Ozmotik enerji santrali: saf tuzlu su enerjisi

Hemen uyarmak gerekiyor: başlıkta hata yok, adıyla uyumlu kozmik enerji hakkında bir hikaye olmayacak. Onu ezoteristlere ve bilim kurgu yazarlarına bırakacağız. Ve yaşam boyunca birlikte yaşadığımız olağan fenomen hakkında konuşacağız.

Kaç kişi ağaçlardaki meyve sularının önemli bir yüksekliğe yükseldiğini biliyor? Sekoya için 100 metreden fazladır. Meyve sularının fotosentez bölgesine taşınması, fiziksel etkinin çalışması nedeniyle oluşur - ozmos. Basit bir fenomenden oluşur: yarı geçirgen (sadece solvent molekülleri için geçirgen) bir zara sahip bir kaba yerleştirilen farklı konsantrasyonlarda iki çözeltide, bir süre sonra bir seviye farkı ortaya çıkar. Yunancadan tam çeviride osmoz bir itme, basınçtır.

Ve şimdi vahşi yaşamdan teknolojiye döneceğiz. Deniz ve tatlı su septumlu bir kaba yerleştirilirse, farklı konsantrasyonlarda çözünmüş tuzlar nedeniyle ortaya çıkar. ozmotik basınç ve deniz seviyesi yükselir. Su molekülleri, yüksek konsantrasyonlu bir bölgeden daha fazla kirlilik ve daha az su molekülünün bulunduğu bir çözelti bölgesine taşınır.

Su seviyelerindeki fark her zamanki gibi kullanılır: bu, hidroelektrik santrallerinin tanıdık çalışmasıdır. Tek soru şudur: Osmoz etkisi endüstriyel kullanım için ne kadar uygundur? Hesaplamalar, deniz suyunun tuzluluğu 35 g / litre olduğunda, ozmoz olgusu nedeniyle 2,389,464 Pascal veya yaklaşık 24 atmosfer basınç düşüşünün oluştuğunu göstermektedir. Uygulamada, bu 240 metre yüksekliğinde bir baraj ile eşdeğerdir.

Ancak basıncın yanı sıra, membranların seçiciliği ve geçirgenlikleri de çok önemli bir özelliktir. Sonuçta, türbinler diferansiyel basınçtan değil, su akışından dolayı enerji üretir. Burada, yakın zamana kadar, çok ciddi zorluklar vardı. Uygun bir ozmotik zar, normal su kaynağındaki basıncın 20 katı olan basınca dayanmalıdır. Aynı zamanda, yüksek gözenekliliğe sahip, ancak tuz moleküllerini korur. Çatışan gereksinimlerin uzun süre kombinasyonu, osmozun endüstriyel amaçlar için kullanılmasına izin vermedi.

Tuzdan arındırma sorunlarını çözerken su icat edildi Loeb membranmuazzam basınca dayanmış ve mineral tuzları ve parçacıkları 5 mikrona kadar tutmuştur. Uzun bir süre boyunca, doğrudan ozmoz (güç üretimi) için Loeb membranları uygulamak mümkün değildi, çünkü son derece pahalı, operasyonda kaprisli ve düşük geçirgenliğe sahiplerdi.

Norveçli bilim adamları Holt ve Thorsen'in önerdiği, ozmotik membranların kullanımında bir atılım yapıldı. modifiye seramik bazlı plastik film. Ucuz polietilen yapısını iyileştirmek, uygun spiral membranların tasarımını oluşturmamızı sağladı. ozmotik enerji üretiminde kullanım için. Osmoz etkisinden enerji üretme teknolojisini test etmek için, 2009 yılında dünyanın ilk deneysel ozmotik güç istasyonu.

Devlet hibesi alan ve 20 milyon dolardan fazla harcama yapan Norveç enerji şirketi Statkraft, yeni bir enerji türünde öncü oldu. İnşa edilen ozmotik enerji santrali, yaklaşık 4 kW güç üretir, bu da çalışmak için yeterlidir ... iki elektrikli su ısıtıcısı. Ancak istasyonu inşa etme hedefleri çok daha ciddidir: sonuçta, teknolojiyi test etmek ve gerçek koşullarda test etmek için membranlar için malzemeler çok daha güçlü yapıların yaratılmasına yol açar.

İstasyonların ticari cazibesi, metrekare başına 5 watt'tan fazla bir güç kaldırma verimliliği ile başlar.Toft'taki Norveç istasyonunda bu değer neredeyse 1 W / m2'yi aşıyor. Ancak şimdiden 2,4 W / m2 verimliliğe sahip membranlar test ediliyor ve 2015 yılına kadar 5 W / m2'lik uygun maliyetli bir değer bekleniyor.

Toft Osmotik Güç İstasyonu

Ancak Fransa'daki bir araştırma merkezinden cesaret verici bilgiler var. Karbon nanotüplere dayanan malzemelerle çalışan bilim adamları, numunelerde yaklaşık 4000 W / m2'lik ozmoz enerji ekstraksiyonunun verimliliğini elde ettiler. Ve bu sadece maliyet etkin değil, aynı zamanda neredeyse tüm geleneksel enerji kaynaklarının verimliliğini aşıyor.

