Япония открыла свою первую осмотическую электростанцию в юго-западном городе Фукуока. Это всего лишь вторая электростанция такого типа в мире, которая, как ожидается, будет вырабатывать около 880 000 киловатт-часов электроэнергии в год - этого достаточно для обеспечения энергией опреснительной установки, снабжающей пресной водой город и соседние районы.
По словам доктора Али Алтаи (Ali Altaee) из Технологического университета Сиднея (UTS), который специализируется на разработке альтернативных источников воды, это эквивалентно обеспечению электроэнергией примерно 220 японских домохозяйств.
Хотя это все еще развивающаяся технология, которая пока используется лишь в небольших масштабах, у нее есть преимущество перед некоторыми другими возобновляемыми источниками энергии в том, что она доступна круглосуточно, независимо от ветра, погоды или других условий, пишет The Guardian.
Технология основана просто на смешивании пресной и соленой воды, поэтому подача энергии может продолжаться днем и ночью, обеспечивая постоянный источник электроэнергии.
Осмос - это естественный процесс, при котором вода перемещается через полупроницаемую мембрану из менее концентрированного раствора в более концентрированный, пытаясь сбалансировать концентрацию с обеих сторон, поясняет The Guardian.
Представьте себе чашку, разделенную по вертикали тонким полупроницаемым слоем: если на одной стороне находится соленая вода, а на другой – чистая пресная, вода будет стекать к соленой стороне, чтобы разбавить ее, потому что сама соль не может пройти через мембрану, рассказывает The Guardian. Осмотические электростанции используют тот же принцип, размещая пресную и морскую воду по обе стороны от специальной мембраны, при этом морская вода находится под небольшим давлением. По мере того, как вода перетекает на более соленую сторону, увеличивается объем раствора под давлением, который затем может быть использован для производства энергии.
На заводе в Фукуоке пресная вода (или очищенные сточные воды) и морская вода помещаются по обе стороны мембраны. Поскольку давление на стороне с морской водой повышается, а соленость снижается, часть воды направляется через турбину, которая подключена к генератору, вырабатывающему энергию.
Электростанция в Фукуоке является второй в своем роде в мире. Первая электростанция была построена в 2023 году в Мариагере (Дания) венчурной компанией SaltPower, сообщила профессор Мельбурнского университета Сандра Кентиш.
По словам доктора Алтаи, японская электростанция больше, чем датская, хотя их эксплуатационная мощность практически одинакова. Пилотные демонстрации также состоялись в Норвегии и Южной Корее. Алтаи сказал, что у UTS есть свой собственный прототип в Сиднее, но программа потеряла популярность из-за Covid. Он также помогал создавать прототипы в Испании и Катаре.
В чем заключаются проблемы? Несмотря на то, что идея проста, масштабировать ее сложно.
Сандра Кентиш отмечает, что при закачке воды в электростанцию и ее прохождении через мембраны теряется много энергии. “Хотя при смешивании соленой воды с пресной выделяется энергия, много энергии теряется при подаче двух потоков в электростанцию и из-за потерь на трение между мембранами. Это означает, что чистая энергия, которую можно получить, невелика”, - сказала она.
Но достижения в области мембранных и насосных технологий уменьшают эти проблемы, подчеркивает Кентиш: “Также примечательно, что на японском заводе в качестве сырья используется концентрированная морская вода, рассол, оставшийся после удаления пресной воды на опреснительной установке, что увеличивает разницу в концентрациях соли и, следовательно, доступную энергию”.
Что это означает для будущего? Кентиш и Алтаи сходятся во мнении, что японская установка знаменует собой захватывающий момент для осмотической энергетики, поскольку является еще одним доказательством того, что эта технология может быть использована для крупномасштабного производства энергии.
Алтаи сказал, что прототип завода в Австралийском университете UTS может быть перезапущен, если поступит государственное финансирование, что повысит его потенциал для более масштабного внедрения в Австралии, аналогичного заводу в Фукуоке: "У нас есть соленые озера вокруг Нового Южного Уэльса и Сиднея, которые можно было бы использовать в качестве ресурса, и у нас также есть опыт для их создания”.