Если начать говорить про альтернативную энергетику, то у большинства всплывают образы солнечных батарей или ветроустановок. Минусы или их ограниченность в работе известны. Геотермальные, приливные электростанции сложны, и их строительство географически ограничено несколькими местами на планете. Биогазовые установки бесперебойно работают лишь в теплых странах. Можно разместить по берегам рек МикроГЭС (плавучие или малооборотистые генераторы на свайном основании), но и это направление не продвигается.
Думаю, для тех, кому интересна эта тема, будет интересна и информация про осмотические электростанции, которые в наш век нанотехнологий, полимерных мембран, могут стать очень серьезной прибавкой в общей доле вырабатываемой электроэнергии на планете.
Итак, про что речь? Сначала теория. В физике известен эффект осмоса:
Это явление возникает тогда, когда две жидкости с разной концентрацией солей начинают смешиваться через полупроницаемую мембрану. Т.е. жидкость с меньшей концентрацией соли разбавляет жидкость с большей концентрацией. Мембрана работает в одном направлении – пропускает практически только молекулы воды и в одном направлении. Таким образов в емкости, где была соленая вода, воды либо прибавится и поднимется ее столб, либо создастся давление. А т.к. вода несжимаема, то это избыточное давление можно применить для вращения турбины и генератора.
Благодаря этому явлению можно поднять столб воды на 240 м или создать давление до 24 атмосфер (при разбавлении соленой воды с соленостью 35 г/литр)! Явление осмоса использует сама природа еще более эффективно в растениях и деревьях (подъем влаги по стволу).
С середины 1980г. активно развивается направление мембран для осмотической очистки воды и ее опреснения. И с этого периода стало возможным не теоретическое, а уже практическое применение этого эффекта и для выработки электроэнергии. Первую осмотическую электростанцию воплотили в жизнь норвежские ученые при поддержке местной энергетической компании Statkraft. Были использованы мембраны Лоэба из модифицированного полиэтилена на керамической основе. Они выдерживают огромное давление. Выглядит все это так:
Приспособили здание в Тофте, которое расположено на берегу впадающей в море реки. Вода из реки самотеком поступает в здание. Там очищается и подается в спиральные мембранные установки для смешивания с соленой водой, которая закачивается с моря и тоже подается в установку (второй слайд). За счет полученного давления в соленой воде — приводится в движение турбина и через нее вращается генератор. Схема установки:
Осмотические камеры рулонного типа. Похожи на те, что используются в очистных станциях. Насосы, подающие воду в осмотическую установку, работают от вырабатываемой установкой электроэнергии. Стороннее электричество необходимо только на запуск станции. Смешанная речная и морская вода сливается в море.
На станцию потратили по государственному гранту от правительства Норвегии 20 млн.$. Стартовала станция с выработки всего 4 кВт*ч электроэнергии. В планах к 2015г. было увеличить мощность до 25 МВт. Получилось ли это или проект был заморожен – информации не нашел.
Источник: http://www.chekltd.com/node/673
Дело в том, что коммерческое использование подобной технологии имеет смысл при эффективности мембран при значениях 5 Вт/м2 с площади мембраны. На осмотической станции в Тофте удалось получить лишь 1 Вт/м2 с площади мембран.
Но прогресс не стоит на месте. В физике известны углеродные нанотрубки. Мембраны на их основе очень эффективны. Такие мембраны позволят поднять показатели до 4000 Вт/м2. Эта эффективность превышает показатели любых генерирующих источников!
А сверхтонкие графеновые пленки позволят поднять показатель до 10 кВт/м2 с площади мембраны, т.к. могут пропускать в одном направлении лишь молекулы воды. Представляете, осмотическая установка размером с 50 л газовый баллон при постоянной подаче в нее соленой и пресной воды сможет создать давление для вращения турбины и 5-10 кВт генератора! Все упирается в стоимость производства таких мембран.
С таким курсом валют нашему Роснано взять бы нишу под свой контроль, т.к. по графеновым пленкам у нас есть огромное опережение:
Графеновые нанотрубки – материал прочнее любой стали в 150 раз. И Россия стала крупнейшим его производителем – 50 тонн в год. Я прямо удивляюсь, неужели господин Чубайс что-то сделал полезное?
С учетом всей этой информации, осмотические электростанции в устьях рек могут стать лидерами в альтернативной энергетике уже в ближайшем будущем. Они бесшумны, не выделяют никаких вредных примесей в атмосферу и в воду. Оборудование целесообразно располагать ниже уровня воды в реке и моря – на поверхности не будет промышленных зданий и сооружений.
В настоящее время такие осмотические станции эффективнее всего располагать у опреснительных. Т.к. выходящая с опреснительных установок вода в 10 раз более соленая чем морская.
И еще одна идея, которая пока перспектива отдаленного будущего: осмотические электростанции в океанах рядом с крупными городами. Известно, что соленость воды зависит не только от содержания в ней солей, но и от температуры. А она разная на разных глубинах в океанах. Плавучая станция с опущенными колоннами на глубину в несколько сот метров и с подачей в них воды с поверхности моря, может вырабатывать экологически чистую электроэнергию практически в любом месте морей и океанов.
Мне все это напомнило футуристические статьи и рисунки с журналов Техника молодежи, Юный техник времен СССР.
***
Фотографии взяты из открытых источников, с сервиса Яндекс.Картинки
Подписывайтесь на канал, добавляйте его в закладки браузера (Ctrl+D). Впереди много интересной информации.