Ozmotikus állomás. Ozmotikus erőmű: alternatív energia tengervízből. Sóból származó energia: több előny

Két tartály közé egy speciális membránt helyeznek, amely átengedi a vizet, de a sómolekulákat nem. Az egyikbe friss vizet, a másikba sós vizet öntünk. Mivel egy ilyen rendszer egyensúlyra törekszik, úgy tűnik, hogy a sós víz friss vizet von ki a tározóból. Ha egy generátort helyezünk a membrán elé, a túlnyomás megforgatja a lapátokat, és elektromos áramot termel.
Az ötletet, ahogy ez gyakran megesik, az élő természet vetette fel: ugyanazt az elvet használják az anyagok átvitelére a sejtekben - ugyanazok a részben áteresztő membránok biztosítják a sejtek rugalmasságát. Az ozmotikus nyomást már régóta sikeresen alkalmazzák az emberek a tengervíz sótalanítására, de eddig először használták elektromos áram előállítására.
Jelenleg a prototípus körülbelül 1 kW energiát termel. A közeljövőben ez a szám 2-4 kW-ra nőhet. Ahhoz, hogy a termelés jövedelmezőségéről beszéljünk, körülbelül 5 kW termelést kell elérni. Ez azonban nagyon is valós feladat. 2015-re a tervek szerint egy 25 MW-ot termelõ nagy állomást építenek, amely 10 000 átlagos háztartást lát el. A jövőben várhatóan olyan erős lesz az IPS, hogy évente 1700 TW-ot tudnak majd termelni, annyit, amennyit jelenleg Európa fele. A fő feladat jelenleg a hatékonyabb membránok megtalálása.
A játék mindenképpen megéri a gyertyát. Az ozmotikus állomások előnyei nyilvánvalóak. Először is, a sós víz (a közönséges tengervíz alkalmas az állomás működésére) kimeríthetetlen természeti erőforrás. A Föld felszínét 94%-ban víz borítja, melynek 97%-a sós, így mindig lesz üzemanyag az ilyen állomásokhoz. Másodszor, az UES megszervezése nem igényel speciális telephelyek építését: a meglévő vállalkozások vagy más irodaépületek használaton kívüli helyiségei megfelelőek. Ezenkívül az IPS a folyótorkolatoknál is telepíthető, ahol édesvíz folyik a sós tengerbe vagy óceánba - és ebben az esetben nincs szükség a tározók speciális vízzel való feltöltésére.

Édesvíz + tengervíz = energiaforrás

Általában ott, ahol egy folyó a tengerbe ömlik, az édesvíz egyszerűen keveredik a sós vízzel, és ott nincs nyomás, amely energiaforrásként szolgálhatna. Klaus-Viktor Peinemann professzor, az észak-németországi Geesthacht városában található GKSS Kutatóközpont Polimerkutató Intézetének munkatársa megnevezi azokat a feltételeket, amelyek szükségesek az ozmotikus nyomás kialakulásához: „Ha a tengervizet és az édesvizet szűrő választja el, keverés - egy speciális membrán, amely átengedi a vizet, de át nem ereszti a sót, akkor az oldatok termodinamikai egyensúlyi hajlama és a koncentrációk kiegyenlítése csak annak köszönhető, hogy a víz behatol a sóoldatba, és a só behatol. ne kerüljön édesvízbe."

Ha ez egy zárt tartályban történik, akkor a túlzott hidrosztatikus nyomás, az úgynevezett ozmotikus nyomás, a tengervízből származik. Ahhoz, hogy energiatermelésre használhassa, ott, ahol a folyó a tengerbe ömlik, egy nagy tartályt kell felszerelni két kamrával, amelyeket egy féligáteresztő membrán választ el egymástól, amely lehetővé teszi a víz áthaladását és a só áthaladását. keresztül. Az egyik kamra sós, a másik friss vízzel van feltöltve. „Az így létrejövő ozmózisnyomás nagyon magas lehet – hangsúlyozza Peineman professzor –, hogy megközelítőleg eléri a 25 bar-t, ami megfelel a 100 méteres magasságból zuhanó vízesés lábánál uralkodó víznyomásnak.

Az ilyen nagy ozmózisnyomású vizet egy generátorturbinához vezetik, amely elektromosságot termel.

