Национальная лаборатория энергетических технологий - National Energy Technology Laboratory
Национальная лаборатория энергетических технологий (NETL) является американской национальной лаборатории в рамках Департамента энергетики Управления горючих ископаемых. NETL фокусируется на прикладных исследованиях экологически чистого производства и использования внутренних энергоресурсов. NETL выполняет исследования и разработки в области поставок, эффективности и экологических ограничений при производстве и использовании ископаемых энергоресурсов, сохраняя при этом их доступность.
У NETL есть сайты в Олбани, штат Орегон ; Моргантаун, Западная Вирджиния ; и Питтсбург, штат Пенсильвания . Вместе эти участки включают 117 зданий и 242 акра земли вместе взятых. На трех объектах NETL работают более 1400 сотрудников, в том числе федеральные служащие и подрядчики по поддержке сайтов.
NETL финансирует и управляет исследованиями по контрактам в Соединенных Штатах и более чем 40 зарубежных странах в рамках договоренностей как с частными организациями, так и с другими государственными учреждениями. Эта работа дополняется локальными прикладными исследованиями в области вычислительных и фундаментальных наук, динамики энергосистем, геологических и экологических систем и материаловедения.
История
NETL возникла из ряда организаций-предшественников, возникших более 100 лет назад. В 1910 году Горное бюро Министерства внутренних дел США (DOI) создало Питтсбургскую экспериментальную станцию в Брюстоне, штат Пенсильвания, для обучения шахтеров и проведения исследований в области оборудования и методов обеспечения безопасности, связанных с добычей угля. Экспериментальная станция в Питтсбурге начала исследования по конверсии угля в жидкости в середине 1920-х годов, вскоре после того, как несколько европейских стран начали проводить исследования в области синтетического топлива на основе угля. Всего восемь лет спустя в Бартлсвилле, штат Оклахома, Горное управление открыло нефтяную экспериментальную станцию для систематического применения инженерных и научных методов в бурении нефтяных скважин, помогая нефтяной промышленности создавать стандарты эксплуатации и безопасности. В результате Закона о синтетическом жидком топливе 1944 года экспериментальная станция в Питтсбурге в 1948 году стала Исследовательским центром Брюстона.
В 1946 году на территории Университета Западной Вирджинии в Моргантауне, штат Западная Вирджиния, была создана отраслевая экспериментальная станция синтез-газа для спонсируемых государством исследований по газификации угля, особенно для производства синтез-газа из угля . Станция объединилась с двумя другими близлежащими группами DOI, чтобы создать Аппалачскую экспериментальную станцию для местных исследований угля в текущем местоположении Моргантауна в 1954 году.
Новое Управление энергетических исследований и разработок США в 1975 году переименовало бывшие объекты DOI в Центры энергетических исследований Бартлсвилля, Моргантауна и Питтсбурга. Эти центры начали контролировать финансируемые из федерального бюджета контракты на исследования и разработки в области ископаемых источников энергии. Все три исследовательских центра в 1977 году стали центрами энергетических технологий при недавно созданном Министерстве энергетики США. В центрах проводились исследования в области угольных, нефтяных и газовых технологий, а также заключались контракты на исследования и разработки, проводимые университетами, промышленными предприятиями и другими исследовательскими учреждениями.
Однако в 1983 году Центр энергетических технологий Бартлсвилля был переведен в Исследовательский институт IIT , расположенный в Чикаго, и был создан проектный офис Бартлсвилля для наблюдения за исследовательской деятельностью в нефтегазовой отрасли. Затем, в 1996 году, Центры энергетических технологий Моргантауна и Питтсбурга, расположенные на расстоянии всего 65 миль (105 км) друг от друга, были объединены под одной администрацией и образовали Федеральный центр энергетических технологий (FETC). National Petroleum Technology бюро (NPTO) в городе Талса, штат Оклахома, был создан в 1998 году, и Office Project Бартлезвилль был закрыт.
