ev » Meyvə və giləmeyvə » Osmotik stansiya. Osmotik elektrik stansiyası: dəniz suyundan alternativ enerji. Duzdan enerji: daha çox üstünlüklər

Osmotik stansiya. Osmotik elektrik stansiyası: dəniz suyundan alternativ enerji. Duzdan enerji: daha çox üstünlüklər

İki tank arasında duz molekullarının deyil, suyun keçməsinə imkan verən xüsusi bir membran yerləşdirilir. Birinə şirin su, digərinə duzlu su tökülür. Belə bir sistem tarazlığa can atdıqca, duzlu su anbardan şirin suyu çıxarır. Membran qarşısında bir generator qoyularsa, artıq təzyiq onun bıçaqlarını döndərəcək və elektrik enerjisi istehsal edəcəkdir.
İdeya, tez-tez baş verdiyi kimi, canlı təbiət tərəfindən təklif edildi: hüceyrələrdə maddələrin ötürülməsi üçün eyni prinsipdən istifadə olunur - eyni qismən keçirici membranlar hüceyrələrin elastikliyini təmin edir. Osmotik təzyiq uzun müddətdir insanlar tərəfindən dəniz suyunun duzsuzlaşdırılmasında uğurla istifadə edilmişdir, lakin indiyə qədər ilk dəfə elektrik enerjisinin istehsalı üçün istifadə edilmişdir.
Hazırda prototip təxminən 1 kVt enerji istehsal edir. Yaxın gələcəkdə bu rəqəm 2-4 kVt-a qədər arta bilər. İstehsalın gəlirliliyindən danışmaq üçün təxminən 5 kVt istehsal əldə etmək lazımdır. Bununla belə, bu çox real vəzifədir. 2015-ci ilə qədər 25 MVt gücündə 10 000 orta ev təsərrüfatını elektrik enerjisi ilə təmin edəcək böyük stansiyanın tikintisi planlaşdırılır. Gələcəkdə IPS-in o qədər güclü olacağı gözlənilir ki, onlar ildə 1700 TW istehsal edə biləcəklər, bu da hazırda Avropanın yarısının istehsal etdiyi qədərdir. Hazırda əsas vəzifə daha səmərəli membranları tapmaqdır.
Oyun mütləq şama dəyər. Osmotik stansiyaların üstünlükləri göz qabağındadır. Birincisi, duzlu su (adi dəniz suyu stansiyanın istismarı üçün uyğundur) tükənməz təbii sərvətdir. Yer səthinin 94%-i su ilə örtülüdür, onun 97%-i duzludur, ona görə də belə stansiyalar üçün həmişə yanacaq olacaq. İkincisi, bir UES-in təşkili xüsusi saytların tikintisini tələb etmir: mövcud müəssisələrin və ya digər ofis binalarının istifadə olunmayan hər hansı binaları uyğun gəlir. Bundan əlavə, IPS şirin suyun duzlu dənizə və ya okeana axdığı çay mənsəblərində quraşdırıla bilər - və bu vəziyyətdə su anbarlarını xüsusi olaraq su ilə doldurmağa ehtiyac yoxdur.

Şirin su + dəniz suyu = enerji mənbəyi

Adətən çayın dənizə axdığı yerdə şirin su sadəcə duzlu su ilə qarışır və orada enerji mənbəyi kimi xidmət edə biləcək təzyiq yoxdur. Almaniyanın şimalındakı Geesthacht şəhərindəki GKSS Tədqiqat Mərkəzinin Polimer Tədqiqatları İnstitutundan professor Klaus-Viktor Peinemann osmotik təzyiqin meydana gəlməsi üçün zəruri olan şərtləri sadalayır: “Əgər dəniz suyu və şirin su əvvəl filtrlə ayrılırsa. qarışdırma - suyun keçməsinə imkan verən, lakin duz keçirməyən xüsusi membran, onda məhlulların termodinamik tarazlığa və konsentrasiyaların bərabərləşməsinə meyli yalnız suyun duz məhluluna nüfuz edəcəyi və duzun şirin suya girməyin”.

Bu, qapalı bir çəndə baş verərsə, osmotik təzyiq adlanan artıq hidrostatik təzyiq dəniz suyundan yaranır. Onu enerji istehsalı üçün istifadə etmək üçün çayın dənizə axdığı yerdə suyun keçməsinə və duzun keçməməsinə imkan verən yarımkeçirici membranla bir-birindən ayrılmış iki kameralı böyük çən quraşdırmaq lazımdır. vasitəsilə. Bir kamera duzlu su ilə, digəri şirin su ilə doldurulur. Professor Peineman vurğulayır ki, "Nəticədə osmotik təzyiq çox yüksək ola bilər. Bu, təxminən 25 bara çatır ki, bu da 100 metr hündürlükdən düşən şəlalənin ətəyindəki suyun təzyiqinə uyğundur".

Belə yüksək osmotik təzyiq altında olan su elektrik enerjisi istehsal edən generator turbininə verilir.

