بازیابی انرژی هزینهها را در نمکزدایی آب دریا کاهش میدهد
سیستم های بازیابی انرژی شورش: آینده ای پایدار آب
تصور کنید تکنولوژی ای که می تواند اقیانوس های وسیع را به آب شیرین تبدیل کند در حالی که مصرف انرژی را به طور چشمگیری کاهش می دهد.این وعده سیستم های بازیابی انرژی شورش است - یک نوآوری پیشگامانه برای مقابله با کمبود آب جهانی از طریق تولید آب شیرین اقتصادی و سازگار با محیط زیست.
درک سیستم های بازیابی انرژی شورش
سیستم های بازیابی انرژی ترشح آب، انرژی را که در غیر این صورت در طول فرآیند ترشح آب هدر می رود، جذب و استفاده مجدد می کنند و به طور قابل توجهی نیازهای کلی انرژی را کاهش می دهند.عملکرد به عنوان ایستگاه های بازیافت انرژی،" این سیستم ها در زمانی که منابع آب جهانی با فشار بی سابقه ای روبرو هستند، کارایی را به حداکثر می رسانند.
تکامل تکنولوژی بازیابی انرژی
توسعه فناوری بازیابی انرژی شورش نشان دهنده یک تلاش مداوم برای نوآوری و برتری است.در اوایل بازآفرینی با آسموز معکوس (RO) توجه کمی به بازیابی انرژی داده شدبا افزایش هزینه های انرژی و افزایش آگاهی از محیط زیست، مهندسان شروع به بررسی بهبود بهره وری کردند.
دستگاه های بازیافت انرژی گریزگاهی
پیشرفت های اولیه بر روی دستگاه های سانتریفیوژ مانند توربین های آب، توربین های جریان مخلوط و توربو شارژر ها متمرکز بود. در حالی که این موارد مصرف انرژی را با 80 تا 85 درصد کارایی کاهش می دهند،هنوز هم جای پیشرفت هست..
دستگاه های بازیابی انرژی ایزوبار
در اوایل قرن ۲۱ دستگاه های ایزوباریک این زمینه را انقلابی کردند. با استفاده از تبادل فشار مستقیم بین آب نمک با فشار بالا و آب کم فشار،این سیستم ها - به ویژه مبادلات فشار (PX) با روتورهای سرامیکی - بهره وری قابل توجهی را به دست آوردند 97٪.
تحقیقات نشان می دهد که دستگاه های ایزوباریک به طور قابل توجهی مصرف انرژی خاص (SEC) را در کارخانه های RO کاهش می دهند.در مقایسه با بیش از 6 کیلو وات ساعت/متری با روش های سنتی.
مقایسه عملکرد دستگاه بازیابی انرژی
سیستم های فعلی به دو دسته اصلی تقسیم می شوند که هر کدام برای مقیاس و پیکربندی های مختلف کارخانه مناسب هستند:
دستگاه های سانتریفیوژ
- توربین های آبی:قوی و قابل اعتماد اما محدود به ~ 75٪ کارایی
- توربین های جریان مخلوط:بهره وری 85٪ بهبود یافته، عالی برای شرایط فشار بالا / جریان بالا
- توربو شارژر:ترکیبات کمکت توربین پمپ با بهره وری 80٪
دستگاه های ایزوبار
- مبادلات فشار (PX):معیار صنعت با بهره وری 97٪، ایده آل برای کارخانه های RO
- سیستم های DWEER:هیدرولیک سلندر مبتنی بر ~ 95٪ کارایی، جایگزین مناسب برای PX
| نوع دستگاه | کارایی | درخواست |
|---|---|---|
| توربین آب | ~75 درصد | گیاهان بزرگ، جریان بالا |
| توربین جریان مخلوط | تا 85 درصد | فشار بالا، جریان متغیر |
| توربو شارژر | 80 درصد | تاسیسات فشرده |
| مبدل فشار (PX) | تا 97 درصد | بیشتر گیاهان مدرن |
| DWEER | 95 درصد | کارخانه های بزرگ، جریان پایدار |
مطالعات نشان می دهد که جایگزینی توربین های جریان مخلوط با دستگاه های PX می تواند مصرف انرژی را تا 1.5 کیلو وات ساعت / متر کیوب در نیروگاه های RO آب دریا معمولی کاهش دهد.
