خانه » میوه ها و انواع توت ها » ایستگاه اسمزی نیروگاه اسمزی: انرژی جایگزین از آب دریا انرژی حاصل از نمک: مزایای بیشتر

ایستگاه اسمزی نیروگاه اسمزی: انرژی جایگزین از آب دریا انرژی حاصل از نمک: مزایای بیشتر

یک غشای ویژه که به آب اجازه عبور می دهد، اما نه مولکول های نمک، بین دو مخزن قرار می گیرد. در یکی از آنها آب شیرین و در دیگری آب شور می ریزند. از آنجایی که چنین سیستمی برای تعادل تلاش می کند، به نظر می رسد که آب شورتر آب شیرین را از مخزن خارج می کند. اگر یک ژنراتور در جلوی غشاء قرار گیرد، فشار اضافی پره های آن را می چرخاند و برق تولید می کند.
این ایده، همانطور که اغلب اتفاق می افتد، توسط طبیعت زنده پیشنهاد شد: از همان اصل برای انتقال مواد در سلول ها استفاده می شود - همان غشای تا حدی نفوذپذیر، خاصیت ارتجاعی سلول ها را تضمین می کند. فشار اسمزی از دیرباز با موفقیت توسط انسان در شیرین سازی آب دریا مورد استفاده قرار گرفته است، اما تاکنون برای اولین بار از آن برای تولید برق استفاده شده است.
در حال حاضر، نمونه اولیه حدود 1 کیلووات انرژی تولید می کند. در آینده نزدیک این رقم ممکن است به 2-4 کیلو وات افزایش یابد. برای صحبت در مورد سودآوری تولید، لازم است تولیدی در حدود 5 کیلو وات بدست آوریم. با این حال، این یک کار بسیار واقعی است. تا سال 2015، برنامه ریزی شده است که یک ایستگاه بزرگ ساخته شود که 25 مگاوات تولید می کند که برق 10000 خانوار متوسط را تامین می کند. در آینده، انتظار می‌رود که IPS به قدری قدرتمند شود که بتواند 1700 TW در سال تولید کند، به اندازه‌ای که در حال حاضر نیمی از اروپا تولید می‌کند. وظیفه اصلی در حال حاضر یافتن غشاهای کارآمدتر است.
این بازی قطعا ارزش شمع را دارد. مزایای ایستگاه های اسمزی آشکار است. اولاً، آب شور (آب دریای معمولی برای فعالیت ایستگاه مناسب است) یک منبع طبیعی پایان ناپذیر است. سطح زمین 94 درصد پوشیده از آب است که 97 درصد آن نمک است، بنابراین همیشه سوخت برای چنین ایستگاه هایی وجود خواهد داشت. ثانیاً، سازماندهی یک UES نیازی به ساخت سایت های ویژه ندارد: هر محل استفاده نشده از شرکت های موجود یا سایر ساختمان های اداری مناسب است. علاوه بر این، IPS را می توان در دهانه رودخانه ها نصب کرد، جایی که آب شیرین به دریای نمک یا اقیانوس می ریزد - و در این مورد حتی نیازی به پر کردن مخازن خاص با آب نیست.

آب شیرین + آب دریا = منبع انرژی

معمولاً در جایی که رودخانه ای به دریا می ریزد، آب شیرین به سادگی با آب نمک مخلوط می شود و هیچ فشاری در آنجا وجود ندارد که بتواند منبع انرژی باشد. پروفسور کلاوس-ویکتور پینمان از مؤسسه تحقیقات پلیمری مرکز تحقیقات GKSS در شهر Geesthacht در شمال آلمان، شرایطی را که برای وقوع فشار اسمزی ضروری است، نام می‌برد: «اگر آب دریا و آب شیرین قبل از آن توسط یک فیلتر جدا شوند. اختلاط - غشای ویژه ای که اجازه عبور آب را می دهد، اما نسبت به نمک نفوذ ناپذیر است، سپس تمایل محلول ها به تعادل ترمودینامیکی و یکسان سازی غلظت ها تنها به این دلیل است که آب به محلول نمک نفوذ می کند و نمک می تواند وارد آب شیرین نشو».

اگر این اتفاق در یک مخزن بسته رخ دهد، فشار هیدرواستاتیک اضافی، به نام فشار اسمزی، از آب دریا ایجاد می شود. برای استفاده از آن برای تولید انرژی، در نقطه ای که رودخانه به دریا می ریزد، باید یک مخزن بزرگ با دو محفظه نصب کنید که توسط یک غشای نیمه تراوا از یکدیگر جدا شده و اجازه عبور آب و عدم عبور نمک را می دهد. از طریق. یک اتاق با آب نمک و دیگری با آب شیرین پر شده است. پروفسور پینمن تأکید می‌کند: «فشار اسمزی حاصل می‌تواند بسیار زیاد باشد.» این فشار تقریباً به 25 بار می‌رسد که مربوط به فشار آب در پای آبشاری است که از ارتفاع 100 متری سقوط می‌کند.

آب تحت چنین فشار اسمزی بالا به یک توربین ژنراتور که برق تولید می کند عرضه می شود.

