në shtëpi » Frutat dhe manaferrat » Stacioni osmotik. Termocentrali osmotik: energji alternative nga uji i detit. Energjia nga kripa: më shumë avantazhe

Stacioni osmotik. Termocentrali osmotik: energji alternative nga uji i detit. Energjia nga kripa: më shumë avantazhe

Një membranë e veçantë që lejon ujin të kalojë, por jo molekulat e kripës, vendoset midis dy rezervuarëve. Në njërën prej tyre derdhet ujë i freskët, në tjetrin ujë i kripur. Duke qenë se një sistem i tillë përpiqet për ekuilibër, uji më i kripur duket se nxjerr ujë të freskët nga rezervuari. Nëse një gjenerator vendoset përpara membranës, presioni i tepërt do të rrotullojë tehet e saj dhe do të gjenerojë energji elektrike.
Ideja, siç ndodh shpesh, u sugjerua nga natyra e gjallë: i njëjti parim përdoret për transferimin e substancave në qeliza - të njëjtat membrana pjesërisht të përshkueshme sigurojnë elasticitetin e qelizave. Presioni osmotik është përdorur prej kohësh me sukses nga njerëzit në shkripëzimin e ujit të detit, por deri më tani është përdorur për herë të parë për prodhimin e energjisë elektrike.
Për momentin, prototipi prodhon rreth 1 kW energji. Në të ardhmen e afërt kjo shifër mund të rritet në 2-4 kW. Për të folur për përfitimin e prodhimit, është e nevojshme të merret një prodhim prej rreth 5 kW. Megjithatë, kjo është një detyrë shumë reale. Deri në vitin 2015, është planifikuar të ndërtohet një stacion i madh që do të gjenerojë 25 MW, i cili do të furnizojë 10,000 familje mesatare. Në të ardhmen, pritet që IPS të bëhet aq i fuqishëm sa të jetë në gjendje të gjenerojë 1700 TW në vit, aq sa prodhon aktualisht gjysma e Evropës. Detyra kryesore për momentin është gjetja e membranave më efikase.
Loja padyshim ia vlen qiri. Përparësitë e stacioneve osmotike janë të dukshme. Së pari, uji i kripur (uji i zakonshëm i detit është i përshtatshëm për funksionimin e stacionit) është një burim natyror i pashtershëm. Sipërfaqja e Tokës është 94% e mbuluar me ujë, 97% e të cilit është e kripur, kështu që gjithmonë do të ketë karburant për stacione të tilla. Së dyti, organizimi i një UES nuk kërkon ndërtimin e vendeve të veçanta: çdo ambient i papërdorur i ndërmarrjeve ekzistuese ose ndërtesa të tjera zyrash janë të përshtatshme. Përveç kësaj, IPS mund të instalohet në grykëderdhjet e lumenjve, ku uji i freskët derdhet në detin e kripur ose oqeanin - dhe në këtë rast nuk ka nevojë as të mbushni posaçërisht rezervuarët me ujë.

Ujë i ëmbël + ujë deti = burim energjie

Zakonisht, aty ku një lumë derdhet në det, uji i ëmbël thjesht përzihet me ujin e kripur dhe aty nuk ka asnjë presion që mund të shërbejë si burim energjie. Profesor Klaus-Viktor Peinemann nga Instituti për Kërkime Polimere në Qendrën Kërkimore GKSS në qytetin Geesthacht në Gjermaninë veriore, emërton kushtet që janë të nevojshme për shfaqjen e presionit osmotik: “Nëse uji i detit dhe uji i ëmbël ndahen nga një filtër përpara përzierje - një membranë e veçantë që lejon që uji të kalojë, por është i papërshkueshëm nga kripa, atëherë tendenca e tretësirave për ekuilibër termodinamik dhe barazimi i përqendrimeve mund të realizohet vetëm për faktin se uji do të depërtojë në tretësirën e kripës, dhe kripa do të mos u fut në ujë të freskët".

Nëse kjo ndodh në një rezervuar të mbyllur, atëherë presioni i tepërt hidrostatik, i quajtur presion osmotik, lind nga uji i detit. Për ta përdorur atë për prodhimin e energjisë, në pikën ku lumi derdhet në det, duhet të instaloni një rezervuar të madh me dy dhoma, të ndara nga njëra-tjetra nga një membranë gjysmë e përshkueshme që lejon ujin të kalojë dhe kripën të mos kalojë. përmes. Njëra dhomë është e mbushur me ujë të kripur, tjetra me ujë të freskët. "Presioni osmotik që rezulton mund të jetë shumë i lartë," thekson profesor Peineman. "Ai arrin afërsisht 25 bar, që korrespondon me presionin e ujit në rrëzë të një ujëvare që bie nga një lartësi prej 100 metrash."

Uji nën një presion kaq të lartë osmotik furnizohet në një turbinë gjeneratore që prodhon energji elektrike.