A lényeg a megfelelő membrán

Úgy tűnik, minden egyszerű. Ezért nem meglepő, hogy az ozmózis energiaforrásként való felhasználásának ötlete csaknem fél évszázaddal ezelőtt született. De... „Akkoriban az egyik fő akadály a megfelelő minőségű membránok hiánya volt – mondja Peineman professzor. „A membránok rendkívül lassúak voltak, így az ozmotikus elektromos generátor hatásfoka nagyon alacsony volt. A következő 20-30 évben számos technológiai áttörés történt. Megtanultuk, hogy ma rendkívül vékony membránokat gyártunk, ami azt jelenti, hogy az áteresztőképességük jelentősen megnőtt."
A GKSS Kutatóközpont szakemberei jelentősen hozzájárultak annak a membránnak a kifejlesztéséhez, amely mára lehetővé tette az ozmotikus energiatermelés gyakorlati megvalósítását - igaz, még mindig csak kísérleti jelleggel. Az egyik fejlesztő, Carsten Blicke a következőket magyarázza: "A membrán vastagsága körülbelül 0,1 mikrométer. Összehasonlításképpen: az emberi haj átmérője 50-100 mikrométer. Ez a vékony film választja el végül a tengervizet a frisstől."

Nyilvánvaló, hogy egy ilyen vékony membrán önmagában nem képes ellenállni a magas ozmotikus nyomásnak. Ezért porózus, szivacsszerű, de rendkívül tartós alapra kerül. Általában egy ilyen válaszfal fényes papírnak tűnik, és azt a tényt, hogy film van rajta, szabad szemmel nem lehet észrevenni.

Fényes kilátások

A kísérleti üzem megépítéséhez több millió eurós beruházásra volt szükség. A kockázatvállalásra kész befektetőket, bár nem azonnal, mégis megtalálták. A Statkraft, Norvégia egyik legnagyobb energetikai vállalata és a megújuló energiaforrások felhasználásának európai piacvezetője, önként jelentkezett az innovatív projekt finanszírozására. Peineman professzor így emlékszik vissza: „Hallottak erről a technológiáról, megörültek, és együttműködési megállapodást írtak alá velünk. Az Európai Unió 2 millió eurót különített el ennek a projektnek a megvalósítására, a fennmaradó összeget a Statkraft és számos más cég biztosította. , beleértve az Intézetünket is.”

„Számos más vállalat” kutatóközpont Finnországban és Portugáliában, valamint egy norvég kutatócég. A Tofte városa melletti Oslofjordban épült és ma felavatott, 2-4 kilowatt teljesítményű kísérleti üzem az innovatív technológia tesztelésére és fejlesztésére szolgál. A Statkraft vezetése azonban biztos abban, hogy néhány éven belül az ozmózis kereskedelmi forgalomba kerül. Az ozmotikus energiatermelés teljes globális potenciálját pedig nem kevesebbre becsülik, mint évi 1600-1700 terawattóra – ez az egész Európai Unió energiafogyasztásának hozzávetőleg a fele. Az ilyen létesítmények legfontosabb előnye a környezetbarátság - nem adnak zajt, és nem szennyezik a légkört üvegházhatású gázok kibocsátásával. Ezenkívül könnyen integrálhatók a meglévő infrastruktúrába.

Környezetbarátság

Külön szeretném megjegyezni ennek a villamosenergia-termelési módszernek az abszolút környezetbarátságát. Nincs hulladék, oxidáló tartályanyagok, káros gőzök. Az IPS akár a városon belül is telepíthető anélkül, hogy kárt okozna a lakóknak.
Ezenkívül az IPS működése nem igényel más energiaforrást az induláshoz, és nem függ az éghajlati viszonyoktól. Mindezek miatt az IPS szinte ideális módja az áramtermelésnek.

Az ozmózis jelenségét több mint 40 éve használják ipari méretekben. Csak ez nem Abbot Nollet klasszikus előremenő ozmózisa, hanem az úgynevezett fordított ozmózis - az oldószer mesterséges behatolása koncentráltból híg oldatba a természetes ozmotikus nyomást meghaladó nyomás hatására. Ezt a technológiát az 1970-es évek eleje óta használják a sótalanító és tisztító üzemekben. A sós tengervizet egy speciális membránra pumpálják, és a pórusokon áthaladva megfosztják az ásványi sók jelentős hányadától, valamint a baktériumoktól, sőt a vírusoktól is. A sós vagy szennyezett víz szivattyúzása nagy mennyiségű energiát igényel, de a játék megéri a gyertyát – a bolygón számos olyan régió van, ahol akut probléma az ivóvízhiány.

Nehéz elhinni, hogy már a két oldat koncentrációjának különbsége is komoly erőt tud kiváltani, de igaz: az ozmózisnyomás 120 méterrel megemelheti a tengervíz szintjét.