نکته اصلی غشای مناسب است

به نظر می رسد که همه چیز ساده است. بنابراین، جای تعجب نیست که ایده استفاده از اسمز به عنوان منبع انرژی تقریباً نیم قرن پیش سرچشمه گرفته است. پروفسور پینمن می گوید: «یکی از موانع اصلی در آن زمان نبود غشاهای با کیفیت مناسب بود. غشاها بسیار کند بودند، بنابراین راندمان مولد الکتریکی اسمزی بسیار پایین بود. در 20 تا 30 سال بعد، چندین پیشرفت تکنولوژیک رخ داد. ما امروز یاد گرفتیم که غشاهای بسیار نازکی تولید می کنیم، به این معنی که توان عملیاتی آنها به طور قابل توجهی بالاتر شده است."
متخصصان مرکز تحقیقات GKSS سهم قابل توجهی در توسعه غشایی داشتند که اکنون امکان اجرای تولید انرژی اسمزی را در عمل - البته هنوز کاملاً تجربی - ممکن کرده است. یکی از توسعه دهندگان، کارستن بلیک، توضیح می دهد: "ضخامت غشاء حدود 0.1 میکرومتر است. برای مقایسه، قطر موی انسان 50 تا 100 میکرومتر است. این لایه نازک است که در نهایت آب دریا را از شیرین جدا می کند."

واضح است که چنین غشای نازکی به خودی خود نمی تواند فشار اسمزی بالا را تحمل کند. بنابراین، روی یک پایه متخلخل، اسفنج مانند اما بسیار بادوام اعمال می شود. به طور کلی، چنین پارتیشنی مانند کاغذ براق به نظر می رسد و این واقعیت که یک فیلم روی آن وجود دارد، با چشم غیرمسلح غیرممکن است.

چشم اندازهای روشن

سرمایه گذاری چند میلیون یورویی برای ساخت کارخانه آزمایشی مورد نیاز بود. سرمایه گذارانی که آماده ریسک کردن بودند، اگرچه نه فوراً، اما هنوز پیدا شدند. Statkraft، یکی از بزرگترین شرکت های انرژی در نروژ و یک رهبر اروپایی در استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر، داوطلبانه برای تامین مالی این پروژه نوآورانه شرکت کرد. پروفسور پینمن یادآور می شود: "آنها در مورد این فناوری شنیدند، خوشحال شدند و با ما قرارداد همکاری امضا کردند. اتحادیه اروپا 2 میلیون یورو برای اجرای این پروژه اختصاص داد و بقیه بودجه توسط Statkraft و تعدادی دیگر از شرکت ها تامین شد. از جمله موسسه ما."

"تعدادی از شرکت های دیگر" مراکز تحقیقاتی در فنلاند و پرتغال و همچنین یک شرکت تحقیقاتی نروژی هستند. این نیروگاه آزمایشی با ظرفیت 2 تا 4 کیلووات که در اسلوفیورد در نزدیکی شهر توفت ساخته شده و امروز افتتاح شد، برای آزمایش و بهبود فناوری نوآورانه طراحی شده است. اما مدیریت Statkraft مطمئن است که در چند سال آینده به استفاده تجاری از اسمز خواهد رسید. و کل پتانسیل جهانی تولید انرژی اسمزی کمتر از 1600-1700 تراوات ساعت در سال تخمین زده می شود - این تقریباً نیمی از مصرف انرژی کل اتحادیه اروپا است. مهمترین مزیت چنین تاسیساتی سازگاری با محیط زیست آنها است - آنها صدا ایجاد نمی کنند و جو را با انتشار گازهای گلخانه ای آلوده نمی کنند. علاوه بر این، ادغام آنها در زیرساخت های موجود آسان است.

دوستی با محیط زیست

به طور جداگانه، من می خواهم به دوستی مطلق محیط زیست این روش تولید برق اشاره کنم. بدون زباله، مواد مخزن اکسید کننده، دود مضر. IPS را می توان حتی در داخل شهر بدون آسیب رساندن به ساکنان آن نصب کرد.
همچنین عملکرد IPS برای شروع نیازی به منابع انرژی دیگر ندارد و به شرایط آب و هوایی بستگی ندارد. همه اینها IPS را به روشی تقریبا ایده آل برای تولید برق تبدیل می کند.

پدیده اسمز بیش از 40 سال است که در مقیاس صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. فقط این اسمز رو به جلو کلاسیک Abbot Nollet نیست، بلکه به اصطلاح اسمز معکوس است - یک فرآیند مصنوعی نفوذ یک حلال از یک محلول غلیظ به یک محلول رقیق تحت تأثیر فشار بیش از فشار اسمزی طبیعی. این فناوری از اوایل دهه 1970 در کارخانه های نمک زدایی و تصفیه مورد استفاده قرار گرفت. آب شور دریا بر روی یک غشای خاص پمپ می شود و با عبور از منافذ آن، از درصد قابل توجهی نمک های معدنی و همچنین باکتری ها و حتی ویروس ها محروم می شود. پمپاژ آب شور یا آلوده به انرژی زیادی نیاز دارد، اما این بازی ارزش شمع را دارد - مناطق زیادی در این سیاره وجود دارند که کمبود آب آشامیدنی یک مشکل حاد است.

سخت است باور کنیم که تفاوت صرف در غلظت دو محلول می تواند نیروی جدی ایجاد کند، اما درست است: فشار اسمزی می تواند سطح آب دریا را تا 120 متر افزایش دهد.

