Які можливості розвитку ще можуть існувати при знесоленні води?


7

Я думаю головним чином у і .kWhm3$m3

В останні кілька десятиліть було збудовано широкий спектр дивовижно ефективних установок для знесолення води, головним чином у пустельних регіонах (Близький Схід). Ці рослини використовують зворотний осмос за допомогою системи з декількома тисненими мембранами. Це рішення виглядає дуже ефективним у сенсі використання енергії.

Але цього недостатньо. Порівнюючи ціни на опріснення (в основному за рахунок витрат на енергоносії) з альтернативними, ще потрібно 60-90% зниження. Порівнюючи їх, який потенціал розвитку існує у знесоленні води?

Я думаю, що опріснення води має, мабуть, теоретичну межу енергії, яку можна було б обчислити за формулами ентропії та зв'язування енергії. Наскільки ми близькі до цієї теоретичної межі?


Відповідно до звіту про тенденцію IWA, більш ефективні та стійкі до забруднення мембрани - це постійні дослідження, оскільки я не знаю, як перекласти це в кВт / м³ або $ / м³, я залишаю це як коментар: iwapublishing.com / сайти / по замовчуванням / файли / електронні книги / ...
вітрина

Відповіді:


3

Враховуючи, що зворотний осмос - це не єдиний спосіб знесолення води, я вважаю, що так, існує великий потенціал розвитку для знесолення, але цей потенціал може не полягати в удосконаленні існуючих методик.

Щоб обґрунтувати цей висновок та проілюструвати деякі сфери, де може бути великий потенціал розвитку, я представляю вам свою ідею щодо комбінованої хвилі, вітру та сонячної установки для знесолення та електростанції. Я не робив жодної математики з цього приводу, щоб обчислити необхідну землю, або витрати, або виробництво продукції, так що це може бути нежиттєздатним. Але я думаю, що описані нижче концепції (і пам’ятаю, це лише одна ідея) демонструють, що потенціал розвитку є у таких сферах:

  • Використання відновлюваних джерел енергії на місці для електростанції
  • Використання енергії прямого приводу замість електрично переданої енергії
  • Направлення та посилення природних процесів опріснення

Комбінована хвиля, вітер та сонячне осушення та електростанція

Вхідні дані

  • Відсутнє зовнішнє введення енергії
  • Уміло запрягають хвилю, вітер та сонячну енергію

Виходи

  • Енергія (електроенергія)
  • Прісна вода
  • Прохолодне повітря

Розташування

Ця рослина потребує гарячого місця з великою площею дешевої землі біля океану та відносно стійким вітром.

1 етап - хвильовий насос

Хвильовий насос піднімає морську воду у велике озеро на суші. Ось приклад прямого хвильового насоса , інші типи використання хвильової енергії зазвичай перетворюють механічний рух в електрику. Однак цей рух можна легко використати для прямого керування насосом.

2 етап - озеро випаровування

Озеро випаровування - це велика неглибока територія, покрита парниковим способом для сприяння випаровуванню. Морська вода стікає від океану по каналах в руслі озера, потім знову повертається до океану в наступному сусідньому руслі, де вона стікає назад у море. Це запобігає накопиченню родовищ, оскільки повертається морська вода бере їх із собою і повертається до моря більш концентрованим. Дах може містити лінзи Френеля або інші сонячні концентратори для сприяння випаровуванню.

Вітряна башта продуває повітря через озеро, щоб знизити тиск повітря та сприяти випаровуванню. Ця вежа могла бути схожою на ті, що використовуються в місті Масдар , або стандартна ветротурбінна вежа з електричною або прямою передачею на ряд вентиляторів. Результатом є безперервний потік повітря через озеро, яке переносить водяну пару в ту сторону, куди воно направляється широкою колоною на наступний етап.

3 етап - конденсаційна вежа

Водяна пара направляється великою колоною до конденсаційної камери високо на вежі. Тут серія плавників охолоджується тепловим насосом, що приводиться в дію безпосередньо вітрогенератором на вершині вежі. вода конденсується на плавниках і стікає в резервуар із прісною водою біля верху вежі.

Етап 4 - Генерація електроенергії

Вода з конденсаційної вежі опускається на висоту, підходящу для стандартної водонапірної башти через одну або кілька водяних турбін для отримання енергії.

5 етап - фільтрування та обробка

Солоне морське повітря також конденсується на плавниках, і на етапах цього процесу можуть потрапляти дрібні повітряні частинки та частинки, що потрапляють у воду, тому для його пиття, ймовірно, знадобиться додаткова фільтрація та обробка. Для цього може бути використана частина енергії водяної турбіни.

Там у вас є чиста вода над рівнем землі, тому тиск уже доступний, і, сподіваємось, трохи зайвої електроенергії та прохолодне сухе повітря як побічні продукти.


