Osmotická stanice. Osmotická elektrárna: alternativní energie z mořské vody. Energie ze soli: více výhod

Mezi dvě nádrže je umístěna speciální membrána, která propouští vodu, ale ne molekuly soli. Do jednoho se nalévá sladká voda, do druhého slaná. Protože se takový systém snaží o rovnováhu, zdá se, že slanější voda čerpá čerstvou vodu z nádrže. Pokud je před membránou umístěn generátor, přetlak otočí jeho lopatky a vyrobí elektřinu.
Myšlenku, jak se často stává, vnukla živá příroda: stejný princip se používá k přenosu látek v buňkách - stejné částečně propustné membrány zajišťují elasticitu buněk. Osmotický tlak lidé již dlouho úspěšně využívají při odsolování mořské vody, ale zatím poprvé slouží k výrobě elektřiny.
V tuto chvíli prototyp vyrábí asi 1 kW energie. V blízké budoucnosti se toto číslo může zvýšit na 2-4 kW. Abychom mohli hovořit o rentabilitě výroby, je potřeba získat produkci cca 5 kW. To je však velmi reálný úkol. Do roku 2015 se plánuje výstavba velké stanice, která bude generovat 25 MW, která bude napájet 10 000 průměrných domácností. V budoucnu se očekává, že IPS budou natolik výkonné, že budou schopny generovat 1700 TW ročně, tedy tolik, kolik jich v současnosti vyrábí polovina Evropy. Hlavním úkolem v tuto chvíli je najít účinnější membrány.
Hra rozhodně stojí za svíčku. Výhody osmotických stanic jsou zřejmé. Za prvé, slaná voda (pro provoz stanice je vhodná obyčejná mořská voda) je nevyčerpatelný přírodní zdroj. Povrch Země je z 94 % pokryt vodou, z toho 97 % je slaná, takže palivo pro takové stanice bude vždy. Za druhé, organizace UES nevyžaduje výstavbu zvláštních míst: vhodné jsou jakékoli nevyužité prostory stávajících podniků nebo jiné kancelářské budovy. Kromě toho lze IPS instalovat u ústí řek, kde teče sladká voda do slaného moře nebo oceánu - a v tomto případě není třeba ani speciálně naplnit nádrže vodou.

Sladká voda + mořská voda = zdroj energie

Obvykle tam, kde se řeka vlévá do moře, se sladká voda jednoduše mísí se slanou a není tam žádný tlak, který by mohl sloužit jako zdroj energie. Profesor Klaus-Viktor Peinemann z Institutu pro výzkum polymerů při Výzkumném centru GKSS ve městě Geesthacht v severním Německu pojmenovává podmínky, které jsou nutné pro vznik osmotického tlaku: „Pokud je mořská a sladká voda oddělena filtrem před míchání - speciální membrána, která propouští vodu, ale je nepropustná pro sůl, pak tendence roztoků k termodynamické rovnováze a vyrovnání koncentrací může být realizována pouze díky tomu, že voda bude pronikat do roztoku soli a sůl bude nesmí se dostat do sladké vody."

Pokud k tomu dojde v uzavřené nádrži, pak z mořské vody vzniká nadměrný hydrostatický tlak, nazývaný osmotický tlak. Chcete-li jej použít k výrobě energie, v místě, kde se řeka vlévá do moře, musíte nainstalovat velkou nádrž se dvěma komorami, oddělenými od sebe polopropustnou membránou, která umožňuje průchod vody a neprotékání soli přes. Jedna komora je naplněna slanou vodou, druhá sladkou vodou. „Výsledný osmotický tlak může být velmi vysoký," zdůrazňuje profesor Peineman. „Dosahuje přibližně 25 barů, což odpovídá tlaku vody na úpatí vodopádu padajícího z výšky 100 metrů."

Voda pod takto vysokým osmotickým tlakem je dodávána do generátorové turbíny, která vyrábí elektřinu.

