물 담수화에는 어떤 개발 가능성이 존재할 수 있습니까?

나는 주로 생각하고 있습니다 $\frac{kWh}{m^3}$ 과 $\frac{\$}{m^3}$.

지난 수십 년 동안, 주로 사막 지역 (중동)에 놀랍도록 효율적인 광범위한 담수화 시설이 건설되었습니다. 이 설비는 다중 가압 멤브레인 시스템을 통해 역삼 투를 사용합니다. 이 솔루션은 에너지 사용 측면에서 매우 효과적인 것으로 보입니다.

그러나 충분하지 않습니다. 담수화 가격 (주로 에너지 비용으로 인한)과 대안을 비교하면 60-90 %의 추가 감축이 여전히 필요합니다. 이들을 비교하면, 담수화에는 어떤 개발 잠재력이 있습니까?

나는 물 담수화가 아마도 이론적 인 에너지 한계를 가지고 있다고 생각합니다. 이것은 아마도 엔트로피와 결합 에너지 공식으로부터 계산 될 수 있습니다. 우리는이 이론적 한계에 얼마나 가깝습니까?

역삼 투가 물을 탈염시키는 유일한 방법은 아니라는 점을 고려하면, 담수화에는 많은 개발 잠재력이 있지만, 그 가능성은 기존 기술의 개선에 있지 않을 수 있다고 생각합니다.

이 결론을 정당화하고 많은 개발 잠재력이있을 수있는 일부 영역을 설명하기 위해 파도, 바람, 태양 담수화 및 발전소에 대한 아이디어를 제시합니다. 필요한 토지 면적, 비용 또는 산출량을 계산하기 위해 이에 대한 수학을 수행하지 않았으므로 그대로 유지되지 않을 수 있습니다. 그러나 아래 설명 된 개념 (이것은 단지 하나의 아이디어라는 것을 기억하십시오)은 다음 영역에서 개발 가능성이 있음을 보여줍니다.

• 현장에서 재생 가능한 에너지 원을 사용하여 발전소 가동
• 전기 에너지 대신 다이렉트 드라이브 에너지 사용
• 담수화의 자연 과정을 지시하고 증폭

결합 된 파도, 바람, 태양 담수화 및 발전소

입력

• 외부 에너지 입력이 없음
• 영리하게 활용되는 파도, 바람 및 태양

출력

• 에너지 (전기)
• 민물
• 냉기

위치

이 공장은 바다에 의해 넓은 면적의 저렴한 토지와 비교적 일관된 바람이있는 더운 장소가 필요합니다.

1 단계-웨이브 펌프

파도로 구동되는 펌프는 해수를 육지의 큰 호수로 들어 올립니다. 다음은 직접 파력 펌프 의 예이며 , 다른 유형의 파력 하네스는 일반적으로 기계적 운동을 전기로 변환합니다. 그러나이 동작을 사용하면 펌프를 직접 구동 할 수 있습니다.

2 단계-증발 호수

증발 호수는 크고 얕은 지역으로, 온실을 막아 증발을 도와줍니다. 해수는 호반의 수로를 따라 바다에서 멀어지고 다시 인접한 수로에서 다시 바다로 흘러 들어가 바다로 배수됩니다. 이렇게하면 퇴수 해수가 퇴적물을 가지고 더 집중된 바다로 되돌아 갈 수 있기 때문에 퇴적물의 축적을 막을 수 있습니다. 지붕에는 증발을 돕기 위해 프레 넬 렌즈 나 다른 태양 집중 장치가 포함될 수 있습니다.

바람을 잡는 탑은 호수를 가로 질러 공기를 불어 공기압을 낮추고 증발을 돕습니다. 이 타워는 Masdar City 또는 일련의 팬으로 전기 또는 직접 전송되는 표준 풍력 터빈 타워 에서 사용되는 것과 유사 할 수 있습니다 . 그 결과 호수를 가로 질러 연속적인 기류가 발생하여 수증기를 먼쪽으로 운반하여 다음 단계로 넓은 기둥으로 연결됩니다.

3 단계-콘덴싱 타워

수증기는 타워의 높은 응축 실로 큰 기둥으로 연결됩니다. 여기에서, 일련의 핀은 탑 꼭대기의 풍력 터빈에 의해 직접 구동되는 히트 펌프에 의해 냉각된다. 물은 핀에서 응축되어 탑 상단 부근의 담수 탱크로 배출됩니다.

4 단계-발전

응축 타워의 물은 하나 이상의 수력 터빈을 통해 표준 물 타워에 적합한 높이로 낮아져 전력을 생성합니다.

