Ambient wind conditions impact on energy requirements of an offshore direct air capture plant
Notice bibliographique
Résumé
Abstract This study proposes an off-grid direct air (carbon) capture (DAC) plant installed on the deck of an offshore floating wind turbine. The main objective is to understand detailed flow characteristics and CO 2 dispersion around air contactors when placed in close proximity to one another. A solid sorbent DAC design is implemented using a commercially deployed air contactor configuration and sorbent. The sorbent is assumed to undergo a temperature vacuum swing adsorption cycle. Computational fluid dynamics (CFD) is used to determine the local conditions entering each unit based on varying wind speed and angle. Two-dimensional (2D) simulations were used to determine the pressure drop through a detailed air contactor design considering the sorbents APDES-NFC, Tri-PE-MCM, MIL-101(Cr)-PEI-800, and Lewatit VP OC 106. Only APDES-NFC was explored for further analysis in the three dimensional (3D) CFD dispersion model. 3D simulations were used to model flow patterns and CO 2 dispersion using passive scalars. A worst case scenario is analyzed for all DAC units in adsorption mode with fans running simultaneously. 2D simulations show an under utilization of contactor length, and quantify pressure loss curves for four common sorbents. One commercially deployed sorbent is considered for further analysis; a pressure drop of 390.62 Pa is experienced for a flow velocity of 0.73 m s−1 through a 1.5 m × 1.5 m × 1.5 m contactor. Using 3D simulations, fan energy demands are computed based on flow velocities and applied pressure gradients. There is found to be a decrease in overall fan power demand as wind speed increases. High wind speeds can passively drive the adsorption process with fans shut off at certain wind directions. This occurs at an average contactor inlet velocity of 17.5 m s−1, correlating to a hub height (150 m) wind speed of 24 m s−1. Thermal energy demands are computed based on inlet CO 2 concentrations entering downstream units. Thermodynamic work for desorption based on an assumed second law efficiency is compared to thermal energy for desorption computed using a simplified isotherm method, taking into account the impacts of humidity on CO 2 adsorption. Going from 414.72 ppm to 300 ppm CO 2 inlet concentration requires an additional 63.9 kWh (t- CO 2 ) − 1 using the 2nd law thermodynamic efficiency method and 25.9 kWh (t- CO 2 ) − 1 using the isotherm method. Contactor arrangement, wind angles, and wind speeds have a significant impact on flow patterns experienced, and resulting CO 2
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».