Hlavní je správná membrána

Zdálo by se, že vše je jednoduché. Není proto divu, že myšlenka využití osmózy jako zdroje energie vznikla téměř před půl stoletím. Ale... „Jednou z hlavních překážek v té době byl nedostatek membrán správné kvality,“ říká profesor Peineman, „Membrány byly extrémně pomalé, takže účinnost osmotického elektrického generátoru by byla velmi nízká. Během následujících 20–30 let došlo k několika technologickým průlomům. Naučili jsme se Dnes vyrábíme extrémně tenké membrány, což znamená, že jejich propustnost se výrazně zvýšila.“
Specialisté z Výzkumného centra GKSS významně přispěli k vývoji právě té membrány, která nyní umožnila realizovat výrobu osmotické energie v praxi – byť zatím čistě experimentální. Jeden z vývojářů, Carsten Blicke, vysvětluje: "Tloušťka membrány je asi 0,1 mikrometru. Pro srovnání, lidský vlas má průměr 50 až 100 mikrometrů. Je to tento tenký film, který nakonec odděluje mořskou vodu od čerstvé."

Je jasné, že tak tenká membrána sama o sobě nemůže odolat vysokému osmotickému tlaku. Proto se nanáší na porézní, houbovitý, ale extrémně odolný podklad. Obecně taková přepážka vypadá jako lesklý papír a skutečnost, že je na ní film, není možné si všimnout pouhým okem.

Světlé vyhlídky

Stavba pilotního závodu si vyžádala investici několika milionů eur. Stále se našli investoři, kteří byli připraveni riskovat, i když ne okamžitě. Statkraft, jedna z největších energetických společností v Norsku a evropský lídr ve využívání obnovitelných zdrojů energie, se dobrovolně přihlásila k financování inovativního projektu. Profesor Peineman vzpomíná: "Slyšeli o této technologii, byli potěšeni a podepsali s námi smlouvu o spolupráci. Evropská unie vyčlenila 2 miliony eur na realizaci tohoto projektu, zbytek finančních prostředků přispěl Statkraft a řada dalších společností včetně našeho institutu."

„Řada dalších společností“ jsou výzkumná centra ve Finsku a Portugalsku a také norská výzkumná firma. Pilotní závod s kapacitou 2 až 4 kilowatty, postavený v Oslofjordu u města Tofte a dnes slavnostně otevřen, je navržen tak, aby testoval a zlepšoval inovativní technologii. Ale vedení Statkraftu je přesvědčeno, že za pár let dojde ke komerčnímu využití osmózy. A celkový globální potenciál produkce osmotické energie se odhaduje na minimálně 1600–1700 terawatthodin ročně – to je přibližně polovina spotřeby energie celé Evropské unie. Nejdůležitější výhodou takových instalací je jejich šetrnost k životnímu prostředí – nevydávají hluk a neznečišťují ovzduší emisemi skleníkových plynů. Navíc je lze snadno integrovat do stávající infrastruktury.

Šetrnost k životnímu prostředí

Samostatně bych chtěl poznamenat absolutní ekologickou šetrnost tohoto způsobu výroby elektřiny. Žádný odpad, oxidující materiály nádrže, škodlivé výpary. IPS lze instalovat i v rámci města, aniž by došlo k poškození jeho obyvatel.
Také provoz IPS nevyžaduje ke spuštění další zdroje energie a nezávisí na klimatických podmínkách. To vše dělá z IPS téměř ideální způsob výroby elektřiny.

Fenomén osmózy se v průmyslovém měřítku používá již více než 40 let. Jen se nejedná o klasickou dopřednou osmózu opata Nolleta, ale o tzv. reverzní osmózu - umělý proces průniku rozpouštědla z koncentrovaného do zředěného roztoku pod vlivem tlaku převyšujícího přirozený osmotický tlak. Tato technologie se používá v odsolovacích a čisticích zařízeních od počátku 70. let 20. století. Slaná mořská voda je čerpána na speciální membránu a průchodem jejími póry je zbavena významného podílu minerálních solí, ale i bakterií a dokonce i virů. Čerpání slané nebo kontaminované vody vyžaduje velké množství energie, ale hra stojí za svíčku – na planetě je mnoho regionů, kde je nedostatek pitné vody akutním problémem.

Je těžké uvěřit, že pouhý rozdíl v koncentraci dvou roztoků může vytvořit vážnou sílu, ale je to tak: osmotický tlak může zvýšit hladinu mořské vody o 120 m.