Əsas odur ki, düzgün membrandır

Deyəsən, hər şey sadədir. Buna görə də, osmosdan enerji mənbəyi kimi istifadə ideyasının təxminən yarım əsr əvvəl ortaya çıxması təəccüblü deyil. Amma... "O dövrdə əsas maneələrdən biri lazımi keyfiyyətdə membranların olmaması idi, - professor Peineman deyir. "Membranlar son dərəcə yavaş idi, ona görə də osmotik elektrik generatorunun səmərəliliyi çox aşağı olardı. növbəti 20-30 il ərzində bir sıra texnoloji irəliləyişlər baş verdi. Biz öyrəndik ki, bu gün biz son dərəcə nazik membranlar istehsal edirik, bu da onların ötürmə qabiliyyətinin əhəmiyyətli dərəcədə artdığını göstərir."
GKSS Tədqiqat Mərkəzinin mütəxəssisləri, hələ də sırf eksperimental olsa da, osmotik enerji istehsalını praktikada həyata keçirməyə imkan verən membranın inkişafına əhəmiyyətli töhfə verdilər. Tərtibatçılardan biri Carsten Blicke izah edir: "Membranın qalınlığı təxminən 0,1 mikrometrdir. Müqayisə üçün deyək ki, insan saçının diametri 50-100 mikrometrdir. Məhz bu nazik təbəqə dəniz suyunu təzədən ayırır."

Aydındır ki, belə nazik membran öz-özünə yüksək osmotik təzyiqə tab gətirə bilməz. Buna görə də, gözenekli, süngərə bənzər, lakin son dərəcə davamlı bir bazaya tətbiq olunur. Ümumiyyətlə, belə bir arakəsmə parlaq kağıza bənzəyir və onun üzərində bir filmin olmasını adi gözlə görmək mümkün deyil.

Parlaq perspektivlər

Pilot zavodun tikintisi üçün bir neçə milyon avro investisiya tələb olunurdu. Dərhal olmasa da, risk almağa hazır olan investorlar hələ də tapıldı. Norveçin ən böyük enerji şirkətlərindən biri və bərpa olunan enerji resurslarından istifadə üzrə Avropa lideri olan Statkraft innovativ layihəni maliyyələşdirmək üçün könüllü olub. Professor Peineman xatırlayır: "Onlar bu texnologiya haqqında eşitdilər, sevindilər və bizimlə əməkdaşlıq müqaviləsi imzaladılar. Bu layihənin həyata keçirilməsi üçün Avropa İttifaqı 2 milyon avro ayırdı, qalan vəsaiti Statkraft və bir sıra digər şirkətlər qoydular. O cümlədən bizim İnstitutumuz.”

"Bir sıra digər şirkətlər" Finlandiya və Portuqaliyada tədqiqat mərkəzləri, həmçinin Norveç tədqiqat firmasıdır. Tofte şəhəri yaxınlığındakı Oslofjordda tikilmiş və bu gün açılışı olan 2-4 kilovat gücündə olan pilot stansiya innovativ texnologiyanı sınaqdan keçirmək və təkmilləşdirmək üçün nəzərdə tutulub. Lakin Statkraft rəhbərliyi əmindir ki, bir neçə ildən sonra osmosun kommersiya istifadəsinə keçəcək. Osmotik enerji istehsalının ümumi qlobal potensialı ildə 1600-1700 terawatt-saatdan az olmayaraq qiymətləndirilir - bu, bütün Avropa İttifaqının enerji istehlakının təxminən yarısıdır. Bu cür qurğuların ən mühüm üstünlüyü onların ekoloji cəhətdən təmiz olmasıdır - onlar səs-küy yaratmır və atmosferi istixana qazı emissiyaları ilə çirkləndirmir. Bundan əlavə, onları mövcud infrastruktura inteqrasiya etmək asandır.

Ətraf mühitə uyğunluq

Ayrı-ayrılıqda, elektrik enerjisi istehsalının bu üsulunun mütləq ekoloji cəhətdən təmizliyini qeyd etmək istərdim. Tullantılar, oksidləşdirici çən materialları, zərərli tüstülər yoxdur. İPS hətta şəhər daxilində sakinlərə heç bir ziyan vurmadan quraşdırıla bilər.
Həmçinin, IPS-nin işləməsi digər enerji mənbələrinin işə salınmasını tələb etmir və iqlim şəraitindən asılı deyil. Bütün bunlar IPS-i elektrik enerjisi istehsal etmək üçün demək olar ki, ideal bir üsula çevirir.

Osmos fenomeni sənaye miqyasında 40 ildən artıqdır ki, istifadə olunur. Yalnız bu, Abbot Nolletin klassik irəli osmozu deyil, əks osmoz deyilən bir prosesdir - təbii osmotik təzyiqi aşan təzyiqin təsiri altında bir həlledicinin konsentrasiya edilmiş məhluldan seyreltilmiş məhlula daxil olmasının süni prosesi. Bu texnologiya 1970-ci illərin əvvəllərindən duzsuzlaşdırma və təmizləmə zavodlarında istifadə olunur. Duzlu dəniz suyu xüsusi bir membrana vurulur və məsamələrindən keçərək mineral duzların, həmçinin bakteriya və hətta virusların əhəmiyyətli bir hissəsindən məhrumdur. Duzlu və ya çirklənmiş suyun vurulması böyük miqdarda enerji tələb edir, lakin oyun şam etməyə dəyər - planetdə içməli su çatışmazlığının kəskin problem olduğu bir çox bölgə var.

İki məhlulun konsentrasiyasındakı sadəcə fərqin ciddi güc yarada biləcəyinə inanmaq çətindir, lakin bu, doğrudur: osmotik təzyiq dəniz suyunun səviyyəsini 120 m qaldıra bilər.

