Национальная лаборатория энергетических технологий

Национальная лаборатория энергетических технологий

Учредил	1910 г. (Питтсбург); 1946 (Моргантаун); 2005 (Олбани, Орегон)
Тип исследования	Управление ископаемой энергетики
Бюджет	долларов США 681 000 000
Директор	Марианна Вальк
Персонал	1,400
Расположение	Питтсбург, Пенсильвания ; Моргантаун, Западная Вирджиния ; Олбани, Орегон
Кампус	242 акра (0,98 км 2 )
Операционное агентство	Министерство энергетики
Веб-сайт	нетл .доу .gov

Национальная лаборатория энергетических технологий ( NETL ) — США национальная лаборатория при Управлении ископаемой энергетики Министерства энергетики. NETL фокусируется на прикладных исследованиях по экологически чистому производству и использованию внутренних энергетических ресурсов. Он проводит исследования и разработки в области поставок, эффективности и экологических ограничений производства и использования ископаемых энергетических ресурсов, сохраняя при этом доступность.

У NETL есть офисы в Олбани, штат Орегон ; Моргантаун, Западная Вирджиния ; и Питтсбург, Пенсильвания . Вместе эти участки состоят из 117 зданий и 242 акров земли. На трех объектах NETL работают более 1400 сотрудников, включая федеральных служащих и подрядчиков.

NETL финансирует и управляет исследованиями по контракту в США и более чем 40 зарубежных странах посредством соглашений с частными организациями и другими государственными учреждениями. Эта работа дополняется прикладными исследованиями на месте в области вычислительных и фундаментальных наук, динамики энергетических систем, геологических и экологических систем, а также материаловедения .

История

Лаборатория NETL Питтсбург в Исследовательском центре Брюстона

Корпус 39 лаборатории NETL в Моргантауне

Лаборатория NETL Олбани

1900-1950-е годы

NETL возникла из ряда организаций, существовавших в начале 1900-х годов. В 1910 году Министерства внутренних дел США Горное управление (DOI) основало 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 жидкость 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, чтобы систематически применять инженерные и научные методы в бурении нефти, помогая нефтяной промышленности создавать стандарты эксплуатации и безопасности. В результате Закона о синтетическом жидком топливе 1944 года Питтсбургская экспериментальная станция в 1948 году стала Брюстонским исследовательским центром.

была создана Отдельная экспериментальная станция синтез-газа для финансируемых государством исследований в области газификации угля, в частности производства синтез-газа из угля. Университета Западной Вирджинии В 1946 году на базе в Моргантауне , Западная Вирджиния , Станция объединилась с двумя другими близлежащими группами DOI, чтобы в 1954 году создать Аппалачскую экспериментальную станцию ​​для исследований угля на месте нынешнего местоположения в Моргантауне.

1970-е годы

В 1975 году новое Управление энергетических исследований и разработок США 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 ископаемой энергетики. В 1977 году все три исследовательских центра стали центрами энергетических технологий при недавно созданном Министерстве энергетики США. Центры проводили исследования в области угольных, нефтегазовых и газовых технологий и управляли контрактами на исследования и разработки, проводимые университетами, промышленностью и другими исследовательскими институтами.

1980-е-1990-е годы

Однако в 1983 году управление Центром энергетических технологий Бартлсвилля было передано Исследовательскому институту IIT , расположенному в Чикаго, и был создан Проектный офис Бартлсвилля для надзора за исследовательской деятельностью в области нефти. Затем, в 1996 году, Моргантаунский и Питтсбургский центры энергетических технологий, расположенные всего в 65 милях (105 км) друг от друга, были объединены под одной администрацией и образовали Федеральный центр энергетических технологий (FETC). Национальный офис нефтяных технологий (NPTO) в Талсе, Оклахома, был создан в 1998 году, а проектный офис в Бартлсвилле был закрыт.

В 1999 году FETC стала национальной лабораторией NETL, а в 2000 году к ней присоединилась NPTO. В 2001 году NETL открыла Арктический энергетический офис в Фэрбенксе, Аляска, для продвижения исследований, разработок и внедрения

• Добыча нефти, преобразование газа в жидкость, добыча и транспортировка природного газа.
• Электроэнергия в арктическом климате, включая ископаемые, ветровые, геотермальные источники, топливные элементы и малые гидроэлектростанции. ==

2000-е

В 2005 году Исследовательский центр Олбани (ARC) в Олбани, штат Орегон, объединился с NETL и стал третьей лабораторией, предоставляющей экспертные знания в области исследований жизненного цикла и передовые материалы для решения задач энергетических систем. Основанная в 1942 году на месте бывшего колледжа Олбани , компания ARC добилась успеха в области обработки циркония. назвало центр исторической достопримечательностью В 1985 году Американское общество металлов . Сегодня исследователи здесь 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.

В 2009 году офис в Талсе, Оклахома, переехал в Шугар Лэнд, штат Техас.

