Osmotic power plant: purong enerhiya ng tubig sa asin

Kinakailangan na bigyan ng babala kaagad: walang pagkakamali sa heading, walang magiging kwento tungkol sa kosmikong enerhiya na katinig ng pangalan. Iiwan namin ito sa mga esotericist at manunulat ng science fiction. At pag-uusapan natin ang tungkol sa karaniwang kababalaghan na kasama namin sa buong buhay.

Gaano karaming mga tao ang nakakaalam dahil sa kung anong mga proseso ang mga juice sa mga puno ay tumaas sa isang malaking taas? Para sa sequoia, ito ay higit sa 100 metro. Ang transportasyon ng mga juice sa fotosintesis na zone ay nangyayari dahil sa gawain ng pisikal na epekto - osmosis. Ito ay binubuo sa isang simpleng kababalaghan: sa dalawang solusyon ng magkakaibang mga konsentrasyon, na inilalagay sa isang sisidlan na may semipermeable (natatagusan lamang para sa mga solvent molekula) lamad, lumilitaw ang isang pagkakaiba-iba ng antas pagkatapos ng ilang oras. Sa literal na salin mula sa wikang Greek ang osmosis ay isang push, pressure.

At ngayon mula sa wildlife babalik tayo sa teknolohiya. Kung ang tubig sa dagat at sariwang tubig ay inilalagay sa isang sisidlan na may isang septum, pagkatapos ay dahil sa iba't ibang mga konsentrasyon ng mga natunaw na asin ay lilitaw osmotic pressure at tumataas ang antas ng dagat. Ang mga molekula ng tubig ay lumipat mula sa isang zone ng mataas na konsentrasyon sa isang zone ng solusyon, kung saan mayroong higit na mga impurities at mas kaunting mga molekula ng tubig.

Ang pagkakaiba sa mga antas ng tubig ay karagdagang ginagamit sa karaniwang paraan: ito ang pamilyar na gawain ng mga hydroelectric power halaman. Ang tanong lang Paano angkop ang epekto ng osmosis para sa pang-industriya na paggamit? Ang mga pagkalkula ay nagpapakita na kapag ang kaasinan ng tubig ng dagat ay 35 g / litro, isang pagbagsak ng presyon ng 2 389 464 Pascal o tungkol sa 24 na atmospheres ay nilikha dahil sa hindi pangkaraniwang bagay ng osmosis. Sa pagsasagawa, katumbas ito ng isang dam na may taas na 240 metro.

Ngunit bukod sa presyur, ang pagpili ng mga lamad at ang kanilang pagkamatagusin ay isang napakahalagang katangian din. Pagkatapos ng lahat, ang mga turbin ay hindi nakakagawa ng enerhiya mula sa isang presyon ng pagkakaiba-iba, ngunit dahil sa daloy ng tubig. Dito, hanggang kamakailan lamang, mayroong mga malubhang kahirapan. Ang isang angkop na osmotic membrane ay dapat makatiis ng presyon na 20 beses ang presyon sa karaniwang supply ng tubig. Kasabay nito, magkaroon ng mataas na porosity, ngunit panatilihin ang mga molekula ng asin. Ang kumbinasyon ng mga kinakailangan sa magkakasalungatan sa loob ng mahabang panahon ay hindi pinapayagan ang paggamit ng osmosis para sa mga layuning pang-industriya.

Sa paglutas ng mga problema ng desalination, naimbento ang tubig Load lamadna may matibay na matinding panggigipit at pinanatili ang mga asing-gamot sa mineral at mga particle hanggang sa 5 microns. Sa loob ng mahabang panahon, hindi posible na mag-aplay ng mga lamad ng Loeb para sa direktang osmosis (power generation), sapagkat ang mga ito ay lubos na mahal, kapritsoso sa operasyon at may mababang pagkamatagusin.