Osmotik təzyiqin elektrik enerjisinə çevrilməsi üzrə təcrübələr 1970-ci illərin əvvəllərindən başlayaraq müxtəlif elmi qruplar və şirkətlər tərəfindən həyata keçirilir. Bu prosesin prinsipi göz qabağında idi: membranın məsamələrindən nüfuz edən şirin (çay) suyun axını dəniz suyu anbarında təzyiqi artırır və bununla da turbinin fırlanmasına imkan verir. Daha sonra tullantı duzlu su dənizə buraxılır. Yeganə problem o idi ki, PRO (Təzyiq gecikdirilmiş osmos) üçün klassik membranlar çox bahalı, şıltaq idi və tələb olunan axın gücünü təmin etmirdi. Məsələ 1980-ci illərin sonlarında SINTEF İnstitutundan Norveç kimyaçıları Thorleif Holt və Thor Thorsen problemin həlli ilə məşğul olanda zəmin yarandı.

Sxematik şəkillərdə osmotik membran divar kimi çəkilir. Əslində, bu, silindrik bir gövdəyə qapalı bir rulondur. Onun çox qatlı quruluşu şirin və duzlu su qatlarını əvəz edir.

Loeb membranları yüksək performansı qorumaq üçün klinik dərəcə tələb edirdi. Duzsuzlaşdırma stansiyasının membran modulunun dizaynı ilkin qaba filtrin və membranın işçi səthindən zibil çıxaran güclü nasosun olmasını tələb etdi.

Holt və Thorsen, ən perspektivli materialların xüsusiyyətlərini təhlil edərək, ucuz dəyişdirilmiş polietileni seçdilər. Onların elmi jurnallardakı nəşrləri Statcraft mütəxəssislərinin diqqətini cəlb etdi və Norveç kimyaçıları enerji şirkətinin himayəsi altında işlərini davam etdirməyə dəvət edildi. 2001-ci ildə Statcraft-ın membran proqramı dövlət qrantı aldı. Alınan vəsaitdən istifadə etməklə membran nümunələrini sınaqdan keçirmək və bütövlükdə texnologiyanı sınaqdan keçirmək üçün Sunndalsjorda eksperimental osmotik qurğu tikilib. Ondakı aktiv səth sahəsi 200 m2-dən bir qədər yuxarı idi.

Şirin və dəniz suyunun duzluluğu (elmi dildə - duzluluq qradiyenti) arasındakı fərq osmotik elektrik stansiyasının əsas iş prinsipidir. Nə qədər böyükdürsə, membrandakı həcm və axın sürəti və buna görə də hidravlik turbin tərəfindən yaradılan enerji miqdarı daha yüksəkdir. Toftda şirin su qravitasiya ilə membrana axır, osmos nəticəsində dəniz suyunun digər tərəfdəki təzyiqi kəskin şəkildə artır. Osmosun gücü böyükdür - təzyiq dəniz suyunun səviyyəsini 120 m qaldıra bilər.

Sonra yaranan seyreltilmiş dəniz suyu təzyiq paylayıcı vasitəsilə turbin qanadlarına axır və bütün enerjisini onlara verərək dənizə atılır. Təzyiq paylayıcısı dəniz suyunu vuran nasosları fırladaraq axın enerjisinin bir hissəsini alır. Bu yolla stansiyanın səmərəliliyini xeyli artırmaq mümkündür. Duzsuzlaşdırma qurğuları üçün bu cür cihazları istehsal edən Energy Recovery şirkətinin baş texnologiya direktoru Rik Stover hesab edir ki, distribyutorların enerji ötürmə səmərəliliyi 98%-ə yaxındır. Məhz eyni duzsuzlaşdırma qurğuları içməli suyun yaşayış binalarına çatdırılmasına kömək edir.

Skillhagen qeyd etdiyi kimi, ideal olaraq osmotik elektrik stansiyaları duzsuzlaşdırma qurğuları ilə birləşdirilməlidir - sonuncuda qalıq dəniz suyunun duzluluğu təbii səviyyədən 10 dəfə yüksəkdir. Belə tandemdə enerji istehsalının səmərəliliyi ən azı iki dəfə artacaq.

Toftedə tikinti işlərinə 2008-ci ilin payızında başlanılıb. Sódra Cell sellüloz zavodunun yerində boş anbar icarəyə götürülüb. Birinci mərtəbədə çay və dəniz suyunu təmizləmək üçün mesh və kvars filtrlərindən ibarət kaskad, ikinci mərtəbədə isə maşın otağı quraşdırılmışdır. Həmin ilin dekabr ayında membran modulları və təzyiq paylayıcı qaldırılaraq quraşdırılmışdır. 2009-cu ilin fevralında bir qrup dalğıc körfəzin dibi ilə şirin və dəniz suyu üçün iki paralel boru xətti çəkdi.

Dəniz suyu Toftda 35-50 m dərinlikdən toplanır - bu təbəqədə onun duzluluğu optimaldır. Bundan əlavə, orada səthdən daha təmizdir. Lakin buna baxmayaraq, stansiyanın membranları mikroməsamələri bağlayan üzvi qalıqları təmizləmək üçün müntəzəm təmizləmə tələb edir.