Gjëja kryesore është membrana e duhur

Duket se gjithçka është e thjeshtë. Prandaj, nuk është për t'u habitur që ideja e përdorimit të osmozës si një burim energjie lindi pothuajse gjysmë shekulli më parë. Por... "Një nga pengesat kryesore në atë kohë ishte mungesa e membranave të cilësisë së duhur," thotë profesor Peineman. "Membranat ishin jashtëzakonisht të ngadalta, kështu që efikasiteti i gjeneratorit elektrik osmotik do të ishte shumë i ulët. Por në 20-30 vitet e ardhshme, ndodhën disa përparime teknologjike. Mësuam sot ne prodhojmë membrana jashtëzakonisht të holla, që do të thotë se xhiroja e tyre është bërë dukshëm më e lartë."
Specialistët nga Qendra Kërkimore GKSS dhanë një kontribut të rëndësishëm në zhvillimin e vetë membranës që tani ka bërë të mundur zbatimin e prodhimit të energjisë osmotike në praktikë - megjithëse ende thjesht eksperimentale. Një nga zhvilluesit, Carsten Blicke, shpjegon: "Trashësia e membranës është rreth 0.1 mikrometra. Për krahasim, një qime njerëzore ka një diametër prej 50 deri në 100 mikrometra. Është ky film i hollë që në fund ndan ujin e detit nga i freskët."

Është e qartë se një membranë kaq e hollë nuk mund të përballojë në vetvete presionin e lartë osmotik. Prandaj, aplikohet në një bazë poroze, si sfungjer, por jashtëzakonisht e qëndrueshme. Në përgjithësi, një ndarje e tillë duket si letër me shkëlqim, dhe fakti që ka një film mbi të është e pamundur të vërehet me sy të lirë.

Perspektiva të ndritshme

Për ndërtimin e impiantit pilot kërkohej një investim prej disa milionë eurosh. Investitorët që ishin të gatshëm të merrnin rreziqe, megjithëse jo menjëherë, u gjetën ende. Statkraft, një nga kompanitë më të mëdha të energjisë në Norvegji dhe një lider evropian në përdorimin e burimeve të energjisë së rinovueshme, doli vullnetarisht për të financuar projektin inovativ. Profesor Peineman kujton: “Ata dëgjuan për këtë teknologji, u gëzuan dhe nënshkruan një marrëveshje bashkëpunimi me ne. Bashkimi Evropian ndau 2 milionë euro për zbatimin e këtij projekti, pjesa tjetër u kontribuua nga Statkraft dhe një sërë kompanish të tjera. , duke përfshirë Institutin tonë.”

"Një numër kompanish të tjera" janë qendra kërkimore në Finlandë dhe Portugali, si dhe një firmë kërkimore norvegjeze. Impianti pilot, me një kapacitet prej 2 deri në 4 kilovat, i ndërtuar në Oslofjord pranë qytetit Tofte dhe i inauguruar sot, është projektuar për të testuar dhe përmirësuar teknologjinë inovative. Por drejtuesit e Statkraft janë të bindur se pas pak vitesh do të bëhet fjalë për përdorimin komercial të osmozës. Dhe potenciali i përgjithshëm global i prodhimit të energjisë osmotike vlerësohet në jo më pak se 1600-1700 teravat-orë në vit - kjo është afërsisht gjysma e konsumit të energjisë në të gjithë Bashkimin Evropian. Avantazhi më i rëndësishëm i instalimeve të tilla është mirëdashësia e tyre mjedisore - ato nuk bëjnë zhurmë dhe nuk ndotin atmosferën me emetimet e gazrave serrë. Përveç kësaj, ato janë të lehta për t'u integruar në infrastrukturën ekzistuese.

Miqësia ndaj mjedisit

Më vete, do të doja të shënoja mirëdashësinë absolute mjedisore të kësaj metode të prodhimit të energjisë elektrike. Nuk ka mbeturina, materiale oksiduese të rezervuarit, tymra të dëmshëm. IPS mund të instalohet edhe brenda qytetit pa i shkaktuar asnjë dëm banorëve të tij.
Gjithashtu, funksionimi i IPS nuk kërkon burime të tjera energjie për të filluar dhe nuk varet nga kushtet klimatike. E gjithë kjo e bën IPS një mënyrë pothuajse ideale për të prodhuar energji elektrike.

Fenomeni i osmozës është përdorur në shkallë industriale për më shumë se 40 vjet. Vetëm kjo nuk është osmoza klasike e përparme e Abbot Nollet, por e ashtuquajtura osmozë e kundërt - një proces artificial i depërtimit të një tretësi nga një zgjidhje e përqendruar në një zgjidhje të holluar nën ndikimin e presionit që tejkalon presionin osmotik natyror. Kjo teknologji është përdorur në impiantet e shkripëzimit dhe pastrimit që nga fillimi i viteve 1970. Uji i kripur i detit pompohet në një membranë të veçantë dhe, duke kaluar nëpër poret e saj, privohet nga një pjesë e konsiderueshme e kripërave minerale, si dhe nga bakteret dhe madje edhe viruset. Pompimi i ujit të kripur ose të kontaminuar kërkon sasi të mëdha energjie, por loja ia vlen sa qiri - ka shumë rajone në planet ku mungesa e ujit të pijshëm është një problem akut.

Është e vështirë të besohet se ndryshimi i thjeshtë në përqendrimin e dy tretësirave mund të krijojë një forcë serioze, por është e vërtetë: presioni osmotik mund të rrisë nivelin e ujit të detit me 120 m.