Az ozmotikus nyomás elektromos energiává alakításával kapcsolatos kísérleteket különböző tudományos csoportok és cégek végeztek az 1970-es évek eleje óta. Ennek az eljárásnak az elve nyilvánvaló volt: a membrán pórusain áthatoló friss (folyami) víz áramlása megnöveli a nyomást a tengervíz-tározóban, ezáltal lehetővé teszi a turbina forgását. A szennyvíz ezután a tengerbe kerül. Az egyetlen probléma az volt, hogy a PRO-hoz (Pressure retarded osmosis) készült klasszikus membránok túl drágák, szeszélyesek voltak, és nem biztosították a szükséges áramlási teljesítményt. Az ügy az 1980-as évek végén kezdődött, amikor Thorleif Holt és Thor Thorsen norvég kémikusok, a SINTEF Intézettől a probléma megoldását keresték.

A sematikus képeken az ozmotikus membrán falként van megrajzolva. Valójában ez egy hengeres testbe zárt tekercs. Többrétegű szerkezete édes és sós víz rétegeit váltja fel.

A Loeb membránoknak klinikai minőségre volt szükségük a csúcsteljesítmény fenntartásához. A sótalanító állomás membránmoduljának kialakítása megkövetelte egy elsődleges durva szűrő és egy erős szivattyú jelenlétét, amely eltávolította a törmeléket a membrán munkafelületéről.

Holt és Thorsen, miután elemezték a legígéretesebb anyagok jellemzőit, az olcsó módosított polietilént választották. Tudományos folyóiratokban megjelent publikációik felkeltették a Statcraft szakembereinek figyelmét, a norvég vegyészek pedig felkérést kaptak, hogy folytassák munkájukat az energiavállalat égisze alatt. 2001-ben a Statcraft membránprogramja állami támogatást kapott. A kapott pénzeszközök felhasználásával egy kísérleti ozmotikus berendezést építettek Sunndalsjorban a membránminták tesztelésére és a technológia egészének tesztelésére. A benne lévő aktív felület valamivel 200 m2 felett volt.

Az édesvíz és a tengervíz sótartalma (tudományos értelemben - sótartalom gradiense) közötti különbség az ozmotikus erőmű működésének alapelve. Minél nagyobb, annál nagyobb a membrán térfogata és áramlási sebessége, és ezáltal a hidraulikus turbina által termelt energia mennyisége. A Toftban az édesvíz gravitáció hatására a membránra áramlik, az ozmózis hatására a tengervíz nyomása a másik oldalon meredeken megnő. Az ozmózis ereje óriási - a nyomás 120 méterrel megemelheti a tengervíz szintjét.

Ezután a keletkező hígított tengervíz a nyomáselosztón keresztül a turbina lapátjaira zúdul, és miután minden energiáját megadta nekik, a tengerbe dobja. A nyomáselosztó veszi az áramlási energia egy részét, forgatva a tengervizet szivattyúzó szivattyúkat. Ily módon jelentősen növelhető az állomás hatékonysága. Rick Stover, az Energy Recovery technológiai igazgatója, amely ilyen eszközöket gyárt a sótalanító üzemek számára, becslése szerint az elosztók energiaátviteli hatékonysága közel 98%. Pontosan ugyanazok a sótalanító berendezések segítik az ivóvíz eljuttatását a lakóépületekbe.

Ahogy Skillhagen megjegyzi, ideális esetben az ozmotikus erőműveket sótalanító üzemekkel kell kombinálni - az utóbbiban a maradék tengervíz sótartalma 10-szer magasabb, mint a természetes szint. Egy ilyen tandemben az energiatermelés hatékonysága legalább kétszeresére nő.

Az építési munkálatok Toftében 2008 őszén kezdődtek. Üres raktárt béreltek a Sódra Cell cellulózgyár területén. Az első emeleten hálós és kvarcszűrős kaszkád került beépítésre a folyó- és tengervíz tisztítására, a második emeleten pedig egy gépház kapott helyet. Ugyanezen év decemberében megtörtént a membránmodulok és a nyomáselosztó kiemelése és felszerelése. 2009 februárjában búvárok egy csoportja két párhuzamos csővezetéket fektetett le az öböl fenekén – édesvíz és tengervíz számára.

A tengervizet Toftban 35-50 m mélységből gyűjtik össze - ebben a rétegben optimális a sótartalma. Ráadásul ott sokkal tisztább, mint a felszínen. Ennek ellenére az állomás membránja rendszeres tisztítást igényel a mikropórusokat eltömítő szerves maradványok eltávolítása érdekében.

Az erőmű 2009 áprilisa óta próbaüzemben üzemelt, majd novemberben Mette-Marit hercegnő könnyed kezével beindították a benne rejlő lehetőségeket. A Skillhagen biztosítja, hogy a Tofte után a Statcraftnak további hasonló, de fejlettebb projektjei lesznek. És nem csak Norvégiában. Elmondása szerint a futballpálya méretű földalatti komplexum egy egész város 15 ezer egyéni otthonának zavartalan ellátására képes. Ezenkívül a szélturbinákkal ellentétben az ilyen ozmotikus telepítés gyakorlatilag csendes, nem változtatja meg az ismerős tájat, és nincs hatással az emberi egészségre. És maga a természet gondoskodik a só- és édesvízkészletek pótlásáról.