Experimenty s přeměnou osmotického tlaku na elektrickou energii prováděly různé vědecké skupiny a společnosti od počátku 70. let. Princip tohoto procesu byl zřejmý: proudění čerstvé (říční) vody pronikající póry membrány zvyšuje tlak v nádrži s mořskou vodou, a tím umožňuje roztočení turbíny. Odpadní brakická voda je pak vypouštěna do moře. Jediným problémem bylo, že klasické membrány pro PRO (Pressure retarded osmosis) byly příliš drahé, vrtošivé a neposkytovaly požadovaný průtokový výkon. Tato záležitost se rozběhla na konci 80. let, kdy norští chemici Thorleif Holt a Thor Thorsen z institutu SINTEF převzali řešení problému.

Na schematických obrázcích je osmotická membrána nakreslena jako stěna. Ve skutečnosti je to role uzavřená ve válcovém těle. V jeho vícevrstvé struktuře se střídají vrstvy sladké a slané vody.

Loeb membrány vyžadovaly klinický stupeň pro udržení špičkového výkonu. Konstrukce membránového modulu odsolovací stanice vyžadovala přítomnost primárního hrubého filtru a výkonného čerpadla, které odstraňovalo nečistoty z pracovní plochy membrány.

Holt a Thorsen po analýze vlastností nejslibnějších materiálů zvolili levný modifikovaný polyethylen. Jejich publikace ve vědeckých časopisech přitáhly pozornost specialistů ze Statcraftu a norští chemici byli vyzváni, aby pokračovali ve své práci pod záštitou energetické společnosti. V roce 2001 získal membránový program Statcraft vládní grant. S využitím získaných prostředků byla v Sunndalsjor postavena experimentální osmotická instalace pro testování vzorků membrán a testování technologie jako celku. Aktivní plocha v něm byla mírně nad 200 m2.

Rozdíl mezi salinitou (vědecky - gradient slanosti) sladké a mořské vody je základním principem fungování osmotické elektrárny. Čím je větší, tím větší je objem a průtok na membráně, a tedy i množství energie generované hydroturbinou. V Toftu teče čerstvá voda gravitací na membránu, v důsledku osmózy se prudce zvyšuje tlak mořské vody na druhé straně. Síla osmózy je kolosální – tlak dokáže zvednout hladinu mořské vody o 120 m.

Následně výsledná zředěná mořská voda spěchá přes rozdělovač tlaku na lopatky turbíny a poté, co jim dala veškerou svou energii, je vržena do moře. Rozdělovač tlaku přebírá část energie toku a roztáčí čerpadla čerpající mořskou vodu. Tímto způsobem je možné výrazně zvýšit účinnost stanice. Rick Stover, technologický ředitel společnosti Energy Recovery, která vyrábí taková zařízení pro odsolovací zařízení, odhaduje, že účinnost přenosu energie u distributorů se blíží 98 %. Přesně stejná odsolovací zařízení pomáhají dodávat pitnou vodu do obytných budov.

Jak poznamenává Skillhagen, v ideálním případě by osmotické elektrárny měly být kombinovány s odsolovacími zařízeními – slanost zbytkové mořské vody v těchto zařízeních je 10krát vyšší než přirozená úroveň. V takovém tandemu se účinnost výroby energie zvýší minimálně dvakrát.

Stavební práce v Tofte začaly na podzim roku 2008. V areálu celulózky Sódra Cell byl pronajat prázdný sklad. V prvním patře byla instalována kaskáda síťových a křemenných filtrů pro čištění říční a mořské vody a ve druhém patře byla strojovna. V prosinci téhož roku byly zvednuty a instalovány membránové moduly a rozdělovač tlaku. V únoru 2009 položila skupina potápěčů dvě paralelní potrubí podél dna zálivu - pro sladkou a mořskou vodu.

Mořská voda se v Toftu shromažďuje z hloubek 35 až 50 m - v této vrstvě je její salinita optimální. Navíc je tam mnohem čistší než na povrchu. Navzdory tomu však membrány stanice vyžadují pravidelné čištění, aby se odstranily organické zbytky, které ucpávají mikropóry.

Od dubna 2009 byla elektrárna provozována ve zkušebním režimu a v listopadu byla lehkou rukou princezny Mette-Marit spuštěna naplno. Skillhagen ujišťuje, že po Tofte bude mít Statcraft další podobné, ale pokročilejší projekty. A nejen v Norsku. Podzemní komplex o velikosti fotbalového hřiště je podle něj schopen nerušeně zásobovat elektřinou celé město s 15 000 jednotlivými domy. Navíc na rozdíl od větrných turbín je taková osmotická instalace prakticky tichá, nemění známou krajinu a neovlivňuje lidské zdraví. A sama příroda se postará o doplnění zásob slané i sladké vody.