1
Це питання, як видається, запитує огляд ситуації та не вимагає індивідуальних інженерних рішень для знезараження. Хоча це може бути корисним для того, хто зацікавлений у розвитку знесолення, він не відповідає на питання. Це було б на тему для запитання, скажімо: "Яке рішення існує з функціями X?"
doppelgreener

Ви могли б мати рацію, хоча заголовок говорить "Які можливості розвитку ще можуть існувати ..", і я, звичайно, думаю, що ідея, яку я представила (наскільки я знаю, не є існуючим рішенням) відповідає цим критеріям, можливість, яка ще не існує.
jhabbott

Правильно, хоч якби запитання запитувало перелік конкретних рішень на кшталт цього, це було б питання списку без конкретної правильної відповіді і його потрібно було б закрити як занадто широке. Хороша відповідь тут підсумовує сучасні можливості, які люди усвідомлюють. Майте на увазі, що це заголовок, а не тіло питання - відповідь на назву замість тіла майже завжди вийде погано! Якщо заголовок недостатньо узгоджений з тілом, то, ймовірно, заголовок міг би бути змінений.
doppelgreener

Я думаю, ви маєте рацію, тому я відредагував преамбулу, щоб фактично відповісти на поставлене питання і використати запропоновану рослину як приклад районів потенціалу розвитку.
jhabbott

5

Карнегі через свій пристрій CETO та інші вже розглядали використання хвильової енергії для прямого тиску води для зворотного осмосу : цілком механічний процес, а не перетворення на електроенергію та назад (що дозволяє заощадити потенційну ефективність). Два виклики: по-перше, у світі не так вже й багато місць з величезним ресурсом хвиль (Великобританія, Португалія - ​​це два, які спадають на думку); по-друге, доводиться дуже важко змусити хвилеві машини надійно працювати. Це непереборно, але складно.

Інший вагомий потенційний розвиток здасться контрінтуїтивним, і ключовим для його розблокування є розгляд ширшої системи, а не просто процес знесолення. Цей розвиток полягає в переході до процесів знесолення з нижчою ефективністю .

Це тому, що процеси нижчої ефективності можуть мати значно менші капітальні витрати. Перевагою цього є те, що вони потім можуть експлуатуватися протягом меншої частки часу, не заважаючи витратам на кубічний метр знесоленої води.

То чому б ви хотіли проводити опріснення протягом меншої частки часу? Тому що місця, які залежать від знесоленої води, мають багато сонячного світла. Це робить фотоелектричні живлення дешевими. Але PV має профіль покоління, який лише частково відповідає попиту. Будуть часи недостатньої потужності та часи зайвої потужності. Ця надлишкова потужність дійсно дешева. І це прекрасний час для запуску опріснення.

Таким чином, поєднана енерго- та водопровідна система, яка має велику кількість ПВ і багато низькоефективних опріснювачів, може бути дуже ефективною. Насправді знесолена вода виступає формою віртуального зберігання. Усі електроенергетичні системи потребують сховища десь у системі. Для деяких країн це у вигляді накопичувальної гідросистеми. Для інших - у вигляді газодержателів, вугільних бункерів або бункерів з біомасою. Ці магазини - це магазини попереднього покоління. В інших системах є сховище після покоління у вигляді низькосортного теплового накопичення: коли енергія буде використовуватися як низькосортне тепло, має сенс зберігати її в такому вигляді, оскільки таке зберігання дуже дешеве і дуже масштабований Так само зберігання знесоленої води дуже дешеве і дуже масштабоване. Він діє як буфер часу, гнучкий механізм затримки між подачею електроенергії з ПВ,


2

Для зворотного осмосу

Цей сайт дає мінімально необхідну енергію для знесолення морської води за допомогою RO 2,78 кДж / л (прісна вода) , це якщо ви враховуєте лише оборотний процес. Згідно з Вікіпедією, найкращі установки для знесолення РО працюють при 3 кВт-год / м³, що складає 10,8 кДж / л.

AFAIK, втрати енергії - це втрати тиску через мембрану (крім осмотичного тиску, мембрана вносить незворотні втрати тиску), попередня обробка води та енергія (у вигляді тиску) у розсолі. Також багато води потрібно просто перемістити, є попередні кроки та ін.

Відповідно до цього звіту про тренд IWA , дві області в межах широкого поля мембран, де проводиться більше досліджень, є кращими мембранами з точки зору втрат тиску та опору забруднення (забруднення безпосередньо впливає на втрати тиску). Останні події в області опріснення RO, як осмос вперед, в основному виграють від кращої стійкості до забруднення порівняно з RO.

Для
цвіркунів для термічного опріснення
(оновиться, коли я знайду більше інформації)

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.