Eksperimentet për shndërrimin e presionit osmotik në energji elektrike janë kryer nga grupe dhe kompani të ndryshme shkencore që nga fillimi i viteve 1970. Parimi i këtij procesi ishte i qartë: rrjedha e ujit të freskët (lumi) që depërton nëpër poret e membranës rrit presionin në rezervuarin e ujit të detit, duke lejuar kështu që turbina të rrotullohet. Uji i mbetur i njelmët lëshohet më pas në det. Problemi i vetëm ishte se membranat klasike për PRO (Osmozë e vonuar me presion) ishin shumë të shtrenjta, kapriçioze dhe nuk siguronin fuqinë e kërkuar të rrjedhës. Çështja filloi në fund të viteve 1980, kur kimistët norvegjezë Thorleif Holt dhe Thor Thorsen nga Instituti SINTEF morën zgjidhjen e problemit.

Në imazhet skematike, membrana osmotike vizatohet si mur. Në fakt, është një rrotull i mbyllur në një trup cilindrik. Struktura e saj shumështresore alternon shtresat e ujit të freskët dhe të kripur.

Membranat Loeb kërkonin shkallë klinike për të ruajtur performancën maksimale. Dizajni i modulit të membranës së stacionit të shkripëzimit kërkonte praninë e një filtri primar të trashë dhe një pompë të fuqishme që largonte mbeturinat nga sipërfaqja e punës e membranës.

Holt dhe Thorsen, pasi analizuan karakteristikat e materialeve më premtuese, zgjodhën polietileni të modifikuar të lirë. Publikimet e tyre në revistat shkencore tërhoqën vëmendjen e specialistëve të Statcraft dhe kimistët norvegjezë u ftuan të vazhdonin punën e tyre nën kujdesin e kompanisë së energjisë. Në vitin 2001, programi membranor i Statcraft mori një grant qeveritar. Duke përdorur fondet e marra, u ndërtua një instalim osmotik eksperimental në Sunndalsjor për të testuar mostrat e membranës dhe për të testuar teknologjinë në tërësi. Sipërfaqja aktive në të ishte pak mbi 200 m2.

Dallimi midis kripësisë (në terma shkencorë - gradienti i kripësisë) të ujit të freskët dhe të detit është parimi bazë i funksionimit të një termocentrali osmotik. Sa më i madh të jetë, aq më i lartë është vëllimi dhe shpejtësia e rrjedhës në membranë, dhe rrjedhimisht sasia e energjisë së gjeneruar nga turbina hidraulike. Në Toft, uji i freskët rrjedh nga graviteti mbi membranë; si rezultat i osmozës, presioni i ujit të detit në anën tjetër rritet ndjeshëm. Fuqia e osmozës është kolosale - presioni mund të rrisë nivelin e ujit të detit me 120 m.

Më pas, uji i holluar i detit që rezulton nxiton përmes shpërndarësit të presionit mbi tehet e turbinës dhe, pasi u ka dhënë të gjithë energjinë e tij, hidhet në det. Shpërndarësi i presionit merr një pjesë të energjisë së rrjedhës, duke rrotulluar pompat që pompojnë ujin e detit. Në këtë mënyrë, është e mundur të rritet ndjeshëm efikasiteti i stacionit. Rick Stover, shefi i teknologjisë në Energy Recovery, i cili prodhon pajisje të tilla për impiantet e shkripëzimit, vlerëson se efikasiteti i transferimit të energjisë nga shpërndarësit është afër 98%. Pikërisht të njëjtat pajisje shkripëzimi ndihmojnë në dërgimin e ujit të pijshëm në ndërtesat e banimit.

Siç vë në dukje Skillhagen, në mënyrë ideale, termocentralet osmotike duhet të kombinohen me impiantet e shkripëzimit - kripësia e ujit të mbetur të detit në këtë të fundit është 10 herë më e lartë se niveli natyror. Në një tandem të tillë, efikasiteti i prodhimit të energjisë do të rritet me të paktën dy herë.

Puna ndërtimore në Tofte filloi në vjeshtën e vitit 2008. Një magazinë bosh u mor me qira në vendin e mullirit të pulpës Sódra Cell. Në katin e parë u vendos një kaskadë me rrjetë dhe filtra kuarci për të pastruar ujin e lumit dhe detit, dhe në katin e dytë ishte një dhomë makinerie. Në dhjetor të të njëjtit vit, modulet e membranës dhe distributori i presionit u ngritën dhe u instaluan. Në shkurt 2009, një grup zhytësish vendosën dy tubacione paralele përgjatë fundit të gjirit - për ujë të freskët dhe të detit.

Uji i detit mblidhet në Toft nga thellësia 35 deri në 50 m - në këtë shtresë kripësia e tij është optimale. Për më tepër, atje është shumë më e pastër sesa në sipërfaqe. Por pavarësisht kësaj, membranat e stacionit kërkojnë pastrim të rregullt për të hequr mbetjet organike që bllokojnë mikroporet.

