Station osmotique. Centrale osmotique : énergie alternative à partir de l'eau de mer. L'énergie du sel : plus d'atouts

Une membrane spéciale qui laisse passer l'eau mais ne laisse pas passer les molécules de sel est placée entre les deux réservoirs. De l'eau douce est versée dans l'un d'eux, de l'eau salée est versée dans l'autre. Comme un tel système tend à s'équilibrer, l'eau plus salée tire l'eau douce hors du réservoir. Si un générateur est placé devant la membrane, la surpression fera tourner ses pales et générera de l'électricité.
L'idée, comme cela arrive souvent, a été suggérée par la faune: le même principe est utilisé pour le transfert de substances dans les cellules - les mêmes membranes partiellement perméables donnent de l'élasticité aux cellules. La pression osmotique a longtemps été utilisée avec succès par l'homme dans le dessalement de l'eau de mer, mais jusqu'à présent, elle a été utilisée pour produire de l'électricité pour la première fois.
À l'heure actuelle, le prototype génère environ 1 kW d'énergie. Dans un proche avenir, ce chiffre pourrait passer à 2-4 kW. Pour pouvoir parler de rentabilité de production, il faut obtenir une puissance d'environ 5 kW. Cependant, il s'agit d'un défi très réel. D'ici 2015, il est prévu de construire une grande centrale qui produira 25 MW, qui fournira de l'électricité à 10 000 foyers moyens. À l'avenir, on suppose que les IPS deviendront si puissants qu'ils pourront générer 1700 TW par an, soit autant que la moitié de l'Europe en produit actuellement. La tâche principale à l'heure actuelle est de trouver des membranes plus efficaces.
Le jeu en vaut vraiment la chandelle. Les avantages des stations osmotiques sont évidents. Premièrement, l'eau salée (l'eau de mer ordinaire convient au fonctionnement de la station) est une ressource naturelle inépuisable. La surface de la Terre est recouverte à 94% d'eau, dont 97% est salée, il y aura donc toujours du carburant pour ces stations. Deuxièmement, l'organisation de l'ECO ne nécessite pas la construction de sites spéciaux: tout local inutilisé d'entreprises déjà existantes ou d'autres immeubles de bureaux fera l'affaire. De plus, l'UES peut être installée dans les estuaires, où l'eau douce s'écoule dans la mer ou l'océan salé - et dans ce cas, il n'est même pas nécessaire de remplir les réservoirs d'eau.

Eau douce + eau de mer = source d'énergie

Habituellement, là où la rivière se jette dans la mer, l'eau douce se mélange simplement à l'eau salée, et il n'y a pas de pression qui pourrait servir de source d'énergie. Le professeur Klaus-Viktor Peinemann de l'Institut de recherche sur les polymères du Centre de recherche GKSS à Geesthacht, dans le nord de l'Allemagne, énumère les conditions nécessaires à l'apparition de la pression osmotique : « Si, avant le mélange, l'eau de mer et l'eau douce sont séparées par un filtre - une membrane spéciale qui laisse passer l'eau, mais est imperméable au sel, alors le désir de solutions à l'équilibre thermodynamique et à l'égalisation des concentrations ne peut être réalisé que du fait que l'eau pénétrera dans la solution saline, et le sel pas entrer dans l'eau douce.

Si cela se produit dans un réservoir fermé, il y a alors de l'eau de mer une pression hydrostatique excessive, appelée pression osmotique. Pour l'utiliser pour la production d'énergie, à l'endroit où la rivière se jette dans la mer, vous devez installer un grand réservoir avec deux chambres séparées l'une de l'autre par une membrane semi-perméable qui laisse passer l'eau et ne laisse pas passer le sel. traverser. Une chambre est remplie d'eau salée, l'autre d'eau douce. "La pression osmotique qui en résulte peut être très élevée, souligne le professeur Peineman. Elle atteint environ 25 bars, ce qui correspond à la pression de l'eau au pied d'une cascade tombant d'une hauteur de 100 mètres."

L'eau sous une pression osmotique aussi élevée est acheminée vers la turbine d'un générateur qui génère de l'électricité.