Daha da etkileyici beklentiler uygulamaya söz veriyor grafen filmler. Bir atomik tabakanın kalınlığı olan bir zar, diğer safsızlıkları korurken, su molekülleri için tamamen geçirgen hale gelir. Böyle bir malzemenin verimliliği 10 kW / m2'yi aşabilir. Japonya ve Amerika'nın önde gelen şirketleri, yüksek performanslı membranlar oluşturma yarışına katıldı.

Önümüzdeki on yılda ozmotik istasyonlar için membran problemini çözmek mümkün olacaksa, o zaman insanlığa çevre dostu enerji kaynakları sağlamada yeni bir enerji kaynağı yer alacaktır. Rüzgar ve güneş enerjisinin aksine, doğrudan ozmoz bitkileri 24 saat çalışabilir ve hava koşullarından etkilenmez.

Küresel ozmoz enerjisi rezervi çok büyüktür - temiz nehir suyunun yıllık deşarjı 3.700 kübik kilometreden fazladır. Bu hacmin sadece% 10'u kullanılabiliyorsa, 1,5TW / s'den fazla elektrik enerjisi üretilebilir, yani. Avrupa tüketiminin yaklaşık% 50'si.

Ancak sadece bu kaynak enerji sorununun çözümüne yardımcı olamaz. Yüksek verimli membranlarla, okyanusun derinliklerinin enerjisi kullanılabilir. Gerçek şu ki, suyun tuzluluğu sıcaklığa bağlıdır ve farklı derinliklerde farklıdır.

Tuzluluğun sıcaklık gradyanlarını kullanarak, istasyonların inşasında nehirlerin ağızlarına bağlanamazsınız, ancak bunları okyanuslara yerleştirebilirsiniz. Fakat bu uzak geleceğin görevidir. Uygulama, teknolojide tahminler yapmanın nankör bir görev olduğunu gösterse de. Ve yarın gelecek gerçeğimizi devirebilir.

Comments

[#1]

Ve sürecin mekaniğini daha ayrıntılı olarak açıklayabilir misiniz? Ve sonra, bir buhar motorunun bir buharlı lokomotif üzerinde çalışma prensibi hakkında ayrıntılı olarak konuşan o büyükanne gibi ve sonra şöyle diyor: "Her şey açık, evlat, anlayın. Bana sadece atın nerede kullanıldığını söyleyin?" Bir arıtma tesisinin denizde arıtıldıktan sonra atık suyu tahliye ettiğini varsayalım, yani. farklı tuzlulukta iki su kaynağımız var, üstelik deniz suyu sanki statikmiş gibi mevcut ve tatlı su sürekli olarak deşarj ediliyor. Ne olmuş yani? Diyelim ki, ortada, yarısında tatlı su, diğerinde - tuzlu - tuzlu bir şey olan bir membranlı başka bir rezervuar düzenlediler ... Peki ne? Su seviyesinin tuzlu su ile yarı yarıya arttığını gerçekten görecek miyiz? Düzeylerdeki farkın zaten kullanılabileceği açıktır. Her neyse, yorum yap.

[#2]

İlginç bir fikir ...
Ancak, soru - nehrin ağzında tuzlu suyu yükseltmek için neden bir zar bahçesine çit atmak? Osmoz tarafından yükseltilen tuzlu su hacminin potansiyel enerjisinin, nehirdeki nehir akışının enerjisini önemli ölçüde aşacağı şüphelidir ....
Zaten mevcut olduğunda, osmoz ile bir delta oluşturmak neden daha karlı - tatlı su bir nehirden denize akar. ..... Osmoz teknolojisi, aynı suyun tuzlu suya nüfuz edeceği bir zar ile tatlı suyu engellemeyi teklif eder .... iyi ve belirli bir seviyeye yükselir ....Belirli bir su hacminin drenaj enerjisinin doğrudan kullanımına kıyasla membranlı bir sistemde pozitif bir enerji dengesi nasıl elde edilir?

[#3 Jacob]

Bir ozmotik güç istasyonu, tuz ve tatlı suyun karıştırılmasını kontrol eder, böylece sıvıların artan entropisinden enerji alır. Karıştırma, yarı geçirgen bir zar ile iki bölmeye ayrılan bir tankta gerçekleşir. Deniz suyu bir bölmeye verilir ve diğerine temizlenir. Deniz ve tatlı sudaki farklı tuz konsantrasyonları nedeniyle, taze bölmedeki su molekülleri, tuz konsantrasyonunu eşitlemeye çalışarak, zardan deniz bölmesine geçer. Bu sürecin bir sonucu olarak, deniz suyu bölmesinde aşırı basınç üretilir ve bu da elektrik üreten hidroturbini döndürmek için kullanılır.

[#4]

M ^ 2 başına 4 kW yazan cesaret verici bilgilere bir bağlantı görmek istiyorum. Peki, deniz suyunda anında her türlü kirlilikle tıkanacak olan zarları nasıl temizleyeceklerini bilmek istiyorum.