Që nga prilli 2009, termocentrali u operua në modalitetin e provës dhe në nëntor, me dorën e lehtë të Princeshës Mette-Marit, u lançua në potencialin e tij të plotë. Skillhagen siguron se pas Tofte, Statcraft do të ketë edhe projekte të tjera të ngjashme, por më të avancuara. Dhe jo vetëm në Norvegji. Sipas tij, kompleksi nëntokësor me përmasat e një fushe futbolli është në gjendje të furnizojë pandërprerë energji elektrike për një qytet të tërë me 15 mijë shtëpi individuale. Për më tepër, ndryshe nga turbinat e erës, një instalim i tillë osmotik është praktikisht i heshtur, nuk ndryshon peizazhin e njohur dhe nuk ndikon në shëndetin e njeriut. Dhe vetë natyra do të kujdeset për rimbushjen e rezervave të kripës dhe ujit të freskët.

Deri më tani, ekziston vetëm një prototip funksional i një termocentrali osmotik në botë. Por në të ardhmen do të ketë qindra të tillë.

Parimi i funksionimit të një termocentrali osmotik

Funksionimi i termocentralit bazohet në efektin osmotik - vetia e membranave të projektuara posaçërisht për të lejuar vetëm disa grimca të kalojnë. Për shembull, le të instalojmë një membranë midis dy kontejnerëve dhe të derdhim ujë të distiluar në njërën prej tyre dhe një zgjidhje të kripur në tjetrën. Molekulat e ujit do të kalojnë lirisht nëpër membranë, por grimcat e kripës jo. Dhe meqenëse në një situatë të tillë lëngjet do të priren të ekuilibrohen, së shpejti uji i freskët do të përhapet nga graviteti në të dy kontejnerët.

Nëse ndryshimi në përbërjen e tretësirave është shumë i madh, atëherë rrjedha e lëngut përmes membranës do të jetë mjaft e fortë. Duke vendosur një turbinë hidraulike në rrugën e saj, mund të gjenerohet energji elektrike. Ky është dizajni më i thjeshtë i një termocentrali osmotik. Për momentin, lëndët e para optimale për të janë uji i kripur i detit dhe uji i freskët i lumit - burime të rinovueshme të energjisë.

Një termocentral eksperimental i këtij lloji u ndërtua në vitin 2009 pranë qytetit norvegjez të Oslos. Produktiviteti i tij është i ulët - 4 kW ose 1 W për 1 m². membranat. Në të ardhmen e afërt, kjo shifër do të rritet në 5 W për 1 m². Deri në vitin 2015, norvegjezët synojnë të ndërtojnë një termocentral komercial osmotik me një kapacitet prej rreth 25 MW.

Perspektivat për përdorimin e këtij burimi energjie

Avantazhi kryesor i IPS ndaj llojeve të tjera të termocentraleve është përdorimi i lëndëve të para jashtëzakonisht të lira. Në fakt, është falas, sepse 92-93% e sipërfaqes së planetit është e mbuluar me ujë të kripur dhe uji i freskët është i lehtë për t'u marrë duke përdorur të njëjtën metodë të presionit osmotik në një instalim tjetër. Duke instaluar një termocentral në grykën e një lumi që derdhet në det, të gjitha problemet me furnizimin me lëndë të parë mund të zgjidhen me një goditje. Kushtet klimatike për funksionimin e IPS nuk janë të rëndësishme - për sa kohë që uji rrjedh, instalimi punon.

Në këtë rast, nuk krijohen substanca toksike - i njëjti ujë i kripur formohet në dalje. IPS është absolutisht miqësor me mjedisin dhe mund të instalohet në afërsi të zonave të banuara. Termocentrali nuk dëmton jetën e egër dhe për ndërtimin e tij nuk ka nevojë të bllokohen lumenjtë me diga, siç është rasti me hidrocentralet. Dhe efikasiteti i ulët i termocentralit kompensohet lehtësisht nga shkalla masive e instalimeve të tilla.

Nuk ka asnjë gabim në titull, jo nga "hapësira", por pikërisht nga "osmoza"

Çdo ditë ne jemi të bindur se jemi të rrethuar nga shumë nga burimet më të papritura të energjisë së rinovueshme. Përveç Diellit, erës, rrymave dhe baticave, gjeneratorët e fuqizuar nga kripa - ose më mirë, nga ndryshimi që krijon midis ujit të freskët dhe detit - mund të përdoren për të prodhuar energji elektrike. Ky ndryshim quhet gradienti i kripës dhe falë fenomenit të osmozës, mund të përdoret për të marrë presion të tepërt të lëngut, i cili shndërrohet në energji elektrike nga turbinat konvencionale.

Ka disa mënyra të njohura për të kthyer energjinë e gradientit të kripës në energji elektrike. Më premtuesi sot është transformimi duke përdorur osmozë, kjo është arsyeja pse energjia e gradientit të kripës shpesh quhet energjia e osmozës. Por mënyra të tjera të konvertimit të energjisë së gradientit të kripës janë thelbësisht të mundshme.