Ang isang pambihirang tagumpay sa paggamit ng mga osmotic membranes ay dumating noong huling bahagi ng 80s, nang iminungkahi ng mga siyentipiko na si Holt at Thorsen na gamit ang binagong ceramic na batay sa plastik na plastik. Ang pagpapabuti ng istraktura ng murang polyethylene ay nagpapahintulot sa amin na lumikha ng disenyo ng angkop na mga membran ng spiral para magamit sa paggawa ng osmotic energy. Upang subukan ang teknolohiya para sa pagbuo ng enerhiya mula sa epekto ng osmosis, noong 2009 ang unang pang-eksperimentong mundo osmotic power station.

Ang pagkakaroon ng natanggap na isang bigyan ng estado at gumastos ng higit sa $ 20 milyon, ang kumpanya ng enerhiya ng Enerhiya na Statkraft ay naging isang payunir sa isang bagong uri ng enerhiya. Ang binuo na osmotic power plant ay gumagawa ng halos 4 kW ng kapangyarihan, na sapat upang gumana ... dalawang electric kettle. Ngunit ang mga layunin ng pagbuo ng istasyon ay mas seryoso: pagkatapos ng lahat, ang pagsubok sa teknolohiya at pagsubok sa mga tunay na kondisyon ang mga materyales para sa mga lamad ay nagbubukas ng daan sa paglikha ng mas malakas na mga istraktura.

Ang komersyal na apela ng mga istasyon ay nagsisimula sa isang kahusayan ng pag-alis ng kuryente na higit sa 5 watts bawat square meter ng mga lamad.Sa istasyon ng Norwegian sa Toft, ang halagang ito ay halos lumampas sa 1 W / m2. Ngunit ngayon ang mga lamad na may kahusayan ng 2.4 W / m2 ay sinubukan, at sa pamamagitan ng 2015 isang inaasahang halaga ng 5 W / m2.

Osmotic Power Station sa Toft

Ngunit mayroong nakapagpapatibay na impormasyon mula sa isang sentro ng pananaliksik sa Pransya. Nagtatrabaho sa mga materyales batay sa carbon nanotubes, nakuha ng mga siyentipiko sa mga sample ang kahusayan ng osmosis na pagkuha ng enerhiya ng mga 4000 W / m2. At hindi lamang ito epektibo, ngunit lumampas sa kahusayan ng halos lahat ng tradisyonal na mapagkukunan ng enerhiya.

Kahit na mas kamangha-manghang mga aplikasyon ng pangako prospect graphene films. Ang isang lamad na may kapal ng isang layer ng atomic ay nagiging ganap na natatagusan ng mga molekula ng tubig, habang pinapanatili ang anumang iba pang mga dumi. Ang kahusayan ng naturang materyal ay maaaring lumampas sa 10 kW / m2. Ang mga nangungunang korporasyon sa Japan at Amerika ay sumali sa karera upang lumikha ng mga mataas na pagganap ng mga lamad.

Kung sa susunod na dekada posible na malutas ang problema ng mga lamad para sa mga istasyon ng osmotic, kung gayon ang isang bagong mapagkukunan ng enerhiya ay kukuha ng nangungunang lugar sa pagbibigay ng sangkatauhan ng mapagkukunan ng mapagkukunan ng kapaligiran. Hindi tulad ng enerhiya ng hangin at solar, ang direktang mga halaman ng osmosis ay maaaring gumana sa paligid ng orasan at hindi apektado ng mga kondisyon ng panahon.

Ang global na reserba ng enerhiya ng osmosis ay napakalaking - ang taunang paglabas ng sariwang tubig ng ilog ay higit sa 3,700 kubiko na kilometro. Kung 10% lamang ng dami na ito ang maaaring magamit, kung gayon higit sa 1.5TW / h ng enerhiya ng kuryente ang maaaring mabuo, i.e. tungkol sa 50% ng pagkonsumo sa Europa.

Ngunit hindi lamang ang mapagkukunang ito ay makakatulong sa paglutas ng problema sa enerhiya. Sa pamamagitan ng lubos na mahusay na lamad, maaaring magamit ang enerhiya ng kailaliman ng karagatan. Ang katotohanan ay ang kaasinan ng tubig ay nakasalalay sa temperatura, at naiiba ito sa iba't ibang kalaliman.