آزمایشات تبدیل فشار اسمزی به انرژی الکتریکی توسط گروه ها و شرکت های علمی مختلف از اوایل دهه 1970 انجام شده است. اصل این فرآیند واضح بود: جریان آب تازه (رودخانه) که از طریق منافذ غشاء نفوذ می کند، فشار را در مخزن آب دریا افزایش می دهد و در نتیجه به توربین اجازه می دهد تا بچرخد. سپس آب شور پسماند به دریا رها می شود. تنها مشکل این بود که غشاهای کلاسیک PRO (اسمز عقب‌افتاده فشار) بیش از حد گران، دمدمی مزاج بودند و قدرت جریان مورد نیاز را فراهم نمی‌کردند. در اواخر دهه 1980، زمانی که شیمیدانان نروژی تورلیف هولت و ثور تورسن از مؤسسه SINTEF راه حل این مشکل را بر عهده گرفتند، موضوع از بین رفت.

در تصاویر شماتیک، غشای اسمزی به صورت دیوار کشیده می شود. در واقع یک رول است که در بدنه استوانه ای محصور شده است. ساختار چند لایه آن لایه هایی از آب شیرین و نمک را جایگزین می کند.

غشاهای Loeb برای حفظ حداکثر عملکرد به درجه بالینی نیاز داشتند. طراحی ماژول غشایی ایستگاه نمک‌زدایی مستلزم وجود یک فیلتر درشت اولیه و یک پمپ قدرتمند بود که زباله‌ها را از سطح کار غشا حذف می‌کرد.

هولت و تورسن با تجزیه و تحلیل ویژگی های بیشتر مواد امیدوار کننده، پلی اتیلن اصلاح شده ارزان قیمت را انتخاب کردند. انتشارات آنها در مجلات علمی توجه متخصصان Statcraft را به خود جلب کرد و از شیمیدانان نروژی دعوت شد تا تحت نظارت شرکت انرژی به کار خود ادامه دهند. در سال 2001، برنامه غشایی Statcraft یک کمک مالی دولتی دریافت کرد. با استفاده از وجوه دریافتی، یک تاسیسات اسمزی آزمایشی در Sunndalsjor ساخته شد تا نمونه‌های غشایی را آزمایش کند و فناوری را به طور کلی آزمایش کند. سطح فعال در آن کمی بالاتر از 200 متر مربع بود.

تفاوت بین شوری (در اصطلاح علمی - گرادیان شوری) آب شیرین و دریا، اصل اساسی عملکرد یک نیروگاه اسمزی است. هرچه بزرگتر باشد، حجم و سرعت جریان روی غشا و در نتیجه مقدار انرژی تولید شده توسط توربین هیدرولیک بیشتر می شود. در تافت، آب شیرین با نیروی جاذبه بر روی غشاء جریان می یابد؛ در نتیجه اسمز، فشار آب دریا در طرف دیگر به شدت افزایش می یابد. قدرت اسمز بسیار زیاد است - فشار می تواند سطح آب دریا را تا 120 متر افزایش دهد.

در مرحله بعد، آب دریا رقیق شده از طریق توزیع کننده فشار به پره های توربین سرازیر می شود و با دادن تمام انرژی به آنها، به دریا پرتاب می شود. توزیع کننده فشار بخشی از انرژی جریان را می گیرد و پمپ های پمپاژ آب دریا را می چرخاند. به این ترتیب می توان کارایی ایستگاه را به میزان قابل توجهی افزایش داد. ریک استوور، مدیر ارشد فناوری در Energy Recovery که چنین دستگاه‌هایی را برای کارخانه‌های نمک‌زدایی می‌سازد، تخمین می‌زند که راندمان انتقال انرژی توزیع‌کنندگان نزدیک به 98 درصد است. دقیقاً همین دستگاه های نمک زدایی به رساندن آب آشامیدنی به ساختمان های مسکونی کمک می کند.

همانطور که Skillhagen اشاره می کند، در حالت ایده آل، نیروگاه های اسمزی باید با نیروگاه های نمک زدایی ترکیب شوند - شوری آب باقیمانده دریا در دومی 10 برابر بیشتر از سطح طبیعی است. در چنین پشت سر هم، راندمان تولید انرژی حداقل دو برابر افزایش می یابد.

کار ساخت و ساز در Tofte در پاییز 2008 آغاز شد. یک انبار خالی در محل کارخانه خمیر کاغذ Sódra Cell اجاره شد. در طبقه اول آبشاری از فیلترهای توری و کوارتز برای تصفیه آب رودخانه و دریا تعبیه شده بود و در طبقه دوم ماشین آلات وجود داشت. در دسامبر همان سال، ماژول های ممبران و توزیع کننده فشار بلند و نصب شدند. در فوریه 2009، گروهی از غواصان دو خط لوله موازی در امتداد خلیج ایجاد کردند - برای آب شیرین و دریا.

آب دریا در تافت از عمق 35 تا 50 متر جمع آوری می شود - در این لایه شوری آن بهینه است. علاوه بر این، در آنجا بسیار تمیزتر از سطح است. اما با وجود این، غشاهای ایستگاه نیاز به تمیز کردن منظم دارند تا بقایای آلی که ریز منافذ را مسدود می‌کنند، حذف شوند.

