Osmotiska kraftverk. En annan typ av produktion i alternativ energi

Om vi ​​börjar prata om alternativ energi kommer majoriteten av människor med bilder av solpaneler eller vindkraftverk. Nackdelar eller deras begränsningar i arbetet är kända. Geotermiska tidvattenkraftverk är komplexa och geografiskt begränsade till några få platser på planeten. Biogasanläggningar fungerar smidigt endast i varma länder. Det är möjligt att placera MicroHPPs (flytande eller låghastighetsgeneratorer på en högfundament) längs flodernas stränder, men denna riktning går inte heller.

Jag tror att för dem som är intresserade av detta ämne, information om osmotiska kraftverk, som under vårt sekel nanoteknik, polymermembran, kan bli en mycket allvarlig ökning av den totala andelen el som genereras av planet.

Så, vad pratar vi om? Teori först. I fysik är osmoseffekten känd:

Detta fenomen inträffar när två vätskor med olika saltkoncentrationer börjar blandas genom ett semipermeabelt membran. De där. en vätska med en lägre saltkoncentration späd en vätska med en högre koncentration. Membranet fungerar i en riktning - det tillåter praktiskt taget bara vattenmolekyler att passera genom och i en riktning. I behållaren där det fanns saltvatten kommer vatten antingen att tillsättas och dess kolonn kommer att stiga, eller så kommer tryck att skapas. Och sedan vatten är okomprimerbart, då kan detta övertryck användas för att rotera turbinen och generatorn.

Tack vare detta fenomen är det möjligt att höja vattenpelaren med 240 m eller skapa ett tryck på upp till 24 atmosfärer (vid utspädning av saltvatten med en salthalt på 35 g / liter)! Fenomenet osmos används av naturen själv ännu mer effektivt i växter och träd (ökningen av fukt längs stammen).

Sedan mitten av 1980 riktningen av membran för osmotisk vattenrening och avsaltning av den utvecklas aktivt. Och från denna period blev det möjligt att inte teoretiskt, men redan praktisk tillämpning av denna effekt för elproduktion. Det första osmotiska kraftverket implementerades av norska forskare med stöd av det lokala energibolaget Statkraft. Var använda Loeb-membran tillverkad av modifierad polyeten på en keramisk bas. De tål enormt tryck. Det hela ser ut så här:

De anpassade en byggnad i Toft, som ligger vid stranden av en flod som rinner ut i havet. Vatten från floden rinner genom gravitationen in i byggnaden. Där renas den och matas till spiralmembranväxter för blandning med saltvatten, som pumpas från havet och också matas till växten (andra bilden). På grund av det erhållna trycket i saltvattnet sätts turbinen i rörelse och generatorn roterar genom den. Installationsschema:

Rulla osmotiska kamrar. Liknar de som används i avloppsreningsverk. Pumparna som levererar vatten till den osmotiska anläggningen drivs av elen som genereras av anläggningen. Tredjeparts el behövs bara för att starta stationen. Blandat flod- och havsvatten släpps ut i havet.

Stationen spenderades på ett statligt bidrag från Norges regering 20 miljoner dollar. Stationen startade med att bara producera 4 kW * h el. Planer för 2015 skulle öka kapaciteten till 25 MW. Oavsett om det fungerade eller om projektet var fryst - jag hittade ingen information.

En källa: http://www.chekltd.com/node/673

Faktum är att kommersiell användning av denna teknik är meningsfull när membraneffektiviteten är på värden 5 W / m2 från membranområdet. Endast vid den osmotiska stationen i Toft 1 W / m2 från membranområdet.

Men framstegen står inte stilla. Inom fysik är kolnanorör kända. Membran baserade på dem är mycket effektiva. Sådana membran kommer att öka prestandan upp till 4000 W / m2. Denna effektivitet överstiger indikatorerna för alla genererande källor!

Och ultratunna grafenfilmer kommer att öka indikatorn till 10 kW / m2 från membranområdet, sedan endast vattenmolekyler kan passera i en riktning. Föreställ dig att en osmotisk anläggning som är lika stor som en 50 liters gasflaska med en konstant tillförsel av salt och färskvatten till den kan skapa tryck för att rotera turbinen och generera 5-10 kW! Allt kommer ner till kostnaden för att producera sådana membran.

Med en sådan valutakurs skulle vår Rusnano ta kontroll över nischen. för grafenfilmer har vi en enorm ledning:

Grafenrör är 150 gånger starkare än något stål. Och Ryssland har blivit den största producenten av det - 50 ton per år. Jag är direkt förvånad om Mr. Chubais verkligen gjorde något användbart?

Med hänsyn till all denna information kan osmotiska kraftverk vid flodmynningar bli ledande inom alternativ energi inom en snar framtid. De är tysta, avger inga skadliga föroreningar i atmosfären och vattnet. Det är lämpligt att placera utrustningen under vattennivån i floden och havet - det finns inga industribyggnader och strukturer på ytan.

För närvarande ligger sådana osmotiska stationer mest effektivt nära avsaltningsanläggningar. Eftersom vatten som lämnar avsaltningsanläggningar är 10 gånger saltare än havsvatten.

Och en idé till, som fortfarande är en avlägsen framtid: osmotiska kraftverk i haven nära större städer. Det är känt att saltens salthalt inte bara beror på salthalten i det utan också på temperaturen. Och det är annorlunda på olika djup i haven. En flytande station med pelare sänkt till flera hundra meters djup och med vattenförsörjning till dem från havsytan, kan generera miljövänlig el nästan var som helst i haven och hav.

Allt detta påminde mig om futuristiska artiklar och ritningar från tidningarna Technology of Youth, Young Technician of the USSR.

***

Foton är tagna från öppna källor, från Yandex. Bilder

Prenumerera till kanalen, lägg till den i dina webbläsares bokmärken (Ctrl + D). Det finns mycket intressant information framöver.