Osmotske elektrane. Druga vrsta proizvodnje alternativne energije

Ako počnemo govoriti o alternativnoj energiji, tada većina ljudi ima slike solarnih panela ili vjetroagregata. Znaju se kontra ili njihova ograničenja u radu. Geotermalne elektrane s plimom i osekom složene su i zemljopisno ograničene na nekoliko mjesta na planetu. Postrojenja za bioplin nesmetano rade samo u toplim zemljama. MicroHPP-ovi (plutajući ili generatori male brzine na temeljima gomile) mogu se postaviti uz obale rijeka, ali ni ovaj smjer ne napreduje.

Mislim da za one koje zanima ova tema, informacije o osmotskim elektranama, koje su u našem stoljeću nanotehnologija, polimerne membrane, mogu postati vrlo ozbiljan porast ukupnog udjela električne energije proizvedene u planeta.

Pa, o čemu razgovaramo? Prvo teorija. U fizici je poznat učinak osmoze:

Taj se fenomen događa kada se dvije tekućine s različitim koncentracijama soli počnu miješati kroz polupropusnu membranu. Oni. tekućina s nižom koncentracijom soli razrjeđuje tekućinu s višom koncentracijom. Membrana djeluje u jednom smjeru - omogućuje praktički samo molekulama vode da prolaze kroz i u jednom smjeru. Dakle, u posudu u kojoj je bila slana voda, voda će se ili dodati i njezin će se stupac podići, ili će se stvoriti tlak. I od voda je nestlačiva, tada se taj višak tlaka može koristiti za okretanje turbine i generatora.

Zahvaljujući ovom fenomenu moguće je podići vodeni stupac za 240 m ili stvoriti tlak do 24 atmosfere (kod razrjeđivanja slane vode slanošću od 35 g / litru)! Fenomen osmoze sama priroda još učinkovitije koristi kod biljaka i drveća (porast vlage duž debla).

Od sredine 1980 smjer membrana za osmotsko pročišćavanje vode i njegovo desaliniziranje se aktivno razvija. I iz tog razdoblja postala je moguća ne teoretska, već već praktična primjena ovog učinka za proizvodnju električne energije. Prvu osmotsku elektranu implementirali su norveški znanstvenici uz podršku lokalne energetske tvrtke Statkraft. Bili su korišteni Loebove membrane izrađena od modificiranog polietilena na keramičkoj podlozi. Mogu izdržati strahovit pritisak. Sve izgleda ovako:

Adaptirali su zgradu u Toftu koja se nalazi na obali rijeke koja se ulijeva u more. Voda iz rijeke gravitacijom teče u zgradu. Tamo se pročišćava i napaja u spiralne membranske biljke za miješanje sa slanom vodom, koja se pumpa iz mora i također dovodi u postrojenje (drugi tobogan). Zbog dobivenog tlaka u slanoj vodi turbina se pokreće i kroz nju se okreće generator. Dijagram ugradnje:

Osmotske komore tipa valjaka. Slično onima koji se koriste u uređajima za pročišćavanje otpadnih voda. Crpke koje opskrbljuju osmotskim postrojenjem vodom napajaju se električnom energijom koju generira postrojenje. Struja treće strane potrebna je samo za pokretanje stanice. Izmiješana riječna i morska voda ispušta se u more.

Stanica je potrošena na državnu potporu vlade Norveške u iznosu od 20 milijuna dolara. Stanica je započela s proizvodnjom samo 4 kW * h električne energije. Planovi za 2015. godinu trebao povećati kapacitet na 25 MW. Je li uspio ili je projekt zamrznut - nisam pronašao podatke.

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

Činjenica je da komercijalna uporaba takve tehnologije ima smisla ako su membrane učinkovite u vrijednosti 5 W / m2 iz područja membrane. Samo na osmotskoj stanici u Toftu 1 W / m2 iz područja membrane.

Ali napredak ne stoji. U fizici su poznate ugljične nanocijevi. Membrane na njihovoj osnovi vrlo su učinkovite. Takve će membrane povećati performanse do 4000 W / m2. Ova učinkovitost premašuje pokazatelje bilo kojih generirajućih izvora!

A ultratanki filmovi grafena povećat će pokazatelj na 10 kW / m2 iz područja membrane, budući da samo molekule vode mogu proći u jednom smjeru. Zamislite, osmotsko postrojenje veličine plinske boce od 50 litara s konstantnim dovodom soli i slatke vode može stvoriti pritisak za okretanje turbine i 5-10 kW generatora! Sve se svodi na troškove proizvodnje takvih membrana.

Uz takav tečaj valuta, naš Rusnano preuzeo bi kontrolu nad nišom. za grafenske filmove imamo veliku prednost:

Grafenske nanocijevi su 150 puta jače od bilo kojeg čelika. A Rusija je postala njezin najveći proizvođač - 50 tona godišnje. Izravno sam iznenađen je li gospodin Chubais doista učinio nešto korisno?

Imajući na umu sve ove informacije, ušće osmotske elektrane mogle bi u bliskoj budućnosti postati vodeće u alternativnoj energiji. Šute, ne emitiraju štetne nečistoće u atmosferu i vodu. Preporučljivo je opremu postaviti ispod razine vode u rijeci i moru - na površini neće biti industrijskih zgrada i građevina.

Trenutno su takve osmotske stanice najučinkovitije smještene u blizini postrojenja za desalinizaciju. Jer voda koja ostavlja biljke za desalinizaciju 10 puta je slanija od morske vode.

I još jedna ideja, koja je još uvijek daleka budućnost: osmotske elektrane u oceanima u blizini većih gradova. Poznato je da slanost vode ne ovisi samo o sadržaju soli u njoj, već i o temperaturi. A različito je na različitim dubinama oceana. Plutajuća stanica sa stupovima spuštenim na dubinu od nekoliko stotina metara i s dovodom vode iz njih morske površine, mogu proizvoditi ekološki prihvatljivu električnu energiju gotovo bilo gdje u morima i oceana.

Sve me to podsjetilo na futurističke članke i crteže iz časopisa Technology of Youth, Young Technician of SSSR.

***

Fotografije su preuzete iz otvorenih izvora, s Yandexa. Slike

Pretplatite se na kanal, dodajte ga u oznake preglednika (Ctrl + D). Puno je zanimljivih informacija.