Na světě je zatím jediný funkční prototyp osmotické elektrárny. Ale v budoucnu jich budou stovky.

Princip činnosti osmotické elektrárny

Provoz elektrárny je založen na osmotickém efektu – vlastnosti speciálně navržených membrán propouštět pouze určité částice. Nainstalujme například membránu mezi dvě nádoby a do jedné z nich nalijeme destilovanou vodu a do druhé solný roztok. Molekuly vody projdou membránou volně, ale částice soli nikoli. A protože v takové situaci budou mít kapaliny tendenci k rovnováze, brzy se sladká voda rozlije gravitací do obou nádob.

Pokud je rozdíl ve složení roztoků velmi velký, pak bude průtok kapaliny přes membránu poměrně silný. Umístěním hydraulické turbíny do její dráhy lze vyrábět elektřinu. Jedná se o nejjednodušší konstrukci osmotické elektrárny. V tuto chvíli jsou pro něj optimálními surovinami slaná mořská voda a sladká říční voda – obnovitelné zdroje energie.

Experimentální elektrárna tohoto typu byla postavena v roce 2009 u norského města Oslo. Jeho produktivita je nízká - 4 kW nebo 1 W na 1 m2. membrány. V blízké budoucnosti bude toto číslo zvýšeno na 5 W na 1 m2. Do roku 2015 hodlají Norové postavit komerční osmotickou elektrárnu o výkonu asi 25 MW.

Perspektivy využití tohoto zdroje energie

Hlavní výhodou IPS oproti jiným typům elektráren je použití extrémně levných surovin. Ve skutečnosti je zdarma, protože 92–93 % povrchu planety je pokryto slanou vodou a sladkou vodu lze snadno získat pomocí stejné metody osmotického tlaku v jiné instalaci. Instalací elektrárny u ústí řeky tekoucí do moře lze všechny problémy s dodávkami surovin vyřešit jedním tahem. Klimatické podmínky pro provoz IPS nejsou důležité - dokud voda teče, instalace funguje.

V tomto případě nevznikají žádné toxické látky - na výstupu se tvoří stejná slaná voda. IPS je absolutně šetrný k životnímu prostředí a může být instalován v těsné blízkosti obytných oblastí. Elektrárna neškodí zvěři a pro její výstavbu není třeba blokovat řeky přehradami, jako je tomu u vodních elektráren. A nízká účinnost elektrárny je snadno kompenzována masivním rozsahem takových instalací.

V názvu není chyba, ne z "vesmíru", ale přesně z "osmózy"

Každý den se přesvědčujeme, že jsme obklopeni spoustou těch nejneočekávanějších zdrojů obnovitelné energie. Kromě Slunce, větru, proudů a přílivu a odlivu lze k výrobě elektřiny využít generátory poháněné solí – respektive rozdílem, který vytváří mezi sladkou a mořskou vodou. Tento rozdíl se nazývá gradient salinity a díky jevu osmózy jej lze využít k získání přetlaku kapaliny, kterou klasické turbíny přeměňují na elektřinu.

Existuje několik známých způsobů, jak přeměnit energii gradientu slanosti na elektřinu. Nejslibnější je dnes transformace pomocí osmózy, proto se energie gradientu salinity často označuje jako energie osmózy. V zásadě jsou však možné i jiné způsoby přeměny energie gradientu salinity.

Fenomén osmózy je následující. Pokud vezmete polopropustnou membránu (membránu) a umístíte ji jako přepážku do jakékoli nádoby mezi sladkou a slanou vodu, pak osmotické síly začnou pumpovat sladkou vodu do slané vody. Molekuly sladké vody projdou separační membránou do druhé poloviny nádoby naplněné slanou vodou a membrána nedovolí molekulám soli projít do první poloviny se sladkou vodou. Pro tuto vlastnost se membrána nazývá polopropustná. Energie uvolněná při tomto procesu se projevuje v podobě zvýšeného tlaku vznikajícího v části nádoby se slanou vodou. Jedná se o osmotický tlak (někdy nazývaný osmotický vodopád). Maximální hodnota osmotického tlaku je rozdíl tlaku mezi roztokem (tj. slanou vodou) a rozpouštědlem (tj. sladkou vodou), při kterém se osmóza zastaví, ke kterému dochází v důsledku vytvoření stejných tlaků na obou stranách polopropustné membrány. . Výsledný zvýšený tlak v polovině nádoby se slanou vodou vyrovnává osmotické síly, které protlačily molekuly sladké vody přes polopropustnou membránu do slané vody.

