CCC-506: SCIENTIFIC REASONOING AND

DISCOVERIES

Instructor: Richa Priyadarshini; Ashutosh Singh

REPORT ON OUR FINAL PROJECT

Group name- Illuminati

Student’s name- Amritansh ranjan

Roll no.- 1310110050

Branch- mechanical engineering 

Project name-PosotecadaOur final project was based on renewable energy .The project name is based on the renewable energy resources which we have used for this new hybrid energy production plant. It is combination of solar thermal energy and ocean thermal energy conversion principles and working. We thought of this project considering the problems faced by farmers of villages where there is no electricity. Electricity is the basic need for any development in any part of the world. Every machines from small bulb to large machines 

require electricity to run. So if we are able to provide a low maintenance power generating resource inside their own houses it could not only help in there irrigation but also the electricity produced can be utilised in their homes and whole village will have a clean energy production cycle.

As we know that conventional methods of producing electricity use resources of our earth like coal water and crude oil. Humans initially thought that our mother nature has given these resources for them only and they can utilise it as much as they can. This led to more and more increase in creation of dams, digging oil wells in deep earth for crude oil and coal.

But we never thought that everything has its ending. Now it is said that crude oil and coal may last only for 50 to 100 years. Large dams are causing flooding and have very detrimental impact on environment. These resources produce high amount of energy but they also have polluted our earth and have changed our environment leading to extinction of many species and increase in diseases. Hence we all need to move towards renewable resources to protect our earth and its environment.

Sun is a vast source of energy. From solar energy we can produce electricity in two ways:

Photovoltaic energy : Solar photovoltaic produces energy directly by converting solar energy into electrical energy using photovoltaic cells made of semiconducting doped materials like silicon and boron. The pvc(photovoltaic cells) have not very much high efficiency(about 20%). This technology has more growth due to direct conversion of sunlight to electricity occurs without any moving parts or environmental emissions during operation.

Solar thermal energy

Solar thermal energy is not very much developed form due to its second grade energy level. First solar energy is used to heat any fluid and this fluid is used to run the turbine for production of electricity which makes its efficiency lower than photovoltaic (about 10%). The efficiency of solar thermal power plant increases with the temperature of the heat source. To achieve this solar radiation is concentrated by mirrors or lenses to obtain higher temperatures – a technique called Concentrated Solar Power (CSP). The temperature of concentration solar power can reach beyond 1000 °c which can’t be sustained by any turbines made of any material like iron or alloys. Also this temperature is reaches only for some time during afternoon and in morning and evening the temperature decreases rapidly hence it becomes difficult to construct parts according to the varying temperature. But scientist are trying to develop materials which can transfer total heat energy absorbed from sun to low boiling fluid which could increase its efficiency.

Second renewable energy concept which we used was ocean thermal energy.

OTEC:

 

ocean thermal energy was invented in late 1880s. It is not developed much due to its very low efficiency less than 7%. It uses the temperature difference between cooler deep and 

warmer surface seawaters to run a heat engine and produce useful work, usually in the form of electricity. OTEC is a base load electricity generation system. However, since the temperature differential is small, the thermal efficiency is low, making its economic feasibility a challenge. Less efficient than conventional methods, eg: hydro power plant, diesel generator. In this the low boiling liquid used are mainly ammonia and R134a due to their low boiling but it becomes difficult to construct material which should not react with ammonia and also is rust free inside the sea water.

POSOTECADAThe working of our project model is heating by solar energy and cooling by well water deep in ground. We have tried to use the potential head provided to our flowing liquid during its flow through network of pipes. So first we have to use a low boiling liquid like ammonia used in ocean thermal power plants as the average heating temperature reached will be approx. 100 ° c to 150 c. this liquefied low boiling fluid first will be at the bottom of the well inside a pipe which will be submerged in water always. In our presented posotecada model it is for one well but if we connect many wells we can increase its efficiency.

 So well water will act as condenser and it will always keep the conducting fluid in liquid state. The pipe material is taken on basis of our conducting liquid. Like ammonia it does not react with iron but reacts with copper and aluminium. Pipes are also painted black so that 

they can absorb more amount of heat. The conducting pipe is inserted in bore well pipe in such a way that as the water is pumped up the LBP (LOW BOILING LIQUID)also moves up in the pipe. There are two valves both one sided valve. When the LBP reaches first valve it open and it moves further up and water is moved toward the mouth of the hand pump. The low boiling liquid can also be pumped by electrical pump but it will make the efficiency less. When LBP reaches top part of conducting pipe which is present outside the well and receiving most amount of solar radiation it will start to boil and vaporise. Due to presence concentration solar plate the fluid will reach to superheated state. 

We have set up two turbine in our project.

High pressure Reaction turbine: high pressure reaction the fluid glides along the blades of the turbine and exits axially along the turbine, hence there is no impulsive force which acts perpendicular to the blades. Total force is reaction force by the high temperature vapour moving along the blades.

 

Impulse turbine: the blades in impulse turbine are semi spherical shape hence the fluid has to impact perpendicularly impulsive force so that maximum energy transfer can happen. The efficiency of impulse turbine is less than the reaction turbine due to head losses and the water gets accommodated in the blades.

 

So coming to our project, 

First the superheated vapour passes the reaction losing its kinetic energy and temperature. This turbine is connected to shaft to generate electricity. After this energy utilisation we have to utilise the potential head of the fluid at that much height so we add another turbine at deep inside the well equivalent to water level. When vapour after moves down it 

condenses more and now after flowing through convergent divergent nozzle to increase its speed it flows through impulse turbine and this also generates energy connected with the shaft. 

After all this energy production the fluid is allowed to condense in the pipe inside the well water. This way the cycle continues and the production continues and there is no any requirement of regular fuel or water consumption. 

Also we thought of that in winters the ground water is hot so the conducting fluid will get pre heat which also increase its efficiency as hot vapours move up so pump work will decrease. regarding the efficiency of our project some scientist had researched of setting panel in ocean thermal power plant which would increase its efficiency by 1.5 times. Hence regarding our posotecada efficiency will be about 15-20% approx.

Efficiency= output/input=15-20 %

Now regarding cost of its manufacturing,

Pipes will be made of iron having very high corrosion resistant. This whole set up will require one time cost hence if we provide one time loans to farmers they will be able to buy this power producing generator. Refrigerants could be used different cheaper liquid but it should be always seen that there is no leakage from pipes. Minimising every cost this could cost approx. rs 30000.

Drawbacks of our project1. High set up cost2. Failure in case of absence of Sun3. Corrosion of metallic elements4. Leakage of volatile fluid5. Requires high grade material, eg: air-tight compartments6. Lack of personnel for implementation of this in rural area7. Lack of education for Kisaan8. No such implementation of this kind has been made before

Advantages of posotecada1. Renewable2. A combination of two renewable sources

3. Greater combined efficiency4. No residual wastes5. Requires less area, space6. Can be modified7. OTE- One time expense8. Less maintenance ( 5 yrs )9. Economical in long run

Reference :http://www.slideshare.net/vigneshfun/turbine-a-neat-differentiation

https://en.wikipedia.org/wiki/Turbine

http://www.explainthatstuff.com/turbines.html