Ученые из Йельского университета придумали, как максимально увеличить энергетический потенциал рек, впадающих в море за счет осмотического эффекта. По их расчетам, использование всего 10% общемирового сброса речных потоков в океан, позволит вырабатывать на осмотических ЭС 1,37 трлн. кВт/ч в год. Американские ученые из Йельского университета Menachem Elimelech и Ngai Yin Yip провели анализ использования осмотической энергии на единственной такой электростанции в Норвегии.
Результаты научной работы были опубликованы в журнале Американского химического сообщества Environmental Science & Technology. По расчетам ученых, за счет 110 части годового сброса речных вод, на ОсмоЭС можно произвести достаточно энергии, чтобы обеспечить полмиллиарда жителей. При этом весь процесс полностью экологичен, т.к. протекает без выделения углекислого газа. Осмос-процесс позволяет извлекать джоули из естественной разницы содержания минеральных солей в пресной и морской воде, а не из кинетической энергии их движения. Обычно там, где река впадает в море, пресная вода просто перемешивается с соленой, и никакого давления, которое могло бы послужить источником энергии, там не наблюдается.
Чтобы начать производство энергии, в устье реки необходимо установить большой резервуар с двумя камерами, отделёнными друг от друга полупроницаемой мембраной, пропускающей воду и не пропускающей соль. Так как концентрация солей в морской воде выше, между солёной и пресной водой развивается явление осмоса, что приводит к возникновению мощного потока воды, который и приводит в действие гидротурбину. Чем больше разница между соленостью (по-научному – градиент солености) пресной и морской воды, тем выше объем и скорость потока на мембране, а следовательно, и количество энергии, вырабатываемой гидротурбиной. На первой в мире экспериментальной ОсмоЭС в Норвегии (введена в 2009 году) производимая мощность- всего 4 КВт (примерно столько потребляет один холодильник). Чуть позже планируется повысить выход до 10 киловатт, а через 2-3 года создать ещё одну тестовую версию, вырабатывающую до одного мегаватта энергии.
В своих исследованиях американские ученые подсчитали, что общая потенциальная энергия процесса перемешивания пресной и морской воды составляет 0,81 кВт•ч/м³, теоретически извлекаемая энергия равна лишь 0,75 кВт•ч/м³, в то время как практически извлекаемая — всего 0,37 кВт•ч/м³. Для того, чтобы улучшить энергетический потенциал ОсмоЭС, американские ученые рекомендуют повысить проницаемость мембран. Это приведёт как к значительному уменьшению их площади на единицу мощности ОсмоЭС, так и к росту их устойчивости к загрязнениям речной воды. У текущей мембраны показатель составляет 1 Вт/м². Показатель, который позволит сделать станции рентабельными — 5 Вт/м² (в мире есть несколько компаний, производящих подобные мембраны: General Electric, Dow Chemical, Hydranautics, Toray Industries).
Американские исследователи также заключили, что с использованием всего 10% от общемирового сброса речных потоков в океан, по новой технологии можно будет добиться от осмотических ЭС выработки чистой электроэнергии в 1,37 трлн. кВт/ч в год. При этом, мировое энергопотребление сегодня составляет всего около 20 трлн. кВт/ч. На производство такого количества энергии потребовалось бы ежегодно сжигать угольное топливо с выделением 1 млрд. тонн углекислого газа ежегодно.
Источник: live-energo.ru