L'essentiel est la bonne membrane

Il semblerait que tout soit simple. Il n'est donc pas surprenant que l'idée d'utiliser l'osmose comme source d'énergie soit née il y a près d'un demi-siècle. Mais… "L'un des principaux obstacles à l'époque était le manque de membranes de bonne qualité", explique le professeur Peineman. "Les membranes étaient extrêmement lentes, de sorte que l'efficacité d'un générateur d'énergie osmotique serait très faible aujourd'hui pour produire des membranes extrêmement fines. , ce qui signifie que leur débit est devenu beaucoup plus élevé."
Les spécialistes du centre de recherche GKSS ont apporté une contribution significative au développement de la membrane même, qui a désormais permis de mettre en œuvre la production d'énergie osmotique dans la pratique - bien que purement expérimentale jusqu'à présent. L'un des développeurs, Carsten Blicke, explique : "L'épaisseur de la membrane est d'environ 0,1 micromètre. A titre de comparaison : un cheveu humain a un diamètre de 50 à 100 micromètres. C'est ce film le plus fin qui sépare finalement l'eau de mer de l'eau douce."

Il est clair qu'une membrane aussi fine ne peut à elle seule résister à une pression osmotique élevée. Par conséquent, il est appliqué sur une base poreuse, semblable à une éponge, mais extrêmement durable. En général, une telle partition ressemble à du papier glacé, et le fait qu'il y ait un film dessus est impossible à remarquer à l'œil nu.

De belles perspectives

La construction de l'usine pilote a nécessité un investissement de plusieurs millions d'euros. Des investisseurs prêts à prendre des risques, bien que pas immédiatement, ont été trouvés. Statkraft, l'une des plus grandes sociétés énergétiques de Norvège et un leader européen dans l'utilisation des ressources énergétiques renouvelables, s'est porté volontaire pour financer le projet innovant. Le professeur Peineman se souvient : « Ils ont entendu parler de cette technologie, ont été ravis et ont signé un accord de coopération avec nous. L'Union européenne a alloué 2 millions d'euros pour la mise en œuvre de ce projet, le reste des fonds a été apporté par Statkraft et un certain nombre d'autres sociétés. , y compris notre Institut."

"Un certain nombre d'autres sociétés" sont des centres de recherche en Finlande et au Portugal, ainsi que l'une des sociétés de recherche norvégiennes. Une usine pilote d'une capacité de 2 à 4 kilowatts, construite dans le fjord d'Oslo près de la ville de Tofte et solennellement mise en service aujourd'hui, est conçue pour tester et améliorer une technologie innovante. Mais la direction de Statkraft est convaincue que dans quelques années, elle en viendra à l'utilisation commerciale de l'osmose. Et le potentiel mondial total de production d'énergie osmotique est estimé à pas moins de 1 600 à 1 700 térawattheures par an, soit environ la moitié de la consommation énergétique de l'ensemble de l'Union européenne. L'avantage le plus important de ces installations est leur respect de l'environnement - elles ne font pas de bruit et ne polluent pas l'atmosphère avec des émissions de gaz à effet de serre. De plus, ils sont faciles à intégrer dans l'infrastructure existante.

Respect de l'environnement

Par ailleurs, je voudrais souligner le respect absolu de l'environnement de cette méthode de production d'électricité. Pas de déchets, pas de matériaux de réservoir oxydants, pas de vapeurs nocives. ECO peut être installé même dans la ville sans causer de dommages à ses habitants.
De plus, le fonctionnement de l'ECO ne nécessite pas d'autres sources d'énergie pour le démarrage et ne dépend pas des conditions climatiques. Tout cela fait de l'ECO un moyen presque idéal de produire de l'électricité.

Le phénomène d'osmose est utilisé à l'échelle industrielle depuis plus de 40 ans. Seulement ce n'est pas l'osmose directe classique de l'abbé Nolle, mais ce qu'on appelle l'osmose inverse - un processus artificiel de pénétration d'un solvant d'une solution concentrée dans une solution diluée sous l'influence d'une pression dépassant la pression osmotique naturelle. Cette technologie est utilisée dans les usines de dessalement et d'épuration depuis le début des années 1970. L'eau de mer salée est injectée sur une membrane spéciale et, passant à travers ses pores, est privée d'une proportion importante de sels minéraux, et en même temps de bactéries et même de virus. Il faut beaucoup d'énergie pour pomper de l'eau salée ou polluée, mais le jeu en vaut la chandelle : il existe de nombreuses régions sur la planète où la pénurie d'eau potable est un problème aigu.

