การศึกษาหักล้างตำนานค่าใช้จ่ายสูงของการผลิตน้ำทะเลให้เป็นน้ำจืด

เป็นเวลาหลายปีที่ผ่านมา เราได้รับการบอกกันว่า การลดเกลือใช้พลังงานมากเกินไป และแพงเกินไป สําหรับการใช้งานทั่วไป แต่อีลอน มัสก์ได้กล่าวซ้ําแล้วซ้ําเล่าว่า ค่าใช้จ่าย "ต่ํามาก"" มุมมองไหนใกล้กับความจริง? การวิเคราะห์นี้ตรวจสอบความต้องการพลังงานและค่าใช้จ่ายที่แท้จริงของการปรับน้ําทะเลให้เป็นน้ําเกลือ โดยเปิดเผยถึงศักยภาพในการแก้ปัญหาความขาดแคลนของน้ําทั่วโลก

การวิเคราะห์นี้เน้นเฉพาะการบริโภคพลังงานและความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจของการกําจัดเกลือ โดยยกเว้นปัญหาสิ่งแวดล้อมที่สําคัญ แต่แยกออกไป เช่น การกําจัดน้ําเกลือแนวทางที่เน้นนี้ทําให้เข้าใจได้ชัดเจนเกี่ยวกับโครงสร้างค่าใช้จ่ายหลักของการกําจัดเกลือ.

เพื่อเข้าใจผลเศรษฐกิจของการปรับน้ําเกลือ ให้ดีขึ้น เราจะศึกษาสถานการณ์แบบสมมุติอย่างสุดยอด เช่น การให้บริการน้ําในครัวเรือนโดยการปรับน้ําจากเกลือ หรือการให้น้ําดื่มแก่ประชากรโลกทั้งหมดขณะที่ไม่จริงจริง แต่ฉากเหล่านี้ช่วยปรับขนาดขนาดค่าใช้จ่ายของการปรับน้ําเกลือ

การกําจัดเกลือในยุคปัจจุบันใช้วิธีการหลักๆ 2 วิธี คือ

• การละลายเกลือทางความร้อน:ทําให้น้ําทะเลร้อนจนระเหย และแยกน้ําจากเกลือ จากนั้นทําให้ระเหยหนาลงเป็นน้ําหวาน ขณะที่ปล่อยน้ําเกลือบด
• ออสโมซิสกลับพยายามผลักดันน้ําทะเล ผ่านเยื่อครึ่งผ่านภายใต้แรงกดดัน

ขณะที่วิธีทั้งสองวิธีทํางาน การกําจัดเกลือทางอุณหภูมิ ใช้พลังงาน 3-5 เท่ามากกว่าการปรับออสโสมิสซึ่งเป็นพื้นฐานของการวิเคราะห์ของเรา.

เทคโนโลยีออสโมซิสกลับได้ผลการปรับปรุงประสิทธิภาพที่น่าทึ่ง ในช่วงปี 1970 การปรับเกลือออกจากน้ํา 1 เมตร立方 ใช้พลังงานประมาณ 20 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมงจํานวนนั้นลดลงเหลือ 2.5-3.5 kWh ความต้องการพลังงานขั้นต่ําในทฤษฎีอยู่ที่ 1 kWh/m3 ซึ่งชี้ให้เห็นถึงศักยภาพในการพัฒนาต่อไป

สําหรับการคํานวณของเรา เราจะใช้ 3.5 kWh / m3 เป็นแนวพื้นฐานที่อนุรักษ์

ถ้าทุกบ้านในสหรัฐอเมริกาได้รับน้ําผ่านการลดเกลือ

ด้วยการใช้น้ําในครัวเรือนโดยเฉลี่ย 1,135 ลิตรต่อวัน การปรับเกลือให้หมดจะเพิ่มความต้องการไฟฟ้าในบ้านโดยประมาณ 13%ที่ครัวเรือนใช้น้ําน้อยกว่า (349 ลิตร/วัน) แต่ต้องเผชิญกับราคาไฟฟ้าที่สูงขึ้นการเพิ่มขึ้นจะประมาณ 15%

การวิเคราะห์การใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนของสหรัฐอเมริกา พบว่า ความต้องการต่อปีของการปรับน้ําเกลือ (1,450 kWh) เปรียบเทียบกับอุปกรณ์ใหญ่ๆ เช่น เครื่องล้างความชื้นอยู่ต่ํากว่าเครื่องทําน้ําร้อนอย่างมาก, ระบบทําความร้อน หรือการใช้แอร์

ขณะ ที่ 1,450 กิโล แวต ชั่วโมง ต่อ ปี อาจ เป็น การ ปกครอง ที่ พอ สําหรับ ประเทศ ที่ รวย, นี่ ยิ่ง กว่า การ ใช้ ไฟฟ้า ทั้งหมด ของ ครัวเรือน ใน ประเทศ ที่ กําลัง พัฒนา หลาย แห่ง.แม้แต่การตอบสนองมาตรฐานน้ําขั้นต่ําของ WHO (50 ลิตร/คน/วัน) ผ่านการปลดเกลือ จะต้องใช้เวลา 64 กิโลวัตถอร์โมงต่อปี.

