WA1ERBOUW ONDERZOEKPIjPLEIDINGCONSTRUCTIESVOOR EEN OTEC-CENTRALEir. R.J. van Ewijk en ir. J.H.M. van Kleef', Technische Universiteit Delft, faculteit der Civiele TechniekIn het kader van de ontwikkeling van Otec-centrales, waarbij energiewordt opgewekt door het temperatuurverschil in tropische oceanentussen oppervlaktewater en water op 600 - 1000 m diepte, werd eenstudie verricht naar de wijze waarop de koudwaterpijp zou moetenworden ontworpen en uitgevoerd. .OceanThermalEnergyConver-sion (OTEC) is een alternatie-ve energiebron die gebruikmaakt van het aanwezige temperatuur-verschil in tropische oceanen tussen op-pervlaktewater en water van 600 ?1000 mdiepte.De energieinhetdoordezon opgewarmde oppervlaktewaterwordt hierbij gedeeltelijk omgezet inelektriciteit.Het warme oppervlaktewater met eentemperatuur van 20 ? 25?C wordt ge-bruikt om een werkvloeistof (ammo-niak) via een warmtewisselaar te ver-dampen. Door deze werkvloeistof indampfase door een turbine te voeren dieeengenerator aandr~ft,wordtelektrici-teit opgewekt (fig. 1). Om de cyclus vande werkvloeistof gesloten te makenwordt de werkvloeistof gecondenseerdmetkoudwatervan4?6?Cdatvangro-te diepte via de koudwaterpijp wordtopgepompt. Voor economisch gebruikvan OTEC-centrales is een tempera-tuurverschil van circa 20?C benodigd.1 warmwaterpijp2 warmtewisselaar3 koudwaterpijp4 spuipijp1 Schema OTEC-centrale2 OTEC-centrale met inlaatwarmwater, spuien van hetgebruikte water en inlaat koudwater?Ir. van Ewijk is inmiddels werkzaam bij Inge-nieursburo H.Veth, te Dordrecht. Ir. Van Kleefis thans werkzaam bij Adviesbureau irJ.G.Ha-geman te Rijswijk.Het afstudeerwerk is verricht onder begelei-ding van prof.ir.ChJ.Vos en irJ.BrakelCement 1986 nr. 12Het toepassingsgebied is hierdoor be-perkt tot de warmere gebieden, gelegentussen circa 20? noorder- en 20?zuider-breedte.Met name in ontwikkelingslanden,waar andere energiebronnen niet aan-wezig of te duur zijn kunnen kleineOTEC-centrales met een vermogen tot20 MWe geschikt zijn om in de plaatse-lijke energiebehoefte te voorzien. Ge-plaatst op het land naast een diepe trogin de oceaan kan het bel}odigde koudewatervia koudwaterpijp naar de centra-le worden getransporteerd (fig. 2). Spe-ciaal voor oneffen bodemprofielen zijnhiervoor de flexibele ende starre koud-waterpijp ontworpen. De flexibelekoudwaterpijp is opgebouwd uit rela-tiefkorte elementenenpastzichqualig-ging aan het bodemprofiel aan, terw?jlde starre koudwaterpijp is opgebouwduit grote elementen die grote oneffen-heden overbruggen. Het onderzoekheeft zich toegespitst op de problema-tiek van beide oplossingen. Achtereen-volgens zullen de flexibele en de starrekoudwaterpijp worden behandeld.Flexibele koudwaterpijpOntwerpVoor een uit modulen opgebouwdeOTEC-centrale met een vermogen van5 tot 20 MWe is een flexibele koudwa-terpijp ontworpen met een inwendigediameter van 8,9 m. De.pijp is opge-bouwd uit betonnen segmenten van46,5 m lengte die onderling zijn gekop-peld door scharnierconstructies. Dezemaken het mogelijk dat de segmenteninbepaaldemate tenopzichtevanelkaarkunnen roteren om twee loodrecht opelkaar staande assen. Hierdoor zal debuis zich aan het bodemprofiel aanpas-sen, waarbij grote obstakels moetenworden omzeild.ScharnierconstructieDe scharnierconstructie die de verbin-ding tuSSen twee betonnen segmenteninlaat koud water opcirca 600 meter/55WATERBOUW ONDERZOEKBouwen installatie flexibelekoudwaterpijp3 Schematische weergavescharnierconstructie van deflexibele koudwaterpijp4 Bolscharnierlager5 Fundering flexibele koudwaterpijp6vormt, is uitgevoerd als een ruimtelijkestalen buisconstructies. (fig. 3).De horizontale enverticale buis zijn on-derling door 4 diagonalen gekoppeld,waardoor een stijve, uit driehoeken op-gebouwde constructie ontstaat. Descharnierende werking wordt verkre-gen door het feit dat de horizontale enverticale buizen scharnierend in de be-tonnen segmenten zijn bevestigd. Dezescharnieren zijn uitgevoerd als bol-scharnieren waarbij tevens de vervor-mingendoor buiging van de buizenkunnen worden opgenomen. Dit bol-scharnierlager bestaat uit een bolvormi-ge roestvrijstalen binnen- en een roest-vrijstalen buitenring die gescheiden zijndoor een laag teflon, waardoor de rin-gen gemakkelijk over elkaar kunnenglijden (fig. 4).Door bevestiging van de horizontale enverticale buis inde binnenste r?ngvandebolscharnierlagers zijn rotaties om de'horizontale' en 'verticale' as mogelijk.Hierbij is de maximaal toelaatbarehoekverdraaiing per as in dit ontwerpop 35? genomen. De betonnen segmen-ten kunnen ten opzichte van elkaar allerotaties en translaties uitvoeren behalverotatie om en translatie in de asrichtingvan de buis. De buis kan hierdoor zoda~nig op de oceaanbodem worden gelegddat obstakels worden gemeden. Eenrubberen balgprofiel voorzien van ver-stijvingsringen zorgt voor de afsluitingvan de buis ter plaatse van de scharnier-constructie.Betonnen segmentenTer beperking van het eigen gewichtzijn de betonnen segmenten uitgevoerdin constructieflichtbeton met eenvolu-mieke massavan 1850 kg/m3?Wordt re-kening gehouden met een waterindrin-ging van 15 volume-procent dan be-draagt het onderwatergewicht 1000 kgfm3? Om chloride-indringing te beper-ken wordt hoogovencement met ten-minste 65% slak toegepast [3].56rotatie:f---'I