Fenomén osmózy je známý již dlouhou dobu. Poprvé ji pozoroval A. Podlo v roce 1748, ale podrobné studium začalo o více než století později. V roce 1877 W. Pfeffer poprvé změřil osmotický tlak při studiu vodných roztoků třtinového cukru. V roce 1887 Van't Hoff na základě údajů z Pfefferových experimentů stanovil zákon, který určuje osmotický tlak v závislosti na koncentraci rozpuštěné látky a teplotě. Ukázal, že osmotický tlak roztoku je číselně roven tlaku, který by vyvíjely molekuly rozpuštěné látky, kdyby byly v plynném stavu při stejné teplotě a koncentraci.

Pro získání osmotické energie je nutné mít zdroj s nízkou koncentrací soli v blízkosti více či méně koncentrovaného roztoku. V podmínkách Světového oceánu jsou takovými zdroji ústí řek, které do něj tečou.

Energie gradientu slanosti vypočítaná z osmotického tlaku nepodléhá omezením účinnosti spojeným s Carnotovým cyklem; To je jedna z pozitivních vlastností tohoto typu energie. Otázkou je, jak ji nejlépe přeměnit na elektřinu.

V Norsku byla nedávno otevřena první elektrárna na světě využívající k výrobě elektřiny fenomén osmózy. Současný prototyp elektrárny s použitím pouze slané a sladké vody ve svém provozu vyrobí 2-4 kilowatty, ale v budoucnu se toto číslo výrazně zvýší.K výrobě energie využívá stanice postavená norskou společností Statkraft tzv. fenomén osmózy, tedy pohyb roztoků přes membránu na stranu s vyšší koncentrací soli. Vzhledem k tomu, že koncentrace solí v běžné mořské vodě je vyšší než ve sladké vodě, rozvíjí se mezi sladkou a slanou vodou oddělenými membránou jev osmózy a pohyb vodního toku způsobuje, že turbína pracuje a vyrábí energii. již spuštěného prototypu je malý a činí dvě až čtyři kilowatthodiny. Jak vysvětlil projektový manažer Stein Eric Skilhagen, společnost neměla za cíl okamžitě postavit elektrárnu v průmyslovém měřítku, ale důležitější bylo ukázat, že tato technologie může být v zásadě použita v energetickém sektoru. ​​​​​Využití fenoménu osmózy k výrobě elektřiny bylo poprvé navrženo aktivisty ekologických hnutí již v roce 1992, poznamenává web Statkraft. Podle výpočtů inženýrů je dnes možné postavit osmotickou elektrárnu s výkonem 1700 kilowattů za hodinu. Zároveň na rozdíl od jiných stanic využívajících alternativní zdroje energie – solární nebo větrnou – nebude mít počasí žádný vliv na provozní režim stanice. Výkon stávajícího prototypu stačí na to, aby zajistil elektřinu pro pouhý kávovar, ale do roku 2015 Statkraft doufá, že postaví elektrárnu, která bude zásobovat elektřinou vesnici s 10 tisíci soukromými domy.

Mezi budoucí výzvy patří hledání energeticky účinnějších membrán. Pro ty, které se používají na stanici v Hurum, 60 km jižně od Osla, je toto číslo 1 W/m2. Po nějaké době Statkraft zvýší výkon na 2-3 W, ale pro dosažení ziskové úrovně je nutné dosáhnout 5 W.

Odeslat svou dobrou práci do znalostní báze je jednoduché. Použijte níže uvedený formulář

Studenti, postgraduální studenti, mladí vědci, kteří využívají znalostní základnu ve svém studiu a práci, vám budou velmi vděční.

Vloženo na http://www.allbest.ru/

Udržování

Hlavním směrem alternativní energetiky je hledání a využívání alternativních (netradičních) zdrojů energie. Zdroje energie jsou „přirozeně se vyskytující látky a procesy, které umožňují člověku získat energii nezbytnou pro existenci“. Alternativní zdroj energie je obnovitelný zdroj, nahrazuje tradiční zdroje energie na ropu, vyrobený zemní plyn a uhlí, které při spalování uvolňují do atmosféry oxid uhličitý, což přispívá k růstu skleníkového efektu a globálnímu oteplování. Důvodem pro hledání alternativních zdrojů energie je potřeba získávat ji z energie obnovitelných nebo prakticky nevyčerpatelných přírodních zdrojů a jevů. Zohlednit lze také šetrnost k životnímu prostředí a hospodárnost.