Egyelőre egyetlen működő prototípusa van az ozmotikus erőműnek a világon. De a jövőben több százan lesznek.

Az ozmotikus erőmű működési elve

Az erőmű működése az ozmotikus hatáson alapul - a speciálisan kialakított membránok azon tulajdonságán, hogy csak bizonyos részecskéket engednek át. Például szereljünk be egy membránt két tartály közé, és öntsünk az egyikbe desztillált vizet, a másikba pedig sóoldatot. A vízmolekulák szabadon áthaladnak a membránon, de a sórészecskék nem. És mivel ilyen helyzetben a folyadékok egyensúlyba kerülnek, hamarosan az édesvíz a gravitáció hatására mindkét tartályba szétterül.

Ha az oldatok összetételének különbsége nagyon nagy, akkor a folyadék áramlása a membránon meglehetősen erős lesz. Egy hidraulikus turbinát az útjába állítva villamos energia állítható elő. Ez az ozmotikus erőmű legegyszerűbb kialakítása. Jelenleg az optimális nyersanyag a sós tengervíz és a friss folyóvíz - megújuló energiaforrások.

Egy ilyen típusú kísérleti erőművet 2009-ben építettek a norvégiai Oslo város közelében. Termelékenysége alacsony - 4 kW vagy 1 W 1 négyzetméterenként. membránok. A közeljövőben ez a szám 5 W-ra nő 1 négyzetméterenként. A norvégok 2015-re egy körülbelül 25 MW teljesítményű kereskedelmi ozmotikus erőművet szándékoznak építeni.

Az energiaforrás felhasználásának kilátásai

Az IPS fő ​​előnye más típusú erőművekkel szemben a rendkívül olcsó alapanyagok felhasználása. Valójában ingyenes, mert a bolygó felszínének 92-93%-át sós víz borítja, és édesvízhez könnyű hozzájutni ugyanazzal az ozmotikus nyomás módszerével egy másik berendezésben. A tengerbe ömlő folyó torkolatánál erőművet telepítve minden nyersanyagellátási probléma egy csapásra megoldható. Az IPS működéséhez nem fontosak az éghajlati feltételek - amíg a víz folyik, addig a telepítés működik.

Ebben az esetben nem keletkeznek mérgező anyagok - ugyanaz a sós víz képződik a kimeneten. Az IPS teljesen környezetbarát, és lakóterületek közvetlen közelébe is telepíthető. Az erőmű nem károsítja a vadon élő állatokat, megépítéséhez pedig nem kell gátakkal elzárni a folyókat, ahogyan az a vízerőművek esetében történik. Az erőmű alacsony hatásfoka pedig könnyen kompenzálható az ilyen létesítmények hatalmas méretével.

A címben nincs hiba, nem az "űrből", hanem pontosan az "ozmózisból"

Nap mint nap meg vagyunk győződve arról, hogy a megújuló energia legváratlanabb forrásai vesznek körül bennünket. A Nap, a szél, az áramlatok és az árapály mellett sóval - vagy inkább az édesvíz és a tengervíz közötti különbséggel - működő generátorokkal lehet áramot termelni. Ezt a különbséget sótartalom gradiensnek nevezik, és az ozmózis jelenségének köszönhetően folyadéktöbblet nyerhető belőle, amit a hagyományos turbinák elektromos árammá alakítanak át.

Számos ismert módszer létezik a sótartalom gradiens energiájának elektromos árammá alakítására. A legígéretesebb manapság az ozmózissal történő átalakítás, ezért a sótartalom gradiens energiáját gyakran ozmózis energiájának nevezik. De alapvetően más módok is lehetségesek a sótartalom gradiens energiájának átalakítására.

Az ozmózis jelensége a következő. Ha vesz egy félig áteresztő membránt (membránt), és válaszfalként helyezi el bármely edényben édes és sós víz közé, akkor az ozmotikus erők elkezdik a friss vizet sós vízbe pumpálni. Az édesvízmolekulák az elválasztó membránon keresztül a sós vízzel töltött edény második felébe jutnak, és a membrán nem engedi, hogy a sómolekulák friss vízzel átjussanak az első felébe. Ezért a membránt félig áteresztőnek nevezik. A folyamat során felszabaduló energia az edény sós vizes részében fellépő fokozott nyomás formájában nyilvánul meg. Ez az ozmotikus nyomás (néha ozmotikus vízesésnek is nevezik). Az ozmózisnyomás maximális értéke az oldat (azaz sós víz) és az oldószer (azaz édesvíz) közötti nyomáskülönbség, amelynél az ozmózis leáll, ami a féligáteresztő membrán mindkét oldalán egyenlő nyomások kialakulása miatt következik be. . Az ebből eredő megnövekedett nyomás az edény sós vízében kiegyenlíti azokat az ozmotikus erőket, amelyek az édesvízmolekulákat a féligáteresztő membránon keresztül a sós vízbe kényszerítették.

