Kemungkinan pengembangan apa yang belum ada dalam desalinasi air?

Saya berpikir terutama dalam dan .$\frac{kWh}{m^3}$$\frac{\$}{m^3}$

Dalam beberapa dekade terakhir, sejumlah besar pabrik desalinasi air yang sangat efisien dibangun, terutama di daerah gurun (Timur Tengah). Tumbuhan ini menggunakan reverse osmosis melalui sistem beberapa membran bertekanan. Solusi ini tampaknya sangat efektif dalam arti penggunaan energi.

Tetapi itu tidak cukup. Membandingkan harga desalinasi (yang sebagian besar berasal dari biaya energi) dengan alternatifnya, penurunan 60-90% lebih lanjut masih diperlukan. Membandingkan mereka, potensi pengembangan apa yang ada dalam desalinasi air?

Saya pikir desalinasi air mungkin memiliki batas energi teoretis, yang mungkin dapat dihitung dari rumus energi entropi dan mengikat. Seberapa dekat kita dengan batas teoretis ini?

Menimbang bahwa reverse osmosis bukan satu-satunya cara untuk menghilangkan garam air, saya pikir ya, ada banyak potensi pengembangan dalam desalinasi, tetapi potensi itu mungkin tidak terletak pada perbaikan teknik yang ada.

Untuk membenarkan kesimpulan ini dan mengilustrasikan beberapa area di mana ada banyak potensi pengembangan, saya sajikan kepada Anda ide saya untuk gelombang gabungan, angin, dan desalinasi tenaga surya dan pembangkit listrik. Saya belum melakukan perhitungan matematika untuk menghitung luas lahan yang dibutuhkan, atau biaya, atau output, jadi mungkin tidak layak seperti apa adanya. Tapi saya pikir konsep yang dijelaskan di bawah ini (dan ingat ini hanya satu ide) menunjukkan bahwa ada potensi pengembangan di bidang berikut:

• Menggunakan sumber energi terbarukan di tempat untuk memberi daya pada pembangkit
• Menggunakan energi penggerak langsung alih-alih energi yang ditransmisikan secara listrik
• Mengarahkan dan memperkuat proses desalinasi alami

Kombinasi desalinasi gelombang, angin, dan matahari dan pembangkit listrik

Input

• Tidak ada input energi eksternal
• Gelombang, angin, dan matahari yang dimanfaatkan dengan cerdik

Keluaran

• Energi (listrik)
• Air tawar
• Udara dingin

Lokasi

Pabrik ini membutuhkan lokasi yang panas dengan lahan luas yang luas di tepi samudera dan angin yang relatif konsisten.

Tahap 1 - Pompa Gelombang

Sebuah pompa bertenaga ombak mengangkat air laut ke sebuah danau besar di darat. Berikut ini adalah contoh dari pompa bertenaga gelombang langsung , jenis lain dari memanfaatkan kekuatan gelombang biasanya mengubah gerakan mekanik menjadi listrik. Namun, gerakan itu dapat dengan mudah digunakan untuk langsung menggerakkan pompa.

Tahap 2 - Danau Penguapan

Danau penguapan adalah area dangkal yang besar, ditutupi dengan cara seperti rumah kaca untuk membantu penguapan. Air laut mengalir dari laut di sepanjang saluran di dasar danau kemudian kembali lagi ke laut di saluran yang berdekatan di mana mengalir kembali ke laut. Ini mencegah penumpukan deposit karena air laut yang kembali akan membawanya dan kembali ke laut lebih terkonsentrasi. Atap dapat berisi lensa Fresnel atau konsentrator surya lainnya untuk membantu penguapan.

Sebuah menara penangkap angin meniupkan udara melintasi danau untuk menurunkan tekanan udara dan membantu penguapan. Menara ini bisa seperti yang digunakan di Masdar City , atau menara turbin angin standar dengan transmisi listrik atau langsung ke serangkaian penggemar. Hasilnya adalah aliran udara kontinu melintasi danau yang membawa uap air ke sisi jauh di mana ia disalurkan ke kolom lebar ke tahap berikutnya.

Tahap 3 - Menara Kondensasi

Uap air disalurkan ke kolom besar ke ruang kondensasi tinggi di menara. Di sini, serangkaian sirip didinginkan oleh pompa panas yang digerakkan langsung oleh turbin angin di atas menara. air mengembun pada sirip dan mengalir ke tangki air tawar di dekat bagian atas menara.

Tahap 4 - Pembangkit Listrik

Air dari menara kondensasi diturunkan ke ketinggian yang sesuai untuk menara air standar melalui satu atau lebih turbin air untuk menghasilkan daya.