V roce 2010 představovala alternativní energie (bez vodní energie) 4,9 % veškeré energie spotřebované lidstvem. Včetně na vytápění a ohřev vody (biomasa, solární a geotermální ohřev vody a vytápění) 3,3 %; biopalivo 0,7 %; výroba elektřiny (větrné, solární, geotermální elektrárny a biomasa v TPP) 0,9 %.Obnovitelné (alternativní) zdroje energie se na celosvětové výrobě elektřiny v roce 2010 podílely jen asi 5 %.V květnu 2009 bylo 13 % elektřiny v USA vyrobené z obnovitelných zdrojů energie. 9,4 % elektřiny bylo vyrobeno z vodních elektráren, asi 1,8 % bylo získáno z větrné energie, 1,3 % z biomasy, 0,4 % z geotermálních zdrojů a 0,3 % ze solární energie. V Austrálii bylo v roce 2009 vyrobeno 8 % elektřiny z obnovitelných zdrojů.

V dnešní době lidé s energií vyžadují stále více energie, protože přicházejí se stále více novými vynálezy, které vyžadují energii.

Energie vznikla před mnoha miliony let, když se lidé naučili rozdělávat oheň: s ohněm lovili, přijímali světlo a teplo a po mnoho let sloužila jako zdroj radosti a optimismu. Ve své eseji budu hovořit o možném ekologickém zdroji energie, který by lidé neznečišťovali svět kolem.

1. Odůvodnění

Proč volím osmotickou elektrárnu jako alternativní formu výroby energie?

Hlavní výhodou je jeho šetrnost k životnímu prostředí - nedochází k hluku a neznečišťuje ovzduší emisemi skleníkových plynů; - je zajištěn nepřetržitý obnovitelný zdroj energie s menšími sezónními výkyvy; - snadná implementace stávající infrastruktury; Osmotická elektrárna může být použita pouze v ústích řek, kde se sladká voda vlévá do vody slané. Fenomén osmózy je v přírodě rozšířený, umožňuje rostlinám absorbovat vlhkost svými listy a běžně se používá v procesu odsolování.

2. Efektivita použití

Osmotická elektrárna je stacionární elektrárna na principu kapalinové difúze (osmózy).

První a v současnosti jedinou osmotickou elektrárnu na světě postavil Statkraft v norském městě Tofte na území celulózky a papírny „Södra Cell Tofte“. Výstavba elektrárny stála 20 milionů dolarů a zahrnovala 10 let výzkumu a vývoje technologií. Tato elektrárna stále vyrábí velmi málo energie: přibližně 2-4 kilowatty. Následně se plánuje zvýšení výroby energie na 10 kilowattů.

V tuto chvíli je elektrárna experimentální, ale pokud budou testy úspěšně dokončeny, bude stanice spuštěna pro komerční využití.

Zdálo by se, že vše je jednoduché. Není proto divu, že myšlenka využití osmózy jako zdroje energie vznikla téměř před půl stoletím. Ale... „Jednou z hlavních překážek byl nedostatek membrán správné kvality," řekl o tom profesor Payneman. „Membrány byly extrémně pomalé, takže účinnost osmotického elektrického generátoru by byla velmi nízká. Ale v V následujících 20-30 letech došlo k několika technologickým průlomům. Zjistili jsme, že dnes vyrábíme extrémně tenké membrány, což znamená, že jejich propustnost se výrazně zvýšila.“ Specialisté z Výzkumného centra GKSS významně přispěli k vývoji právě té membrány, která nyní umožnila realizovat výrobu osmotické energie v praxi – byť zatím čistě experimentální. A z toho vyplývá, že účinnost této energie, i když je malá, je snadno kompenzována masivním rozsahem takových instalací.

alternativní energie osmotické elektrárny

3. Technologie

Takže tam, kde se řeky vlévají do moří a oceánů, máme v sousedství obrovské zdroje sladké i slané vody – to je ideální místo pro stavbu osmotických elektráren. Jak získat energii? Nejjednodušším způsobem je umístit vodu do rezervoáru, který je rozdělen na dva oddíly polopropustnou membránou.