ความเหลื่อมล้ํานี้ทําให้ความยากจนด้านพลังงานของโลกเห็นได้ชัดมากกว่า ความต้องการพลังงานที่เกิดจากการกําจัดเกลือ

เมื่อพิจารณาว่ามนุษย์ต้องการเพียงประมาณ 3 ลิตรต่อวันสําหรับการดื่ม (ยกเว้นขยะบางส่วน) การให้บริการทุก 8 พันล้านคนจะต้องการ 31 TWh ต่อปีแม้ว่าหนึ่งในสามของมนุษยชาติ จะต้องเผชิญกับปัญหาน้ําดื่ม, ความต้องการประจําปีจะประมาณ 10 TWh

การตอบสนองมาตรฐานน้ําพื้นฐานของ WHO (50 ลิตร/คน/วัน) ในระดับโลก จะต้องใช้ 511 TWh ต่อปี

นอกเหนือจากต้นทุนพลังงาน การปรับน้ําเกลือขนาดใหญ่ต้องใช้ทุนทุนที่สําคัญคล้ายกับโครงการพลังงานที่เกิดจากแหล่งพลังงานที่สามารถปรับปรุงได้.

ค่าใช้จ่ายในการลดเกลือในโลกปัจจุบันมักจะอยู่ในช่วง 1 - 2.5 ดอลลาร์ต่อเมตรคิวบี ถึงแม้ว่าในกรณีพิเศษ เช่น โรงงานซอเรค บี ของอิสราเอล จะมีค่าใช้จ่ายถึง 0.41 ดอลลาร์ต่อเมตรคิวบี โดยการศึกษาหนึ่งที่ทําใน 107 โรงงานระบุว่ามีค่าใช้จ่าย 0 ดอลลาร์ต่อเมตรคิวบี27/m3 เป็นค่าใช้จ่ายต่ําสุด.

ในอเมริกา ค่าไฟฟ้าอุตสาหกรรม (~ 0.09/kWh) ค่าพลังงานสําหรับการปรับน้ําเกลือออกจากน้ําเกลือเพียงอย่างเดียวจะอยู่ที่ 0.45$/m3 (3.5kWh × 0.13$/kWh) ในพื้นที่ที่มีค่าใช้จ่ายสูงเช่นแคลิฟอร์เนีย ค่านี้สามารถถึง 0.90$/m3เนื่องจากพลังงานประกอบด้วยสามส่วนของค่าใช้จ่ายทั้งหมดค่าใช้จ่ายทั้งหมดอาจสูงถึง 1.50 - 2.00 ดอลลาร์/เมตร3 ในตลาดที่แพง

แปลเป็นค่าใช้จ่ายส่วนตัว:

• ค่าเฉลี่ยของสหรัฐอเมริกา (310 ลิตร/วัน): 154 ดอลลาร์ต่อปี
• อัตราเฉลี่ยของอังกฤษ: 159 ดอลลาร์ต่อปี
• มาตรฐาน ขั้น ต่ํา ของ WHO: $38 ต่อ ปี
• ความ ต้องการ ของ น้ํา ดื่ม หลัก: เพียง $2.30 ต่อ ปี ต่ํา กว่า ค่า น้ํา กระป๋อง ใน หลาย ประเทศ

สําหรับสถานการณ์วิกฤต ค่าใช้จ่ายเหล่านี้เป็นอย่างมากต่ํา แต่ $38 ต่อปียังคงเป็นภาระสําหรับคนที่อาศัยอยู่ด้วย $2/วัน

เกษตรกรรมเป็นโจทย์ที่ใหญ่ที่สุดของการลดเกลือ โดยใช้น้ําหวาน 70% ของโลก (เกิน 90% ในบางประเทศในเขตร้อน)การเปลี่ยนน้ําการเกษตร แม้แต่บางส่วน ก็จะเพิ่มความต้องการไฟฟ้าของหลายประเทศขึ้นถึง 50-100%ทําให้เทคโนโลยีปัจจุบันไม่เหมาะกับการใช้ในการเกษตรที่แพร่หลาย

การผลิตข้าวโพด 1 กิโลกรัมด้วยน้ําลดเกลือ จะมีค่า 0.66 ดอลลาร์ในน้ําเพียงเดียว ราคาตลาดของข้าวโพดเป็น 3 เท่า สําหรับข้าวโพด ค่าน้ําจะเท่ากับมูลค่าของพืชเพียงพืชที่มีมูลค่าสูงหรือระบบประหยัดน้ํา (เช่นการเกษตรภายในห้อง) เท่านั้นที่อาจอ้างอิงการละลายเกลือสําหรับการเกษตรในปัจจุบัน.