از آوریل 2009، نیروگاه به صورت آزمایشی مورد بهره برداری قرار گرفت و در ماه نوامبر، با دست سبک پرنسس مت ماریت، با پتانسیل کامل راه اندازی شد. Skillhagen اطمینان می دهد که پس از Tofte، Statcraft پروژه های مشابه، اما پیشرفته تری خواهد داشت. و نه تنها در نروژ. به گفته وی، مجموعه زیرزمینی به اندازه یک زمین فوتبال قادر است برق کل یک شهر را با 15000 خانه انفرادی بدون وقفه تامین کند. علاوه بر این، بر خلاف توربین های بادی، چنین نصب اسمزی عملاً بی صدا است، منظره آشنا را تغییر نمی دهد و بر سلامت انسان تأثیر نمی گذارد. و خود طبیعت از پر کردن ذخایر نمک و آب شیرین مراقبت خواهد کرد.

تاکنون تنها یک نمونه اولیه از نیروگاه اسمزی در جهان وجود دارد. اما در آینده صدها نفر از آنها وجود خواهد داشت.

اصول عملکرد نیروگاه اسمزی

عملکرد نیروگاه مبتنی بر اثر اسمزی است - خاصیت غشاهای طراحی شده خاص برای عبور تنها ذرات خاص. به عنوان مثال، بیایید یک غشاء را بین دو ظرف نصب کنیم و در یکی از آنها آب مقطر و در دیگری یک محلول نمکی بریزیم. مولکول های آب آزادانه از غشاء عبور می کنند، اما ذرات نمک این کار را نمی کنند. و از آنجایی که در چنین شرایطی مایعات تمایل به تعادل خواهند داشت، به زودی آب شیرین با نیروی جاذبه به هر دو ظرف پخش می شود.

اگر تفاوت در ترکیب محلول ها بسیار زیاد باشد، جریان مایع از طریق غشاء بسیار قوی خواهد بود. با قرار دادن یک توربین هیدرولیک در مسیر آن می توان برق تولید کرد. این ساده ترین طراحی یک نیروگاه اسمزی است. در حال حاضر، مواد خام بهینه برای آن آب شور دریا و آب شیرین رودخانه - منابع انرژی تجدید پذیر است.

یک نیروگاه آزمایشی از این نوع در سال 2009 در نزدیکی شهر اسلو نروژ ساخته شد. بهره وری آن کم است - 4 کیلو وات یا 1 وات در هر 1 متر مربع. غشاها در آینده نزدیک این رقم به 5 وات در هر متر مربع افزایش خواهد یافت. تا سال 2015، نروژی ها قصد دارند یک نیروگاه اسمزی تجاری با ظرفیت حدود 25 مگاوات بسازند.

چشم انداز استفاده از این منبع انرژی

مزیت اصلی IPS نسبت به سایر نیروگاه ها استفاده از مواد خام بسیار ارزان آن است. در واقع، رایگان است، زیرا 92-93٪ از سطح سیاره با آب نمک پوشیده شده است، و آب شیرین با استفاده از همان روش فشار اسمزی در تاسیسات دیگری به راحتی بدست می آید. با نصب نیروگاه در دهانه رودخانه ای که به دریا می ریزد می توان تمام مشکلات تامین مواد اولیه را به یکباره حل کرد. شرایط آب و هوایی برای عملکرد IPS مهم نیست - تا زمانی که آب جریان دارد، نصب کار می کند.

در این مورد، هیچ ماده سمی ایجاد نمی شود - همان آب نمک در خروجی تشکیل می شود. IPS کاملاً سازگار با محیط زیست است و می توان آن را در نزدیکی مناطق مسکونی نصب کرد. این نیروگاه به حیات وحش آسیبی نمی رساند و برای ساخت آن نیازی به مسدود کردن رودخانه ها با سدها نیست، مانند نیروگاه های برق آبی. و راندمان پایین نیروگاه به راحتی با مقیاس عظیم چنین تاسیساتی جبران می شود.

هیچ اشتباهی در عنوان وجود ندارد، نه از "فضا"، بلکه دقیقا از "اسموز"

هر روز متقاعد می شویم که توسط بسیاری از غیرمنتظره ترین منابع انرژی تجدید پذیر احاطه شده ایم. علاوه بر خورشید، باد، جریان‌ها و جزر و مد، ژنراتورهایی که با نمک کار می‌کنند - یا بهتر است بگوییم، با تفاوتی که بین آب شیرین و آب دریا ایجاد می‌کند - می‌توانند برای تولید برق استفاده شوند. این اختلاف گرادیان شوری نامیده می شود و به لطف پدیده اسمز می توان از آن برای بدست آوردن فشار اضافی سیال استفاده کرد که توسط توربین های معمولی به الکتریسیته تبدیل می شود.

چندین روش شناخته شده برای تبدیل انرژی شیب شوری به الکتریسیته وجود دارد. امیدوارکننده ترین مورد امروزه تبدیل با استفاده از اسمز است، به همین دلیل است که انرژی گرادیان شوری اغلب به عنوان انرژی اسمز شناخته می شود. اما روش های دیگری برای تبدیل انرژی گرادیان شوری اساساً امکان پذیر است.