В 1999 г. FETC стала национальной лабораторией NETL, а в 2000 г. к ней присоединилась NPTO. В 2001 г. NETL открыла Арктическое энергетическое бюро в Фэрбенксе, Аляска, для содействия исследованиям, разработкам и внедрению: добыча и транспортировка жидкостей и природного газа и (2) электроэнергия в арктическом климате, включая ископаемые, ветровые, геотермальные, топливные элементы и малые гидроэлектростанции.
В 2005 году Исследовательский центр Олбани (ARC) в Олбани, штат Орегон, объединился с NETL в качестве третьей лаборатории, предоставляющей экспертные знания в области исследований жизненного цикла и передовых материалов для решения проблем энергетических систем. Основанная на месте бывшего Колледжа Олбани в 1942 году, ARC произвела большое впечатление на переработку циркония. В 1985 году Центр был назван исторической достопримечательностью Американского общества металлов . Сегодня здесь исследователи обращаются к фундаментальным механизмам и процессам; плавить, отливать и изготавливать до одной тонны материалов; полностью охарактеризовать химические и физические свойства материалов; и иметь дело с отходами и побочными продуктами процессов обработки материалов.
Офис в Талсе, штат Оклахома, переехал в Шугар-Ленд, штат Техас, в 2009 году.
партнерство
NETL сотрудничает с промышленностью, академическими кругами, другими государственными учреждениями и международными исследовательскими организациями.
Инициатива по моделированию улавливания углерода
Инициатива по моделированию улавливания углерода (CCSI) является партнером национальных лабораторий, промышленности и академических институтов для разработки и развертывания средств вычислительного моделирования и моделирования, которые ускоряют технологии улавливания углерода от открытия до широкого распространения в будущем на сотнях электростанций.
NETL сотрудничает с Национальной лабораторией Лоуренса в Беркли , Ливерморской национальной лабораторией , Лос-Аламосской национальной лабораторией , Тихоокеанской северо-западной национальной лабораторией в рамках этой инициативы.
Национальное партнерство по оценке рисков
Национальное партнерство по оценке рисков (NRAP), возглавляемое NETL, изучает поведение искусственно созданных природных систем с целью разработки инструментов оценки рисков, необходимых для безопасного, постоянного геологического СО.
2место хранения. Чтобы помочь в эффективном описании, выборе, эксплуатации и управлении площадок, NRAP рассматривает потенциальные риски, связанные с ключевыми операционными проблемами, а также риски, связанные с долгосрочными обязательствами, такими как защита грунтовых вод и постоянство хранения. NRAP разрабатывает метод количественной оценки профилей рисков для различных типов хранилищ углекислого газа, чтобы руководствоваться принятием решений и управлением рисками. NRAP также разрабатывает протоколы мониторинга и смягчения последствий, чтобы уменьшить неопределенность в прогнозируемом долгосрочном поведении объекта.
NRAP опирается на опыт и ресурсы из Национальной лаборатории Лоренса Беркли , Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора , Национальной лаборатории в Лос - Аламосе , Национальной лаборатории Pacific Northwest , и Netl-регионального университета Альянса.
Региональные партнерства по секвестрации углерода
В 2003 году Министерство энергетики заключило соглашения о сотрудничестве с семью региональными партнерствами по секвестрации углерода (RCSP), поскольку географические различия в использовании ископаемого топлива и возможности геологического хранения в Северной Америке диктуют региональные подходы к улавливанию и хранению CO.
2и другие парниковые газы. Каждый RCSP разработал региональный план управления выбросами углерода, чтобы определить наиболее подходящие стратегии и технологии хранения, помочь в разработке нормативных требований и предложить соответствующую инфраструктуру для коммерциализации улавливания и хранения углерода в своих регионах для безопасного и постоянного хранения CO2. NETL управляет партнерскими отношениями и проектами.
В состав RCSP входят более 400 организаций, охватывающих 43 штата и четыре провинции Канады, и включают представителей государственных и местных агентств, региональных университетов, национальных лабораторий, неправительственных организаций, зарубежных правительственных агентств, инженерных и исследовательских фирм, электроэнергетических компаний, нефтегазовых компаний. , и другие промышленные партнеры. Ниже приведены семь RCSP. • Партнерство Big Sky по секвестрации углерода • Консорциум по геологической секвестрации Среднего Запада • Региональное партнерство по секвестрации углерода Среднего Запада • Plains CO
2 Партнерство по сокращению выбросов • Юго-Восточное региональное партнерство по секвестрации углерода • Юго-западное региональное партнерство по секвестрации углерода • Региональное партнерство по секвестрации углерода на западном побережье
Технологии
.jpg)
Исследования, разработки и демонстрации ископаемого топлива NETL сосредоточены на эффективном использовании энергии и производстве чистой энергии из внутренних источников ископаемого топлива.