Il est difficile de croire que la seule différence de concentration de deux solutions puisse créer une force sérieuse, mais c'est vrai : la pression osmotique peut faire monter le niveau de l'eau de mer de 120 m.

Des expériences sur la conversion de la pression osmotique en énergie électrique ont été menées par divers groupes scientifiques et entreprises depuis le début des années 1970. Le schéma de principe de ce procédé était évident : le flux d'eau douce (de rivière), pénétrant à travers les pores de la membrane, augmente la pression dans le réservoir d'eau de mer, permettant ainsi à la turbine de tourner. Les eaux saumâtres usées sont ensuite rejetées à la mer. Le seul problème était que les membranes classiques pour PRO (Pressure Retarded Osmosis) étaient trop chères, capricieuses et ne fournissaient pas la puissance d'écoulement nécessaire. Les choses ont démarré à la fin des années 1980, lorsque les chimistes norvégiens Thorleif Holt et Thor Thorsen de l'institut SINTEF ont repris le flambeau.

Sur les images schématiques, la membrane osmotique est dessinée comme une paroi. En fait, il s'agit d'un rouleau enfermé dans un corps cylindrique. Dans sa structure multicouche, des couches d'eau douce et salée alternent.

Les membranes Loeb nécessitaient une qualité clinique pour maintenir des performances optimales. La conception du module à membrane de la station de dessalement prévoyait la présence obligatoire d'un filtre grossier primaire et d'une pompe puissante qui éliminait les débris de la surface de travail de la membrane.

Holt et Thorsen, après avoir analysé les caractéristiques des matériaux les plus prometteurs, ont opté pour le polyéthylène modifié bon marché. Leurs publications dans des revues scientifiques ont attiré l'attention de Statcraft et les chimistes norvégiens ont été invités à poursuivre leurs travaux sous les auspices de l'énergéticien. En 2001, le programme de membranes Statcraft a reçu une subvention gouvernementale. Les fonds reçus ont été utilisés pour construire une unité osmotique expérimentale à Sunndalsior pour tester des échantillons de membranes et tester la technologie dans son ensemble. La surface active y était légèrement supérieure à 200 m2.

La différence entre la salinité (en termes scientifiques, le gradient de salinité) de l'eau douce et de l'eau de mer est le principe de base du fonctionnement d'une centrale électrique osmotique. Plus elle est grande, plus le volume et le débit sur la membrane sont élevés, et donc la quantité d'énergie générée par l'hydroturbine. A Toft, l'eau douce s'écoule par gravité vers la membrane, du fait de l'osmose, la pression de l'eau de mer de l'autre côté augmente considérablement. Le pouvoir de l'osmose est colossal - la pression peut faire monter le niveau de l'eau de mer de 120 m.

De plus, l'eau de mer diluée résultante se précipite à travers le distributeur de pression vers les aubes de turbine et, leur ayant donné toute son énergie, est jetée à la mer. Le répartiteur de pression récupère une partie de l'énergie du flux, faisant tourner les pompes pompant l'eau de mer. Ainsi, il est possible d'augmenter considérablement l'efficacité de la station. Rick Stover, technologue en chef chez Energy Recovery, qui fabrique de tels dispositifs pour les usines de dessalement, estime que l'efficacité du transfert d'énergie des distributeurs est proche de 98 %. Exactement les mêmes appareils pendant le dessalement aident à fournir de l'eau potable aux bâtiments résidentiels.

Comme le note Skillhagen, idéalement, les centrales électriques osmotiques devraient être combinées avec des usines de dessalement - la salinité de l'eau de mer résiduelle dans ces dernières est 10 fois supérieure au niveau naturel. Dans un tel tandem, l'efficacité de la production d'énergie augmentera d'au moins deux fois.