Az ozmózis jelensége régóta ismert. Először A. Podlo figyelte meg 1748-ban, de a részletes vizsgálat több mint egy évszázaddal később kezdődött. 1877-ben W. Pfeffer először mért ozmotikus nyomást, miközben nádcukor vizes oldatait tanulmányozta. Van't Hoff 1887-ben Pfeffer kísérleteinek adatai alapján felállított egy törvényt, amely az ozmotikus nyomást az oldott anyag koncentrációjától és a hőmérséklettől függően határozza meg. Megmutatta, hogy az oldat ozmózisnyomása számszerűen megegyezik azzal a nyomással, amelyet az oldott anyag molekulái akkor fejtenek ki, ha azonos hőmérsékleten és koncentrációban gáz halmazállapotúak lennének.

Az ozmotikus energia eléréséhez szükség van egy kis sókoncentrációjú forrásra a többé-kevésbé koncentrált oldat közelében. A Világóceán körülményei között ilyen források a bele ömlő folyók torkolatai.

Az ozmotikus nyomásból számított sótartalom gradiens energiájára nem vonatkoznak a Carnot-ciklushoz kapcsolódó hatékonysági korlátozások; Ez az egyik pozitív tulajdonsága ennek az energiatípusnak. A kérdés az, hogyan lehet a legjobban elektromos árammá alakítani.

Nemrég nyílt meg Norvégiában a világ első erőműve, amely az ozmózis jelenségét használja villamosenergia-termelésre. Az erőmű jelenlegi prototípusa, üzemében csak sós és édesvizet használva 2-4 kilowatttot fog termelni, de a jövőben ez a szám jelentősen növekedni fog.Az energiatermeléshez a norvég Statkraft cég által épített állomás a Az ozmózis jelensége, vagyis az oldatok membránon keresztül történő mozgása a magasabb sókoncentráció oldalára. Mivel a sók koncentrációja a közönséges tengervízben magasabb, mint az édesvízben, a membránnal elválasztott édes és sós víz között ozmózis jelenség alakul ki, és a vízáramlás mozgása a turbinát működésbe hozza, energiát termelve. a már elindított prototípusból kicsi, és két-négy kilowattórát tesz ki. Mint Stein Eric Skilhagen projektmenedzser kifejtette, a cégnek nem az volt a célja, hogy azonnal ipari méretű erőművet építsenek, sokkal fontosabb volt, hogy megmutassák, hogy ez a technológia elvileg az energiaszektorban is használható. Az ozmózis jelenségének villamosenergia-termelésre való felhasználását először a környezetvédelmi mozgalmak aktivistái javasolták még 1992-ben, jegyzi meg a Statkraft webhely. Mérnöki számítások szerint ma már 1700 kilowatt/óra teljesítményű ozmotikus erőművet lehet építeni. Ugyanakkor a többi alternatív energiaforrást - nap- vagy szélenergiát - használó állomásoktól eltérően az időjárás nem befolyásolja az állomás működési módját. A meglévő prototípus teljesítménye elegendő egy kávéfőző áramellátásához, de 2015-re a Statkraft egy olyan erőmű megépítését reméli, amely egy 10 ezer magánlakásból álló falut lát el árammal.

Az előttünk álló kihívások közé tartozik az energiahatékonyabb membránok keresése. Az Oslótól 60 km-re délre fekvő Hurum állomáson használtak esetében ez az érték 1 W/m2. Egy idő után a Statkraft 2-3 W-ra növeli a teljesítményt, de a nyereséges szint eléréséhez 5 W-ra van szükség.

Küldje el a jó munkát a tudásbázis egyszerű. Használja az alábbi űrlapot

Diákok, végzős hallgatók, fiatal tudósok, akik a tudásbázist tanulmányaikban és munkájukban használják, nagyon hálásak lesznek Önnek.

közzétett http://www.allbest.ru/

Karbantartás

Az alternatív energia fő iránya az alternatív (nem hagyományos) energiaforrások felkutatása és felhasználása. Az energiaforrások „természetben előforduló anyagok és folyamatok, amelyek lehetővé teszik az ember számára, hogy megszerezze a létezéshez szükséges energiát”. Alternatív energiaforrás a megújuló erőforrás, amely helyettesíti a hagyományos, olajjal, földgázzal és szénnel működő energiaforrásokat, amelyek elégetésekor szén-dioxid kerül a légkörbe, ami hozzájárul az üvegházhatás növekedéséhez és a globális felmelegedéshez. Az alternatív energiaforrások keresésének oka a megújuló vagy gyakorlatilag kimeríthetetlen természeti erőforrások és jelenségek energiájából való beszerzés. A környezetbarátság és a költséghatékonyság is figyelembe vehető.