Исследования, разработки и демонстрации на месте решают ключевые проблемы энергетики и окружающей среды и решают проблемы, которые замедляют коммерциализацию отечественных топливно-энергетических систем, разработку ископаемых топливных ресурсов, а также технологий смягчения воздействия на окружающую среду и управления отходами. NETL занимается моделированием и теоретическими исследованиями, а также разработкой в масштабе от стендовых до демонстрационных и демонстрацией технологий и концепций.
Каменный уголь
NETL решает важнейшие задачи исследований и разработок для производства электроэнергии из угля с практически нулевыми выбросами. Дальнейшее использование угля для производства электроэнергии стало возможным благодаря исследованиям, разработкам, демонстрации и, в конечном итоге, внедрению передовых систем и технологий NETL, которые повышают общую эффективность установки при одновременном сокращении выбросов, таких как углекислый газ ( CO
2) и оксидов азота (NOx). Проекты в рамках угольной программы являются частью Программы исследований чистого угля Министерства энергетики США. Цель состоит в том, чтобы улучшить CO.
2методы захвата и хранения, а также для разработки передовых энергетических систем, а также датчиков и передовых средств управления технологическими процессами. Угольная программа NETL также исследует ряд достижений в области сжигания, газификации, турбин, топлива и топливных элементов, которые могут повысить эффективность электростанции, улучшить ее экономику и снизить количество CO.
2побочный продукт на единицу произведенной электроэнергии. Разработка этих систем призвана обеспечить непрерывное использование значительных ресурсов ископаемого топлива Соединенных Штатов в качестве основного источника энергии в энергетическом портфеле страны.
Цели исследований NETL в области передовых энергетических систем заключаются в разработке нового поколения чистых систем преобразования энергии на угольном топливе, способных производить электроэнергию по конкурентоспособным ценам при одновременном снижении выбросов CO.
2и другие выбросы, повышая эффективность, увеличивая эксплуатационную готовность оборудования и снижая потребность в охлаждающей воде. Ключевые аспекты этого исследования включают повышение общего теплового КПД системы, снижение капитальных и эксплуатационных затрат, а также создание доступного по цене углекислого газа.
2захватывать. Области технологических исследований включают системы газификации, усовершенствованные системы сгорания, усовершенствованные турбины, твердооксидные топливные элементы, улавливание углерода, хранение углерода и сквозные исследования.
Угольная программа NETL также управляет портфелем крупномасштабных демонстрационных проектов в рамках Программы исследований чистого угля, которые тестируют передовые технологии, разработанные Программой, в полном объеме на интегрированных объектах. Окончательные технические, экологические и финансовые проблемы, связанные с новыми передовыми угольными технологиями, решаются во время полномасштабных испытаний, поэтому технологии готовы к коммерческому внедрению. Продемонстрированные технологии относятся к четырем CO.
2пути захвата, за каждым из которых следует CO
2 хранение: предварительное сжигание, последующее сжигание, кислородное сжигание, а также улавливание и хранение углерода в промышленных целях.
Нефти и газа
NETL способствует развитию технологий, поддерживающих эффективные, экологически безопасные нетрадиционные внутренние ресурсы нефти и газа. Исследовательские проекты лаборатории помогают ускорить разработку этих новых технологий, предоставляют объективные данные, помогающие количественно оценить экологические риски и риски для безопасности при разработке нефти и газа, а также охарактеризовать новые энергетические ресурсы, такие как добыча гидрата метана или сланцевого газа. Основное внимание в программе уделяется глубоководным технологиям, увеличению нефтеотдачи и гидрату метана. Исследования NETL по нетрадиционным месторождениям нефти и газа включают усилия по улучшению цемента в стволе скважины, который используется для стабилизации скважин для глубоководного бурения; экспедиции по определению наличия и объема гидрата метана вдоль береговых линий; разработка инструментов сбора данных гидроразрыва пласта для улучшения экологической отчетности , мониторинга и защиты; анализ для определения альтернативных источников пресной воды для разработки нефти и газа, а также во многих других областях знаний.
