תחנות כוח אוסמוטיות. סוג אחר של ייצור באנרגיה חלופית
אם נתחיל לדבר על אנרגיה חלופית, אז לרוב האנשים יש תמונות של פאנלים סולאריים או טורבינות רוח. חסרונות או מגבלותיהם בעבודה ידועים. תחנות כוח גיאותרמיות וגאות הן מורכבות ומוגבלות גיאוגרפית לכמה מיקומים על פני כדור הארץ. מפעלי ביוגז פועלים בצורה חלקה רק במדינות חמות. אפשר להציב MicroHPPs (גנרטורים צפים או מהירים על בסיס ערימה) לאורך גדות הנהרות, אך גם כיוון זה אינו מתקדם.
אני חושב שעבור מי שמעוניין בנושא זה, מידע על תחנות כוח אוסמוטיות, אשר במאה שלנו ננוטכנולוגיה, ממברנות פולימריות, יכולה להפוך לגידול רציני מאוד בחלקו הכולל של החשמל שמייצרת כוכב לכת.
אז על מה אנחנו מדברים? תיאוריה ראשונה. בפיזיקה, אפקט האוסמוזה ידוע:
תופעה זו מתרחשת כאשר שני נוזלים בעלי ריכוזי מלח שונים מתחילים להתערבב דרך קרום חדיר למחצה. הָהֵן. נוזל בעל ריכוז מלח נמוך יותר מדלל נוזל בעל ריכוז גבוה יותר. הקרום פועל בכיוון אחד - הוא מאפשר למעשה לעבור רק מולקולות מים ובכיוון אחד. לפיכך, במיכל בו היו מי מלח יתווספו מים ועמודם יעלה או ייווצר לחץ. ומאז מים אינם דחיסים, ואז ניתן להשתמש בלחץ עודף זה לסיבוב הטורבינה והגנרטור.
בזכות תופעה זו ניתן להעלות את עמוד המים ב -240 מ 'או ליצור לחץ של עד 24 אטמוספרות (בעת דילול מי מלח עם מליחות של 35 גרם / ליטר)! תופעת האוסמוזה משמשת את הטבע עצמו בצורה יעילה עוד יותר בצמחים ובעצים (עליית הלחות לאורך הגזע).
מאמצע 1980. כיוון הקרום לטיהור מים אוסמוטיים והתפלתו מתפתח באופן פעיל. ומתקופה זו אפשר היה ליישם אפקט לא תיאורטי, אלא כבר מעשי לייצור חשמל. תחנת הכוח האוסמוטית הראשונה יושמה על ידי מדענים נורבגיים בתמיכת חברת האנרגיה המקומית סטטקראפט. שומשו קרומי Loeb עשוי מפוליאתילן שונה על בסיס קרמי. הם יכולים לעמוד בלחץ אדיר. הכל נראה כך:
הם התאימו מבנה בטופט, שנמצא על גדות נהר הזורם לים. מים מהנהר זורמים בכוח המשיכה לבניין. שם הוא מטוהר ומוזר לצמחי קרום ספירלה לערבוב עם מי מלח, הנשאבים מהים ומוזנים גם הם לצמח (מגלשה שנייה). בשל הלחץ המתקבל במי המלח, הטורבינה מופעלת בתנועה והגנרטור מסתובב דרכה. תרשים התקנה:
תאים אוסמוטיים מסוג גליל. בדומה לאלה המשמשים במתקני טיהור שפכים. המשאבות המספקות מים למפעל האוסמוטי מופעלות באמצעות החשמל שמייצר המפעל. יש צורך בחשמל של צד שלישי רק כדי להפעיל את התחנה. מי נהר וים מעורבים מוזרמים לים.
התחנה הוצאה על מענק ממלכת נורבגיה 20 מיליון דולר. התחנה החלה בייצור חשמל של 4 קילוואט * שעה בלבד. תוכניות לשנת 2015 היה להגדיל את הקיבולת ל- 25 מגוואט. בין אם זה עבד ובין אם הפרויקט הוקפא - לא מצאתי מידע.
מקור: http://www.chekltd.com/node/673
העובדה היא שהשימוש המסחרי בטכנולוגיה כזו הגיוני אם הממברנות יעילות בערכים 5 וואט / מ"ר מאזור הממברנה. בתחנה האוסמוטית בטופט בלבד 1 וואט / מ"ר מאזור הממברנה.
אבל ההתקדמות לא עומדת במקום. בפיזיקה ידועים צינורות פחמן. ממברנות על בסיסן יעילות מאוד. ממברנות כאלה יגדילו את הביצועים עד 4000 וואט / מ"ר. יעילות זו עולה על האינדיקטורים של כל המקורות המייצרים!
וסרטי גרפן דקים במיוחד יגדילו את המדד ל 10 קילוואט / מ"ר מאזור הממברנה, מאז רק מולקולות מים יכולות לעבור בכיוון אחד. תארו לעצמכם, מפעל אוסמוטי בגודל של בלון גז 50 ליטר עם אספקה מתמדת של מים ומים מתוקים אליו יכול ליצור לחץ לסיבוב הטורבינה ו 5-10 קילוואט של הגנרטור! הכל מסתכם בעלות ייצור ממברנות כאלה.
בשיעור כזה של מטבעות, הרוסנו שלנו ישתלט על הנישה. לסרטי גרפן יש לנו יתרון עצום:
צינורות הננו גרפן חזקים פי 150 מכל פלדה. ורוסיה הפכה ליצרנית הגדולה ביותר בה - 50 טון בשנה. אני מופתע ישירות אם מר צ'ובאיס באמת עשה משהו מועיל?
עם כל המידע הזה בחשבון, תחנות כוח אוסמוטיות בשפך יכולות להיות מובילות באנרגיה חלופית בעתיד הקרוב. הם שותקים, אינם פולטים זיהומים מזיקים לאטמוספירה או למים. מומלץ לאתר את הציוד מתחת לגובה המים בנהר ובים - לא יהיו מבני תעשייה ומבנים על פני השטח.
נכון לעכשיו, תחנות אוסמוטיות כאלה ממוקמות ביעילות ביותר ליד מתקני התפלה. כי מים שמשאירים מתקני התפלה הם מלוחים פי 10 ממי ים.
ועוד רעיון אחד, שהוא עדיין עתיד רחוק: תחנות כוח אוסמוטיות באוקיינוסים ליד ערים גדולות. ידוע שמליחות המים תלויה לא רק בתכולת המלחים בהם, אלא גם בטמפרטורה. וזה שונה בעומקים שונים באוקיינוסים. תחנה צפה עם עמודים מונמכים לעומק של כמה מאות מטרים ועם אספקת מים אליהם פני הים, יכולים לייצר חשמל ידידותי לסביבה כמעט בכל מקום בים ו אוקיינוסים.
כל זה הזכיר לי מאמרים וציורים עתידניים מכתבי העת Technology of Youth, הטכנאי הצעיר של ברית המועצות.
***
תמונות נלקחות ממקורות פתוחים, מ- Yandex. תמונות
הירשם כמנוי לערוץ, הוסף אותו לסימניות הדפדפן שלך (Ctrl + D). לפנינו הרבה מידע מעניין.