Centrali osmotiche. Un altro tipo di generazione nell'energia alternativa

Se iniziamo a parlare di energia alternativa, la maggior parte delle persone presenta immagini di pannelli solari o turbine eoliche. I contro o i loro limiti nel lavoro sono noti. Le centrali geotermiche e di marea sono complesse e la loro costruzione è geograficamente limitata a pochi luoghi del pianeta. Gli impianti di biogas funzionano senza problemi solo nei paesi caldi. È possibile posizionare MicroHPP (generatori galleggianti o a bassa velocità su una fondazione su pali) lungo le rive dei fiumi, ma nemmeno questa direzione sta progredendo.

Penso che per coloro che sono interessati a questo argomento, informazioni sulle centrali osmotiche, che nel nostro secolo la nanotecnologia, le membrane polimeriche, può diventare un aumento molto serio della quota totale di elettricità generata da pianeta.

Allora, di cosa stiamo parlando? Prima la teoria. In fisica, l'effetto dell'osmosi è noto:

Questo fenomeno si verifica quando due liquidi con diverse concentrazioni di sale iniziano a mescolarsi attraverso una membrana semipermeabile. Quelli. un liquido con una concentrazione di sale inferiore diluisce un liquido con una concentrazione maggiore. La membrana funziona in una direzione: consente praticamente il passaggio solo delle molecole d'acqua e in una direzione. Pertanto, nel contenitore in cui c'era acqua salata, verrà aggiunta acqua e la sua colonna aumenterà o verrà creata pressione. E da allora l'acqua è incomprimibile, quindi questa pressione in eccesso può essere utilizzata per far ruotare la turbina e il generatore.

Grazie a questo fenomeno, è possibile aumentare la colonna d'acqua di 240 mo creare una pressione fino a 24 atmosfere (diluendo acqua salata con una salinità di 35 g / litro)! Il fenomeno dell'osmosi è utilizzato dalla natura stessa in modo ancora più efficace nelle piante e negli alberi (aumento dell'umidità lungo il tronco).

Dalla metà del 1980. la direzione delle membrane per la depurazione osmotica dell'acqua e la sua desalinizzazione si sta sviluppando attivamente. E da questo periodo divenne possibile l'applicazione non teorica, ma già pratica di questo effetto per la generazione di elettricità. La prima centrale osmotica è stata implementata da scienziati norvegesi con il supporto della compagnia energetica locale Statkraft. Erano abituati Membrane di Loeb realizzato in polietilene modificato su base in ceramica. Possono resistere a pressioni tremende. Sembra tutto così:

Hanno adattato un edificio a Toft, che si trova sulle rive di un fiume che sfocia nel mare. L'acqua del fiume scorre per gravità nell'edificio. Qui viene depurato e alimentato a impianti a membrana a spirale per la miscelazione con acqua salata, che viene pompata dal mare e anche alimentata all'impianto (secondo scivolo). A causa della pressione ottenuta nell'acqua salata, la turbina viene messa in moto e il generatore ruota attraverso di essa. Schema di installazione:

Camere osmotiche a rullo. Simili a quelli utilizzati negli impianti di depurazione. Le pompe che forniscono acqua all'impianto osmotico sono alimentate dall'energia elettrica generata dall'impianto. L'elettricità di terze parti è necessaria solo per avviare la stazione. Acqua mista di fiume e mare viene scaricata in mare.

La stazione è stata spesa per una sovvenzione statale da parte del governo norvegese di 20 milioni di dollari. La stazione è iniziata con la generazione di soli 4 kW * h di elettricità. Piani per il 2015 era quello di aumentare la capacità a 25 MW. Se ha funzionato o il progetto è stato congelato, non ho trovato informazioni.

Una fonte: http://www.chekltd.com/node/673

Il fatto è che l'uso commerciale di tale tecnologia ha senso se le membrane sono efficaci ai valori 5 W / m2 dall'area della membrana. Solo alla stazione osmotica di Toft 1 W / m2 dall'area della membrana.

Ma il progresso non si ferma. In fisica, i nanotubi di carbonio sono noti. Le membrane basate su di esse sono molto efficaci. Tali membrane aumenteranno le prestazioni fino a 4000 W / m2. Questa efficienza supera gli indicatori di qualsiasi fonte di generazione!

E le pellicole di grafene ultrasottili aumenteranno l'indicatore a 10 kW / m2 dall'area della membrana, da allora solo le molecole d'acqua possono passare in una direzione. Immagina, un impianto osmotico delle dimensioni di una bombola di gas da 50 litri con una fornitura costante di sale e acqua dolce può creare pressione per far ruotare la turbina e 5-10 kW del generatore! Tutto si riduce al costo di produzione di tali membrane.

Con un tale tasso di valute, il nostro Rusnano prenderebbe il controllo della nicchia. per i film in grafene, abbiamo un enorme vantaggio:

I nanotubi di grafene sono 150 volte più resistenti di qualsiasi acciaio. E la Russia è diventata il più grande produttore di esso - 50 tonnellate all'anno. Sono direttamente sorpreso se il signor Chubais ha davvero fatto qualcosa di utile?

Con tutte queste informazioni in mente, le centrali osmotiche dell'estuario potrebbero diventare leader nell'energia alternativa nel prossimo futuro. Sono silenziosi, non emettono impurità nocive nell'atmosfera e nell'acqua. Si consiglia di posizionare l'attrezzatura sotto il livello dell'acqua nel fiume e nel mare - non ci saranno edifici industriali e strutture in superficie.

Attualmente, tali stazioni osmotiche sono situate in modo più efficiente vicino agli impianti di desalinizzazione. Perché l'acqua in uscita dagli impianti di desalinizzazione è 10 volte più salata dell'acqua di mare.

E un'altra idea, che è ancora un futuro lontano: centrali elettriche osmotiche negli oceani vicino alle grandi città. È noto che la salinità dell'acqua dipende non solo dal contenuto di sali in essa, ma anche dalla temperatura. Ed è diverso a diverse profondità negli oceani. Una stazione galleggiante con colonne abbassate a una profondità di diverse centinaia di metri e con rifornimento idrico da esse la superficie del mare, può generare elettricità rispettosa dell'ambiente quasi ovunque nei mari e oceani.

Tutto questo mi ha ricordato articoli e disegni futuristici delle riviste Technology of Youth, Young Technician of the times of the USSR.

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Le foto sono prese da fonti aperte, da Yandex. Immagini

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