Osmotische energiecentrales. Een ander type opwekking in alternatieve energie

Als we het over alternatieve energie gaan hebben, bedenkt de meerderheid van de mensen afbeeldingen van zonnepanelen of windturbines. Nadelen of hun beperkingen in het werk zijn bekend. Geothermische getijdencentrales zijn complex en hun constructie is geografisch beperkt tot een paar locaties op de planeet. Biogasinstallaties werken alleen probleemloos in warme landen. Het is mogelijk om MicroHPP's (drijvende of langzame generatoren op een paalfundering) langs de oevers van rivieren te plaatsen, maar ook deze richting gaat niet vooruit.

Ik denk voor degenen die geïnteresseerd zijn in dit onderwerp, informatie over osmotische energiecentrales, die in onze eeuw nanotechnologie, polymeermembranen, kan een zeer ernstige toename van het totale aandeel van opgewekte elektriciteit worden planeet.

Dus waar hebben we het over? Theorie eerst. In de natuurkunde is het osmose-effect bekend:

Dit fenomeen doet zich voor wanneer twee vloeistoffen met verschillende zoutconcentraties door een semi-permeabel membraan beginnen te mengen. Die. een vloeistof met een lagere zoutconcentratie verdunt een vloeistof met een hogere concentratie. Het membraan werkt in één richting - het laat praktisch alleen watermoleculen door en in één richting. Dus in de container waar zout water was, zal water worden toegevoegd en de kolom zal stijgen, of er zal druk worden gecreëerd. En sindsdien water is onsamendrukbaar, dan kan deze overdruk worden gebruikt om de turbine en generator te laten draaien.

Dankzij dit fenomeen is het mogelijk om de waterkolom 240 m te verhogen of een druk tot 24 atmosfeer te creëren (bij verdunning van zout water met een zoutgehalte van 35 g / liter)! Het fenomeen osmose wordt door de natuur zelf nog effectiever ingezet bij planten en bomen (het opstijgen van vocht langs de stam).

Sinds medio 1980. de richting van membranen voor osmotische waterzuivering en de ontzilting ervan ontwikkelt zich actief. En vanaf deze periode werd het mogelijk dit effect niet theoretisch, maar al praktisch toe te passen voor de opwekking van elektriciteit. De eerste osmotische energiecentrale werd geïmplementeerd door Noorse wetenschappers met de steun van het lokale energiebedrijf Statkraft. Werden gebruikt Loeb membranen gemaakt van gemodificeerd polyethyleen op een keramische basis. Ze kunnen een enorme druk weerstaan. Het ziet er allemaal zo uit:

Ze pasten een gebouw aan in Toft, dat is gelegen aan de oevers van een rivier die in zee uitmondt. Water uit de rivier stroomt door de zwaartekracht het gebouw in. Daar wordt het gezuiverd en naar spiraalmembraanplanten gevoerd om te mengen met zout water, dat uit zee wordt gepompt en ook naar de plant wordt gevoerd (tweede dia). Door de verkregen druk in het zoute water komt de turbine in beweging en draait de generator erdoorheen. Installatie diagram:

Osmotische kamers van het roltype. Vergelijkbaar met die gebruikt in rioolwaterzuiveringsinstallaties. De pompen die water aan de osmotische plant leveren, worden aangedreven door de elektriciteit die door de plant wordt opgewekt. Elektriciteit van derden is alleen nodig om het station te starten. Gemengd rivier- en zeewater wordt in zee geloosd.

Het station werd uitgegeven aan een staatssubsidie ​​van de regering van Noorwegen $ 20 miljoen. Het station begon met de opwekking van slechts 4 kW * h elektriciteit. Plannen voor 2015 was om de capaciteit te verhogen tot 25 MW. Of het werkte of het project was bevroren - ik heb geen informatie gevonden.

Een bron: http://www.chekltd.com/node/673

Het feit is dat het commerciële gebruik van een dergelijke technologie zinvol is als de membranen effectief zijn bij waarden 5 W / m2 van het membraangebied. Alleen bij het osmotische station in Toft 1 W / m2 van het membraangebied.

Maar de vooruitgang staat niet stil. In de natuurkunde zijn koolstofnanobuisjes bekend. Membranen die daarop zijn gebaseerd, zijn zeer effectief. Dergelijke membranen zullen de prestaties verhogen tot 4000 W / m2. Deze efficiëntie overtreft de indicatoren van alle opwekkingsbronnen!

En ultradunne grafeenfilms zullen de indicator verhogen tot 10 kW / m2 uit het membraangebied, sinds alleen watermoleculen kunnen in één richting passeren. Stel je voor, een osmotische installatie ter grootte van een gasfles van 50 liter met een constante toevoer van zout en zoet water kan druk creëren om de turbine en 5-10 kW van de generator te laten draaien! Het komt allemaal neer op de kosten van het produceren van dergelijke membranen.

Met zo'n wisselkoers zou onze Rusnano de controle over de niche overnemen. voor grafeenfilms hebben we een enorme voorsprong:

Grafeen nanobuisjes zijn 150 keer sterker dan welk staal dan ook. En Rusland is er de grootste producent van geworden - 50 ton per jaar. Ik ben direct verrast als meneer Chubais echt iets nuttigs heeft gedaan?

Met al deze informatie in gedachten kunnen osmotische energiecentrales in het estuarium in de nabije toekomst leiders worden op het gebied van alternatieve energie. Ze zijn stil, geven geen schadelijke onzuiverheden af ​​in de atmosfeer en het water. Het is raadzaam om de apparatuur onder het waterniveau in de rivier en de zee te plaatsen - er zullen geen industriële gebouwen en constructies aan de oppervlakte zijn.

Momenteel zijn dergelijke osmotische stations het meest efficiënt in de buurt van ontziltingsinstallaties. Omdat water dat ontziltingsinstallaties verlaat, is 10 keer zouter dan zeewater.

En nog een idee, dat nog een verre toekomst heeft: osmotische energiecentrales in de oceanen nabij grote steden. Het is bekend dat het zoutgehalte van water niet alleen afhangt van het gehalte aan zouten erin, maar ook van de temperatuur. En het is anders op verschillende diepten in de oceanen. Een drijvend station met kolommen die tot een diepte van enkele honderden meters zijn neergelaten en met watertoevoer naar hen zeeoppervlak, kan bijna overal in de zeeën milieuvriendelijke elektriciteit opwekken en oceanen.

Dit alles deed me denken aan futuristische artikelen en tekeningen uit de tijdschriften Technology of Youth, Young Technician of the USSR.

***

Foto's zijn afkomstig uit open bronnen, van Yandex. Afbeeldingen

Abonneren aan het kanaal, voeg het toe aan je browserbladwijzers (Ctrl + D). Er staat veel interessante informatie te wachten.