Опреснительная установка на солнечной энергии - Solar-powered desalination unit

А опреснительная установка на солнечной энергии производит Питьевая вода из соленая вода прямыми или косвенными методами опреснение питается от солнечного света. Солнечная энергия является наиболее многообещающим возобновляемым источником энергии из-за ее способности управлять более популярными системами термического опреснения непосредственно через солнечные коллекторы и управлять физическими и химическими системами опреснения косвенно через фотоэлектрические элементы.[1]

Прямое солнечное опреснение производит дистиллят непосредственно в солнечном коллекторе. Примером может быть солнечный еще который улавливает энергию Солнца для получения пресной воды в процессе испарение и конденсация. Непрямое солнечное опреснение включает системы сбора солнечной энергии с обычными системами опреснения, такими как многоступенчатая флэш-дистилляция, многократное испарение, заморозить разделение или обратный осмос производить пресная вода.[2]

Прямое солнечное опреснение

Солнечные кадры

Одним из типов солнечных опреснительных установок является солнечный еще, он также похож на конденсатоотводчик. Солнечный дистиллятор - это простой способ дистилляции воды с использованием тепла Солнца для испарения влажной почвы и окружающего воздуха для охлаждения пленки конденсатора. Два основных типа солнечных фотоаппаратов - это боксы и ямы. В солнечной установке нечистая вода содержится за пределами коллектора, где она испаряется солнечным светом, проходящим через прозрачный пластик. Чистый водяной пар конденсируется на холодной внутренней поверхности пластика и капает вниз из нижней точки с утяжелением, где он собирается и удаляется. Тип коробки более изощренный. Основные принципы солнечной дистилляции воды просты, но эффективны, поскольку дистилляция повторяет способ, которым природа делает дождь. Энергия солнца нагревает воду до состояния испарения. По мере испарения воды водяной пар поднимается вверх, конденсируясь на поверхности стекла и собираясь. Этот процесс удаляет примеси, такие как соли и тяжелые металлы, и уничтожает микробиологические организмы. В результате вода чище, чем самая чистая дождевая вода.

Непрямое солнечное опреснение

Системы косвенного солнечного опреснения состоят из двух подсистем: системы сбора солнечной энергии и системы опреснения. Солнечная система сбора используется либо для сбора тепла с помощью солнечных коллекторов и подачи его через теплообменник в процесс термического опреснения, либо для преобразования электромагнитного солнечного излучения в электричество с помощью фотоэлектрических элементов для питания процесса опреснения, управляемого электричеством.

Обратный осмос на солнечной энергии

Осмос Это естественное явление, при котором вода проходит через мембрану из раствора с более низкой концентрацией в раствор с более высокой концентрацией. Поток воды можно изменить, если на стороне с более высокой концентрацией будет приложено давление, превышающее осмотическое давление. В Обратный осмос В системах опреснения давление морской воды поднимается выше естественного осмотического давления, выталкивая чистую воду через поры мембраны в сторону пресной воды. Обратный осмос (RO) является наиболее распространенным процессом опреснения с точки зрения установленной мощности из-за его более высокой энергоэффективности по сравнению с системами термического опреснения, несмотря на необходимость обширной предварительной обработки воды. Кроме того, часть потребляемой механической энергии может быть регенерирована из концентрированного солевого раствора с помощью устройства рекуперации энергии.[1]

Опреснение с помощью солнечной энергии является обычным явлением на демонстрационных установках из-за модульности и масштабируемости обоих. фотоэлектрический (PV) и системы обратного осмоса. Подробный экономический анализ [3] и продуманная стратегия оптимизации [4] опреснения с помощью фотоэлектрической системы обратного осмоса были проведены с положительными результатами. Экономические соображения и соображения надежности являются основными проблемами при совершенствовании систем опреснения обратного осмоса с фотоэлектрическим приводом. Тем не менее, быстро падающие цены на фотоэлектрические панели делают опреснение с помощью солнечной энергии еще более осуществимым.