پدیده اسمز به شرح زیر است. اگر یک غشای نیمه تراوا (غشاء) بگیرید و آن را به عنوان پارتیشن در هر ظرفی بین آب شیرین و نمک قرار دهید، سپس نیروهای اسمزی شروع به پمپاژ آب شیرین به آب نمک خواهند کرد. مولکول‌های آب شیرین از غشای جداسازی به نیمه دوم ظرف پر از آب نمک عبور می‌کنند و غشاء اجازه نمی‌دهد مولکول‌های نمک با آب شیرین به نیمه اول منتقل شوند. برای این خاصیت غشاء نیمه تراوا نامیده می شود. انرژی آزاد شده در طی این فرآیند به صورت افزایش فشار ناشی از قسمتی از ظرف با آب نمک ظاهر می شود. این فشار اسمزی است (گاهی اوقات به آن آبشار اسمزی می گویند). حداکثر مقدار فشار اسمزی اختلاف فشار بین محلول (یعنی آب نمک) و حلال (یعنی آب شیرین) است که در آن اسمز متوقف می شود که به دلیل تشکیل فشارهای مساوی در دو طرف غشای نیمه تراوا رخ می دهد. . افزایش فشار حاصل در آب نمک نیمی از ظرف، نیروهای اسمزی را که مولکول های آب شیرین را از طریق غشای نیمه تراوا وارد آب نمک می کند، متعادل می کند.

پدیده اسمز از دیرباز شناخته شده است. اولین بار توسط A. Podlo در سال 1748 مشاهده شد، اما مطالعه دقیق بیش از یک قرن بعد آغاز شد. در سال 1877، W. Pfeffer برای اولین بار فشار اسمزی را هنگام مطالعه محلول های آبی قند نیشکر اندازه گیری کرد. در سال 1887، وانت هاف، بر اساس داده های آزمایشات فافر، قانونی را ایجاد کرد که فشار اسمزی را بسته به غلظت ماده محلول و دما تعیین می کند. او نشان داد که فشار اسمزی یک محلول از نظر عددی برابر با فشاری است که مولکول‌های ماده محلول اگر در حالت گازی در دما و غلظت یکسان باشند، اعمال می‌کنند.

برای به دست آوردن انرژی اسمزی باید منبعی با غلظت نمک کم در نزدیکی محلول کم و بیش غلیظ وجود داشت. در شرایط اقیانوس جهانی چنین سرچشمه هایی دهانه رودخانه هایی است که به آن می ریزند.

انرژی گرادیان شوری محاسبه شده از فشار اسمزی مشمول محدودیت‌های بازده مرتبط با چرخه کارنو نیست. این یکی از ویژگی های مثبت این نوع انرژی است. سوال این است که چگونه می توان آن را به برق تبدیل کرد.

اولین نیروگاه جهان با استفاده از پدیده اسمز برای تولید برق اخیرا در نروژ افتتاح شد. نمونه اولیه این نیروگاه تنها با استفاده از آب نمک و شیرین در عملیات خود، 2 تا 4 کیلووات برق تولید خواهد کرد، اما در آینده این رقم به میزان قابل توجهی افزایش خواهد یافت.برای تولید انرژی، این نیروگاه که توسط شرکت نروژی Statkraft ساخته شده است، از پدیده اسمز، یعنی حرکت محلول ها از طریق غشاء به سمت غلظت نمک بالاتر. از آنجایی که غلظت املاح در آب معمولی دریا بیشتر از آب شیرین است، پدیده اسمز بین آب شیرین و شور جدا شده توسط غشایی ایجاد می شود و حرکت جریان آب باعث می شود که توربین به کار بیفتد و انرژی تولید کند. نمونه اولیه از قبل پرتاب شده کوچک است و دو تا چهار کیلووات ساعت است. همانطور که مدیر پروژه Stein Eric Skilhagen توضیح داد، شرکت هدفی برای ساخت فوری یک نیروگاه در مقیاس صنعتی نداشت؛ مهمتر نشان دادن این بود که این فناوری، در اصل، می تواند در بخش انرژی استفاده شود. استفاده از پدیده اسمز برای تولید الکتریسیته اولین بار توسط فعالان جنبش های زیست محیطی در سال 1992 مطرح شد. بر اساس محاسبات مهندسان، امروزه امکان ساخت نیروگاه اسمزی با ظرفیت ۱۷۰۰ کیلووات در ساعت وجود دارد. در عین حال، بر خلاف سایر ایستگاه ها که از منابع انرژی جایگزین - خورشیدی یا بادی استفاده می کنند - آب و هوا هیچ تاثیری بر حالت عملکرد ایستگاه نخواهد داشت. قدرت نمونه اولیه موجود برای تامین برق فقط برای یک قهوه ساز کافی است، اما استاتکرافت امیدوار است تا سال 2015 نیروگاهی بسازد که برق روستایی با 10 هزار خانه شخصی را تامین کند.

از جمله چالش های پیش رو، جستجوی غشاهای با انرژی کارآمدتر است. برای کسانی که در ایستگاه Hurum، 60 کیلومتری جنوب اسلو استفاده می شوند، این رقم 1 W/m2 است. پس از مدتی، Statkraft قدرت را به 2-3 وات افزایش می دهد، اما برای رسیدن به سطح سودآوری باید به 5 وات رسید.

ارسال کار خوب خود در پایگاه دانش ساده است. از فرم زیر استفاده کنید

دانشجویان، دانشجویان تحصیلات تکمیلی، دانشمندان جوانی که از دانش پایه در تحصیل و کار خود استفاده می کنند از شما بسیار سپاسگزار خواهند بود.