2009-cu ilin aprel ayından elektrik stansiyası sınaq rejimində işlədilib və noyabr ayında Şahzadə Mette-Maritin yüngül əli ilə tam potensialı ilə işə salınıb. Skillhagen əmin edir ki, Tofte-dən sonra Statcraft-ın digər oxşar, lakin daha təkmil layihələri olacaq. Həm də təkcə Norveçdə deyil. Onun sözlərinə görə, futbol meydançası boyda yeraltı kompleks 15 min fərdi evin olduğu bütöv bir şəhəri fasiləsiz olaraq elektrik enerjisi ilə təmin etmək gücündədir. Üstəlik, külək turbinlərindən fərqli olaraq, belə bir osmotik qurğu praktiki olaraq səssizdir, tanış mənzərəni dəyişdirmir və insan sağlamlığına təsir göstərmir. Və təbiət özü duz və şirin su ehtiyatlarının doldurulmasının qayğısına qalacaq.

İndiyə qədər dünyada yalnız bir osmotik elektrik stansiyasının işləyən prototipi mövcuddur. Amma gələcəkdə onların sayı yüzlərlə olacaq.

Osmotik elektrik stansiyasının iş prinsipi

Elektrik stansiyasının işləməsi osmotik effektə - yalnız müəyyən hissəciklərin keçməsinə imkan verən xüsusi hazırlanmış membranların mülkiyyətinə əsaslanır. Məsələn, iki qabın arasına bir membran quraşdıraq və onlardan birinə distillə edilmiş su, digərinə isə şoran məhlulu tökək. Su molekulları membrandan sərbəst keçəcək, lakin duz hissəcikləri keçməyəcək. Və belə bir vəziyyətdə mayelər tarazlığa meylli olduğundan, tezliklə şirin su hər iki qaba çəkisi ilə yayılacaq.

Məhlulların tərkibindəki fərq çox böyükdürsə, o zaman membrandan maye axını kifayət qədər güclü olacaqdır. Onun yoluna hidravlik turbin yerləşdirməklə elektrik enerjisi istehsal etmək olar. Bu osmotik elektrik stansiyasının ən sadə dizaynıdır. Hazırda onun üçün optimal xammal duzlu dəniz suyu və şirin çay suyu - bərpa olunan enerji mənbələridir.

Bu tipli eksperimental elektrik stansiyası 2009-cu ildə Norveçin Oslo şəhəri yaxınlığında tikilib. Onun məhsuldarlığı aşağıdır - 1 kv.m-ə 4 kVt və ya 1 Vt. membranlar. Yaxın gələcəkdə bu rəqəm 1 kv.m üçün 5 Vt-a qədər artırılacaqdır. 2015-ci ilə qədər norveçlilər təxminən 25 MVt gücündə kommersiya osmotik elektrik stansiyası tikmək niyyətindədirlər.

Bu enerji mənbəyindən istifadə perspektivləri

IPS-nin digər elektrik stansiyalarından əsas üstünlüyü onun son dərəcə ucuz xammaldan istifadə etməsidir. Əslində, pulsuzdur, çünki planetin səthinin 92-93% -i duzlu su ilə örtülmüşdür və başqa bir qurğuda eyni osmotik təzyiq metodundan istifadə edərək şirin su əldə etmək asandır. Dənizə axan çayın mənsəbində elektrik stansiyasının quraşdırılması ilə xammal təminatı ilə bağlı bütün problemləri bir anda həll etmək olar. İPS-nin işləməsi üçün iqlim şəraiti vacib deyil - su axdıqca, quraşdırma işləri aparılır.

Bu zaman zəhərli maddələr yaranmır - çıxışda eyni duzlu su əmələ gəlir. IPS tamamilə ekoloji cəhətdən təmizdir və yaşayış məntəqələrinin yaxınlığında quraşdırıla bilər. Elektrik stansiyası canlı təbiətə zərər vermir və onun tikintisi üçün su elektrik stansiyalarında olduğu kimi çayları bəndlərlə bağlamağa ehtiyac yoxdur. Elektrik stansiyasının aşağı səmərəliliyi bu cür qurğuların kütləvi miqyası ilə asanlıqla kompensasiya olunur.

Başlıqda səhv yoxdur, “kosmosdan” yox, dəqiq “osmos”dan

Hər gün əmin oluruq ki, biz çoxlu ən gözlənilməz bərpa olunan enerji mənbələri ilə əhatə olunmuşuq. Günəşdən əlavə, külək, cərəyan və gelgit, duzla işləyən generatorlardan - daha doğrusu, şirin və dəniz suyu arasında yaratdığı fərqlə - elektrik enerjisi istehsal etmək üçün istifadə edilə bilər. Bu fərq duzluluq qradiyenti adlanır və osmos fenomeni sayəsində adi turbinlər tərəfindən elektrik enerjisinə çevrilən artıq maye təzyiqini əldə etmək üçün istifadə edilə bilər.

Duzluluq gradientinin enerjisini elektrikə çevirməyin bir neçə məlum yolu var. Bu gün ən perspektivlisi osmosdan istifadə edərək transformasiyadır, buna görə də duzluluq qradiyenti enerjisi tez-tez osmoz enerjisi adlanır. Lakin duzluluq gradientinin enerjisini çevirməyin başqa yolları prinsipcə mümkündür.