Партнерство

NETL сотрудничает с промышленностью, научными кругами, другими государственными учреждениями и международными исследовательскими организациями.

Инициатива по моделированию улавливания углерода

Инициатива по моделированию улавливания углерода (CCSI) объединяет национальные лаборатории, промышленность и академические учреждения для разработки и внедрения инструментов компьютерного моделирования и симуляции, которые ускоряют развитие технологий улавливания углерода от открытия до широкого будущего внедрения на сотнях электростанций.

NETL сотрудничает с Национальной лабораторией Лоуренса Беркли , Ливерморской национальной лабораторией Лоуренса , Национальной лабораторией Лос-Аламоса , Тихоокеанской северо-западной национальной лабораторией В рамках этой инициативы .

Национальное партнерство по оценке рисков

Национальное партнерство по оценке рисков (NRAP), возглавляемое NETL, изучает поведение инженерно-природных систем с целью разработки инструментов оценки рисков, необходимых для безопасного и постоянного геологического хранения CO ₂ . Чтобы помочь в эффективном определении характеристик, выборе, эксплуатации и управлении объектом, NRAP рассматривает потенциальные риски, связанные с ключевыми эксплуатационными проблемами, а также риски, связанные с долгосрочными обязательствами, такими как защита подземных вод и постоянство их хранения. NRAP разрабатывает метод количественной оценки профилей рисков для различных типов хранилищ углекислого газа, который будет служить руководством для принятия решений и управления рисками. NRAP также разрабатывает протоколы мониторинга и смягчения последствий, чтобы уменьшить неопределенность в прогнозируемом долгосрочном поведении объекта.

NRAP опирается на опыт и ресурсы Национальной лаборатории Лоуренса Беркли , Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса , Лос-Аламосской национальной лаборатории , Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории и Альянса региональных университетов NETL.

Региональные партнерства по секвестрации углерода

В 2003 году Министерство энергетики заключило соглашения о сотрудничестве с семью региональными партнерствами по улавливанию углерода (RCSP), поскольку географические различия в использовании ископаемого топлива и возможностях геологического хранения в Северной Америке диктуют региональные подходы к улавливанию и хранению CO ₂ и других парниковых газов. Каждый RCSP разработал региональный план управления выбросами углерода, чтобы определить наиболее подходящие стратегии и технологии хранения, помочь в разработке нормативных актов и предложить соответствующую инфраструктуру для улавливания и коммерциализации хранения углерода в своих соответствующих регионах для безопасного и постоянного хранения CO ₂ . NETL управляет партнерством и проектами.

В состав RCSP входят более 400 организаций, охватывающих 43 штата и четыре провинции Канады, а также представители государственных и местных агентств, региональных университетов, национальных лабораторий, неправительственных организаций, иностранных 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 геологической секвестрации Среднего Запада
• Региональное партнерство Среднего Запада по секвестрации углерода
• Plains по сокращению выбросов CO ₂ Партнерство
• Юго-восточное региональное партнерство по секвестрации углерода
• Юго-западное региональное партнерство по секвестрации углерода
• Региональное партнерство по секвестрации углерода Западного побережья

Технологии

Исследователь за работой в Национальной лаборатории энергетических технологий

Исследования, разработки и демонстрации NETL в области ископаемого топлива сосредоточены на эффективном использовании энергии и производстве экологически чистой энергии из внутренних ресурсов ископаемого топлива.

Исследования, разработки и демонстрации на месте решают ключевые энергетические и экологические проблемы и решают проблемы, которые замедляют коммерциализацию отечественных топливно-энергетических систем, разработку ресурсов ископаемого топлива, а также технологий смягчения последствий для окружающей среды и управления отходами. NETL занимается моделированием и теоретическими исследованиями, а также разработкой в ​​масштабах стендовых и демонстрационных масштабов и демонстрацией технологий и концепций.

Уголь

NETL решает важнейшие задачи исследований и разработок для производства электроэнергии из угля с почти нулевым уровнем выбросов. Продолжение использования угольной электроэнергетики становится возможным благодаря исследованиям, разработкам, демонстрации и, в конечном итоге, внедрению передовых систем и технологий NETL, которые повышают общую эффективность электростанции, одновременно сокращая выбросы, такие как углекислый газ (CO ₂ ) и оксиды азота ( НЕТ _х ). Проекты в рамках угольной программы являются частью программы исследований чистого угля Министерства энергетики. Цель состоит в том, чтобы улучшить методы улавливания и хранения CO2 _, а также разработать передовые энергетические системы, а также датчики и усовершенствованные средства управления технологическими процессами. Угольная программа NETL также исследует ряд достижений в области сжигания, газификации, турбин, топлива и технологий топливных элементов, которые могут повысить эффективность электростанций, улучшить экономику электростанций и снизить количество побочного продукта CO ₂ на единицу произведенной электроэнергии. Развитие этих систем призвано обеспечить дальнейшее использование значительных ресурсов ископаемого топлива Соединенных Штатов в качестве основного вклада в энергетический портфель страны.