Природный газ и нефть обеспечивают две трети первичной энергии в Соединенных Штатах, и исследование их разработки позволяет продолжать их использование по мере того, как предпринимаются усилия по переходу к более устойчивому энергетическому будущему. Поскольку ресурсы нефти и природного газа становится все труднее находить и добывать, для их добычи требуются новые технологии. Обнаружение и разработка новых нетрадиционных источников нефти и газа с использованием таких методов, как увеличение нефтеотдачи для повышения продуктивности скважины, а также исследование методов повышения безопасности при разработке и использовании этих ресурсов позволяет стране поддерживать достаточное количество доступной энергии. .
Энергетический анализ
NETL оценивает краткосрочные тенденции в энергетической отрасли, а также экономики США и мира, которые могут повлиять на производство и использование энергии, а также долгосрочные тенденции, которые могут изменить спрос на энергию и повлиять на выбор топлива и технологий производства энергии после 2025 года. Лаборатория также разрабатывает сценарии для использования в деятельности по планированию технологий, которые также помогают количественно оценить преимущества исследовательского портфеля лаборатории.
Исследования, разработка, демонстрация и внедрение неископаемых источников энергии
NETL предоставляет технические, административные услуги и услуги по управлению проектами клиентам в DOE и других федеральных агентствах. NETL в основном управляет исследованиями, разработками, демонстрацией и развертыванием для Управления по энергоэффективности и возобновляемой энергии (EERE) Министерства энергетики и Управления по поставке электроэнергии и надежности энергии (OE) Министерства энергетики США. Эти проекты и мероприятия связаны с энергоэффективностью в транспортных средствах, зданиях и производственных объектах, а также с улучшением, безопасностью и надежностью американских систем передачи и распределения электрического и природного газа. NETL управляет деятельностью от имени EERE Vehicle Technologies Office, особенно усилиями EERE по продвижению разработки и внедрения передовых автомобильных технологий, включая электромобили, эффективность двигателей и легкие материалы. Кроме того, NETL поддерживает администрирование программы « Чистые города », которая увеличивает использование альтернативных видов топлива для транспорта за счет создания коалиций государственных и местных органов власти, частного сектора, некоммерческих организаций и управляющих автопарком. Для офиса EERE Building Technologies Office NETL поддерживает инициативу твердотельного освещения, направленную на разработку технологий освещения следующего поколения, которые в конечном итоге заменят традиционные лампы накаливания. NETL также управляет проектами комбинированного производства тепла и электроэнергии и распределенной генерации от имени EERE Advanced Manufacturing Office. Что касается OE, NETL активно участвует в реагировании Министерства энергетики на сбои в энергетической инфраструктуре нашей страны, такие как ураганы и другие стихийные бедствия, и закладывает основу для модернизации национальной электросети.
Администрация
- Брайан Дж. Андерсон, доктор философии - директор NETL
- Микеле Остраат, доктор философии - главный операционный директор, NETL
- Джон Ваймер, доктор философии, заместитель директора по стратегическим планам и программам в области науки и технологий Исследовательско-инновационного центра
- Брайан Моррил, доктор философии - исполнительный директор Центра исследований и инноваций (R&IC)
- Шон И. Пласынски, - исполнительный директор, Центр развития технологий и интеграции
- Джеймс Э. Уилсон - исполнительный директор и главный финансовый директор, Центр финансов и закупок
- Антонио М. Феррейра, доктор философии - Руководитель информационной службы
Смотрите также
использованная литература
Эта статья включает материалы, являющиеся общественным достоянием, из документа Министерства энергетики США: «История NETL» .
внешние ссылки
Координаты : 40.30049 ° N 79.97763 ° W 40 ° 18′02 ″ с.ш., 79 ° 58′39 ″ з.д. /