5 단계-필터링 및 처리

짠 바닷물은 또한 지느러미에 응축 될 것이며,이 과정에서 물에 들어가는 단계에서 마모로 인한 작은 공기 중의 입자와 입자가있을 수 있으므로, 마실 수있게하려면 더 많은 여과와 처리가 필요할 것입니다. 물 터빈으로부터의 일부 전력이이를 위해 사용될 수있다.

거기에는 깨끗한 물이 있고지면보다 높으므로 이미 압력을 이용할 수 있으며 부산물로 약간의 전기와 시원한 건조한 공기가 있기를 바랍니다.

카네기 (Carnegie)는 CETO 장치를 통해 다른 사람들은 이미 역삼 투를 위해 물에 직접 압력을 가하기 위해 파력 을 사용하는 것을보고있다 . 두 가지 과제 : 첫째, 세계에는 정말 큰 파도 자원이있는 곳이 많지 않습니다 (영국, 포르투갈은 두 곳). 둘째, 웨이브 머신을 안정적으로 작동시키는 것이 매우 어렵다는 것이 입증되었습니다. 그것은 극복 할 수 있지만 도전적입니다.

다른 중요한 잠재적 인 개발은 반 직관적 인 것처럼 보일 것이며, 잠금을 해제하는 열쇠는 담수화 공정이 아닌 더 넓은 시스템을 고려하는 것입니다. 이러한 발전은 효율이 낮은 담수화 공정 으로 옮겨가는 것 입니다.

효율성이 낮은 프로세스는 자본 비용을 훨씬 낮출 수 있기 때문입니다. 그것의 장점은 입방 미터당 탈염 수당 비용을 크게 들이지 않고 더 적은 시간 동안 작동 할 수 있다는 것입니다.

그렇다면 왜 더 적은 시간 동안 담수화를 하시겠습니까? 탈염수에 의존하는 곳은 햇빛이 많기 때문입니다. 태양 광 발전이 저렴합니다. 그러나 PV에는 수요와 부분적으로 만 일치하는 생성 프로파일이 있습니다. 전력이 부족한 시간과 전력이 초과되는 시간이 있습니다. 초과 전력은 정말 저렴합니다. 그리고 지금은 담수화를하기 좋은 시간입니다.

따라서 많은 PV와 저용량, 저효율 담수화가 많은 복합 에너지 및 수도 시스템이 매우 효과적입니다. 사실상, 탈염수는 가상 저장소의 형태로 작용합니다. 모든 전기 시스템은 시스템 어딘가에 보관해야합니다. 일부 국가의 경우 저장 수력 발전 형태입니다. 다른 사람들에게는 가스 홀더, 석탄 벙커 또는 바이오 매스 벙커 형태입니다. 이러한 상점은 사전 생성 상점입니다. 다른 시스템에서는 저급 열 저장 형태의 저장 후 생성이 있습니다. 에너지가 저급 열로 사용될 때는 저장이 매우 저렴하므로 해당 형태로 저장하는 것이 좋습니다. 확장 성이 뛰어납니다. 마찬가지로, 탈염수 저장은 매우 저렴하고 확장 성이 뛰어납니다. PV 전력 공급 사이의 유연한 지연 메커니즘 인 타임 버퍼 역할을합니다.

역 삼투압

이 사이트는 RO에 의한 해수 담수화에 필요한 최소 에너지를 2.78kJ / l (담수)로 제공 합니다. 이는 가역 공정 만 고려하는 경우입니다. Wikipedia 에 따르면 최고의 RO 담수화 설비는 3kWh / m³에서 작동하며 10.8kJ / l에 달합니다 .

AFAIK에서, 에너지 손실은 소금물에서 멤브레인을 통한 압력 손실 (삼투압에 추가하여 멤브레인이 돌이킬 수없는 압력 손실을 유발 함), 물 전처리 및 에너지 (압력의 형태)입니다. 또한 많은 양의 물을 옮기는 것만으로도 사전 처리 단계 등이 있습니다.

이 IWA 트렌드 보고서에 따르면 , 더 많은 연구가 수행되는 광범위한 멤브레인 분야의 두 영역은 압력 손실 및 내 오염성 측면에서 더 나은 멤브레인입니다 (파울 링은 압력 손실에 직접 영향을 미침). 정 삼투 와 같은 RO 담수화의 최근 발전은 RO에 비해 더 나은 내 오염성으로부터 이익을 얻는다.

열 담수화
크리켓 용
(추가 정보를 찾으면 업데이트 됨)