Fenomeni i osmozës është si më poshtë. Nëse merrni një membranë (membranë) gjysmë të përshkueshme dhe e vendosni atë si ndarje në çdo enë midis ujit të freskët dhe të kripur, atëherë forcat osmotike do të fillojnë të pompojnë ujin e freskët në ujë të kripur. Molekulat e ujit të freskët do të kalojnë përmes membranës ndarëse në gjysmën e dytë të enës së mbushur me ujë të kripur dhe membrana nuk do të lejojë që molekulat e kripës të kalojnë në gjysmën e parë me ujë të freskët. Për këtë veti membrana quhet gjysmë e përshkueshme. Energjia e çliruar gjatë këtij procesi manifestohet në formën e presionit të shtuar që lind në pjesën e enës me ujë të kripur. Ky është presioni osmotik (nganjëherë quhet ujëvara osmotike). Vlera maksimale e presionit osmotik është diferenca në presionin midis tretësirës (d.m.th. uji i kripur) dhe tretësit (d.m.th. uji i freskët) në të cilin osmoza ndalon, e cila ndodh për shkak të formimit të presioneve të barabarta në të dy anët e membranës gjysmë të përshkueshme. . Rritja e presionit që rezulton në gjysmën e enës së ujit të kripur balancon forcat osmotike që detyruan molekulat e ujit të freskët përmes membranës gjysmë të përshkueshme në ujin e kripur.

Fenomeni i osmozës është i njohur për një kohë të gjatë. Ajo u vëzhgua për herë të parë nga A. Podlo në 1748, por studimi i detajuar filloi më shumë se një shekull më vonë. Në 1877, W. Pfeffer mati për herë të parë presionin osmotik ndërsa studionte tretësirat ujore të sheqerit të kallamit. Në 1887, Van't Hoff, bazuar në të dhënat nga eksperimentet e Pfeffer, vendosi një ligj që përcakton presionin osmotik në varësi të përqendrimit të substancës së tretur dhe temperaturës. Ai tregoi se presioni osmotik i një tretësire është numerikisht i barabartë me presionin që do të ushtronin molekulat e substancës së tretur nëse do të ishin në gjendje të gaztë në të njëjtën temperaturë dhe përqendrim.

Për të marrë energji osmotike, është e nevojshme të keni një burim me përqendrim të ulët të kripës pranë një tretësire pak a shumë të koncentruar. Në kushtet e Oqeanit Botëror, burime të tilla janë grykët e lumenjve që derdhen në të.

Energjia e gradientit të kripës e llogaritur nga presioni osmotik nuk i nënshtrohet kufizimeve të efikasitetit që lidhen me ciklin Carnot; Kjo është një nga veçoritë pozitive të këtij lloji të energjisë. Pyetja është se si të konvertohet më mirë në energji elektrike.

Termocentrali i parë në botë që përdor fenomenin e osmozës për të prodhuar energji elektrike u hap së fundmi në Norvegji. Duke përdorur vetëm kripë dhe ujë të freskët në funksionimin e tij, prototipi aktual i termocentralit do të prodhojë 2-4 kilovat, por në të ardhmen kjo shifër do të rritet ndjeshëm.Për të prodhuar energji, stacioni i ndërtuar nga kompania norvegjeze Statkraft përdor fenomeni i osmozës, domethënë lëvizja e tretësirave përmes një membrane në anën e përqendrimit më të lartë të kripës. Meqenëse përqendrimi i kripërave në ujin e zakonshëm të detit është më i lartë se në ujin e ëmbël, fenomeni i osmozës zhvillohet midis ujit të ëmbël dhe të kripur të ndarë nga një membranë dhe lëvizja e rrjedhës së ujit bën që turbina të funksionojë, duke gjeneruar energji. i prototipit tashmë të lëshuar është i vogël dhe arrin në dy deri në katër kilovat-orë. Siç shpjegoi menaxheri i projektit Stein Eric Skilhagen, kompania nuk kishte një qëllim për të ndërtuar menjëherë një termocentral në shkallë industriale; ishte më e rëndësishme të tregonte se kjo teknologji, në parim, mund të përdoret në sektorin e energjisë. Përdorimi i fenomenit të osmozës për të gjeneruar energji elektrike u propozua për herë të parë nga aktivistët e lëvizjeve mjedisore në vitin 1992, vëren uebsajti Statkraft. Sipas përllogaritjeve të inxhinierëve, sot është e mundur të ndërtohet një termocentral osmotik me kapacitet 1700 kilovat në orë. Në të njëjtën kohë, ndryshe nga stacionet e tjera që përdorin burime alternative të energjisë - diellore ose erës - moti nuk do të ketë ndonjë ndikim në mënyrën e funksionimit të stacionit. Fuqia e prototipit ekzistues është e mjaftueshme për të siguruar energji elektrike vetëm për një aparat kafeje, por në vitin 2015 Statkraft shpreson të ndërtojë një termocentral që do të furnizojë me energji elektrike një fshat me 10 mijë shtëpi private.

Ndër sfidat përpara është kërkimi për membrana më efikase për energji. Për ata që përdoren në stacionin në Hurum, 60 km në jug të Oslos, kjo shifër është 1 W/m2. Pas ca kohësh, Statkraft do të rrisë fuqinë në 2-3 W, por për të arritur një nivel fitimprurës është e nevojshme të arrihet 5 W.

Dërgoni punën tuaj të mirë në bazën e njohurive është e thjeshtë. Përdorni formularin e mëposhtëm

Studentët, studentët e diplomuar, shkencëtarët e rinj që përdorin bazën e njohurive në studimet dhe punën e tyre do t'ju jenë shumë mirënjohës.

