Осмос с задержкой под давлением ( PRO ) - это метод отделения растворителя (например, пресной воды ) от более концентрированного раствора (например, морская вода ), также находящегося под давлением. Полупроницаемую мембрану позволяет растворитель перейти к концентрированной стороне раствора путем осмоса . [1] Этот метод можно использовать для выработки энергии из энергии градиента солености, возникающей в результате разницы в концентрации соли между морской и речной водой. В PRO водный потенциал между пресной и морской водой соответствует давлению 26 бар.. Это давление эквивалентно столбу воды ( гидравлический напор ) высотой 270 метров. [2] Однако оптимальное рабочее давление составляет только половину от этого, от 11 до 15 бар. [3]
История
Этот метод выработки энергии был изобретен профессором Сиднеем Лёбом в 1973 году в Университете Бен-Гуриона в Негеве , Беэр-Шева , Израиль. [4]
В 2014 году исследователи подтвердили, что 95% теоретической выходной мощности системы PRO может быть произведено с мембраной, размер которой составляет половину (или меньше) необходимого для достижения 100% размера. Выход пропорционален солености. При опреснении образуется очень соленый рассол, тогда как очищенные городские сточные воды содержат относительно мало соли. Объединение этих потоков может дать энергию для питания обоих объектов. Однако для питания существующей станции очистки сточных вод путем смешивания очищенных сточных вод с морской водой может потребоваться мембрана площадью 2,5 миллиона квадратных метров. [5]
Чтобы удовлетворить эти требования к мембранам, ученые работают над рулонными мембранами [6], которые будут занимать гораздо меньше места.
Тестирование
Первая в мире осмотическая установка мощностью 10 кВт была открыта государственной гидроэнергетической компанией Statkraft 24 ноября 2009 года в Тофте , Норвегия. [7] В январе 2014 г. компания Statkraft прекратила пилотный проект осмоса [8] из соображений экономической целесообразности.
По оценкам, каждый год во всем мире может производиться 1600 ТВтч, а в Норвегии - 12 ТВтч , что достаточно для удовлетворения 10% общего спроса Норвегии на электроэнергию. [9]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Helfer Фернанда, Lemckert Чарльз, Анисимов Юрий G (2014). «Осмотическая мощность с осмосом с замедленным давлением: теория, характеристики и тенденции - обзор». Журнал мембрановедения . 453 : 337–358. DOI : 10.1016 / j.memsci.2013.10.053 . hdl : 10072/61191 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ Как это работает? Архивировано 28 ноября 2009 г. в Wayback Machine - Statkraft.
- ^ Osmoosivoimalan toiminta [ постоянная мертвая ссылка ] - Tekniikka & Talous (на финском)
- ^ Израиль заявкапатент 42658. (3 июля 1973) патент США 3906250 . (Ошибочно показывает приоритет Израиля как 1974 г., а не 1973 г.).
- ^ [1]
- ^ «Новый вид энергии из соленой воды» Wall St. Journal, 29–31 августа 2014 г. [2]
- ^ Войцех Москва (24 ноября 2009 г.). «Открывается первая в мире осмотическая электростанция» . Рейтер . Проверено 23 августа 2014 .
- ^ «Является ли PRO экономически целесообразным? Не согласно Statkraft | ForwardOsmosisTech» .
- ^ Statkraft построит первую в мире осмотическую электростанцию. Архивировано 15 сентября 2008 г., Wayback Machine.
дальнейшее чтение
- Loeb S .; Норман Р.С. (1975). «Осмотические электростанции» . Наука . 189 (4203): 654–655. Bibcode : 1975Sci ... 189..654L . DOI : 10.1126 / science.189.4203.654 . PMID 17838753 .
- Лоеб С. (1998). «Производство энергии на Мертвом море с помощью осмоса с замедленным давлением: вызов или химера?». Опреснение . 120 (3): 247–262. DOI : 10.1016 / S0011-9164 (98) 00222-7 .
- Норман RS (1974). «Засоление воды: источник энергии». Наука . 186 (4161): 350–2. Bibcode : 1974Sci ... 186..350N . DOI : 10.1126 / science.186.4161.350 . PMID 17839865 . S2CID 8550368 .
- Cath TY; Чайлдресс А.Е .; Элимелех М. (2006). «Прямой осмос: принципы, приложения и последние разработки ( обзор )». Журнал мембрановедения . 281 (1–2): 70–87. DOI : 10.1016 / j.memsci.2006.05.048 .
- Лоеб С. (1988). «Комментарии о пригодности мембран обратного осмоса для рекуперации энергии на подводных осмотических электростанциях. Опреснение ( обзор )». Журнал мембрановедения . 68 : 75–76. DOI : 10.1016 / 0011-9164 (88) 80044-4 .
- Лоеб С. (2002). «Крупномасштабное производство электроэнергии методом замедленного осмоса с использованием речной воды и морской воды, проходящей через спиральные опреснительные модули ( Обзор )». Журнал мембрановедения . 143 (2): 115–122. DOI : 10.1016 / S0011-9164 (02) 00233-3 .
- Achilli A .; Cath TY; Чайлдресс А.Е. (2009). «Производство электроэнергии с помощью осмоса с запаздыванием под давлением: экспериментальное и теоретическое исследование». Журнал мембрановедения . 343 (1–2): 42–52. DOI : 10.1016 / j.memsci.2009.07.006 .