Опреснительная установка на солнечной энергии, предназначенная для удаленных населенных пунктов, была испытана в Северная территория из Австралия. «Солнечная установка обратного осмоса» (ROSI) использует мембранная фильтрация для обеспечения надежного и чистого потока питьевой воды из таких источников, как солоноватый грунтовые воды. Солнечная энергия преодолевает обычно высокие эксплуатационные расходы на электроэнергию, а также выбросы парниковых газов обычных систем обратного осмоса. ROSI также может удалять следовые примеси, такие как мышьяк и уран которые могут вызвать определенные проблемы со здоровьем, а также минералы, такие как карбонат кальция что приводит к жесткость воды.[5]

Руководитель проекта д-р Андреа Шефер из Университет Вуллонгонга Инженерный факультет заявил, что ROSI может обеспечить чистой водой удаленные общины по всей Австралии, у которых нет доступа к городскому водопроводу и / или электросети.[5]

Подземные воды (которые могут содержать растворенные соли или другие загрязнители) или поверхностные воды (которые могут иметь мутность или содержать микроорганизмы ) закачивается в емкость с ультрафильтрация мембрана, которая удаляет вирусы и бактерии. Эта вода подходит для мытья и купания. Десять процентов этой воды подвергается нанофильтрация и обратный осмос на второй стадии очистки, которая удаляет соли и следы примесей, производя питьевую воду. А фотоэлектрический солнечная батарея отслеживает Солнце и приводит в действие насосы, необходимые для обработки воды, используя обильный солнечный свет, доступный в отдаленных регионах Австралии, не обслуживаемых электросетью.[6]

Солнечная фотоэлектрическая энергия считается жизнеспособным вариантом для питания опреснительных установок обратного осмоса. Техноэкономика как в автономном режиме, так и в гибридном режиме PV-биодизель для мощностей от 0,05 MLD до 300 MLD была изучена исследователями из IIT Madras. В качестве демонстратора технологий здесь была спроектирована, смонтирована и функционирует установка производительностью 500 литров в день.[7]

Хранилище энергии

Хотя прерывистый характер солнечного света и его переменная интенсивность в течение дня затрудняют опреснение в ночное время, можно использовать несколько вариантов накопления энергии для обеспечения круглосуточной работы. Батареи могут хранить солнечную энергию для использования в ночное время. Хранение тепловой энергии системы обеспечивают постоянную производительность в ночное время или в пасмурные дни, повышая общую эффективность.[8] В качестве альтернативы, накопленная гравитационная энергия может использоваться для обеспечения энергией блока обратного осмоса, работающего на солнечной энергии, в часы отсутствия солнечного света.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Мохаммад Абутайех; Ченнан Ли, доктор наук; Йоги Госвами; Элиас К. Стефанакос (январь 2014 г.). Кучера, Джейн (ред.). Солнечное опреснение. Опреснение. С. 551–582. Дои:10.1002 / 9781118904855.ch13. ISBN  9781118904855.
  2. ^ Технологии солнечного термического опреснения
  3. ^ Fiorenza, G .; Шарма, В.К .; Браччо, Г. (август 2003 г.). «Технико-экономическая оценка установки опреснения воды на солнечных батареях». Преобразование энергии и управление. 44 (14): 2217–2240. Дои:10.1016 / S0196-8904 (02) 00247-9.
  4. ^ Laborde, H.M .; França, K.B .; Neff, H .; Лима, A.M.N. (Февраль 2001 г.). «Стратегия оптимизации маломасштабной системы обратного осмоса опреснения воды на основе солнечной энергии». Опреснение. 133 (1): 1–12. Дои:10.1016 / S0011-9164 (01) 00078-9.
  5. ^ а б «Отмеченная наградами солнечная опреснительная установка предназначена для решения водных проблем Центральной Австралии». Университет Вуллонгонга. 4 ноября 2005 г.. Получено 2017-07-19.
  6. ^ Опреснение с помощью фотоэлектрических систем в Австралии: разработка и применение технологий
  7. ^ Мунусами, Кумаравел; Каруппусвами, Сулочана; Рагаван, Гопаласами; G, Сараванан (2008). Солнечные фотоэлектрические установки для опреснения морской воды и их технико-экономические аспекты. Материалы Всемирного конгресса ISES 2007 г.. I – V. С. 1402–1408. Дои:10.1007/978-3-540-75997-3_285. ISBN  978-3-540-75996-6.
  8. ^ Низкотемпературное опреснение с использованием солнечных коллекторов с накоплением тепловой энергии

внешняя ссылка