Les travaux de construction à Toft ont commencé à l'automne 2008. Un entrepôt vacant a été loué dans les locaux de l'usine de pâte Sódra Cell. Au premier étage, une cascade de mailles et de filtres à quartz a été disposée pour purifier l'eau de rivière et de mer, et au deuxième étage, une salle des machines. En décembre de la même année, le levage et l'installation des modules membranaires et du répartiteur de pression ont été effectués. En février 2009, un groupe de plongeurs a posé deux pipelines parallèles au fond de la baie - pour l'eau douce et l'eau de mer.

L'apport d'eau de mer s'effectue à Toft à des profondeurs de 35 à 50 m - dans cette couche sa salinité est optimale. En plus, là c'est beaucoup plus propre qu'en surface. Mais malgré cela, les membranes de la station nécessitent un nettoyage régulier des résidus organiques qui obstruent les micropores.

Depuis avril 2009, la centrale est exploitée en mode d'essai et, en novembre, avec la main légère de la princesse Mette-Marit, elle a été lancée au maximum. Skillhagen assure qu'après Tofte, Statcraft aura d'autres projets similaires, mais plus avancés. Et pas seulement en Norvège. Selon lui, un complexe souterrain de la taille d'un terrain de football est capable d'alimenter en électricité en continu une ville entière de 15 000 logements individuels. De plus, contrairement aux moulins à vent, une telle installation osmotique est pratiquement silencieuse, ne modifie pas le paysage habituel et n'affecte pas la santé humaine. Et la nature elle-même se chargera de reconstituer les réserves de sel et d'eau douce qu'elle contient.

Jusqu'à présent, il n'y a qu'un seul prototype opérationnel de centrale électrique osmotique dans le monde. Mais à l'avenir, il y en aura des centaines.

Le principe de fonctionnement de la centrale osmotique

Le fonctionnement de la centrale est basé sur l'effet osmotique - la propriété de membranes spécialement conçues pour ne laisser passer que certaines particules. Par exemple, on installera une membrane entre deux récipients et on versera de l'eau distillée dans l'un et une solution saline dans l'autre. Les molécules d'eau passeront librement à travers la membrane, mais pas les particules de sel. Et comme dans une telle situation les liquides auront tendance à s'équilibrer, bientôt l'eau douce se répandra par gravité dans les deux récipients.

Si la différence dans les compositions des solutions est très grande, le débit de liquide à travers la membrane sera assez fort. En plaçant une hydro-turbine sur son passage, il est possible de produire de l'électricité. Il s'agit de la conception la plus simple d'une centrale électrique osmotique. À l'heure actuelle, la matière première optimale pour cela est l'eau de mer salée et l'eau de rivière douce - des sources d'énergie renouvelables.

Une centrale électrique expérimentale de ce type a été construite en 2009 près de la ville norvégienne d'Oslo. Ses performances sont faibles - 4 kW ou 1 W à partir de 1 m². membranes. Dans un avenir proche, cet indicateur sera porté à 5 W pour 1 m². D'ici 2015, les Norvégiens ont l'intention de construire une centrale à osmose commerciale d'une capacité d'environ 25 MW.

Perspectives d'utilisation de cette source d'énergie

Le principal avantage de l'IPS par rapport aux autres types de centrales est son utilisation de matières premières extrêmement bon marché. En fait, elle est gratuite, car 92 à 93 % de la surface de la planète est recouverte d'eau salée, et l'eau douce est facile à obtenir en utilisant la même méthode de pression osmotique dans une autre installation. En installant une centrale électrique à l'embouchure d'un fleuve qui se jette dans la mer, tous les problèmes d'approvisionnement en matières premières peuvent être résolus d'un seul coup. Les conditions climatiques pour le fonctionnement de l'IPS ne sont pas importantes - tant que l'eau coule, l'installation fonctionne.

Dans le même temps, aucune substance toxique n'est créée - la même eau salée se forme à la sortie. L'ECO est absolument respectueux de l'environnement, il peut être installé à proximité de zones résidentielles. La centrale électrique ne nuit pas à la faune et, pour sa construction, il n'est pas nécessaire de bloquer les rivières avec des barrages, comme c'est le cas avec les centrales hydroélectriques. Et le faible rendement de la centrale électrique est facilement compensé par le caractère massif de telles installations.

