Osmotiskās spēkstacijas. Cits alternatīvās enerģijas ģenerēšanas veids

Ja mēs sākam runāt par alternatīvo enerģiju, tad lielākajai daļai cilvēku ir saules paneļu vai vēja turbīnu attēli. Ir zināmi mīnusi vai to ierobežojumi darbā. Ģeotermālās, plūdmaiņu elektrostacijas ir sarežģītas, un to būvniecība ir ģeogrāfiski ierobežota dažās vietās uz planētas. Biogāzes stacijas vienmērīgi darbojas tikai siltās zemēs. Gar upju krastiem ir iespējams novietot MicroHPP (peldošus vai zema ātruma ģeneratorus uz pāļu pamatiem), taču arī šis virziens neprogresē.

Es domāju, ka tiem, kurus interesē šī tēma, informācija par osmotiskajām spēkstacijām, kuras mūsu gadsimtā nanotehnoloģijas, polimēru membrānas, var kļūt par ļoti nopietnu kopējās saražotās elektroenerģijas daļas pieaugumu planētas.

Tātad, par ko mēs runājam? Vispirms teorija. Fizikā osmozes efekts ir zināms:

Šī parādība rodas, kad divi šķidrumi ar dažādu sāls koncentrāciju sāk sajaukties caur daļēji caurlaidīgu membrānu. Tie. šķidrums ar zemāku sāls koncentrāciju atšķaida šķidrumu ar lielāku koncentrāciju. Membrāna darbojas vienā virzienā - tā ļauj praktiski tikai ūdens molekulām iziet cauri un vienā virzienā. Tādējādi traukā, kur bija sālsūdens, vai nu pievienos ūdeni, un tā kolonna paaugstināsies, vai arī radīsies spiediens. Un kopš tā laika ūdens nav saspiests, tad šo lieko spiedienu var izmantot, lai pagrieztu turbīnu un ģeneratoru.

Pateicoties šai parādībai, ir iespējams paaugstināt ūdens kolonnu par 240 m vai radīt spiedienu līdz 24 atmosfērām (atšķaidot sālsūdeni ar sāļumu 35 g / litrā)! Osmozes fenomenu pati daba augos un kokos izmanto vēl efektīvāk (mitruma pieaugums gar stumbru).

Kopš 1980. gada vidus. aktīvi attīstās membrānu virziens osmotiskās ūdens attīrīšanai un tā atsāļošanai. Un no šī perioda kļuva iespējams nevis teorētiski, bet jau praktiski izmantot šo efektu elektroenerģijas ražošanai. Pirmo osmotisko spēkstaciju ar vietējā enerģētikas uzņēmuma Statkraft atbalstu realizēja Norvēģijas zinātnieki. Tika izmantoti Loeb membrānas izgatavots no modificēta polietilēna uz keramikas pamatnes. Viņi var izturēt milzīgu spiedienu. Tas viss izskatās šādi:

Viņi pielāgoja ēku Toftā, kas atrodas upē, kas ietek jūrā. Ūdens no upes gravitācijas ceļā ieplūst ēkā. Tur tas tiek attīrīts un padots spirālveida membrānu augiem, lai tos sajauktu ar sālsūdeni, kas tiek izsūknēts no jūras un arī padots uz augu (otrais slaids). Sakarā ar iegūto spiedienu sālsūdenī turbīna tiek iedarbināta un ģenerators rotē caur to. Uzstādīšanas shēma:

Rullveida osmotiskās kameras. Līdzīgi tiem, ko izmanto notekūdeņu attīrīšanas iekārtās. Sūkņi, kas padod ūdeni osmotiskajai rūpnīcai, tiek darbināti ar elektrības, ko ražo rūpnīca. Trešās puses elektrība ir nepieciešama tikai stacijas iedarbināšanai. Jaukts upes un jūras ūdens tiek novadīts jūrā.

Stacija tika iztērēta valsts dotācijai no Norvēģijas valdības 20 miljonu dolāru apmērā. Stacija sāka ražot tikai 4 kW * h elektroenerģijas. Plāni 2015. gadam bija palielināt jaudu līdz 25 MW. Vai tas darbojās, vai projekts bija iesaldēts - es neatradu informāciju.

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

Fakts ir tāds, ka šādas tehnoloģijas komerciālai izmantošanai ir jēga, ja membrānas ir efektīvas pēc vērtībām 5 W / m2 no membrānas zonas. Tikai osmotiskajā stacijā Toftā 1 W / m2 no membrānas zonas.

Bet progress nestāv uz vietas. Fizikā ir zināmas oglekļa nanocaurules. Uz tām balstītas membrānas ir ļoti efektīvas. Šādas membrānas palielinās veiktspēju līdz 4000 W / m2. Šī efektivitāte pārsniedz jebkuru ģenerējošo avotu rādītājus!

Un īpaši plānas grafēna plēves palielinās rādītāju līdz 10 kW / m2 no membrānas zonas, kopš tikai ūdens molekulas var iziet vienā virzienā. Iedomājieties, osmotiska iekārta, kuras izmērs ir 50 litru gāzes balons ar pastāvīgu sāls un svaiga ūdens padevi, var radīt spiedienu, lai pagrieztu turbīnu un ģeneratoru 5-10 kW! Tas viss ir saistīts ar šādu membrānu ražošanas izmaksām.

Ar šādu valūtas kursu mūsu Rusnano pārņemtu nišas kontroli. attiecībā uz grafēna plēvēm mums ir milzīgs līderis:

Grafēna nanocaurules ir 150 reizes stiprākas nekā jebkurš tērauds. Un Krievija ir kļuvusi par lielāko tās ražotāju - 50 tonnas gadā. Esmu tieši pārsteigts, vai Čubē kungs tiešām izdarīja kaut ko noderīgu?

Ņemot vērā visu šo informāciju, estuāra osmotiskās spēkstacijas tuvākajā nākotnē varētu kļūt par alternatīvās enerģijas līderiem. Viņi klusē, neizdala kaitīgus piemaisījumus atmosfērā un ūdenī. Iekārtas ieteicams novietot zem ūdens līmeņa upē un jūrā - uz virsmas nebūs rūpniecības ēku un konstrukciju.

Pašlaik šādas osmotiskās stacijas visefektīvāk atrodas pie atsāļošanas iekārtām. Tā kā ūdens, kas atstāj atsāļošanas iekārtas, ir 10 reizes sāļāks nekā jūras ūdens.

Un vēl viena ideja, kas joprojām ir tāla nākotne: osmotiskās spēkstacijas okeānos pie lielākajām pilsētām. Ir zināms, ka ūdens sāļums ir atkarīgs ne tikai no sāļu satura tajā, bet arī no temperatūras. Un tas ir atšķirīgs dažādos dziļumos okeānos. Peldoša stacija ar kolonnām, kas nolaistas vairāku simtu metru dziļumā, un ar ūdens padevi tām no jūras virsmu, var radīt videi draudzīgu elektrību gandrīz jebkur jūrā un okeāni.

Tas viss man atgādināja futūristiskus rakstus un zīmējumus no žurnāliem Technology of Youth, PSRS jaunais tehniķis.

***

Fotoattēli tiek ņemti no atvērtiem avotiem, no Yandex. Attēli

Abonēt kanālam, pievienojiet to pārlūkprogrammas grāmatzīmēm (Ctrl + D). Priekšā ir daudz interesantas informācijas.