Postuar ne http://www.allbest.ru/

Ruajtja

Drejtimi kryesor i energjisë alternative është kërkimi dhe përdorimi i burimeve alternative (jo tradicionale) të energjisë. Burimet e energjisë janë "substanca dhe procese që ndodhin natyrshëm që lejojnë një person të marrë energjinë e nevojshme për ekzistencën". Një burim alternativ i energjisë është një burim i rinovueshëm; ai zëvendëson burimet tradicionale të energjisë që funksionojnë me naftë, gaz natyror dhe qymyr të prodhuar, të cilat, kur digjen, lëshojnë dioksid karboni në atmosferë, i cili kontribuon në rritjen e efektit serë dhe ngrohjen globale. Arsyeja e kërkimit të burimeve alternative të energjisë është nevoja për të marrë atë nga energjia e burimeve dhe fenomeneve natyrore të rinovueshme ose praktikisht të pashtershme. Miqësia ndaj mjedisit dhe efektiviteti i kostos gjithashtu mund të merren parasysh.

Në vitin 2010, energjia alternative (pa përfshirë hidrocentralin) përbënte 4.9% të të gjithë energjisë së konsumuar nga njerëzimi. Përfshirë për ngrohjen dhe ngrohjen e ujit (ngrohje dhe ngrohje me biomasë, ujë diellor dhe gjeotermal) 3.3%; biokarburant 0,7%; prodhimi i energjisë elektrike (erë, diellore, termocentrale gjeotermale dhe biomasa në TEC) 0.9% Burimet e rinovueshme (alternative) të energjisë përbëjnë vetëm rreth 5% të prodhimit global të energjisë elektrike në vitin 2010. Në maj 2009, 13% e energjisë elektrike në Shtetet e Bashkuara ishte prodhuar nga burimet e rinovueshme të energjisë. 9.4% e energjisë elektrike prodhohej nga hidrocentralet, rreth 1.8% nga energjia e erës, 1.3% nga biomasa, 0.4% nga burimet gjeotermale dhe 0.3% nga energjia diellore. Në Australi në vitin 2009, 8% e energjisë elektrike prodhohej nga burime të rinovueshme.

Në ditët e sotme, njerëzit energjetikë kërkojnë gjithnjë e më shumë energji ndërsa vijnë me gjithnjë e më shumë shpikje të reja që kërkojnë energji.

Energjia lindi shumë miliona vjet më parë kur njerëzit mësuan të bënin zjarr: ata gjuanin me zjarr, morën dritë dhe ngrohtësi dhe ajo shërbeu si burim gëzimi dhe optimizmi për shumë vite. Në esenë time do të flas për një burim të mundshëm ekologjikisht miqësor të energjisë që njerëzit nuk do ta ndotin botën përreth.

1. Arsyetimi

Pse zgjedh një termocentral osmotik si një formë alternative të prodhimit të energjisë?

Avantazhi kryesor është mirëdashësia e tij mjedisore - nuk ka zhurmë dhe nuk ndot atmosferën me emetimet e gazit serrë; - ofrohet një burim i vazhdueshëm energjie të rinovueshme, me luhatje të vogla sezonale; - infrastruktura ekzistuese e lehtë për t'u zbatuar; Një termocentral osmotik mund të përdoret vetëm në grykëderdhjet ku uji i ëmbël derdhet në ujë të kripur. Fenomeni i osmozës është i përhapur në natyrë, duke i lejuar bimët të thithin lagështinë përmes gjetheve të tyre dhe zakonisht përdoret në procesin e shkripëzimit.

2. Efikasiteti i përdorimit

Një termocentral osmotik është një termocentral i palëvizshëm i bazuar në parimin e difuzionit të lëngjeve (osmozë).

Termocentrali i parë dhe i vetëm për momentin osmotik në botë u ndërtua nga Statkraft në qytetin norvegjez Tofte, në territorin e fabrikës së pulpës dhe letrës “Södra Cell Tofte”. Ndërtimi i termocentralit kushtoi 20 milionë dollarë dhe përfshiu 10 vjet kërkime dhe zhvillim teknologjik. Ky termocentral prodhon ende shumë pak energji: afërsisht 2-4 kilovat. Më pas, është planifikuar të rritet prodhimi i energjisë në 10 kilovat.

Për momentin termocentrali është eksperimental, por nëse testet përfundojnë me sukses, stacioni do të nisë për përdorim komercial.

Duket se gjithçka është e thjeshtë. Prandaj, nuk është për t'u habitur që ideja e përdorimit të osmozës si një burim energjie lindi pothuajse gjysmë shekulli më parë. Por... "Një nga pengesat kryesore ishte mungesa e membranave të cilësisë së duhur," tha profesor Payneman për këtë. "Membranat ishin jashtëzakonisht të ngadalta, kështu që efikasiteti i gjeneratorit elektrik osmotik do të ishte shumë i ulët. Por në 20-30 vitet e ardhshme, ndodhën disa përparime teknologjike. Ne kemi mësuar sot se prodhojmë membrana jashtëzakonisht të holla, që do të thotë se xhiroja e tyre është bërë dukshëm më e lartë." Specialistët nga Qendra Kërkimore GKSS dhanë një kontribut të rëndësishëm në zhvillimin e vetë membranës që tani ka bërë të mundur zbatimin e prodhimit të energjisë osmotike në praktikë - megjithëse ende thjesht eksperimentale. Dhe nga kjo rezulton se efikasiteti i kësaj energjie, megjithëse i vogël, kompensohet lehtësisht nga shkalla masive e instalimeve të tilla.