Osmos fenomeni aşağıdakı kimidir. Yarımkeçirici membran (membran) götürsəniz və onu şirin və duzlu su arasında hər hansı bir qabda arakəsmə kimi yerləşdirsəniz, sonra osmotik qüvvələr şirin suyu duzlu suya vurmağa başlayacaq. Şirin su molekulları ayırma membranından duzlu su ilə dolu qabın ikinci yarısına keçəcək və membran duz molekullarının şirin su ilə birinci yarısına keçməsinə imkan verməyəcək. Bu xüsusiyyətə görə membrana yarımkeçirici deyilir. Bu proses zamanı ayrılan enerji, damarın duzlu su ilə hissəsində yaranan artan təzyiq şəklində özünü göstərir. Bu osmotik təzyiqdir (bəzən osmotik şəlalə də deyilir). Osmotik təzyiqin maksimum dəyəri məhlul (yəni duzlu su) və həlledici (yəni şirin su) arasında osmosun dayandığı təzyiq fərqidir, bu da yarımkeçirici membranın hər iki tərəfində bərabər təzyiqlərin əmələ gəlməsi nəticəsində baş verir. . Gəminin yarısında duzlu suda yaranan artan təzyiq, şirin su molekullarını yarımkeçirici membrandan duzlu suya məcbur edən osmotik qüvvələri tarazlaşdırır.

Osmos fenomeni çoxdan məlumdur. İlk dəfə 1748-ci ildə A. Podlo tərəfindən müşahidə edildi, lakin ətraflı tədqiqat bir əsrdən çox sonra başladı. 1877-ci ildə W. Pfeffer qamış şəkərinin sulu məhlullarını öyrənərkən ilk dəfə osmotik təzyiqi ölçdü. 1887-ci ildə Van't Hoff, Pfefferin təcrübələrinin məlumatlarına əsaslanaraq, həll edilmiş maddənin konsentrasiyası və temperaturdan asılı olaraq osmotik təzyiqi təyin edən qanun yaratdı. O göstərdi ki, məhlulun osmotik təzyiqi, eyni temperaturda və konsentrasiyada qaz halında olduqda, həll olunmuş maddənin molekullarının göstərəcəyi təzyiqə ədədi olaraq bərabərdir.

Osmotik enerji əldə etmək üçün az və ya çox konsentrasiya edilmiş məhlulun yanında duz konsentrasiyası az olan mənbəyə malik olmaq lazımdır. Dünya Okeanı şəraitində belə mənbələr ona axan çayların mənsəbləridir.

Osmotik təzyiqdən hesablanan duzluluq qradiyenti enerjisi Karno dövrü ilə bağlı səmərəlilik məhdudiyyətlərinə tabe deyil; Bu, bu enerji növünün müsbət xüsusiyyətlərindən biridir. Sual onu elektrik enerjisinə necə çevirmək olar.

Bu yaxınlarda Norveçdə elektrik enerjisi istehsal etmək üçün osmos fenomenindən istifadə edən dünyada ilk elektrik stansiyası açıldı. İstismarında yalnız duz və şirin sudan istifadə edən elektrik stansiyasının hazırkı prototipi 2-4 kilovat gücündə elektrik enerjisi istehsal edəcəksə, gələcəkdə bu rəqəm xeyli artacaq.Enerji hasil etmək üçün Norveçin “Statkraft” şirkəti tərəfindən inşa edilən stansiya elektrik enerjisindən istifadə edir. osmos fenomeni, yəni məhlulların bir membran vasitəsilə daha yüksək duz konsentrasiyası tərəfə hərəkəti. Adi dəniz suyunda duzların konsentrasiyası şirin sudan daha yüksək olduğundan membranla ayrılmış şirin və duzlu su arasında osmos hadisəsi inkişaf edir və su axınının hərəkəti turbinin işləməsinə səbəb olur, enerji yaranır. artıq buraxılmış prototipin həcmi kiçikdir və iki-dörd kilovat-saata bərabərdir. Layihə meneceri Stein Eric Skilhagenin izah etdiyi kimi, şirkətin dərhal sənaye miqyaslı elektrik stansiyası tikmək məqsədi yox idi, bu texnologiyanın prinsipcə enerji sektorunda istifadə oluna biləcəyini göstərmək daha vacib idi. Statkraft saytında qeyd olunur ki, elektrik enerjisi istehsal etmək üçün osmos fenomenindən istifadə ilk dəfə 1992-ci ildə ətraf mühit hərəkatının fəalları tərəfindən irəli sürülüb. Mühəndislərin hesablamalarına görə, bu gün saatda 1700 kilovat gücündə osmotik elektrik stansiyası tikmək mümkündür. Eyni zamanda, alternativ enerji mənbələrindən - günəş və ya küləkdən istifadə edən digər stansiyalardan fərqli olaraq, hava şəraiti stansiyanın iş rejiminə heç bir təsir göstərməyəcək. Mövcud prototipin gücü sadəcə bir qəhvə dəmləyəni elektrik enerjisi ilə təmin etməyə kifayət edir, lakin 2015-ci ilə qədər Statkraft 10 min fərdi evdən ibarət kəndi elektrik enerjisi ilə təmin edəcək elektrik stansiyası tikməyə ümid edir.

Qarşıda duran vəzifələr arasında daha çox enerjiyə qənaət edən membranların axtarışı da var. Oslodan 60 km cənubda yerləşən Hurumdakı stansiyada istifadə edilənlər üçün bu rəqəm 1 Vt/m2-dir. Bir müddət sonra Statkraft gücü 2-3 Vt-a qədər artıracaq, lakin sərfəli səviyyəyə çatmaq üçün 5 Vt-a çatmaq lazımdır.