Tahap 5 - Penyaringan dan perawatan

Udara laut yang asin juga akan mengembun pada sirip, dan mungkin ada partikel udara kecil dan partikel yang aus pada tahap dalam proses ini yang masuk ke dalam air, sehingga mungkin perlu penyaringan dan perawatan lebih lanjut untuk membuatnya dapat diminum. Beberapa daya dari turbin air dapat digunakan untuk ini.

Di sana Anda memilikinya, Anda memiliki air bersih, di atas permukaan tanah sehingga tekanan sudah tersedia, dan mudah-mudahan beberapa kelebihan listrik dan udara kering yang sejuk sebagai produk sampingan.

Carnegie, melalui perangkat CETO mereka, dan yang lain telah melihat menggunakan kekuatan gelombang untuk secara langsung menekan air untuk reverse osmosis : proses yang sepenuhnya mekanis daripada mengubahnya menjadi listrik dan kembali lagi (memberikan potensi penghematan efisiensi). Dua tantangan: pertama, tidak ada banyak tempat di dunia dengan sumber daya gelombang yang sangat besar (Inggris, Portugal adalah dua yang muncul dalam pikiran); dan kedua, ini terbukti sangat sulit untuk membuat mesin gelombang bekerja dengan andal. Itu bisa diatasi, tetapi menantang.

Pengembangan potensial signifikan lainnya akan tampak kontra-intuitif, dan kunci untuk membukanya adalah dengan mempertimbangkan sistem yang lebih luas, daripada hanya proses desalinasi. Pengembangan itu adalah untuk pindah ke proses desalinasi efisiensi rendah .

Itu karena proses efisiensi yang lebih rendah dapat memiliki biaya modal yang jauh lebih rendah. Keuntungannya adalah bahwa mereka kemudian dapat dioperasikan untuk proporsi waktu yang lebih kecil, tanpa mengambil untung besar pada biaya per meter kubik air desalinasi.

Jadi mengapa Anda ingin menjalankan desalinasi untuk proporsi waktu yang lebih kecil? Karena tempat-tempat yang bergantung pada air desalinated memiliki banyak sinar matahari. Yang membuat daya PV murah. Tetapi PV memiliki profil generasi yang hanya sebagian sesuai dengan permintaan. Akan ada saat daya yang tidak mencukupi, dan waktu daya yang berlebihan. Kelebihan kekuatan itu benar-benar sangat murah. Dan itu saat yang tepat untuk menjalankan desalinasi.

Jadi sistem energi dan air gabungan yang memiliki banyak PV dan banyak desalinasi rendah-efisiensi rendah dapat bekerja dengan sangat baik. Akibatnya, air yang terdeinalinasi bertindak sebagai bentuk penyimpanan virtual. Semua sistem kelistrikan membutuhkan penyimpanan di suatu tempat di dalam sistem. Untuk beberapa negara, itu dalam bentuk hydro storage. Bagi yang lain, itu dalam bentuk pemegang gas, bunker batubara atau bunker biomassa. Toko-toko itu adalah toko pra-generasi. Dalam sistem lain, ada penyimpanan pasca-generasi, dalam bentuk penyimpanan termal tingkat rendah: ketika energi akan digunakan sebagai panas tingkat rendah, masuk akal untuk menyimpannya dalam bentuk itu, karena penyimpanan seperti itu sangat murah dan sangat scalable. Demikian pula, penyimpanan air desalinated sangat murah dan sangat terukur. Bertindak sebagai penyangga waktu, mekanisme penundaan yang fleksibel, antara pasokan listrik PV,

Untuk membalikkan Osmosis

Situs ini memberikan energi minimal yang dibutuhkan untuk desalinasi air laut oleh RO sebesar 2,78 kJ / l (air tawar) , ini jika Anda hanya mempertimbangkan proses yang dapat dibalikkan. Menurut wikipedia, pabrik desalinasi RO terbaik beroperasi pada 3kWh / m³ yang trasnlates menjadi 10,8 kJ / l.

AFAIK, kehilangan energi adalah kehilangan tekanan melalui membran (selain tekanan osmotik, membran juga memperkenalkan kehilangan tekanan yang tidak dapat diubah), pretreatment air dan energi (dalam bentuk tekanan) dalam air garam. Juga banyak air hanya perlu dipindahkan, ada langkah-langkah pra perawatan dll

Menurut laporan tren IWA ini , dua area dalam bidang membran yang luas di mana lebih banyak penelitian dilakukan adalah membran yang lebih baik dalam hal kehilangan tekanan dan resistensi pengotoran (pengotoran secara langsung mempengaruhi kehilangan tekanan). Perkembangan terkini dalam desalinasi RO seperti osmosis maju sebagian besar diuntungkan oleh resistensi fouling yang lebih baik dibandingkan dengan RO.

Untuk desalinasi termal
jangkrik
(akan memperbarui ketika saya menemukan info lebih lanjut)