Elektrownie osmotyczne. Inny rodzaj wytwarzania energii alternatywnej

Jeśli zaczniemy mówić o energii alternatywnej, większość ludzi ma obrazy paneli słonecznych lub turbin wiatrowych. Wady lub ich ograniczenia w pracy są znane. Elektrownie geotermalne i pływowe są złożone i geograficznie ograniczone do kilku miejsc na planecie. Biogazownie działają sprawnie tylko w ciepłych krajach. MicroHPP (generatory pływające lub wolnoobrotowe na fundamencie palowym) można ustawiać wzdłuż brzegów rzek, ale ten kierunek również nie jest zgodny.

Myślę, że dla zainteresowanych tym tematem informacje o elektrowniach osmotycznych, które w naszym stuleciu nanotechnologia, membrany polimerowe, może stać się bardzo poważnym wzrostem całkowitego udziału wytwarzanej energii elektrycznej planeta.

Więc o czym mówimy? Najpierw teoria. W fizyce znany jest efekt osmozy:

Zjawisko to występuje, gdy dwie ciecze o różnym stężeniu soli zaczynają mieszać się przez półprzepuszczalną membranę. Te. ciecz o niższym stężeniu soli rozcieńcza ciecz o wyższym stężeniu. Membrana działa w jednym kierunku - przepuszcza praktycznie tylko cząsteczki wody w jednym kierunku. Tak więc w zbiorniku, w którym znajdowała się woda słona, woda albo zostanie dodana, a jej słup wzrośnie, lub powstanie ciśnienie. I od tego czasu woda jest nieściśliwa, to nadciśnienie można wykorzystać do obracania turbiny i generatora.

Dzięki temu zjawisku możliwe jest podniesienie słupa wody o 240 m lub wytworzenie ciśnienia nawet do 24 atmosfer (przy rozcieńczaniu słonej wody o zasoleniu 35 g / litr)! Zjawisko osmozy jest wykorzystywane przez samą naturę jeszcze skuteczniej w roślinach i drzewach (zawilgocenie pnia).

Od połowy 1980 roku. aktywnie rozwija się kierunek membran do osmotycznego oczyszczania wody i jej odsalania. I od tego okresu stało się możliwe nie teoretyczne, ale już praktyczne zastosowanie tego efektu do wytwarzania energii elektrycznej. Pierwsza elektrownia osmotyczna została wdrożona przez norweskich naukowców przy wsparciu lokalnego przedsiębiorstwa energetycznego Statkraft. Były użyte Membrany Loeba wykonany z modyfikowanego polietylenu na bazie ceramicznej. Mogą wytrzymać ogromne ciśnienie. Wszystko wygląda tak:

Zaadaptowali budynek w Tofcie, który znajduje się nad brzegiem rzeki wpadającej do morza. Woda z rzeki wpływa do budynku grawitacyjnie. Tam jest oczyszczany i podawany do instalacji z membraną spiralną w celu zmieszania ze słoną wodą, która jest pompowana z morza, a także doprowadzana do instalacji (drugi slajd). Na skutek uzyskanego ciśnienia w wodzie słonej turbina zostaje wprawiona w ruch i przez nią obraca się generator. Schemat instalacji:

Komory osmotyczne typu rolkowego. Podobny do tych stosowanych w oczyszczalniach ścieków. Pompy dostarczające wodę do instalacji osmotycznej są zasilane energią elektryczną wytwarzaną przez tę instalację. Do uruchomienia stacji potrzebna jest tylko energia elektryczna innej firmy. Zmieszana woda rzeczna i morska jest odprowadzana do morza.

Stacja została wydana na dotację państwową od rządu Norwegii w wysokości 20 milionów dolarów. Stacja rozpoczęła produkcję tylko 4 kW * h energii elektrycznej. Plany na 2015 rok miało na celu zwiększenie mocy do 25 MW. Czy zadziałało, czy projekt został zamrożony - nie znalazłem informacji.

Źródło: http://www.chekltd.com/node/673

Faktem jest, że komercyjne wykorzystanie takiej technologii ma sens, jeśli membrany są skuteczne pod względem wartości 5 W / m2 z obszaru membrany. Tylko na stacji osmotycznej w Toft 1 W / m2 z obszaru membrany.

Ale postęp nie stoi w miejscu. W fizyce znane są nanorurki węglowe. Oparte na nich membrany są bardzo skuteczne. Takie membrany zwiększą wydajność do 4000 W / m2. Wydajność ta przekracza wskaźniki jakichkolwiek źródeł wytwórczych!

A ultracienkie warstwy grafenu zwiększą wskaźnik do 10 kW / m2 z obszaru membrany, ponieważ tylko cząsteczki wody mogą przechodzić w jednym kierunku. Wyobraź sobie, że instalacja osmotyczna wielkości 50-litrowej butli gazowej ze stałym dopływem soli i świeżej wody może wytworzyć ciśnienie potrzebne do obracania turbiny i 5-10 kW generatora! Wszystko sprowadza się do kosztu wytworzenia takich membran.

Przy takim kursie walut nasz Rusnano przejąłby kontrolę nad niszą. w przypadku filmów grafenowych mamy ogromną przewagę:

Nanorurki grafenowe są 150 razy mocniejsze niż jakakolwiek stal. A Rosja stała się największym jego producentem - 50 ton rocznie. Jestem bezpośrednio zaskoczony, czy pan Chubais naprawdę zrobił coś pożytecznego?

Mając na uwadze te wszystkie informacje, elektrownie osmotyczne przy ujściach rzek mogą w najbliższej przyszłości stać się liderami w dziedzinie alternatywnych źródeł energii. Są ciche, nie emitują żadnych szkodliwych zanieczyszczeń do atmosfery ani wody. Wskazane jest umieszczenie sprzętu poniżej poziomu wody w rzece i morzu - na powierzchni nie będzie budynków i konstrukcji przemysłowych.

Obecnie takie stacje osmotyczne są najskuteczniej zlokalizowane w pobliżu zakładów odsalania. Dlatego woda opuszczająca zakłady odsalania jest 10 razy bardziej słona niż woda morska.

I jeszcze jeden pomysł, który wciąż jest odległa przyszłość: elektrownie osmotyczne w oceanach w pobliżu dużych miast. Wiadomo, że zasolenie wody zależy nie tylko od zawartości w niej soli, ale także od temperatury. Inaczej jest na różnych głębokościach oceanów. Pływająca stacja z kolumnami obniżonymi na głębokość kilkuset metrów iz dopływem do nich wody powierzchni morza, może wytwarzać przyjazną dla środowiska energię elektryczną prawie w każdym miejscu na morzu oceany.

Wszystko to przypomniało mi o futurystycznych artykułach i rysunkach z magazynów „Technologia Młodzieży”, Młody Technik czasów ZSRR.

***

Zdjęcia pochodzą z otwartych źródeł, z Yandex. Kino

Subskrybuj do kanału, dodaj go do zakładek przeglądarki (Ctrl + D). Przed nami wiele interesujących informacji.