نوشته شده در http://www.allbest.ru/

نگهداری

جهت اصلی انرژی جایگزین جستجو و استفاده از منابع انرژی جایگزین (غیر سنتی) است. منابع انرژی «مواد و فرآیندهایی هستند که به طور طبیعی اتفاق می‌افتند که به فرد اجازه می‌دهند انرژی لازم برای وجود را به دست آورند». یک منبع انرژی جایگزین، یک منبع تجدیدپذیر است؛ این منبع جایگزین منابع انرژی سنتی است که با نفت کار می‌کنند، گاز طبیعی و زغال سنگ تولید می‌کنند، که وقتی سوزانده می‌شوند، دی اکسید کربن را در جو آزاد می‌کنند که به رشد اثر گلخانه‌ای و گرم شدن کره زمین کمک می‌کند. دلیل جستجوی منابع انرژی جایگزین، نیاز به دستیابی به آن از انرژی منابع و پدیده های طبیعی تجدیدپذیر یا عملاً پایان ناپذیر است. دوستی با محیط زیست و مقرون به صرفه بودن نیز ممکن است در نظر گرفته شود.

در سال 2010، انرژی جایگزین (بدون احتساب نیروگاه های آبی) 4.9 درصد از کل انرژی مصرف شده توسط بشر را تشکیل می داد. از جمله برای گرمایش و گرمایش آب (زیست توده، گرمایش و گرمایش آب خورشیدی و زمین گرمایی) 3.3٪؛ سوخت زیستی 0.7٪; تولید برق (بادی، خورشیدی، نیروگاه های زمین گرمایی و زیست توده در TPP) 0.9 درصد منابع انرژی تجدیدپذیر (جایگزین) تنها حدود 5 درصد از تولید برق جهانی در سال 2010 را تشکیل می دهند. در می 2009، 13 درصد از برق در ایالات متحده تولید شده از منابع انرژی تجدیدپذیر 9.4 درصد برق از نیروگاه های برق آبی، حدود 1.8 درصد از انرژی باد، 1.3 درصد از زیست توده، 0.4 درصد از منابع زمین گرمایی و 0.3 درصد از انرژی خورشیدی به دست آمده است. در استرالیا در سال 2009، 8 درصد برق از منابع تجدیدپذیر تولید می شد.

امروزه، افراد انرژی به انرژی بیشتر و بیشتری نیاز دارند، زیرا اختراعات جدیدی که نیاز به انرژی دارند بیشتر و بیشتر می کنند.

انرژی میلیون‌ها سال پیش به وجود آمد که مردم یاد گرفتند آتش بسازند: آنها با آتش شکار می‌کردند، نور و گرما دریافت می‌کردند و برای سال‌ها منبع شادی و خوش‌بینی بود. در مقاله خود من در مورد یک منبع انرژی دوستدار محیط زیست احتمالی صحبت خواهم کرد که مردم جهان اطراف را آلوده نکنند.

1. بنیاد و پایه

چرا نیروگاه اسمزی را به عنوان جایگزین تولید انرژی انتخاب می کنم؟

مزیت اصلی آن سازگاری با محیط زیست است - بدون سر و صدا وجود ندارد و جو را با انتشار گازهای گلخانه ای آلوده نمی کند. - یک منبع انرژی تجدیدپذیر پیوسته با نوسانات فصلی جزئی ارائه می شود. - اجرای آسان زیرساخت های موجود نیروگاه اسمزی را فقط می توان در مصب هایی که آب شیرین به آب شور می ریزد استفاده کرد. پدیده اسمز در طبیعت گسترده است و به گیاهان اجازه می دهد تا رطوبت را از طریق برگ های خود جذب کنند و معمولاً در فرآیند نمک زدایی استفاده می شود.

2. کارایی استفاده

نیروگاه اسمزی یک نیروگاه ثابت بر اساس اصل انتشار مایع (اسموز) است.

اولین و تنها نیروگاه اسمزی در جهان در حال حاضر توسط Statkraft در شهر نروژی Tofte، در قلمرو کارخانه خمیر و کاغذ "Södra Cell Tofte" ساخته شد. ساخت این نیروگاه 20 میلیون دلار هزینه داشت و 10 سال تحقیق و توسعه فناوری را در بر گرفت. این نیروگاه هنوز انرژی بسیار کمی تولید می کند: تقریباً 2-4 کیلووات. متعاقباً قرار است تولید انرژی به 10 کیلووات افزایش یابد.

در حال حاضر نیروگاه آزمایشی است، اما در صورت موفقیت آمیز بودن آزمایشات، نیروگاه برای استفاده تجاری راه اندازی می شود.

به نظر می رسد که همه چیز ساده است. بنابراین، جای تعجب نیست که ایده استفاده از اسمز به عنوان منبع انرژی تقریباً نیم قرن پیش سرچشمه گرفته است. پروفسور پینمن در این باره گفت: «یکی از موانع اصلی نبود غشاهای با کیفیت مناسب بود. غشاها بسیار کند بودند، بنابراین راندمان ژنراتور اسمزی بسیار پایین خواهد بود. اما در در 20 تا 30 سال آینده، چندین پیشرفت فناوری رخ داد. ما امروز آموخته‌ایم که غشاهای بسیار نازکی تولید می‌کنیم، که به این معنی است که توان عملیاتی آن‌ها به طور قابل توجهی بالاتر شده است. متخصصان مرکز تحقیقات GKSS سهم قابل توجهی در توسعه غشایی داشتند که اکنون امکان اجرای تولید انرژی اسمزی را در عمل - البته هنوز کاملاً تجربی - ممکن کرده است. و از این نتیجه می شود که راندمان این انرژی، اگرچه کم است، اما به راحتی با مقیاس عظیم چنین تاسیساتی جبران می شود.