Do jednoho oddělení se přivádí mořská voda a do druhého sladká voda. Kvůli různým koncentracím solí v mořské a sladké vodě procházejí molekuly vody z čerstvého oddělení, snažící se vyrovnat koncentraci soli, přes membránu do mořského oddělení. V důsledku tohoto procesu se v komoře s mořskou vodou vytváří přetlak, který se zase používá k otáčení hydraulické turbíny, která vyrábí elektřinu.

Je také nutné vyzdvihnout výhody a nevýhody osmatické elektřiny.

výhody:

Na rozdíl od větru a slunce poskytují nepřetržitý obnovitelný zdroj energie s malými sezónními výkyvy.

Neexistuje žádný skleníkový efekt.

nedostatky:

Současná membrána má indikátor 1 W/mI. Ukazatel, díky kterému budou stanice ziskové, je 5 W/m². Ve světě existuje několik společností, které vyrábějí podobné membrány (General Electric, Dow Chemical, Hydranautics, Toray Industries), ale zařízení pro osmotickou stanici musí být mnohem tenčí než ty, které se v současnosti vyrábějí.

Osmotická elektrárna může být použita pouze v ústích řek, kde se sladká voda vlévá do vody slané.

4. Vyhlídky

Hlavní výhodou IPS oproti jiným typům elektráren je použití extrémně levných surovin. Ve skutečnosti je zdarma, protože 92–93 % povrchu planety je pokryto slanou vodou a sladkou vodu lze snadno získat pomocí stejné metody osmotického tlaku v jiné instalaci. Instalací elektrárny u ústí řeky tekoucí do moře lze všechny problémy s dodávkami surovin vyřešit jedním tahem. Klimatické podmínky pro provoz IPS nejsou důležité - dokud voda teče, instalace funguje.

V tomto případě nevznikají žádné toxické látky - na výstupu se tvoří stejná slaná voda. IPS je absolutně šetrný k životnímu prostředí a může být instalován v těsné blízkosti obytných oblastí. Elektrárna neškodí zvěři a pro její výstavbu není třeba blokovat řeky přehradami, jako je tomu u vodních elektráren.

Vyhlídky na použití v Rusku. Základem ruského vodního fondu jsou řeky. Rusko, které zabírá asi 12% rozlohy země, se vyznačuje dobře rozvinutou říční sítí a jedinečným vodním pobřežím o délce přibližně 60 tisíc km. Řeky Ruska patří do povodí tří oceánů: Arktidy, Tichého oceánu a Atlantiku. Rusko má tedy obrovský potenciál ve vývoji osmotické energie, zájem o tento zdroj obnovitelné energie roste a vědci po celém světě spojují své síly na jeho vývoji.

Kanadský Hydro-Québec, největší světový výrobce vodní energie, spolupracuje se Statkraftem na výzkumu další fáze technologie PRO. Kromě toho zkoumá možnosti vytvoření osmotických stanic podél kanadského pobřeží.

V Japonsku otevřel Tokijský technologický institut výzkumné centrum pro studium osmotické energie. Podle jeho zaměstnanců energetický potenciál japonských řek - pokud je realizován výstavbou osmotických stanic, kde řeky ústí do moře - umožňuje nahradit 5-6 jaderných elektráren.

Závěr

Úloha energie při udržování a dalším rozvoji civilizace je velmi velká. V moderní společnosti je těžké najít alespoň jednu oblast lidské činnosti, která by nevyžadovala – přímo či nepřímo – více energie, než mohou poskytnout lidské svaly. Spotřeba energie je důležitým ukazatelem životní úrovně. V těch dobách, kdy člověk získával potravu sběrem lesních plodů a lovem zvířat, potřeboval asi 8 MJ energie denně. Po zvládnutí ohně se tato hodnota zvýšila na 16 MJ: v primitivní zemědělské společnosti to bylo 50 MJ a v rozvinutější - 100 MJ.

V procesu rozvoje civilizace byly tradiční zdroje energie mnohokrát nahrazeny novými, vyspělejšími, nikoli proto, že by se starý zdroj vyčerpal.