Il n'y a pas d'erreur dans le titre, pas de "l'espace", mais de "l'osmose"

Chaque jour, nous sommes convaincus que nous sommes entourés d'une masse des sources d'énergie renouvelable les plus inattendues. En plus du soleil, du vent, des courants et des marées, les générateurs qui fonctionnent au sel peuvent être utilisés pour produire de l'électricité - ou plutôt, sur la différence que cela crée entre l'eau douce et l'eau de mer. Cette différence s'appelle le gradient de salinité, et grâce au phénomène d'osmose, elle peut être utilisée pour obtenir une surpression de liquide, qui est convertie en électricité par des turbines conventionnelles.

Il existe plusieurs façons de convertir l'énergie du gradient de salinité en électricité. La plus prometteuse à l'heure actuelle est la conversion assistée par osmose, de sorte que l'énergie du gradient de salinité est souvent appelée énergie d'osmose. Mais d'autres façons de convertir l'énergie du gradient de salinité sont aussi fondamentalement possibles.

Le phénomène d'osmose est le suivant. Si vous prenez une membrane semi-perméable (membrane) et la placez comme une cloison dans un récipient entre l'eau douce et l'eau salée, alors les forces osmotiques commenceront, pour ainsi dire, à pomper de l'eau douce dans l'eau salée. Les molécules d'eau douce passeront à travers la membrane de séparation dans la seconde moitié du récipient rempli d'eau salée, et la membrane ne laissera pas entrer les molécules de sel dans la première moitié avec de l'eau douce. Pour cette propriété, la membrane est dite semi-perméable. L'énergie libérée au cours de ce processus se manifeste sous la forme d'une augmentation de la pression qui se produit dans la partie du récipient contenant de l'eau salée. C'est la pression osmotique (parfois appelée cascade osmotique). La valeur maximale de la pression osmotique est la différence de pression entre la solution (c'est-à-dire l'eau salée) et le solvant (c'est-à-dire l'eau douce) à laquelle l'osmose s'arrête, ce qui se produit en raison de la formation d'une égalité de pression des deux côtés d'une membrane semi-perméable. L'augmentation de pression qui en résulte dans la moitié du récipient avec de l'eau salée équilibre les forces osmotiques qui ont forcé les molécules d'eau douce à travers une membrane semi-perméable dans l'eau salée.

Le phénomène d'osmose est connu depuis longtemps. Il a été observé pour la première fois par A. Podlo en 1748, mais une étude détaillée a commencé plus d'un siècle plus tard. En 1877, W. Pfeffer mesure pour la première fois la pression osmotique lors de l'étude de solutions aqueuses de sucre de canne. En 1887, van't Hoff, sur la base des expériences de Pfeffer, établit une loi qui détermine la pression osmotique en fonction de la concentration du soluté et de la température. Il a montré que la pression osmotique d'une solution est numériquement égale à la pression qu'exerceraient les molécules du soluté si elles étaient à l'état gazeux aux mêmes valeurs de température et de concentration.

Pour obtenir de l'énergie osmotique, il est nécessaire d'avoir une source à faible concentration en sel à proximité d'une solution plus ou moins concentrée. Dans les conditions de l'océan mondial, ces sources sont les embouchures des rivières qui s'y jettent.

L'énergie du gradient de salinité calculée à partir de la pression osmotique n'est pas soumise aux limitations d'efficacité associées au cycle de Carnot ; c'est l'une des caractéristiques positives de ce type d'énergie. La question est de savoir comment le convertir en électricité.