انرژی جایگزین نیروگاه اسمزی

3. فن آوری ها

بنابراین، جایی که رودخانه ها به دریاها و اقیانوس ها می ریزند، ما منابع عظیمی از آب شیرین و نمک در همسایگی داریم - این مکان ایده آلی برای ساخت نیروگاه های اسمزی است. چگونه انرژی بگیریم؟ ساده ترین راه قرار دادن آب در یک مخزن است که توسط یک غشای نیمه تراوا به دو قسمت تقسیم می شود.

آب دریا به یک محفظه و آب شیرین به قسمت دیگر تامین می شود. با توجه به غلظت‌های مختلف نمک در دریا و آب شیرین، مولکول‌های آب از محفظه تازه، در تلاش برای یکسان کردن غلظت نمک، از غشاء به محفظه دریا عبور می‌کنند. در نتیجه این فرآیند، فشار اضافی در محفظه آب دریا ایجاد می شود که به نوبه خود برای چرخاندن یک توربین هیدرولیک که برق تولید می کند استفاده می شود.

همچنین باید مزایا و معایب الکتریسیته اسماتیک را برجسته کرد.

مزایای:

برخلاف باد و خورشید، آنها یک منبع انرژی تجدیدپذیر پیوسته را با تغییرات فصلی کمی ارائه می کنند.

اثر گلخانه ای وجود ندارد.

ایرادات:

غشاء فعلی دارای نشانگر 1 W/mI است. شاخصی که ایستگاه ها را سودآور می کند 5 وات بر متر مربع است. شرکت‌های مختلفی در دنیا وجود دارند که غشاهای مشابهی را تولید می‌کنند (جنرال الکتریک، داو کیمیکال، هیدرانوتیک، صنایع Toray)، اما دستگاه‌های ایستگاه اسمزی باید بسیار نازک‌تر از دستگاه‌هایی باشند که در حال حاضر تولید می‌شوند.

نیروگاه اسمزی را فقط می توان در مصب هایی که آب شیرین به آب شور می ریزد استفاده کرد.

4. چشم انداز

چشم انداز استفاده در روسیه رودخانه ها اساس صندوق آب روسیه هستند. روسیه با اشغال حدود 12٪ از مساحت زمین، با یک شبکه رودخانه به خوبی توسعه یافته، و همچنین یک ساحل آبی منحصر به فرد با طول حدود 60 هزار کیلومتر متمایز است. رودخانه های روسیه به حوضه های سه اقیانوس تعلق دارند: قطب شمال، اقیانوس آرام و اقیانوس اطلس. بنابراین، روسیه دارای پتانسیل عظیمی در توسعه انرژی اسمزی است، علاقه به این منبع انرژی تجدیدپذیر در حال افزایش است و دانشمندان در سراسر جهان در حال پیوستن به نیروهای خود برای توسعه آن هستند.

Hydro-Québec کانادا، بزرگترین تولید کننده برق آبی جهان، با Statkraft برای تحقیق در مورد فاز بعدی فناوری PRO همکاری می کند. علاوه بر این، امکان ایجاد ایستگاه های اسمزی در امتداد خط ساحلی کانادا را بررسی می کند.

در ژاپن، موسسه فناوری توکیو یک مرکز تحقیقاتی برای مطالعه انرژی اسمزی افتتاح کرده است. به گفته کارمندان او، پتانسیل انرژی رودخانه های ژاپن - اگر با ساخت ایستگاه های اسمزی که رودخانه ها به دریا می ریزند تحقق یابد - امکان جایگزینی 5-6 نیروگاه هسته ای را فراهم می کند.

نتیجه

نقش انرژی در حفظ و توسعه بیشتر تمدن بسیار زیاد است. در جامعه مدرن، یافتن حداقل یک حوزه از فعالیت های انسانی که به طور مستقیم یا غیرمستقیم نیازی به انرژی بیشتری نسبت به ماهیچه های انسان نداشته باشد، دشوار است. مصرف انرژی یک شاخص مهم برای استانداردهای زندگی است. در آن روزها، زمانی که فردی با جمع آوری میوه های جنگلی و شکار حیوانات غذا به دست می آورد، روزانه به حدود 8 مگا ژول انرژی نیاز داشت. پس از تسلط بر آتش، این مقدار به 16 مگا ژول افزایش یافت: در یک جامعه کشاورزی ابتدایی 50 مگا ژول و در یک جامعه توسعه یافته تر - 100 مگا ژول بود.

در روند توسعه تمدن، منابع انرژی سنتی بارها با منابع جدید و پیشرفته‌تر جایگزین شدند، نه به این دلیل که منبع قدیمی تمام شده بود.