Nejvýkonnějším zdrojem energie je jádro – lídr v energetice. Zásoby uranu ve srovnání se zásobami uhlí nejsou tak velké. Ale na jednotku hmotnosti obsahuje milionkrát více energie než uhlí. Při výrobě elektřiny v jaderné elektrárně se má za to, že musí být vynaloženo stotisíckrát méně peněz a práce než při získávání energie z uhlí. A jaderné palivo nahrazuje ropu a uhlí... Vždy to tak bylo: další zdroj energie byl také výkonnější. Byla to, abych tak řekl, „militantní“ linie energie. V budoucnu s intenzivním rozvojem energetiky se objeví rozptýlené zdroje energie, které nejsou příliš výkonné, ale s vysokou účinností, šetrné k životnímu prostředí a snadno použitelné. Například rychlý start elektrochemické energie, kterou později zřejmě doplní solární energie. Energie se velmi rychle hromadí, asimiluje a absorbuje všechny nejnovější nápady, vynálezy a vědecké úspěchy. To je pochopitelné: energie je spojena doslova se vším a vše je přitahováno k energii a závisí na ní. Proto energetická chemie, vodíková energie, vesmírné elektrárny, energie utěsněná v antihmotě, kvarky, „černé díry“, vakuum – to jsou jen nejjasnější milníky, tahy, jednotlivé řádky scénáře, který se nám píše před očima a který může se nazývá Energie zítřka.

Závěrem lze konstatovat, že alternativních forem využití energie je nespočet, za předpokladu, že k tomuto účelu musí být vyvinuty účinné a ekonomické metody. Hlavní věcí je provádět energetický rozvoj správným směrem.

Publikováno na Allbest.ru

Podobné dokumenty

Typy klasických zdrojů energie. Hlavní důvody ukazují na důležitost rychlého přechodu na alternativní zdroje energie. Blesk jako zdroj bouřkových vln. Výhody a nevýhody, princip činnosti bleskové elektrárny.

práce v kurzu, přidáno 20.05.2016


Hlavní druhy alternativní energie. Bioenergie, větrná energie, sluneční energie, příliv a odliv, oceány. Slibné způsoby získávání energie. Kumulativní kapacita větrných elektráren v Číně, Indii a USA. Podíl alternativní energie v Rusku.

prezentace, přidáno 25.05.2016


Typické zdroje energie. Problémy moderní energetiky. „Čistota“ přijímané a vyrobené energie jako výhoda alternativní energie. Směrnice pro rozvoj alternativních zdrojů energie. Vodík jako zdroj energie, způsoby jeho výroby.

abstrakt, přidáno 30.05.2016


Hlavní výhody a nevýhody geotermální energie. Světový potenciál geotermální energie a perspektivy jejího využití. Geotermální systém zásobování teplem, výstavba geotermálních elektráren. Poptávka po geotermální energii.

test, přidáno 31.10.2011


Historie vývoje geotermální energie a přeměny geotermální energie na elektrickou a tepelnou energii. Náklady na elektřinu vyrobenou geotermálními elektrárnami. Perspektivy využití alternativní energie a účinnosti zařízení.

abstrakt, přidáno 07.09.2008


Problémy vývoje a existence energie. Druhy alternativních zdrojů energie a jejich vývoj. Zdroje a způsoby využití geotermální energie. Princip fungování geotermální elektrárny. Obecné schéma GeoPP a jeho součástí.

práce v kurzu, přidáno 05.06.2016


Typologie alternativní energie. Obnovitelná energie v arabských zemích. Jaderná energetika a její zásoby v arabských zemích. Přechod na využívání alternativních zdrojů energie. Dosažené výsledky v oblasti alternativních zdrojů energie.

test, přidáno 01.08.2017


Stávající zdroje energie. Typy elektráren. Problémy vývoje a existence energie. Přehled alternativních zdrojů energie. Konstrukce a princip činnosti přílivových elektráren. Energetický výpočet. Stanovení účinnosti.

práce v kurzu, přidáno 23.04.2016


Základní informace o alternativních zdrojích energie. Výhody a nevýhody vakuových rozdělovačů. Snížení závislosti na dodávkách energie. Aplikace zaostřovacích kolektorů. Výhody využívání solární energie šetrné k životnímu prostředí.

abstrakt, přidáno 21.03.2015


Přehled vývoje moderní energetiky a jejích problémů. Obecná charakteristika alternativních zdrojů energie, možnosti jejich využití, výhody a nevýhody. Vývoj v současnosti používaný pro netradiční výrobu energie.