Energjia alternative e termocentralit osmotik

3. teknologjitë

Pra, ku lumenjtë derdhen në dete dhe oqeane, ne kemi burime të mëdha të ujit të freskët dhe të kripur në lagje - ky është një vend ideal për ndërtimin e termocentraleve osmotike. Si të merrni energji? Mënyra më e thjeshtë është vendosja e ujit në një rezervuar, i cili ndahet në dy ndarje nga një membranë gjysmë e përshkueshme.

Uji i detit furnizohet në njërën ndarje dhe ujë i freskët në tjetrin. Për shkak të përqendrimeve të ndryshme të kripërave në det dhe ujë të freskët, molekulat e ujit nga ndarja e freskët, duke u përpjekur të barazojnë përqendrimin e kripës, kalojnë përmes membranës në ndarjen e detit. Si rezultat i këtij procesi, presioni i tepërt formohet në ndarjen e ujit të detit, i cili nga ana tjetër përdoret për të rrotulluar një turbinë hidraulike që gjeneron energji elektrike.

Është gjithashtu e nevojshme të theksohen avantazhet dhe disavantazhet e energjisë elektrike osmatike.

Përparësitë:

Ndryshe nga era dhe dielli, ato ofrojnë një burim të vazhdueshëm të rinovueshëm të energjisë, me pak ndryshime sezonale.

Nuk ka asnjë efekt serë.

Të metat:

Membrana aktuale ka një tregues prej 1 W/mI. Treguesi që do t'i bëjë stacionet fitimprurëse është 5 W/m². Ka disa kompani në botë që prodhojnë membrana të ngjashme (General Electric, Dow Chemical, Hydranautics, Toray Industries), por pajisjet për një stacion osmotik duhet të jenë shumë më të holla se ato që prodhohen aktualisht.

Një termocentral osmotik mund të përdoret vetëm në grykëderdhjet ku uji i ëmbël derdhet në ujë të kripur.

4. Perspektivat

Perspektivat për përdorim në Rusi. Lumenjtë janë baza e fondit të ujit të Rusisë. Duke zënë rreth 12% të sipërfaqes së tokës, Rusia dallohet nga një rrjet lumor i zhvilluar mirë, si dhe nga një bregdet unik ujor me një gjatësi prej rreth 60 mijë km. Lumenjtë e Rusisë i përkasin pellgjeve të tre oqeaneve: Arktikut, Paqësorit dhe Atlantikut. Kështu, Rusia ka një potencial të madh në zhvillimin e energjisë osmotike, interesi për këtë burim të energjisë së rinovueshme po rritet dhe shkencëtarët në mbarë botën po bashkojnë forcat për ta zhvilluar atë.

Hydro-Québec i Kanadasë, prodhuesi më i madh i hidrocentraleve në botë, po bashkëpunon me Statkraft për kërkime në fazën tjetër të teknologjisë PRO. Përveç kësaj, ajo është duke eksploruar mundësinë e krijimit të stacioneve osmotike përgjatë vijës bregdetare kanadeze.

Në Japoni, Instituti i Teknologjisë së Tokios ka hapur një qendër kërkimore për studimin e energjisë osmotike. Sipas punonjësve të tij, potenciali energjetik i lumenjve japonezë - nëse realizohet duke ndërtuar stacione osmotike ku lumenjtë derdhen në det - lejon zëvendësimin e 5-6 termocentraleve bërthamore.

konkluzioni

Roli i energjisë në ruajtjen dhe zhvillimin e mëtejshëm të qytetërimit është shumë i madh. Në shoqërinë moderne është e vështirë të gjesh të paktën një fushë të aktivitetit njerëzor që nuk do të kërkonte - drejtpërdrejt ose tërthorazi - më shumë energji sesa mund të ofrojnë muskujt e njeriut. Konsumi i energjisë është një tregues i rëndësishëm i standardit të jetesës. Në ato ditë, kur një person merrte ushqim duke mbledhur fruta pylli dhe duke gjuajtur kafshë, ai kishte nevojë për rreth 8 MJ energji në ditë. Pas zotërimit të zjarrit, kjo vlerë u rrit në 16 MJ: në një shoqëri bujqësore primitive ishte 50 MJ, dhe në një më të zhvilluar - 100 MJ.

Në procesin e zhvillimit të qytetërimit, burimet tradicionale të energjisë u zëvendësuan shumë herë me të reja, më të avancuara, jo sepse burimi i vjetër ishte shteruar.

