Какие возможности развития еще могут существовать в опреснении воды?

7

Я думаю в основном о и .КWчасм3$м3

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?

Петер - Восстановить Монику
источник
Согласно отчету о тенденциях IWA, более эффективные и устойчивые к загрязнению мембраны являются продолжающейся исследовательской работой - поскольку я не знаю, как перевести это в кВтч / м³ или $ / м³, я оставлю это как комментарий: iwapublishing.com / сайты / по умолчанию / файлы / электронные книги / ...
витрина

Ответы:

3

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:

  • Использование возобновляемых источников энергии на месте для питания станции
  • Использование энергии прямого привода вместо энергии, передаваемой электрически
  • Направление и усиление естественных процессов опреснения

Комбинированная волна, ветер, солнечное опреснение и электростанция

входные

  • Нет внешней энергии
  • Умно запряженная волна, ветер и солнечная энергия

Выходы

  • Энергия (электричество)
  • Пресная вода
  • Прохладный воздух

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.

jhabbott
источник
1
Похоже, что вопрос состоит в том, чтобы просить дать обзор ситуации, а не в том, чтобы запрашивать отдельные инженерные решения для рассоления. Хотя это может быть полезно для тех, кто заинтересован в развитии рассоления, он не отвечает на вопрос. Это будет тема для вопроса, скажем, «Какое решение существует с X функциями?»
двойник
Вы вполне могли бы быть правы, хотя заголовок действительно говорит: «Какие возможности развития еще могут существовать ...», и я, конечно, думаю, что идея, которую я представил (которая, насколько я знаю, не является существующим решением), соответствует этому критерию, что вероятность того, что еще не существует.
Джабботт
Правильно, хотя, если бы вопрос требовал списка конкретных решений, подобных этому, это был бы вопрос списка без конкретного правильного ответа, и его нужно было бы закрыть как слишком широкий. Хороший ответ здесь суммирует текущие возможности, о которых люди знают. Имейте в виду, что это заголовок, а не тело вопроса - отвечать на заголовок вместо тела почти всегда будет плохо! Если заголовок недостаточно соответствует телу, то заголовок, вероятно, может быть связан с редактированием.
двойник
Я думаю, что вы правы, поэтому я отредактировал преамбулу, чтобы фактически ответить на поставленный вопрос и использовать предложенную установку в качестве примера областей развития потенциала.
Джабботт
5

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,

410 пропало
источник
2

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)

рынок
источник