Цели исследований NETL в области передовых энергетических систем заключаются в разработке нового поколения экологически чистых систем преобразования энергии, работающих на угле, способных производить электроэнергию по конкурентоспособной цене, одновременно сокращая выбросы CO ₂ и других выбросов, повышая эффективность, повышая эксплуатационную готовность электростанций и снижая потребность в охлаждающей воде. . Ключевые аспекты этого исследования включают повышение общей тепловой эффективности системы , снижение капитальных и эксплуатационных затрат, а также обеспечение доступного улавливания CO ₂ . 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 в рамках Программы, в полном масштабе на интегрированных объектах. Окончательные технические, экологические и финансовые проблемы, связанные с новыми передовыми угольными технологиями, решаются в ходе полномасштабных испытаний, поэтому технологии готовы к коммерческому внедрению. Продемонстрированные технологии подпадают под четыре пути улавливания CO ₂ , каждый из которых сопровождается хранением CO ₂ : предварительное сжигание, последующее сжигание, кислородное сжигание и промышленное улавливание и хранение углерода.

Нефть и газ

NETL помогает продвигать разработку технологий, поддерживающих эффективные и экологически безопасные нетрадиционные внутренние ресурсы нефти и газа. Исследовательские проекты лаборатории помогают стимулировать развитие этих новых технологий, предоставляют объективные данные для количественной оценки рисков для окружающей среды и безопасности, связанных с разработкой нефти и газа, а также характеризуют новые энергетические ресурсы, такие как гидрат метана или добыча сланцевого газа. Основное внимание в программе уделяется глубоководным технологиям, повышению нефтеотдачи пластов и гидрату метана. Исследования NETL по нетрадиционным месторождениям нефти и газа включают усилия по улучшению скважинного цемента, используемого для стабилизации скважин при глубоководном бурении; экспедиции по определению наличия и объема гидрата метана вдоль береговой линии; разработка инструментов сбора данных о гидроразрыве 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.

Ресурсы природного газа и нефти обеспечивают две трети поставок первичной энергии в США, и исследование их разработки позволяет продолжать их использование по мере усилий по переходу к более устойчивому энергетическому будущему. Поскольку ресурсы нефти и природного газа становится все труднее найти и добыть, для их добычи требуются новые технологии. Поиск и разработка новых нетрадиционных источников нефти и газа, использование таких методов, как увеличение нефтеотдачи для повышения производительности скважин, а также исследование методов повышения безопасности при разработке и использовании этих ресурсов позволяет стране поддерживать достаточное и доступное энергоснабжение. .

Энергетический анализ

NETL оценивает краткосрочные тенденции в энергетической отрасли, экономике 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 технологическому планированию, что также помогает количественно оценить преимущества исследовательского портфеля лаборатории.

Исследования, разработки, демонстрация и внедрение неископаемых источников энергии

NETL предоставляет технические, административные услуги и услуги по управлению проектами клиентам в Министерстве энергетики и других федеральных агентствах. NETL в первую очередь управляет исследованиями, разработками, демонстрациями и внедрением для Управления энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США (EERE) и Управления электроснабжения и надежности энергетики Министерства энергетики США (OE). Эти проекты и мероприятия связаны с энергоэффективностью транспортных средств, зданий и производственных объектов, а также совершенствованием, безопасностью и надежностью американских систем передачи и распределения электроэнергии и природного газа. NETL управляет деятельностью от имени Отдела автомобильных технологий EERE, 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 путем создания коалиций государственных и местных органов власти, частного бизнеса, некоммерческих организаций и управляющих автопарками. Для офиса строительных технологий EERE NETL поддерживает Инициативу по твердотельному освещению, которая реализует технологии освещения следующего поколения, которые в конечном итоге заменят традиционную лампу накаливания. NETL также управляет проектами по комбинированному производству тепла и электроэнергии и распределенной генерации от имени Офиса передового производства EERE. 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

• Марианна Вальк, доктор философии — директор NETL
• Хизер Кведенфельд — главный операционный директор, NETL
• Джон Уаймер, доктор философии — заместитель директора по стратегическим планам и программам науки и технологий, Исследовательский инновационный центр
• Брайан Морреал, доктор философии — исполнительный директор Центра исследований и инноваций (R&IC)
• Шон Пласински, — исполнительный директор Центра развития и интеграции технологий
• Джеймс Э. Уилсон — исполнительный директор и финансовый директор, Центр финансов и закупок
• Антонио М. Феррейра, доктор философии. — Директор по информационным технологиям

См. также

• Исследовательский центр PHEV

Ссылки

В этой статье использованы общедоступные материалы из История НЭТЛ . Министерство энергетики США .

Внешние ссылки

• Официальный сайт
• Учебные материалы по NETL (архивировано 11 марта 2007 г.)