Я думаю в основном о и .
В последние несколько десятилетий было построено большое количество удивительно эффективных опреснительных установок, главным образом в пустынных районах (Ближний Восток). Эти растения используют обратный осмос через систему множественных прижатых мембран. Это решение кажется очень эффективным в смысле использования энергии.
но этого не достаточно. Сравнивая цены на опреснение (в основном из-за затрат на энергию) с альтернативами, необходимо дальнейшее снижение на 60-90%. Сравнивая их, какой потенциал развития есть в опреснении воды?
Я думаю, что опреснение воды, вероятно, имеет теоретический предел энергии, который можно рассчитать по формулам энтропии и энергии связи. Насколько мы близки к этому теоретическому пределу?
источник
Ответы:
Учитывая, что обратный осмос - не единственный способ опреснения воды, я думаю, что да, в опреснении заложен большой потенциал развития, но этот потенциал может не заключаться в улучшении существующих методов.
Чтобы обосновать этот вывод и проиллюстрировать некоторые области, в которых может быть большой потенциал для развития, я представляю вам свою идею комбинированной волновой, ветровой и солнечной опреснения и электростанции. Я не делал никаких математических вычислений, чтобы рассчитать площадь необходимой земли, или затраты, или производительность, поэтому она может быть нежизнеспособной как есть. Но я думаю, что концепции, описанные ниже (и помните, что это только одна идея) демонстрируют, что существует потенциал развития в следующих областях:
Комбинированная волна, ветер, солнечное опреснение и электростанция
входные
Выходы
Расположение
Это растение требует жаркого места с большой площадью дешевой земли у океана и относительно постоянным ветром.
Этап 1 - Волновой насос
Волнообразный насос поднимает морскую воду в большое озеро на суше. Вот пример насоса с прямым волновым питанием , другие виды использования энергии волн обычно преобразуют механическое движение в электричество. Однако это движение можно легко использовать для непосредственного привода насоса.
Этап 2 - Испарительное озеро
Озеро испарения - это большая мелкая территория, покрытая тепличным способом, способствующим испарению. Морская вода течет от океана по каналам в дне озера, а затем снова возвращается к океану в следующем соседнем канале, где она стекает обратно в море. Это предотвращает накопление отложений, так как возвращающаяся морская вода заберет их с собой и вернет в море более концентрированные. Крыша может содержать линзы Френеля или другие солнечные концентраторы, чтобы помочь испарению.
Ветряная башня продувает воздух через озеро, чтобы снизить давление воздуха и помочь в испарении. Эта башня может быть похожа на ту , что используется в Масдар Сити , или на стандартную башню ветряных турбин с электрической или прямой передачей на ряд вентиляторов. Результатом является непрерывный поток воздуха через озеро, который переносит водяной пар на дальнюю сторону, где он направляется широкой колонной на следующую ступень.
Этап 3 - конденсационная башня
Водяной пар направляется большой колонной в конденсационную камеру высоко на башне. Здесь ряд ребер охлаждается тепловым насосом, приводимым в движение непосредственно ветряной турбиной на вершине башни. вода конденсируется на плавниках и стекает в резервуар с пресной водой около вершины башни.
Этап 4 - Производство электроэнергии
Вода из конденсационной башни опускаются до высоты, подходящей для стандартной водонапорной башни через одну или несколько водяных турбин для выработки электроэнергии.
Этап 5 - Фильтрация и обработка
Соленый морской воздух также будет конденсироваться на плавниках, и в процессе этого процесса на этапах этого процесса могут попадать небольшие частицы и частицы воздуха, попадающие в воду, поэтому, вероятно, потребуется дополнительная фильтрация и обработка, чтобы сделать его пригодным для питья. Часть энергии от водяной турбины может быть использована для этого.
Там у вас это есть, у вас есть чистая вода, над уровнем земли, так что давление уже доступно, и, надеюсь, некоторое избыточное электричество и прохладный сухой воздух в качестве побочных продуктов.
источник
Карнеги, используя свое устройство CETO, и другие уже рассматривали использование волновой энергии для непосредственного повышения давления воды для обратного осмоса : полностью механический процесс, а не преобразование в электричество и обратно (что дает потенциальную экономию эффективности). Две проблемы: во-первых, в мире не так много мест с действительно огромным волновым ресурсом (на ум приходят Великобритания, Португалия); и, во-вторых, очень трудно обеспечить надежную работу волновых машин. Это преодолимо, но сложно.
Другое существенное потенциальное развитие может показаться нелогичным, и ключом к его раскрытию является рассмотрение более широкой системы, а не только процесса опреснения. Это развитие должно перейти к процессам опреснения с более низкой эффективностью .
Это связано с тем, что процессы с более низкой эффективностью могут иметь гораздо более низкие капитальные затраты. Преимущество этого заключается в том, что они могут эксплуатироваться в течение меньшего промежутка времени, не нанося большого ущерба стоимости за кубический метр опресненной воды.
Так почему же вы хотите проводить опреснение в течение меньшей доли времени? Потому что в местах, которые зависят от опресненной воды, много солнечного света. Что делает фотоэлектрическую энергию дешевой. Но у PV есть профиль поколения, который только частично соответствует спросу. Будут времена недостаточной мощности, и времена избыточной мощности. Эта избыточная мощность действительно очень дешевая. И это прекрасное время для опреснения.
Таким образом, комбинированная энергетическая и водная система с большим количеством PV и большим количеством капвложений, с низким КПД, может работать очень хорошо. По сути, опресненная вода выступает в качестве формы виртуального хранилища. Все электрические системы нуждаются в хранении где-то в системе. Для некоторых стран это в форме гидроаккумулятора. Для других это в виде газгольдеров, бункеров угля или бункеров биомассы. Эти магазины - магазины перед поколением. В других системах существует хранилище после генерации в форме низкокачественного теплового хранилища: когда энергия будет использоваться в качестве низкокачественного тепла, имеет смысл хранить ее в такой форме, поскольку такое хранилище очень дешево и очень масштабируемый Точно так же хранение опресненной воды очень дешево и очень масштабируемо. Он действует в качестве временного буфера, гибкого механизма задержки между подачей фотоэлектрической энергии,
источник
Для обратного осмоса
Этот участок дает минимальную необходимую энергию для опреснения морской воды RO как 2,78 кДж / л (пресная вода) , это если вы рассматриваете только обратимый процесс. Согласно Википедии, лучшие опреснительные установки RO работают при 3 кВт / м³, что составляет 10,8 кДж / л.
AFAIK, потери энергии - это потеря давления через мембрану (в дополнение к осмотическому давлению мембрана вносит необратимые потери давления), предварительная обработка воды и энергии (в виде давления) в рассоле. Кроме того, нужно просто перемещать много воды, есть этапы предварительной обработки и т. Д.
Согласно этому отчету о тенденциях IWA , две области в широком поле мембран, где проводятся дополнительные исследования, являются лучшими мембранами с точки зрения потери давления и устойчивости к загрязнению (загрязнение напрямую влияет на потери давления). Недавние разработки в области опреснения RO, такие как прямой осмос, в основном выигрывают от лучшей устойчивости к обрастанию по сравнению с RO.
Для термического опреснения
сверчков
(обновлю, когда найду больше информации)
источник