Burimi më i fuqishëm i energjisë është bërthamor - lider në energji. Rezervat e uraniumit, kur krahasohen me rezervat e qymyrit, nuk janë aq të mëdha. Por për njësi të peshës përmban miliona herë më shumë energji se qymyri. Kur prodhohet energji elektrike në një termocentral bërthamor, besohet se duhet të shpenzohen njëqind mijë herë më pak para dhe punë sesa kur nxirret energji nga qymyri. Dhe karburanti bërthamor po zëvendëson naftën dhe qymyrin... Gjithmonë ka qenë kështu: burimi tjetër i energjisë ishte gjithashtu më i fuqishëm. Ishte, si të thuash, një linjë energjie "militante". Në të ardhmen, me zhvillimin intensiv të energjisë, do të shfaqen burime të shpërndara të energjisë që nuk janë shumë të fuqishme, por me efikasitet të lartë, miqësore me mjedisin dhe të lehta për t'u përdorur. Për shembull, një fillim i shpejtë i energjisë elektrokimike, e cila më vonë, me sa duket, do të plotësohet nga energjia diellore. Energjia grumbullohet shumë shpejt, asimilohet dhe thith të gjitha idetë, shpikjet dhe arritjet shkencore më të fundit. Kjo është e kuptueshme: energjia është e lidhur fjalë për fjalë me gjithçka, dhe gjithçka tërhiqet nga energjia dhe varet nga ajo. Prandaj, kimia e energjisë, energjia e hidrogjenit, termocentralet hapësinore, energjia e mbyllur në antimateries, kuarkët, "vrimat e zeza", vakum - këto janë vetëm momentet më të ndritura, goditjet, linjat individuale të skenarit që po shkruhet para syve tanë dhe që mund të të quhet Energjia e Nesërme.

Si përfundim, mund të konkludohet se format alternative të shfrytëzimit të energjisë janë të panumërta, me kusht që për këtë qëllim të zhvillohen metoda efikase dhe ekonomike. Gjëja kryesore është zhvillimi i energjisë në drejtimin e duhur.

Postuar në Allbest.ru

...

Dokumente të ngjashme

Llojet e burimeve klasike të energjisë. Arsyet kryesore që tregojnë rëndësinë e një kalimi të shpejtë drejt burimeve alternative të energjisë. Rrufeja si burim i stuhive të valëve. Avantazhet dhe disavantazhet, parimi i funksionimit të një termocentrali rrufe.

puna e kursit, shtuar 20.05.2016

Llojet kryesore të energjisë alternative. Bioenergjia, energjia e erës, energjia diellore, baticat, oqeanet. Mënyra premtuese për të marrë energji. Kapaciteti kumulativ i termocentraleve të erës në Kinë, Indi dhe SHBA. Pjesa e energjisë alternative në Rusi.

prezantim, shtuar 25.05.2016

Burimet tipike të energjisë. Problemet e energjisë moderne. "Pastërtia" e energjisë së marrë dhe të prodhuar si avantazh i energjisë alternative. Udhëzime për zhvillimin e burimeve alternative të energjisë. Hidrogjeni si burim energjie, metodat e prodhimit të tij.

abstrakt, shtuar 30.05.2016

Përparësitë dhe disavantazhet kryesore të energjisë gjeotermale. Potenciali botëror i energjisë gjeotermale dhe perspektivat e përdorimit të saj. Sistemi i furnizimit me ngrohje gjeotermale, ndërtimi i termocentraleve gjeotermale. Kërkesa për energji gjeotermale.

test, shtuar 10/31/2011

Historia e zhvillimit të energjisë gjeotermale dhe e shndërrimit të energjisë gjeotermale në energji elektrike dhe termike. Kostoja e energjisë elektrike të prodhuar nga termocentralet gjeotermale. Perspektivat për përdorimin e energjisë alternative dhe efikasitetin e instalimeve.

abstrakt, shtuar 07/09/2008

Problemet e zhvillimit dhe ekzistencës së energjisë. Llojet e burimeve alternative të energjisë dhe zhvillimi i tyre. Burimet dhe metodat e përdorimit të energjisë gjeotermale. Parimi i funksionimit të një termocentrali gjeotermik. Diagrami i përgjithshëm skematik i GeoPP dhe komponentëve të tij.

puna e kursit, shtuar 05/06/2016

Tipologjia e energjisë alternative. Energjia e rinovueshme në vendet arabe. Energjia bërthamore dhe rezervat e saj në vendet arabe. Kalimi në përdorimin e burimeve alternative të energjisë. Rezultatet e arritura në fushën e energjisë alternative.

test, shtuar 01/08/2017

Burimet ekzistuese të energjisë. Llojet e termocentraleve. Problemet e zhvillimit dhe ekzistencës së energjisë. Rishikimi i burimeve alternative të energjisë. Projektimi dhe parimi i funksionimit të termocentraleve baticore. Llogaritja e energjisë. Përcaktimi i efikasitetit.

puna e kursit, shtuar 23.04.2016

Informacion bazë për energjinë alternative. Avantazhet dhe disavantazhet e manifoldeve me vakum. Ulja e varësisë nga furnizimi me energji. Aplikimi i kolektorëve fokusues. Përfitimet e përdorimit të energjisë diellore miqësore me mjedisin.

abstrakt, shtuar 21.03.2015

Rishikimi i zhvillimit të energjisë moderne dhe problemet e saj. Karakteristikat e përgjithshme të burimeve alternative të energjisë, mundësitë e përdorimit të tyre, avantazhet dhe disavantazhet. Zhvillimet që përdoren aktualisht për prodhimin e energjisë jo tradicionale.

Lloji