2010-ben az alternatív energia (a vízenergia nélkül) az emberiség által fogyasztott összes energia 4,9%-át tette ki. Beleértve fűtésre és vízmelegítésre (biomassza, napenergiával és geotermikus vízmelegítés és fűtés) 3,3%; bioüzemanyag 0,7%; villamosenergia-termelés (szél-, nap-, geotermikus erőművek és biomassza a hőerőművekben) 0,9% A megújuló (alternatív) energiaforrások a globális villamosenergia-termelésnek csak körülbelül 5%-át teszik ki 2010-ben. 2009 májusában az Egyesült Államokban a villamos energia 13%-a megújuló energiaforrásokból állítják elő. A villamos energia 9,4%-a vízerőművekből, mintegy 1,8%-a szélenergiából, 1,3%-a biomasszából, 0,4%-a geotermikus forrásból és 0,3%-a napenergiából származott. Ausztráliában 2009-ben a villamos energia 8%-át megújuló forrásokból állították elő.

Manapság az energiával foglalkozó emberek egyre több energiát igényelnek, ahogy egyre több energiát igénylő új találmánysal állnak elő.

Az energia sok millió évvel ezelőtt keletkezett, amikor az emberek megtanultak tüzet gyújtani: tűzzel vadásztak, fényt és meleget kaptak, és sok éven át öröm és optimizmus forrásaként szolgált. Esszémben egy lehetséges környezetbarát energiaforrásról fogok beszélni, amellyel az emberek nem szennyeznék a világot.

1. Indoklás

Miért válasszam az ozmotikus erőművet alternatív energiatermelési formaként?

A fő előnye a környezetbarátság - nincs zaj és nem szennyezi a légkört üvegházhatású gázok kibocsátásával; - folyamatos megújuló energiaforrás biztosított, kisebb szezonális ingadozásokkal; - könnyen megvalósítható meglévő infrastruktúra; Ozmotikus erőmű csak olyan torkolatokban használható, ahol édesvíz sós vízbe áramlik. Az ozmózis jelensége széles körben elterjedt a természetben, lehetővé téve a növények számára, hogy a leveleiken keresztül felszívják a nedvességet, és gyakran használják a sótalanítási folyamatban.

2. A használat hatékonysága

Az ozmotikus erőmű a folyadékdiffúzió (ozmózis) elvén működő, álló erőmű.

A világ első és pillanatnyilag egyetlen ozmotikus erőművét a Statkraft építette a norvégiai Tofte városában, a „Södra Cell Tofte” cellulóz- és papírgyár területén. Az erőmű építése 20 millió dollárba került, és 10 évnyi kutatást és technológiai fejlesztést igényelt. Ez az erőmű még mindig nagyon kevés energiát termel: körülbelül 2-4 kilowatttot. Ezt követően az energiatermelést 10 kilowattra tervezik növelni.

Jelenleg az erőmű kísérleti jellegű, de ha a tesztek sikeresen lezárulnak, kereskedelmi forgalomba kerül az állomás.

Úgy tűnik, minden egyszerű. Ezért nem meglepő, hogy az ozmózis energiaforrásként való felhasználásának ötlete csaknem fél évszázaddal ezelőtt született. De... „Az egyik fő akadály a megfelelő minőségű membránok hiánya volt – mondta erről Payneman professzor. „A membránok rendkívül lassúak voltak, így az ozmotikus elektromos generátor hatásfoka nagyon alacsony lenne. A következő 20-30 évben számos technológiai áttörés történt. Ma megtanultuk, hogy rendkívül vékony membránokat állítanak elő, ami azt jelenti, hogy az áteresztőképességük jelentősen megnőtt." A GKSS Kutatóközpont szakemberei jelentősen hozzájárultak annak a membránnak a kifejlesztéséhez, amely mára lehetővé tette az ozmotikus energiatermelés gyakorlati megvalósítását - igaz, még mindig csak kísérleti jelleggel. Ebből pedig az következik, hogy ennek az energianak a hatékonysága, bár kicsi, könnyen kompenzálható az ilyen létesítmények hatalmas méretével.

ozmotikus erőművi alternatív energia

3. Technológiák

Tehát ahol a folyók tengerekbe és óceánokba torkollnak, ott hatalmas édes- és sós vízforrásaink vannak a környéken – ez ideális hely ozmotikus erőművek építéséhez. Hogyan szerezzünk energiát? A legegyszerűbb módja, ha vizet helyezünk egy tartályba, amelyet egy félig áteresztő membrán két részre oszt.