Bilik bazasında yaxşı işinizi göndərin sadədir. Aşağıdakı formadan istifadə edin

Tədris və işlərində bilik bazasından istifadə edən tələbələr, aspirantlar, gənc alimlər Sizə çox minnətdar olacaqlar.

haqqında yerləşdirilib http://www.allbest.ru/

Baxım

Alternativ enerjinin əsas istiqaməti alternativ (qeyri-ənənəvi) enerji mənbələrinin axtarışı və istifadəsidir. Enerji mənbələri “insana mövcud olmaq üçün lazım olan enerjini əldə etməyə imkan verən təbii maddələr və proseslərdir”. Alternativ enerji mənbəyi bərpa olunan resursdur, o, neft, hasil edilən təbii qaz və kömürlə işləyən ənənəvi enerji mənbələrini əvəz edir, yandırıldıqda atmosferə karbon qazı buraxır ki, bu da istixana effektinin artmasına və qlobal istiləşməyə kömək edir. Alternativ enerji mənbələrinin axtarılmasının səbəbi onu bərpa olunan və ya praktiki olaraq tükənməyən təbii ehtiyatların və hadisələrin enerjisindən əldə etmək zərurətidir. Ətraf mühitə uyğunluq və qənaətcillik də nəzərə alına bilər.

2010-cu ildə alternativ enerji (su enerjisi daxil olmaqla) bəşəriyyətin istehlak etdiyi bütün enerjinin 4,9%-ni təşkil edib. O cümlədən istilik və suyun qızdırılması üçün (biokütlə, günəş və geotermal suyun qızdırılması və isitilməsi) 3,3%; bioyanacaq 0,7%; elektrik enerjisi istehsalı (külək, günəş, geotermal elektrik stansiyaları və İES-də biokütlə) 0,9% Bərpa olunan (alternativ) enerji mənbələri 2010-cu ildə qlobal elektrik enerjisi istehsalının cəmi 5%-ni təşkil edir. 2009-cu ilin may ayında ABŞ-da elektrik enerjisinin 13%-i bərpa olunan enerji mənbələrindən istehsal olunur. Elektrik enerjisinin 9,4 faizi su elektrik stansiyalarında, təxminən 1,8 faizi külək enerjisindən, 1,3 faizi biokütlədən, 0,4 faizi geotermal mənbələrdən, 0,3 faizi günəş enerjisindən əldə edilib. 2009-cu ildə Avstraliyada elektrik enerjisinin 8%-i bərpa olunan mənbələrdən istehsal edilib.

İndiki vaxtda enerji ilə məşğul olan insanlar getdikcə daha çox enerji tələb edir, çünki onlar enerji tələb edən daha çox yeni ixtiralarla çıxış edirlər.

Enerji milyonlarla il əvvəl insanlar atəş açmağı öyrənəndə yaranıb: onlar odla ovladılar, işıq və istilik aldılar və bu, uzun illər sevinc və nikbinlik mənbəyi kimi xidmət etdi. İnşamda insanların ətrafdakı dünyanı çirkləndirməyəcəyi mümkün ekoloji cəhətdən təmiz enerji mənbəyindən danışacağam.

1. Əsaslandırma

Enerji istehsalının alternativ forması kimi mən niyə osmotik elektrik stansiyasını seçirəm?

Əsas üstünlüyü onun ekoloji cəhətdən təmiz olmasıdır - səs-küy yoxdur və atmosferi istixana qazları emissiyaları ilə çirkləndirmir; - kiçik mövsümi dalğalanmalarla fasiləsiz bərpa olunan enerji mənbəyi təmin edilir; - mövcud infrastrukturun asan həyata keçirilməsi; Osmotik elektrik stansiyası yalnız şirin suyun duzlu suya axdığı estuarlarda istifadə edilə bilər. Osmos fenomeni təbiətdə geniş yayılmışdır, bitkilərin yarpaqları vasitəsilə nəm çəkməsinə imkan verir və duzsuzlaşdırma prosesində adətən istifadə olunur.

2. İstifadə səmərəliliyi

Osmotik elektrik stansiyası maye diffuziya (osmoz) prinsipinə əsaslanan stasionar elektrik stansiyasıdır.

Hazırda dünyada ilk və yeganə osmotik elektrik stansiyası Statkraft tərəfindən Norveçin Tofte şəhərində, “Södra Cell Tofte” sellüloz-kağız zavodunun ərazisində tikilmişdir. Elektrik stansiyasının tikintisi 20 milyon dollara başa gəlib və 10 illik tədqiqat və texnologiyanın inkişafı ilə məşğul olub. Bu elektrik stansiyası hələ də çox az enerji istehsal edir: təxminən 2-4 kilovat. Sonradan enerji hasilatının 10 kilovata çatdırılması nəzərdə tutulur.

Hazırda elektrik stansiyası eksperimentaldır, lakin sınaqlar uğurla başa çatarsa, stansiya kommersiya məqsədli istifadəyə veriləcək.