Gamit ang mga gradients ng temperatura ng kaasinan, hindi ka maaaring nakakabit sa mga estuaryo sa pagtatayo ng mga istasyon, ngunit ilagay lamang ito sa mga karagatan. Ngunit ito ang gawain ng malayong hinaharap. Bagaman ipinapakita ng kasanayan na ang paggawa ng mga hula sa teknolohiya ay isang walang pasasalamat na gawain. At bukas ang hinaharap ay maaaring magpatumba sa aming katotohanan.

Comments

[#1]

At maaari mo bang ipaliwanag nang mas detalyado ang mga mekanika ng proseso? At pagkatapos, tulad ng lola na iyon, na nagsalita nang detalyado tungkol sa prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang singaw na engine sa isang singaw na lokomotiko, at pagkatapos ay sinabi niya: "Lahat ay malinaw, anak, maunawaan. Sasabihin mo lang sa akin kung saan ang kabayo ay nakakuha? Ipagpalagay na ang isang planta ng paggamot ay naglalabas ng basura pagkatapos ng paggamot sa dagat, i.e. mayroon kaming dalawang mapagkukunan ng tubig ng iba't ibang kaasinan, bukod dito, ang tubig sa dagat ay naroroon na parang static, at ang sariwang tubig ay patuloy na pinalabas. Kaya ano? Sabihin natin, inayos nila ang isa pang reservoir na may lamad sa gitna, sa isang kalahati - sariwang tubig, sa iba pa - isang bagay na maalat - maalat ... Kaya ano? Titingnan ba talaga natin na ang antas ng tubig ay tumataas sa kalahati ng tubig na may asin? Tila malinaw na ang pagkakaiba sa mga antas ay maaaring magamit. Ngunit pa rin, komento.

[#2]

Kawili-wiling ideya ...
Gayunpaman, ang tanong ay - bakit ang bakod ng hardin ng mga lamad upang itaas ang tubig ng asin sa bibig ng ilog? May pag-aalinlangan na ang potensyal na enerhiya ng dami ng tubig ng asin na itinaas ng osmosis ay makabuluhang lalampas sa enerhiya ng daloy ng ilog sa bibig….
Bakit mas kapaki-pakinabang na lumikha ng isang delta na may osmosis, kapag magagamit na - ang sariwang tubig ay dumadaloy sa dagat mula sa isang ilog. Nag-aalok ang teknolohiya ng Osmosis upang harangan ang sariwang tubig na may lamad kung saan ang parehong tubig ay tumagos sa tubig ng asin .... well, at tumaas sa isang tiyak na antas ...Paano nakuha ang isang positibong balanse ng enerhiya sa isang system na may isang lamad kumpara sa direktang paggamit ng enerhiya ng alisan ng tubig ng isang naibigay na dami ng tubig?

[#3 Jacob]

Kinokontrol ng isang osmotic power station ang paghahalo ng asin at sariwang tubig, sa gayon kumukuha ng enerhiya mula sa pagtaas ng entropy ng mga likido. Ang paghahalo ay naganap sa isang tangke, na nahahati sa dalawang compartment ng isang semipermeable lamad. Ang tubig ng dagat ay ibinibigay sa isang kompartimento, at sariwa sa isa pa. Dahil sa iba't ibang konsentrasyon ng mga asing-gamot sa dagat at sariwang tubig, ang mga molekula ng tubig mula sa sariwang kompartimento, sinusubukan na kahit na ang konsentrasyon ng asin, ay dumaan sa lamad sa silid ng dagat. Bilang resulta ng prosesong ito, ang labis na presyon ay nabuo sa kompartimento ng seawater, na kung saan ay ginagamit upang paikutin ang hydroturbine na bumubuo ng koryente.

[#4]

Gusto kong makakita ng isang link sa paghikayat ng impormasyon na nagsasabing 4 kW bawat m ^ 2. Kaya, nais kong malaman kung paano nila linisin ang mga lamad, na sa tubig ng dagat ay barado ang lahat ng mga uri ng mga dumi.