محطات الطاقة الأسموزية. نوع آخر من التوليد في الطاقة البديلة

إذا بدأنا الحديث عن الطاقة البديلة ، فمعظم الناس لديهم صور للألواح الشمسية أو توربينات الرياح. من المعروف سلبيات أو حدودها في العمل. محطات الطاقة الحرارية الأرضية والمد والجزر معقدة ومحدودة جغرافيًا في مواقع قليلة على الكوكب. تعمل مصانع الغاز الحيوي بسلاسة في البلدان الدافئة فقط. من الممكن وضع MicroHPPs (مولدات عائمة أو منخفضة السرعة على أساس كومة) على طول ضفاف الأنهار ، لكن هذا الاتجاه لا يتقدم أيضًا.

أعتقد أنه بالنسبة لأولئك المهتمين بهذا الموضوع ، معلومات حول محطات الطاقة التناضحية ، والتي في قرننا هذا يمكن أن تصبح تكنولوجيا النانو ، أغشية البوليمر ، زيادة خطيرة للغاية في إجمالي حصة الكهرباء المولدة كوكب.

اذا مالذي نتحدث عنه؟ النظرية أولا. يُعرف تأثير التناضح في الفيزياء:

تحدث هذه الظاهرة عندما يبدأ سائلين بتركيزات مختلفة من الملح في الاختلاط من خلال غشاء شبه منفذ. أولئك. السائل ذو تركيز الملح المنخفض يخفف السائل بتركيز أعلى. يعمل الغشاء في اتجاه واحد - فهو يسمح عمليًا لجزيئات الماء فقط بالمرور وفي اتجاه واحد. وهكذا ، في الحاوية التي يوجد بها ماء مالح ، إما أن يضاف الماء ويرتفع عمودها ، أو سيحدث الضغط. ومنذ ذلك الحين الماء غير قابل للضغط ، ثم يمكن استخدام هذا الضغط الزائد لتدوير التوربين والمولد.

بفضل هذه الظاهرة ، من الممكن رفع عمود الماء بمقدار 240 مترًا أو خلق ضغط يصل إلى 24 ضغطًا جويًا (عند تخفيفه بمياه مالحة بدرجة ملوحة 35 جم / لتر)! تستخدم الطبيعة نفسها ظاهرة التناضح بشكل أكثر فاعلية في النباتات والأشجار (ارتفاع الرطوبة على طول الجذع).

منذ منتصف 1980 اتجاه أغشية تنقية المياه التناضحية وتحليتها يتطور بنشاط. ومن هذه الفترة ، أصبح من الممكن ليس التطبيق النظري ، ولكن العملي بالفعل لهذا التأثير لتوليد الكهرباء. تم تنفيذ أول محطة للطاقة الأسموزية من قبل علماء نرويجيين بدعم من شركة الطاقة المحلية Statkraft. استخدمت أغشية لوب مصنوع من البولي إيثيلين المعدل على قاعدة خزفية. يمكنهم تحمل ضغط هائل. كل شيء يبدو مثل هذا:

قاموا بتكييف مبنى في توفت ، الذي يقع على ضفاف نهر يتدفق إلى البحر. يتدفق الماء من النهر بالجاذبية إلى المبنى. هناك يتم تنقيتها وتغذيتها إلى مصانع الأغشية الحلزونية لخلطها بالمياه المالحة ، والتي يتم ضخها من البحر وتغذيتها أيضًا إلى المصنع (الشريحة الثانية). بسبب الضغط الذي تم الحصول عليه في الماء المالح ، يتم تشغيل التوربين ويدور المولد من خلاله. مخطط التثبيت:

غرف تناضحية من النوع الملفوف. على غرار تلك المستخدمة في محطات معالجة مياه الصرف الصحي. تعمل المضخات التي تزود المحطة التناضحية بالمياه بالطاقة الكهربائية التي تولدها المحطة. مطلوب كهرباء الطرف الثالث فقط لبدء تشغيل المحطة. يتم تصريف مياه الأنهار والبحر المختلطة في البحر.

