해수 담수화 에너지 사용, 지속 가능한 해결책 촉구
깨끗한 담수가 바닷물만큼 풍부할 수 있는 미래를 상상해보세요. 해소화 기술은 이 비전의 핵심입니다.중요한 에너지 소비 문제를 해결해야 합니다.이 기사는 현재의 해산 기술의 에너지 프로파일을 조사하고 지속가능성을 향한 경로를 탐구합니다.
염분 해제는 중요한 수분 보충 방법으로서, 높은 염분 함량을 가진 바닷물을 식용 또는 산업용 단수로 변환합니다.현재 산업용 기술에는 주로 다단계 플래시 (MSF) 가 포함됩니다., 다중 효과 증류 (MED), 기계 증기 압축 (MVC), 역 오스모스 (RO), 각각 다른 응용 프로그램에 적합합니다.
열역학적 관점에서, 바닷물에서 소금을 분리하는 것은 이론적으로 최소한의 에너지 요구가 있습니다. 25°C에서 3.45%의 소금 함량을 가진 표준 바닷물에서는 이 최소량은 대략 0.86kWh/m3실제 에너지 소비는 피할 수없는 시스템 비효율성으로 인해 이 이상 값을 크게 초과합니다.
다음 표는 일반적인 설비 용량과 에너지 소비에 따라 네 가지 주요 해산 방법을 비교합니다.
| 기술 | 일반적인 용량 (m3/d) | 전기 (kWh/m3) | 열 에너지 (kJ/kg) | 열동물 (kWh/m3) | 전체 적정량 (kWh/m3) |
|---|---|---|---|---|---|
| MSF | 50,000 - 70,000 | 4 6 | 190 (GOR=12.2) 390 (GOR=6) | 9.5 195 | 13.5 - 25.5 |
| MED-TVC | 10,000 - 35,000 | 1.5 25 | 145 (GOR=16) 390 (GOR=6) | 9.5 255 | 11 - 28 |
| MED | 5,000 - 15000 | 1.5 25 | 230 (GOR=10) 390 (GOR=6) | 5 85 | 6.5 - 11 |
| MVC | 100 ~ 2500 | 7 - 12 | 아무 것도 | 아무 것도 | 7 - 12 |
| RO | 24,000 | 3 ∼ 55 | 아무 것도 | 아무 것도 | 3 - 5.5 (보로 처리 7까지) |
*GOR (Gain Output Ratio) 는 물 생산 효율을 나타냅니다.
이 자료는 기술들 간의 상당한 에너지 차이를 보여줍니다. 역오스모스는 전기 효율에 대한 분명한 장점을 보여줍니다.열 기반 MSF와 MED는 전체 에너지 소비가 더 높습니다.. MVC는 중간 효율성을 가진 소규모 애플리케이션에 서비스를 제공합니다.
MSF는 바닷물을 가열하고 부분적으로 증발하는 점점 낮은 압력 방으로 통과시킵니다.높은 열 에너지 요구는 효율성 과제를 제기합니다.더 높은 GOR 비율은 에너지 사용량을 향상하지만 시스템 복잡성을 증가시킵니다.
MED는 일련의 여러 증발기를 사용하며, 한 단계의 증기를 사용하여 다음 단계를 가열합니다. 열 증기 압축 (TVC) 과 결합하면,MED는 MSF보다 더 나은 에너지 효율을 달성하지만 더 복잡한 시스템이 필요합니다..
MVC는 기계적 압축기를 사용하여 증기를 압력화하여 열원으로 사용합니다. 소규모 애플리케이션에 적합합니다.MVC는 가동 유연성을 제공하지만 고성능 압축기를 요구하고 상대적으로 높은 에너지 소비를 나타냅니다..
가장 널리 채택 된 기술인 RO는 높은 압력 하에서 반투수막을 통해 바다 물을 밀어냅니다. 모듈형 설계로 쉽게 확장 할 수 있습니다.비록 막 유지 및 사전 처리 요구 사항은 운영 고려 사항을 추가합니다..
- 공급물 품질:더 높은 어둡거나 유기물 함량은 사전 처리 필요와 막 스트레스 증가
- 해수 온도:더 따뜻한 물은 증류 효율을 향상 시키지만 RO막 성능에 영향을 미칩니다.
- 회수율:더 높은 담수 추출 비율은 시스템 압력 요구 사항을 증가시킵니다.
- 공장 규모:더 큰 시설은 규모의 경제에서 이익을 얻습니다.
- 에너지 회수:압력 교환기 와 터빈 은 소금물 흐름 에서 에너지를 회수 할 수 있다
이 부문은 두 가지 주요 환경 문제와 직면합니다. 현재 대부분의 공장들은 화석 연료에 의존하고 있으며,농축된 소금물 배출은 소금성 충격과 화학 오염으로 해양 생태계를 위협합니다..
- 재생 에너지 통합:태양광, 풍력 또는 지열에너지로 작동하는 염분 해제 공장
- 효율성 혁신:첨단막, 최적화 된 열 공정, 향상 된 에너지 회수
- 소금물 관리:희석 전략 또는 폐기물 흐름에서 광물 추출
- 정책 지원:청정 에너지 도입과 환경 보호에 대한 정부 인센티브
해수화로 인해 심각한 물 부족이 발생하지만, 에너지 사용량이 급격히 증가해야 합니다.기술 발전과 정책적 틀은 소금 해제를 보다 지속 가능한 해결책으로 바꿀 수 있습니다지속적인 혁신은 이 기술이 에너지와 환경 과제들이 효과적으로 관리될 수 있는 전 세계 물 안보에서 확장된 역할을 할 것이라고 제안합니다.