Az egyik rekeszbe tengervíz, a másikba friss víz kerül. A tengeri és édesvízi sók eltérő koncentrációja miatt a friss rekeszből származó vízmolekulák a sókoncentrációt kiegyenlíteni próbálják a membránon keresztül a tengeri rekeszbe. Ennek a folyamatnak az eredményeként a tengervíz-kamrában túlnyomás képződik, amely viszont egy elektromos áramot termelő hidraulikus turbinát forgat.

Ki kell emelni az ozmatikus elektromosság előnyeit és hátrányait is.

Előnyök:

A szél- és napenergiával ellentétben ezek folyamatos megújuló energiaforrást biztosítanak, kis szezonális eltérésekkel.

Nincs üvegházhatás.

Hibák:

Az árammembrán 1 W/mI indikátorral rendelkezik. Az állomások nyereségessé váló mutatója 5 W/m². A világon több cég is gyárt hasonló membránokat (General Electric, Dow Chemical, Hydranautics, Toray Industries), de az ozmotikus állomáshoz szükséges eszközöknek jóval vékonyabbaknak kell lenniük a jelenleg gyártottaknál.

Ozmotikus erőmű csak olyan torkolatokban használható, ahol édesvíz sós vízbe áramlik.

4. Kilátások

Az IPS fő ​​előnye más típusú erőművekkel szemben a rendkívül olcsó alapanyagok felhasználása. Valójában ingyenes, mert a bolygó felszínének 92-93%-át sós víz borítja, és édesvízhez könnyű hozzájutni ugyanazzal az ozmotikus nyomás módszerével egy másik berendezésben. A tengerbe ömlő folyó torkolatánál erőművet telepítve minden nyersanyagellátási probléma egy csapásra megoldható. Az IPS működéséhez nem fontosak az éghajlati feltételek - amíg a víz folyik, addig a telepítés működik.

Ebben az esetben nem keletkeznek mérgező anyagok - ugyanaz a sós víz képződik a kimeneten. Az IPS teljesen környezetbarát, és lakóterületek közvetlen közelébe is telepíthető. Az erőmű nem károsítja a vadon élő állatokat, megépítéséhez pedig nem kell gátakkal elzárni a folyókat, ahogyan az a vízerőművek esetében történik.

Az oroszországi felhasználás kilátásai. A folyók képezik Oroszország vízalapjának alapját. A szárazföldi terület mintegy 12% -át elfoglaló Oroszországot jól fejlett folyóhálózat, valamint egyedülálló vízpart jellemzi, amelynek hossza körülbelül 60 ezer km. Oroszország folyói három óceán medencéjéhez tartoznak: az Északi-sarkvidékhez, a Csendes-óceánhoz és az Atlanti-óceánhoz. Így Oroszország óriási potenciállal rendelkezik az ozmotikus energia fejlesztésében, egyre nő az érdeklődés e megújuló energiaforrás iránt, és a tudósok világszerte egyesítik erőiket ennek fejlesztésére.

A kanadai Hydro-Québec, a világ legnagyobb vízenergia-termelője együttműködik a Statkrafttal a PRO technológia következő fázisának kutatásában. Emellett vizsgálja annak lehetőségét, hogy ozmotikus állomásokat hozzanak létre a kanadai partvonal mentén.

Japánban a Tokiói Technológiai Intézet kutatóközpontot nyitott az ozmotikus energia tanulmányozására. Munkatársai szerint a japán folyókban rejlő energiapotenciál - ha a folyók tengerbe ömlő ozmotikus állomások építésével valósul meg - 5-6 atomerőmű cseréjét teszi lehetővé.

Következtetés

Az energia szerepe a civilizáció fenntartásában és továbbfejlesztésében igen nagy. A modern társadalomban nehéz megtalálni az emberi tevékenységnek legalább egy olyan területét, amely ne igényelne - közvetlenül vagy közvetve - több energiát, mint amennyit az emberi izmok képesek biztosítani. Az energiafogyasztás az életszínvonal fontos mutatója. Abban az időben, amikor az ember erdei gyümölcsök gyűjtéséből és állatok vadászatából jutott táplálékhoz, körülbelül 8 MJ energiára volt szüksége naponta. A tűz elsajátítása után ez az érték 16 MJ-ra nőtt: egy primitív mezőgazdasági társadalomban 50 MJ, egy fejlettebb pedig 100 MJ volt.

A civilizáció fejlődése során a hagyományos energiaforrásokat sokszor új, fejlettebbre cserélték, nem azért, mert a régi forrás kimerült.