La première centrale électrique au monde utilisant l'osmose pour produire de l'électricité a récemment ouvert ses portes en Norvège. Utilisant uniquement du sel et de l'eau douce dans son travail, le prototype actuel de la centrale électrique produira 2 à 4 kilowatts, mais à l'avenir, ce chiffre augmentera considérablement.Pour produire de l'énergie, la centrale, construite par la société norvégienne Statkraft, utilise le phénomène d'osmose, c'est-à-dire le mouvement des solutions à travers la membrane vers le côté plus concentré en sel. La concentration de sels dans l'eau de mer ordinaire étant plus élevée que dans l'eau douce, le phénomène d'osmose se développe entre l'eau douce et l'eau salée séparées par une membrane, et le mouvement du flux d'eau fait fonctionner la turbine qui génère l'énergie. du prototype déjà lancé est petit et s'élève à deux à quatre kilowattheures. Comme l'a expliqué le chef de projet de Stein, Eric Skilhagen, l'entreprise n'avait pas pour objectif de construire immédiatement une centrale électrique à l'échelle industrielle, il était plus important de montrer que cette technologie pouvait en principe être utilisée dans le secteur de l'énergie, note le site Statkraft. Selon les calculs des ingénieurs, il est aujourd'hui possible de construire une centrale électrique osmotique d'une capacité de 1700 kilowatts par heure. Dans le même temps, contrairement à d'autres stations sur des sources d'énergie alternatives - solaire ou éolienne - la météo n'aura aucun effet sur le fonctionnement de la station. La puissance du prototype existant est suffisante pour fournir de l'électricité à une seule cafetière, mais d'ici 2015, Statkraft espère construire une centrale électrique qui fournira de l'électricité à un village de 10 000 maisons privées.

Parmi les défis à venir figure la recherche de membranes plus économes en énergie. Pour ceux utilisés à la station de Hurum, située à 60 km au sud d'Oslo, ce chiffre est de 1 W/m2. Après un certain temps, Statkraft augmentera la puissance à 2-3 watts, mais pour atteindre un niveau rentable, vous devez atteindre 5 watts.

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Action

La direction principale de l'énergie alternative est la recherche et l'utilisation de sources d'énergie alternatives (non traditionnelles). Les sources d'énergie sont "des substances et des processus naturels qui permettent à une personne d'obtenir l'énergie nécessaire à l'existence". Une source d'énergie alternative est une ressource renouvelable, elle remplace les sources d'énergie traditionnelles fonctionnant au pétrole, au gaz naturel extrait et au charbon, qui, lorsqu'elles sont brûlées, libèrent du dioxyde de carbone dans l'atmosphère, contribuant à la croissance de l'effet de serre et au réchauffement climatique. La raison de la recherche de sources d'énergie alternatives est la nécessité de l'obtenir à partir de l'énergie de ressources et de phénomènes naturels renouvelables ou pratiquement inépuisables. Le respect de l'environnement et l'économie peuvent également être pris en compte.

En 2010, les énergies alternatives (hors hydraulique) représentaient 4,9 % de l'énergie totale consommée par l'humanité. Dont pour le chauffage et la production d'eau chaude (biomasse, chauffe-eau solaire et géothermique) 3,3 % ; biocarburant 0,7 % ; production d'électricité (éolienne, solaire, géothermique et biomasse dans les TPP) 0,9 % Les sources d'énergie renouvelables (alternatives) ne représentaient qu'environ 5 % de la production mondiale d'électricité en 2010. sources d'énergie. 9,4% de l'électricité a été produite à partir de centrales hydroélectriques, environ 1,8% a été obtenue à partir de l'énergie éolienne, 1,3% à partir de la biomasse, 0,4% à partir de sources géothermiques et 0,3% à partir de l'énergie solaire. En Australie en 2009, 8% de l'électricité est produite à partir de sources renouvelables.

De nos jours, les gens de l'énergie ont besoin de plus en plus d'énergie car ils proposent de plus en plus de nouvelles inventions qui nécessitent de l'énergie.

L'énergie est née il y a plusieurs millions d'années lorsque les gens ont appris à faire du feu : ils chassaient à l'aide du feu, recevaient de la lumière et de la chaleur, et cela a été une source de joie et d'optimisme pendant de nombreuses années. Dans mon résumé, je parlerai d'une possible source d'énergie respectueuse de l'environnement avec laquelle les gens ne pollueraient pas le monde.

1. Raisonnement

Pourquoi choisir une centrale électrique osmotique comme forme alternative de production d'énergie ?

Le principal avantage est son respect de l'environnement - pas de bruit et ne pollue pas l'atmosphère avec des émissions de gaz à effet de serre ; - une source d'énergie renouvelable continue est fournie, avec des fluctuations saisonnières mineures ; - une infrastructure existante facile à mettre en œuvre ; Une centrale électrique osmotique ne peut être utilisée que dans les estuaires où l'eau douce coule dans l'eau salée. Le phénomène d'osmose est répandu dans la nature, permettant aux plantes d'absorber l'humidité de leurs feuilles, et est couramment utilisé dans le processus de dessalement.