Deyəsən, hər şey sadədir. Buna görə də, osmosdan enerji mənbəyi kimi istifadə ideyasının təxminən yarım əsr əvvəl ortaya çıxması təəccüblü deyil. Amma... “Əsas maneələrdən biri lazımi keyfiyyətdə membranların olmaması idi” deyən professor Payneman bu barədə deyib: “Membranlar olduqca yavaş idi, ona görə də osmotik elektrik generatorunun səmərəliliyi çox aşağı olardı. növbəti 20-30 ildə bir sıra texnoloji sıçrayışlar baş verdi.Biz öyrəndik ki, bu gün son dərəcə nazik membranlar istehsal olunur, bu da onların ötürmə qabiliyyətinin əhəmiyyətli dərəcədə artdığını göstərir”. GKSS Tədqiqat Mərkəzinin mütəxəssisləri, hələ də sırf eksperimental olsa da, osmotik enerji istehsalını praktikada həyata keçirməyə imkan verən membranın inkişafına əhəmiyyətli töhfə verdilər. Və buradan belə çıxır ki, bu enerjinin səmərəliliyi kiçik olsa da, belə qurğuların kütləvi miqyası ilə asanlıqla kompensasiya olunur.

osmotik elektrik stansiyası alternativ enerji

3. Texnologiyalar

Belə ki, çayların dənizlərə və okeanlara töküldüyü yerdə bizim qonşuluqda həm şirin, həm də duzlu suyun nəhəng mənbələri var - bu, osmotik elektrik stansiyalarının tikintisi üçün ideal yerdir. Enerjini necə əldə etmək olar? Ən sadə yol, suyun yarı keçirici bir membranla iki bölməyə bölünən bir anbarda yerləşdirilməsidir.

Bir kupeyə dəniz suyu, digərinə isə şirin su verilir. Dənizdə və şirin suda duzların müxtəlif konsentrasiyaları səbəbindən duz konsentrasiyasını bərabərləşdirməyə çalışan təzə bölmədən su molekulları membrandan dəniz bölməsinə keçir. Bu proses nəticəsində dəniz suyu bölməsində izafi təzyiq əmələ gəlir ki, bu da öz növbəsində elektrik enerjisi yaradan hidravlik turbinin fırlanması üçün istifadə olunur.

Osmatik elektrikin üstünlüklərini və mənfi cəhətlərini vurğulamaq da lazımdır.

Üstünlükləri:

Külək və günəşdən fərqli olaraq, onlar az mövsümi dəyişkənliklə davamlı bərpa olunan enerji mənbəyini təmin edirlər.

İstixana effekti yoxdur.

Qüsurlar:

Cari membran 1 W/mI göstəricisinə malikdir. Stansiyaları gəlirli edəcək göstərici 5 Vt/m²-dir. Dünyada oxşar membranlar istehsal edən bir neçə şirkət var (General Electric, Dow Chemical, Hydranautics, Toray Industries), lakin osmotik stansiya üçün cihazlar hazırda istehsal olunanlardan çox nazik olmalıdır.

Osmotik elektrik stansiyası yalnız şirin suyun duzlu suya axdığı estuarlarda istifadə edilə bilər.

4. Perspektivlər

Rusiyada istifadə perspektivləri. Çaylar Rusiyanın su fondunun əsasını təşkil edir. Quru ərazisinin təxminən 12% -ni tutan Rusiya yaxşı inkişaf etmiş çay şəbəkəsi, həmçinin uzunluğu təxminən 60 min km olan unikal su sahili ilə seçilir. Rusiya çayları üç okeanın hövzələrinə aiddir: Arktika, Sakit Okean və Atlantik. Beləliklə, Rusiyanın osmotik enerjinin inkişafında böyük potensialı var, bu bərpa olunan enerji mənbəyinə maraq artır və bütün dünya alimləri onu inkişaf etdirmək üçün qüvvələrini birləşdirir.

Dünyanın ən böyük hidroenergetika istehsalçısı olan Kanadanın Hydro-Québec şirkəti PRO texnologiyasının növbəti mərhələsi üzrə tədqiqatlar üzrə Statkraft ilə əməkdaşlıq edir. Bundan əlavə, Kanada sahil xətti boyunca osmotik stansiyaların yaradılması imkanlarını araşdırır.

Yaponiyada Tokio Texnologiya İnstitutunda osmotik enerjinin tədqiqi üçün tədqiqat mərkəzi açılıb. Onun işçilərinin fikrincə, Yapon çaylarının enerji potensialı - çayların dənizə töküldüyü yerlərdə osmotik stansiyaların tikintisi ilə reallaşarsa, 5-6 atom elektrik stansiyasını əvəz etməyə imkan verir.

Nəticə

Sivilizasiyanın saxlanmasında və daha da inkişafında enerjinin rolu çox böyükdür. Müasir cəmiyyətdə insan fəaliyyətinin ən azı bir sahəsini tapmaq çətindir - birbaşa və ya dolayı yolla - insan əzələlərinin təmin edə biləcəyindən daha çox enerji. Enerji istehlakı həyat səviyyəsinin mühüm göstəricisidir. O günlərdə bir insan meşə meyvələrini toplamaq və heyvanları ovlamaqla qida əldə edərkən gündə təxminən 8 MJ enerjiyə ehtiyac duyurdu. Yanğını mənimsədikdən sonra bu dəyər 16 MJ-ə yüksəldi: ibtidai kənd təsərrüfatı cəmiyyətində 50 MJ, daha inkişaf etmiş birində isə 100 MJ idi.

Sivilizasiyanın inkişafı prosesində ənənəvi enerji mənbələri köhnə mənbənin tükəndiyi üçün deyil, dəfələrlə yeni, daha təkmil olanları ilə əvəz olundu.