A legerősebb energiaforrás a nukleáris - az energiavezető. Az uránkészletek a szénkészletekhez képest nem olyan nagyok. Súlyegységenként azonban milliószor több energiát tartalmaz, mint a szén. Egy atomerőműben áramot termelve százezerszer kevesebb pénzt és munkát kell költeni, mint a szénből történő energiatermelésnél. A nukleáris üzemanyag pedig az olajat és a szenet váltja fel... Mindig is így volt: a következő energiaforrás is erősebb volt. Úgyszólván egy „harcos” energiasor volt. A jövőben az energia intenzív fejlesztésével nem túl erős, de nagy hatásfokú, környezetbarát, könnyen használható, szétszórt energiaforrások jelennek meg. Például egy gyors indítás az elektrokémiai energiához, amelyet később a jelek szerint napenergiával egészítenek ki. Az energia nagyon gyorsan felhalmozódik, asszimilálódik és magába szívja a legújabb ötleteket, találmányokat és tudományos eredményeket. Ez érthető: az energia szó szerint mindenhez kapcsolódik, és minden az energiához kötődik, és attól függ. Ezért az energiakémia, hidrogénenergia, űrerőművek, antianyagba zárt energia, kvarkok, „fekete lyukak”, vákuum – ezek csak a legfényesebb mérföldkövei, vonások, a forgatókönyv egyes sorai, amely a szemünk előtt íródik, és Holnapi energiának hívják.

Összegzésképpen megállapítható, hogy az alternatív energiahasznosítási formák számtalanok, feltéve, hogy erre hatékony és gazdaságos módszereket kell kidolgozni. A lényeg az, hogy az energiafejlesztést a megfelelő irányba hajtsuk végre.

Közzétéve az Allbest.ru oldalon

Hasonló dokumentumok

A klasszikus energiaforrások típusai. A fő okok, amelyek az alternatív energiaforrásokra való gyors átállás fontosságát jelzik. A villámlás, mint a viharhullámok forrása. Villámerőmű előnyei és hátrányai, működési elve.

tanfolyami munka, hozzáadva 2016.05.20


Az alternatív energia főbb típusai. Bioenergia, szélenergia, napenergia, árapály, óceánok. Ígéretes módok az energiaszerzésre. Szélerőművek összesített kapacitása Kínában, Indiában és az USA-ban. Az alternatív energia részesedése Oroszországban.

bemutató, hozzáadva 2016.05.25


Tipikus energiaforrások. A modern energia problémái. A kapott és előállított energia "tisztasága" az alternatív energia előnyeként. Útmutató az alternatív energiaforrások fejlesztéséhez. A hidrogén, mint energiaforrás, előállításának módjai.

absztrakt, hozzáadva: 2016.05.30


A geotermikus energia fő előnyei és hátrányai. A geotermikus energia világpotenciálja és felhasználási lehetőségei. Geotermikus hőellátó rendszer, geotermikus erőművek építése. Igény a geotermikus energia iránt.

teszt, hozzáadva 2011.10.31


A geotermikus energia fejlődésének története és a geotermikus energia elektromos és hőenergiává való átalakítása. A geotermikus erőművek által termelt villamos energia költsége. Az alternatív energia felhasználásának kilátásai és a létesítmények hatékonysága.

absztrakt, hozzáadva: 2008.07.09


Az energia fejlődésének és létezésének problémái. Az alternatív energiaforrások típusai és fejlesztésük. A geotermikus energia forrásai és felhasználási módjai. A geotermikus erőmű működési elve. A GeoPP és összetevői általános sematikus diagramja.

tanfolyami munka, hozzáadva 2016.05.06


Az alternatív energia tipológiája. Megújuló energia az arab országokban. Atomenergia és készletei az arab országokban. Átállás az alternatív energiaforrások használatára. Elért eredmények az alternatív energia területén.

teszt, hozzáadva 2017.08.01


Meglévő energiaforrások. Az erőművek típusai. Az energia fejlődésének és létezésének problémái. Alternatív energiaforrások áttekintése. Árapály-erőművek tervezése és működési elve. Energia számítás. A hatékonyság meghatározása.

tanfolyami munka, hozzáadva 2016.04.23


Alapvető információk az alternatív energiáról. A vákuum elosztók előnyei és hátrányai. Az energiaellátástól való függőség csökkentése. Fókuszáló kollektorok alkalmazása. A környezetbarát napenergia használatának előnyei.

absztrakt, hozzáadva: 2015.03.21


A modern energia fejlődésének és problémáinak áttekintése. Az alternatív energiaforrások általános jellemzői, felhasználási lehetőségeik, előnyei és hátrányai. Jelenleg nem hagyományos energiatermelésre használt fejlesztések.