2. Efficacité d'utilisation

La centrale osmotique est une centrale électrique stationnaire basée sur le principe de la diffusion des liquides (osmose).

La première et la seule centrale électrique osmotique actuellement au monde a été construite par Statkraft dans la ville norvégienne de Toft, sur le territoire de l'usine de pâtes et papiers Södra Cell Tofte. La centrale électrique a coûté 20 millions de dollars à construire et 10 ans ont été consacrés à la recherche et au développement de la technologie. Cette centrale génère encore très peu d'énergie : environ 2 à 4 kilowatts. Par la suite, il est prévu d'augmenter la production d'énergie jusqu'à 10 kilowatts.

Pour le moment, la centrale électrique ressemble à une centrale expérimentale, mais si les tests sont réussis, la centrale sera lancée pour un usage commercial.

Il semblerait que tout soit simple. Il n'est donc pas surprenant que l'idée d'utiliser l'osmose comme source d'énergie soit née il y a près d'un demi-siècle. Mais ... "L'un des principaux obstacles était le manque de membranes de bonne qualité", a déclaré le professeur Peineman. produisent des membranes extrêmement fines, ce qui signifie que leur débit est devenu beaucoup plus élevé." Les spécialistes du centre de recherche GKSS ont apporté une contribution significative au développement de la membrane même, qui a désormais permis de mettre en œuvre la production d'énergie osmotique dans la pratique - bien que purement expérimentale jusqu'à présent. Et il s'ensuit que le rendement de cette énergie, bien que faible, est facilement compensé par le caractère massif de telles installations.

énergie alternative de centrale osmotique

3. Les technologies

Ainsi, là où les rivières se jettent dans les mers et les océans, nous avons d'énormes sources d'eau douce et salée dans le quartier - c'est un endroit idéal pour construire des centrales électriques osmotiques. Comment obtenir de l'énergie? Le plus simple est de mettre de l'eau dans un réservoir, qui est divisé en deux compartiments par une membrane semi-perméable.

L'eau de mer est fournie à un compartiment et l'eau douce à l'autre. En raison des différentes concentrations de sels dans l'eau de mer et l'eau douce, les molécules d'eau du compartiment frais, essayant d'égaliser la concentration en sel, passent à travers la membrane dans le compartiment marin. À la suite de ce processus, une surpression se forme dans le compartiment d'eau de mer, qui à son tour est utilisée pour faire tourner la turbine hydraulique qui génère de l'électricité.

Il faut également mettre en évidence les avantages et les inconvénients de l'électricité osmatique.

Avantages :

Contrairement à l'éolien et au solaire, une énergie renouvelable continue est fournie, avec peu de fluctuations saisonnières.

Il n'y a pas d'effet de serre.

Défauts:

La membrane actuelle a un indicateur de 1 W/m². L'indicateur qui rentabilisera la station est de 5 W/m². Il existe plusieurs entreprises dans le monde qui produisent de telles membranes (General Electric, Dow Chemical, Hydranautics, Toray Industries), mais les dispositifs pour une station osmotique devraient être beaucoup plus fins que ceux produits actuellement.

Une centrale électrique osmotique ne peut être utilisée que dans les estuaires où l'eau douce coule dans l'eau salée.

4. perspectives

Le principal avantage de l'IPS par rapport aux autres types de centrales est son utilisation de matières premières extrêmement bon marché. En fait, elle est gratuite, car 92 à 93 % de la surface de la planète est recouverte d'eau salée, et l'eau douce est facile à obtenir en utilisant la même méthode de pression osmotique dans une autre installation. En installant une centrale électrique à l'embouchure d'un fleuve qui se jette dans la mer, tous les problèmes d'approvisionnement en matières premières peuvent être résolus d'un seul coup. Les conditions climatiques pour le fonctionnement de l'ECO ne sont pas importantes - tant que l'eau coule, l'installation fonctionne.