Ən güclü enerji mənbəyi nüvədir - enerji sahəsində lider. Uran ehtiyatları kömür ehtiyatları ilə müqayisədə o qədər də böyük deyil. Lakin çəki vahidi üçün kömürdən milyonlarla dəfə çox enerji ehtiva edir. Atom elektrik stansiyasında elektrik enerjisi istehsal edərkən, kömürdən enerji çıxarmaqdan yüz min dəfə az pul və əmək sərf edilməli olduğuna inanılır. Nüvə yanacağı isə nefti və kömürü əvəz edir... Həmişə belə olub: növbəti enerji mənbəyi də daha güclü olub. Bu, belə desək, “mübariz” enerji xətti idi. Gələcəkdə enerjinin intensiv inkişafı ilə çox güclü olmayan, lakin yüksək effektivliyə malik, ekoloji cəhətdən təmiz və istifadəsi asan səpələnmiş enerji mənbələri meydana çıxacaqdır. Məsələn, elektrokimyəvi enerjiyə sürətli bir başlanğıc, daha sonra, görünür, günəş enerjisi ilə tamamlanacaq. Enerji bütün son ideyaları, ixtiraları və elmi nailiyyətləri çox tez toplayır, mənimsəyir və mənimsəyir. Bu başa düşüləndir: enerji hərfi mənada hər şeyə bağlıdır və hər şey enerjiyə çəkilir və ondan asılıdır. Buna görə də, enerji kimyası, hidrogen enerjisi, kosmik elektrik stansiyaları, antimaddədə möhürlənmiş enerji, kvarklar, “qara dəliklər”, vakuum - bunlar gözümüzün önündə yazılan ssenarinin ən parlaq mərhələləri, vuruşları, fərdi cizgiləridir. Tomorrow Energy adlanacaq.

Yekun olaraq belə qənaətə gəlmək olar ki, bu məqsədlə səmərəli və qənaətcil üsullar işlənib hazırlanmalıdırsa, enerjidən istifadənin alternativ formaları saysız-hesabsızdır. Əsas odur ki, enerji inkişafı düzgün istiqamətdə aparılsın.

Allbest.ru saytında yerləşdirilib

...

Oxşar sənədlər

Klassik enerji mənbələrinin növləri. Alternativ enerji mənbələrinə sürətli keçidin vacibliyini göstərən əsas səbəblər. İldırım fırtına mənbəyi kimi dalğalanır. Üstünlüklər və çatışmazlıqlar, ildırım elektrik stansiyasının iş prinsipi.

kurs işi, 20/05/2016 əlavə edildi

Alternativ enerjinin əsas növləri. Bioenerji, külək enerjisi, günəş enerjisi, gelgitlər, okeanlar. Enerji əldə etməyin perspektivli yolları. Çin, Hindistan və ABŞ-da külək elektrik stansiyalarının məcmu gücü. Rusiyada alternativ enerjinin payı.

təqdimat, 25/05/2016 əlavə edildi

Tipik enerji mənbələri. Müasir enerji problemləri. Alternativ enerjinin üstünlüyü kimi alınan və istehsal olunan enerjinin “təmizliyi”. Alternativ enerji mənbələrinin inkişafı istiqamətləri. Hidrogen enerji mənbəyi kimi, onun istehsal üsulları.

mücərrəd, 30/05/2016 əlavə edildi

Geotermal enerjinin əsas üstünlükləri və mənfi cəhətləri. Geotermal enerjinin dünya potensialı və ondan istifadə perspektivləri. Geotermal istilik təchizatı sistemi, geotermal elektrik stansiyalarının tikintisi. Geotermal enerjiyə tələbat.

test, 31/10/2011 əlavə edildi

Geotermal enerjinin inkişaf tarixi və geotermal enerjinin elektrik və istilik enerjisinə çevrilməsi. Geotermal elektrik stansiyaları tərəfindən istehsal olunan elektrik enerjisinin dəyəri. Alternativ enerjidən istifadə perspektivləri və qurğuların səmərəliliyi.

xülasə, 07/09/2008 əlavə edildi

Enerjinin inkişafı və mövcudluğu problemləri. Alternativ enerji mənbələrinin növləri və onların inkişafı. Geotermal enerjidən istifadənin mənbələri və üsulları. Geotermal elektrik stansiyasının iş prinsipi. GeoPP və onun komponentlərinin ümumi sxematik diaqramı.

kurs işi, 05/06/2016 əlavə edildi

Alternativ enerjinin tipologiyası. Ərəb ölkələrində bərpa olunan enerji. Ərəb ölkələrində nüvə enerjisi və onun ehtiyatları. Alternativ enerji mənbələrindən istifadəyə keçid. Alternativ enerji sahəsində əldə edilmiş nəticələr.

test, 01/08/2017 əlavə edildi

Mövcud enerji mənbələri. Elektrik stansiyalarının növləri. Enerjinin inkişafı və mövcudluğu problemləri. Alternativ enerji mənbələrinə baxış. Gelgit elektrik stansiyalarının dizaynı və iş prinsipi. Enerji hesablanması. Effektivliyin təyini.

kurs işi, 23/04/2016 əlavə edildi

Alternativ enerji haqqında əsas məlumatlar. Vakuum manifoldlarının üstünlükləri və mənfi cəhətləri. Enerji təchizatından asılılığın azaldılması. Fokuslayıcı kollektorların tətbiqi. Ekoloji cəhətdən təmiz günəş enerjisindən istifadənin faydaları.

mücərrəd, 21/03/2015 əlavə edildi

Müasir enerjinin inkişafı və onun problemlərinin nəzərdən keçirilməsi. Alternativ enerji mənbələrinin ümumi xüsusiyyətləri, onlardan istifadə imkanları, üstünlükləri və çatışmazlıqları. Hal-hazırda qeyri-ənənəvi enerji istehsalı üçün istifadə edilən inkişaflar.

Növ