أنفقت المحطة على منحة حكومية من حكومة النرويج 20 مليون دولار. بدأت المحطة بتوليد 4 كيلو وات * ساعة من الكهرباء. خطط عام 2015 كان لزيادة السعة إلى 25 ميجاوات. سواء كان يعمل أو تم تجميد المشروع - لم أجد معلومات.

مصدر: http://www.chekltd.com/node/673

الحقيقة هي أن الاستخدام التجاري لمثل هذه التكنولوجيا منطقي إذا كانت الأغشية فعالة في القيم 5 واط / م 2 من منطقة الغشاء. في المحطة التناضحية في توفت فقط 1 واط / م 2 من منطقة الغشاء.

لكن التقدم لا يزال قائما. في الفيزياء ، الأنابيب النانوية الكربونية معروفة. الأغشية القائمة عليها فعالة للغاية. هذه الأغشية ستزيد من الأداء حتى 4000 واط / م 2. هذه الكفاءة تفوق مؤشرات أي مصادر توليد!

وستزيد أغشية الجرافين الرقيقة للغاية من المؤشر إلى 10 كيلو واط / م 2 من منطقة الغشاء ، منذ ذلك الحين فقط جزيئات الماء يمكن أن تمر في اتجاه واحد. تخيل أن مصنعًا تناضحيًا بحجم أسطوانة غاز سعة 50 لترًا مع إمداد مستمر بالملح والمياه العذبة يمكن أن يخلق ضغطًا لتدوير التوربين و 5-10 كيلو واط للمولد! كل ذلك يعود إلى تكلفة إنتاج مثل هذه الأغشية.

مع مثل هذا السعر من العملات ، سوف يتحكم Rusnano في مكانه. بالنسبة لأفلام الجرافين ، لدينا تقدم كبير:

أنابيب الجرافين النانوية أقوى 150 مرة من أي فولاذ. وأصبحت روسيا أكبر منتج لها - 50 طنًا في السنة. أنا مندهش مباشرة إذا فعل السيد تشوبايس شيئًا مفيدًا حقًا؟

مع وضع كل هذه المعلومات في الاعتبار ، يمكن أن تصبح محطات الطاقة التناضحية عند المصب رائدة في مجال الطاقة البديلة في المستقبل القريب. فهي صامتة ، ولا تنبعث منها أي شوائب ضارة في الجو والماء. يُنصح بوضع المعدات تحت مستوى الماء في النهر والبحر - لن يكون هناك مبانٍ وهياكل صناعية على السطح.

حاليًا ، توجد مثل هذه المحطات التناضحية بكفاءة أكبر بالقرب من محطات تحلية المياه. لان المياه الخارجة من محطات تحلية المياه أكثر ملوحة بعشر مرات من مياه البحر.

وفكرة أخرى ، والتي لا تزال مستقبلًا بعيدًا: محطات الطاقة التناضحية في المحيطات بالقرب من المدن الكبرى. من المعروف أن ملوحة الماء لا تعتمد فقط على محتوى الأملاح فيه ، ولكن أيضًا على درجة الحرارة. وهي مختلفة في أعماق مختلفة في المحيطات. محطة عائمة يتم إنزال أعمدتها إلى عمق مئات الأمتار ومزود بالمياه منها سطح البحر ، يمكن أن يولد كهرباء صديقة للبيئة في أي مكان تقريبًا في البحار و المحيطات.

كل هذا ذكرني بالمقالات والرسومات المستقبلية من مجلات Technology of Youth، Young Technician في الاتحاد السوفياتي.

***

الصور مأخوذة من مصادر مفتوحة ، من Yandex. الصور

الإشتراك إلى القناة ، قم بإضافتها إلى الإشارات المرجعية في متصفحك (Ctrl + D). هناك الكثير من المعلومات المثيرة للاهتمام في المستقبل.