Dans le même temps, aucune substance toxique n'est créée - la même eau salée se forme à la sortie. L'ECO est absolument respectueux de l'environnement, il peut être installé à proximité de zones résidentielles. La centrale électrique ne nuit pas à la faune et, pour sa construction, il n'est pas nécessaire de bloquer les rivières avec des barrages, comme c'est le cas avec les centrales hydroélectriques.

Perspectives d'utilisation en Russie. Les rivières sont à la base des ressources en eau de la Russie. Occupant environ 12% de la superficie terrestre, la Russie se distingue par un réseau fluvial bien développé, ainsi que par une côte maritime unique, d'une longueur d'environ 60 000 km. Les fleuves de Russie appartiennent aux bassins de trois océans : l'Arctique, le Pacifique et l'Atlantique. Ainsi, la Russie dispose d'un énorme potentiel dans le développement de l'énergie osmotique.L'intérêt pour cette source d'énergie renouvelable est croissant et les scientifiques du monde entier unissent leurs forces pour la développer.

La société canadienne Hydro-Québec, le plus grand producteur d'énergie hydroélectrique au monde, travaille avec Statkraft pour explorer la prochaine phase de la technologie PRO. De plus, elle explore la possibilité de créer des stations osmotiques le long du littoral canadien.

Au Japon, le Tokyo Institute of Technology a ouvert un centre de recherche pour l'étude de l'énergie osmotique. Selon ses employés, le potentiel énergétique des rivières japonaises - s'il est réalisé en construisant des stations d'osmose aux endroits où les rivières se jettent dans la mer - permettra de remplacer 5 à 6 centrales nucléaires.

Conclusion

Le rôle de l'énergie dans le maintien et le développement ultérieur de la civilisation est très important. Dans la société moderne, il est difficile de trouver au moins un domaine d'activité humaine qui ne nécessiterait pas - directement ou indirectement - plus d'énergie que les muscles humains ne peuvent en fournir. La consommation d'énergie est un indicateur important du niveau de vie. À l'époque où une personne obtenait de la nourriture en cueillant des fruits de la forêt et en chassant des animaux, elle avait besoin d'environ 8 MJ d'énergie par jour. Après la maîtrise du feu, cette valeur est passée à 16 MJ : dans une société agricole primitive, elle était de 50 MJ, et dans une société plus développée, de 100 MJ.

Au cours du développement de la civilisation, les sources d'énergie traditionnelles ont été remplacées à plusieurs reprises par de nouvelles sources plus avancées, non pas parce que l'ancienne source était épuisée.

La source d'énergie la plus puissante est le nucléaire - le leader de l'énergie. Les réserves d'uranium, comparées à celles du charbon, ne sont pas si grandes. Mais d'un autre côté, par unité de poids, il contient des millions de fois plus d'énergie que le charbon. Lors de la production d'électricité dans les centrales nucléaires, on pense qu'il faut dépenser cent mille fois moins d'argent et de travail que lors de l'extraction de l'énergie du charbon. Et le combustible nucléaire vient remplacer le pétrole et le charbon... Il en a toujours été ainsi : la prochaine source d'énergie était aussi plus puissante. C'était, pour ainsi dire, une ligne d'énergie "militante". À l'avenir, avec le développement intensif du secteur de l'énergie, des sources d'énergie dispersées apparaîtront, pas trop puissantes, mais à haut rendement, respectueuses de l'environnement et faciles à utiliser. Par exemple - un démarrage rapide de l'énergie électrochimique, qui plus tard, apparemment, sera complétée par l'énergie solaire. L'énergie s'accumule très rapidement, assimile, absorbe toutes les dernières idées, inventions, réalisations scientifiques. C'est compréhensible: l'énergie est littéralement liée à tout, et tout est attiré par l'énergie, en dépend. Ainsi, la chimie énergétique, l'énergie hydrogène, les centrales spatiales, l'énergie scellée dans l'antimatière, les quarks, les "trous noirs", le vide - ce ne sont là que les jalons, les coups, les traits les plus marquants du scénario qui s'écrit sous nos yeux et qui peut s'appeler Demain.

En conclusion, on peut conclure que les formes alternatives d'utilisation de l'énergie sont innombrables, à condition que des méthodes efficaces et économiques soient développées pour cela. L'essentiel est de mener à bien le développement de l'énergie dans la bonne direction.

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