Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sử dụng công nghệ màng để sản xuất điện năng
Tóm tắt
Các nguồn năng lượng tái tạo hứa hẹn nhất được mô tả, dựa trên các quy trình màng với việc sử dụng gradient độ mặn của nước. Năng lượng được sản xuất nhờ vào chênh lệch áp suất thẩm thấu xảy ra khi các phân tử nước đi qua một màng bán thấm từ dung dịch có nồng độ muối thấp tới dung dịch có nồng độ cao hơn, điều này có thể quan sát thấy, ví dụ, khi trộn nước sông với nước biển. Kết quả là, lưu lượng nước tăng lên và năng lượng được tạo ra bằng cách giải phóng áp suất thông qua một tuabin nước. Việc ước tính lý thuyết về hiệu suất tối đa có thể của nhà máy với việc ứng dụng các màng hiện có được thực hiện. Sơ đồ đơn giản nhất được trình bày để chuyển đổi năng lượng thẩm thấu thành điện. Hai vấn đề cơ bản được xác định cần phải được giải quyết nhằm tạo ra một máy thẩm thấu hiệu quả cao: trước tiên, giảm thiểu tổn thất kỹ thuật liên quan đến tổn thất cơ học trong bơm và tuabin cũng như chi phí tiền xử lý nước sông và nước biển; và thứ hai, tìm tỷ lệ tối ưu giữa dòng chảy "nước ngọt-nước mặn". Biểu thức được suy diễn để xác định dòng chảy nước qua một màng tùy thuộc vào dòng chảy nước biển với áp suất thẩm thấu và áp suất làm việc đã cho. Một dải tỷ lệ tối ưu giữa các dòng chảy "nước ngọt-nước mặn" được tìm thấy bằng cách xây dựng một mô hình dòng chảy trong phần tử màng. Các khoảng của các tham số được xác định trong đó công suất tối đa sẽ được sản xuất. Việc tính toán hiệu quả kinh tế của một nhà máy điện thẩm thấu được trình bày thông qua ví dụ về một nhà máy được xây dựng ở Na Uy. Phân tích nhà máy này được thực hiện, và các phương pháp để cải thiện hiệu quả của nó được đề xuất.
Từ khóa
#năng lượng tái tạo #quy trình màng #áp suất thẩm thấu #dòng chảy nước #nhà máy điện thẩm thấuTài liệu tham khảo
V. T. Sannikov, “A salty kilowatt,” Popul. Mekhan., No. 1, 42–45 (2011).
J. W. Post, Blue Energy: Electricity Production from Salinity Gradients by Reverse Electrodialysis (Wageningen Univ., 2009), p. 224.
A. Achilli, T. Y. Cath, and A. E. Childress, “Power generation with pressure retarded osmosis: an experimental and theoretical investigation,” J. Membr. Sci., No. 343, 42–52 (2009).
S. Loeb and R. S. Norman, “Osmosis power plants,” Science, No. 189, 654–655 (1975).
S. Loeb, “Production of energy from concentrated brines by pressure-retarded osmosis. I. Preliminary technical and economic correlations,” J. Membr. Sci., No. 1, 49–63 (1976).
P. E. Dlugolecki, Mass Transport in Reverse Electrodialysis for Sustainable Energy Generation, Dissertation (Univ. of Twente, 2009).
A. Achilli, T. Y. Cath, and A. E. Childress, “Selection of inorganic-based draw solutions for forward osmosis applications,” J. Membr. Sci., No. 364, 233–241 (2010).
T. Thorsen and T. Holt, “Semipermeabel membran og fremgangsmåte for tilveiebringelse av elektrisk kraft samt en anordning,” Patent No. 314575 B1 (Assigned Statkraft AS, Norway, 2009).
“Statkraft pure energy,” in Osmotic Power: Catalog, 2009.
A. Achilli and A. E. Childress, “Pressure retarded osmosis: From the vision of Sidney Loeb to the first prototype installation,” Desalination, No. 261, 205–211 (2010).
K. L. Lee, R. W. Baker, and H. K. Lonsdale, “Membrane for power generation by pressure retarded osmosis,” J. Membr. Sci., No. 8, 141–171 (1981).
S. Loeb, “Large-scale power production by pressureretarded osmosis, using river water and sea water passing through spiral modules,” Desalination, No. 143, 115–122 (2002).
S. E. Skilhagen, “Harnessing Europe’s rivers” in Osmotic Power: Presentation, 2009.