قوی ترین منبع انرژی هسته ای است - رهبر در انرژی. ذخایر اورانیوم در مقایسه با ذخایر زغال سنگ چندان زیاد نیست. اما در واحد وزن آن میلیون ها برابر بیشتر از زغال سنگ انرژی دارد. هنگام تولید برق در یک نیروگاه هسته ای، اعتقاد بر این است که صد هزار برابر پول و نیروی کار کمتری نسبت به استخراج انرژی از زغال سنگ باید خرج شود. و سوخت هسته ای جایگزین نفت و زغال سنگ می شود... همیشه اینگونه بوده است: منبع بعدی انرژی نیز قدرتمندتر بود. این، به اصطلاح، یک خط انرژی "مبارزانه" بود. در آینده، با توسعه شدید انرژی، منابع انرژی پراکنده ظاهر خواهند شد که خیلی قدرتمند نیستند، اما با راندمان بالا، سازگار با محیط زیست و استفاده آسان هستند. به عنوان مثال، شروع سریع انرژی الکتروشیمیایی، که ظاهراً بعداً با انرژی خورشیدی تکمیل خواهد شد. انرژی بسیار سریع انباشته می شود، جذب می شود و تمام آخرین ایده ها، اختراعات و دستاوردهای علمی را جذب می کند. این قابل درک است: انرژی به معنای واقعی کلمه به همه چیز متصل است و همه چیز به سمت انرژی کشیده می شود و به آن بستگی دارد. بنابراین، شیمی انرژی، انرژی هیدروژن، نیروگاه های فضایی، انرژی مهر و موم شده در ضد ماده، کوارک ها، "سیاه چاله ها"، خلاء - اینها فقط درخشان ترین نقاط عطف، سکته مغزی، خطوط منفرد سناریویی هستند که در مقابل چشمان ما نوشته می شود و می توانند انرژی فردا نامیده شود.

در نتیجه می توان نتیجه گرفت که اشکال جایگزین استفاده از انرژی بی شمار است، مشروط بر اینکه روش های کارآمد و اقتصادی برای این منظور توسعه یابد. نکته اصلی این است که توسعه انرژی در جهت درست انجام شود.

ارسال شده در Allbest.ru

...

اسناد مشابه

انواع منابع انرژی کلاسیک دلایل اصلی اهمیت انتقال سریع به منابع انرژی جایگزین را نشان می دهد. رعد و برق به عنوان منبع موج های رعد و برق. مزایا و معایب، اصل عملکرد نیروگاه رعد و برق.

کار دوره، اضافه شده در 2016/05/20

انواع اصلی انرژی جایگزین انرژی زیستی، انرژی باد، انرژی خورشیدی، جزر و مد، اقیانوس ها. راه های امیدوار کننده برای به دست آوردن انرژی ظرفیت تجمعی نیروگاه های بادی در چین، هند و ایالات متحده آمریکا. سهم انرژی جایگزین در روسیه

ارائه، اضافه شده در 2016/05/25

منابع انرژی معمولی مشکلات انرژی مدرن «خالص» انرژی دریافتی و تولید شده به عنوان مزیت انرژی جایگزین. دستورالعمل برای توسعه منابع انرژی جایگزین. هیدروژن به عنوان منبع انرژی، روش های تولید آن.

چکیده، اضافه شده در 2016/05/30

مزایا و معایب اصلی انرژی زمین گرمایی. پتانسیل جهانی انرژی زمین گرمایی و چشم انداز استفاده از آن سیستم تامین حرارت زمین گرمایی، ساخت نیروگاه های زمین گرمایی. تقاضا برای انرژی زمین گرمایی

تست، اضافه شده در 10/31/2011

تاریخچه توسعه انرژی زمین گرمایی و تبدیل انرژی زمین گرمایی به انرژی الکتریکی و حرارتی. هزینه برق تولید شده توسط نیروگاه های زمین گرمایی چشم انداز استفاده از انرژی جایگزین و کارایی تاسیسات.

چکیده، اضافه شده در 07/09/2008

مشکلات توسعه و وجود انرژی. انواع منابع انرژی جایگزین و توسعه آنها. منابع و روش های استفاده از انرژی زمین گرمایی اصل عملکرد یک نیروگاه زمین گرمایی نمودار کلی شماتیک GeoPP و اجزای آن.

کار دوره، اضافه شده 05/06/2016

گونه شناسی انرژی های جایگزین. انرژی های تجدیدپذیر در کشورهای عربی انرژی هسته ای و ذخایر آن در کشورهای عربی انتقال به استفاده از منابع انرژی جایگزین. نتایجی در زمینه انرژی های جایگزین به دست آورد.

تست، اضافه شده در 1396/01/08

منابع انرژی موجود انواع نیروگاه ها. مشکلات توسعه و وجود انرژی. بررسی منابع انرژی جایگزین طراحی و اصول بهره برداری از نیروگاه های جزر و مدی. محاسبه انرژی تعیین کارایی.

کار دوره، اضافه شده در 2016/04/23

اطلاعات اولیه در مورد انرژی های جایگزین مزایا و معایب منیفولدهای خلاء. کاهش وابستگی به منابع انرژی. کاربرد کلکتورهای متمرکز مزایای استفاده از انرژی خورشیدی سازگار با محیط زیست

چکیده، اضافه شده در 2015/03/21

بررسی توسعه انرژی مدرن و مشکلات آن. مشخصات کلی منابع انرژی جایگزین، امکان استفاده از آنها، مزایا و معایب. پیشرفت هایی که در حال حاضر برای تولید انرژی غیر سنتی استفاده می شود.

تایپ کنید