Osmotiske kraftverk. En annen type generasjon i alternativ energi

Hvis vi begynner å snakke om alternativ energi, har de fleste bilder av solcellepaneler eller vindturbiner. Ulemper eller deres begrensninger i arbeidet er kjent. Geotermiske tidevannskraftverk er komplekse, og konstruksjonen er geografisk begrenset til noen få steder på planeten. Biogassanlegg fungerer bare jevnt i varme land. MicroHPPs (flytende eller lavhastighetsgeneratorer på en pælefundament) kan plasseres langs bredden av elvene, men denne retningen skrider heller ikke frem.

Jeg tror at for de som er interessert i dette emnet, informasjon om osmotiske kraftverk, som i vårt århundre nanoteknologi, polymermembraner, kan bli en veldig alvorlig økning i den totale andelen elektrisitet generert av planet.

Så, hva snakker vi om? Teori først. I fysikk er osmoseeffekten kjent:

Dette fenomenet oppstår når to væsker med forskjellige saltkonsentrasjoner begynner å blande seg gjennom en semipermeabel membran. De. en væske med lavere saltkonsentrasjon fortynner en væske med høyere konsentrasjon. Membranen fungerer i en retning - den lar praktisk talt bare vannmolekyler passere gjennom og i en retning. I beholderen der det var saltvann, vil vann enten tilsettes, og kolonnen vil stige, eller trykk vil bli opprettet. Og siden vann er ikke-komprimerbart, så kan dette overtrykket brukes til å rotere turbinen og generatoren.

Takket være dette fenomenet kan du heve vannsøylen med 240 m eller skape et trykk på opptil 24 atmosfærer (når saltvann fortynnes med en saltinnhold på 35 g / liter)! Fenomenet osmose brukes av naturen selv enda mer effektivt i planter og trær (økningen av fuktighet langs stammen).

Siden midten av 1980. retningen av membraner for osmotisk vannrensing og avsaltning av den utvikler seg aktivt. Og fra denne perioden ble det mulig ikke teoretisk, men allerede praktisk anvendelse av denne effekten for generering av elektrisitet. Det første osmotiske kraftverket ble implementert av norske forskere med støtte fra det lokale energiselskapet Statkraft. Ble brukt Loeb-membraner laget av modifisert polyetylen på en keramisk base. De tåler enormt press. Det hele ser slik ut:

De tilpasset en bygning i Toft, som ligger ved bredden av en elv som renner ut i havet. Vann fra elva strømmer av tyngdekraften inn i bygningen. Der blir den renset og matet til spiralmembranplanter for blanding med saltvann, som pumpes fra havet og også mates til planten (andre lysbilde). På grunn av det oppnådde trykket i saltvannet, blir turbinen satt i bevegelse og generatoren roterer gjennom den. Installasjonsskjema:

Roll osmotiske kamre. I likhet med de som brukes i kloakkrenseanlegg. Pumpene som leverer vann til det osmotiske anlegget får strøm fra anlegget. Tredjeparts strøm er bare nødvendig for å starte stasjonen. Blandet elv og sjøvann slippes ut i havet.

Stasjonen ble brukt på et statsstipend fra Norges regjering 20 millioner dollar. Stasjonen startet med generering av bare 4 kW * t strøm. Planer for 2015 skulle øke kapasiteten til 25 MW. Om det fungerte eller prosjektet var frossent - jeg fant ikke informasjon.

En kilde: http://www.chekltd.com/node/673

Faktum er at kommersiell bruk av en slik teknologi gir mening hvis membranene er effektive til verdier 5 W / m2 fra membranområdet. Bare på den osmotiske stasjonen i Toft 1 W / m2 fra membranområdet.

Men fremgang står ikke stille. I fysikk er karbonnanorør kjent. Membraner basert på dem er veldig effektive. Slike membraner vil øke ytelsen opp til 4000 W / m2. Denne effektiviteten overgår indikatorene for alle genererende kilder!

Og ultratynne grafenfilmer vil øke indikatoren til 10 kW / m2 fra membranområdet, siden bare vannmolekyler kan passere i en retning. Tenk deg, et osmotisk anlegg på størrelse med en 50 liters gassflaske med konstant tilførsel av salt og ferskvann til det kan skape trykk for å rotere turbinen og generatoren 5-10 kW! Det hele kommer ned på kostnadene ved å produsere slike membraner.

Med en slik hastighet på valutaer, ville Rusnano ta kontroll over nisje. for grafenfilmer har vi et stort forsprang:

Grafen-nanorør er 150 ganger sterkere enn noe stål. Og Russland har blitt den største produsenten av det - 50 tonn per år. Jeg er direkte overrasket om Mr. Chubais virkelig gjorde noe nyttig?

Med all denne informasjonen i bakhodet, kan osmotiske kraftverk i elvemunningen bli ledende innen alternativ energi i nær fremtid. De er stille, avgir ikke skadelige urenheter i atmosfæren og vannet. Det anbefales å lokalisere utstyret under vannstanden i elva og havet - det vil ikke være industrielle bygninger og strukturer på overflaten.

For tiden er slike osmotiske stasjoner mest effektivt plassert i nærheten av avsaltningsanlegg. Fordi vann som forlater avsaltingsanlegg er 10 ganger saltere enn sjøvann.

Og en idé til, som fremdeles er en fjern fremtid: osmotiske kraftverk i havene i nærheten av større byer. Det er kjent at saltinnholdet i vann ikke bare avhenger av innholdet av salter i det, men også av temperaturen. Og det er forskjellig på forskjellige dybder i havene. En flytende stasjon med kolonner senket til en dybde på flere hundre meter og med vannforsyning til dem fra havoverflaten, kan generere miljøvennlig strøm nesten hvor som helst i havene og hav.

Alt dette minnet meg om futuristiske artikler og tegninger fra magasinene Technology of Youth, Young Technician of the USSR.

***

Bilder er hentet fra åpne kilder, fra Yandex. Bilder

Abonnere til kanalen, legg den til nettleserens bokmerker (Ctrl + D). Det er mye interessant informasjon fremover.