帕斯卡。

海水落差损失设计为2 ~ 6米，而且研究表明，90%溶解于海水中的气体在其通到蒸发器和冷凝器之前可能放出。海水除气在高度密封的设计系统中尤是—个主要问题。除气的机理目前尚未弄清，但实验过程中对除气的严密监测作了准备。

SERI的研究者们大概迫切希望获得压力降很低、蒸汽焓与流率变化的蒸汽轮机。预计约有10%的产生功率用于净除不可凝结气体，20%可能用在抽取海水。因而蒸汽侧压力损失相当于所产生功率的25%，所有这些影响由于汽压低、冷水管中抽水速率高而被扩大了。

SERI设计中，30英寸冷水管从约1000米深处每分钟输送出约6500加仑。用叶轮直径1.4米的汽轮机可产生165千瓦功率。装置将分两阶段制造。第一阶段包括制造冷凝器与蒸发器，随之进行试验并与模型作比较。第二阶段包括汽轮机及供热 - 传送附件的组装。随后整个系统进行运转，以评价整体化的效果。

第一个开启循环设计由弗兰西S · 盖革 · 克劳德（Frenchman Georges Claude）于1932年提出专利申请，在1930年稍事发展之后，这一概念一直休止，直至1970年中石油价格上涨后兴趣恢复为止。

SERI的高年资工程师德西坎 · 布黑拉什（Desikan Bharathan）阐述了下列事实：尽管克劳德思想已成为开启循环系统的同义词，但是闭合循环在很长时期内还是受人欢迎的。闭循环系统利用约束在海水热源与水斗之间的第二流体，其优点是压力高、热动力特性好，但能耗太大。可用的第二流体通常是不易约束的氨。布黑拉什指出，大部分OTEC进展的努力者现在都专注于开启循环系统。后者较难研制，但是较为可靠，并且对设备的研制要求较低。

OTEC设计师面临的最大问题之一是缺乏海水本身特别是深水中不可凝结气体的吸收与解吸的可靠数据。OTEC系统中一再发生的问题是取自可观深度的冷水的除气。

布黑拉什列举出迄今为止提供考虑的四种OTEC系统。其中之一是朗京（Rankine）闭合循环，采用装入的第二种工作流体。这一类型已于1979年由夏威夷的小型OTEC装置证实是技术上可行的。小型OTEC系统是驳船安装的。第一台商用岸基闭循环设备于1981年在瑙鲁岛（瑙鲁共和国）与东京电力服务公司合作启动，其目的是发电但不产生淡水。

闭循环设备约有一半成本用于换热器。这是闭循环最为关键的部件。闭循环系统的几个主要问题是换热器的生物污染和腐蚀。大部分闭循环系统的研制工作奉献于达成高换热效率，以及使生物污染与腐蚀减为最轻。到目前为止，成就极小。

第二种，开启循环系统（克劳德循环），直接用蒸汽作为工作流体驱动汽轮发电机。这消除了大部分换热器的需要，但要用庞大的汽轮机，因为蒸汽密度低。大部分这种系统的研制努力奉献于获得有效的汽轮机、直接接触换热工作、海水中气体吸收问题和排气。

SERI的实验系统代表着至今开启循环系统的最高成就。但是，最先进的低压汽轮机设计同时已在法国产生。将已有的法国设计改型为某种低损耗的汽轮机，那就最适用于SERI的实验。

第三种OTEC系统是分级式开启循环系统，理论上比单一系统更为有效。在汽轮机不同年部件之间进行分级。但是，目前这种特殊汽轮机还是过于复杂，用于工作系统的设计，成本太高。

第四个概念是消雾系统，利用从蒸发的二相混合物产生的膨胀功。这就加大了用于驱动水轮机热水的势能。这一概念目前尚须用海水以实际规模加以技术论证。

现在大部分尝试是集中研究开启循环与闭合循环系统的相对优劣。闭合循环系统虽享有首先投入商用的声誉，但它存在着实际的运行问题。开启循环系统可利用廉价的聚合物材料制成许多独立装置，而且极关重要的生物污染机会较小。此外，由于不存在中介的工作流体，任何类型的化学污染机会也就很小。但是，OTEC设备中流出的水可能缺乏溶解气体，因而在回流入海之前需要充气。

开启循环的OTEC设备的尝试之一是使其产生淡水副产品。目前，开启循环的最大缺点是需要更好的容纳在真空壳体中的汽轮机。

（Chemical & Engineering News，1986年2月10日）