تاثیرات اقتصادی و مزایای عملیاتی
سیستم های بازیابی انرژی تاثیر عمیقی بر اقتصاد کارخانه دارند و باعث می شوند که شور زدایی در مناطق بیشتری قابل اجرا باشد. انرژی به طور معمول 30 تا 50 درصد از هزینه های عملیاتی را تشکیل می دهد.و سیستم های بازیابی کارآمد می تواند هزینه های تولید را به طور قابل توجهی کاهش دهد.
تحقیقات نشان می دهد که سیستم های با کارایی بالا می توانند SEC کارخانه RO را از 4.5 kWh / m3 به 2.5 kWh / m3 کاهش دهند.000 کیلو وات ساعت - حدود 7 میلیون دلار در سال.10/kWh
مزایایی اضافی
- کاهش اثر پایینی کربن برای عملیات پایدارتر
- کاهش هزینه های سرمایه از طریق پمپ های فشار بالا کوچکتر
- انعطاف پذیری عملیاتی بیشتر برای انطباق با نوسانات قیمت انرژی
نوآوری های آینده و پایداری
این زمینه همچنان با پیشرفت های امیدوار کننده ای در حال پیشرفت است:
ادغام انرژی های تجدید پذیر
ترکیب انرژی خورشیدی، هیدروژنی یا پیشرفته هسته ای با نیروگاه های ترشح آب باعث می شود عملیات خودکفایی بیشتری ایجاد شود که کمتر در معرض نوسانات قیمت انرژی قرار دارد.پروژه های آزمایشی در حال حاضر این پتانسیل را در مناطق دارای نور زیاد خورشید نشان می دهند.
سیستم های بازیافت انرژی هوشمند
سنسورهای پیشرفته و یادگیری ماشین امکان بهینه سازی عملکرد در زمان واقعی را فراهم می کنند، با تغییر شرایط تغذیه و قیمت انرژی برای حداکثر کارایی سازگار می شوند.
مواد پیشرفته غشا
غشا های نسل بعدی که نیاز به فشار پایین تر RO دارند می توانند تقاضای انرژی را به نصف کاهش دهند و به طور بالقوه پایداری و قابلیت اقتصادی صنعت را تغییر دهند.
مقابله با چالش های اصلی
در حالی که تحولاتی را به وجود می آورد، شور زدایی هنوز با موانع قابل توجهی مواجه است:
محدودیت های اصلی
- نیازهای انرژی بالا با وجود سیستم های بازیابی
- تاثیرات زیست محیطی از تخلیه آب نمک که نیاز به مدیریت دقیق دارد
ملاحظات انتقادی
- شدت انرژی همچنان قابل توجه است
- تخلیه آب نمک بر اکوسیستم های دریایی تاثیر می گذارد
- هزینه ها هنوز هم در بسیاری از موارد از منابع آب شیرین معمولی بیشتر است
راه هایی برای ترشح پایدار
کارآمدترین روش فعلی انرژی ترکیب RO با دستگاه های بازیابی با کارایی بالا مانند سیستم های PX است. راه حل های انرژی پایدار شامل:
- سیستم های خورشیدی خورشیدی
- انرژی زمین حرارتی
- سیستم های تبدیل زباله به انرژی
- گزینه های پیشرفته هسته ای
نتیجه گیری: آینده ای پایدار آب
سیستم های بازیافت انرژی، شورش را از یک فرآیند انرژی فشرده به یک راه حل به طور فزاینده ای برای کمبود آب جهانی تبدیل کرده است.از توربین های اولیه تا دستگاه های PX 97٪ کارآمد امروز، تکنولوژی همچنان در حال پیشرفت است.
ادغام آینده با انرژی های تجدیدپذیر، سیستم های هوشمند و غشا های پیشرفته، پیشرفت های بیشتری را وعده می دهد.این سیستم ها نقش اساسی در تامین تامین پایدار آب برای نسل های آینده خواهند داشت..
