Je pense principalement à et .
Au cours des dernières décennies, un large éventail d'usines de dessalement de l'eau étonnamment efficaces ont été construites, principalement dans les régions désertiques (Moyen-Orient). Ces plantes utilisent l'osmose inverse via un système de membranes pressées multiples. Cette solution semble être très efficace au sens de la consommation d'énergie.
Mais ce n'est pas assez. En comparant les prix du dessalement (provenant principalement des coûts énergétiques) aux alternatives, une réduction supplémentaire de 60 à 90% est encore nécessaire. En les comparant, quel est le potentiel de développement du dessalement de l'eau?
Je pense que le dessalement de l'eau a probablement une limite d'énergie théorique, qui pourrait être calculée à partir de formules d'entropie et d'énergie de liaison. Sommes-nous proches de cette limite théorique?
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Réponses:
Étant donné que l'osmose inverse n'est pas le seul moyen de dessaler l'eau, je pense que oui, il y a beaucoup de potentiel de développement dans le dessalement, mais ce potentiel pourrait ne pas résider dans l'amélioration des techniques existantes.
Pour justifier cette conclusion et illustrer certains domaines où il pourrait y avoir beaucoup de potentiel de développement, je vous présente mon idée de dessalement combiné houlomoteur, éolien et solaire et centrale électrique. Je n'ai pas fait de calculs à ce sujet pour calculer la superficie de terrain nécessaire, ou les coûts, ou la production, donc cela pourrait ne pas être viable tel quel. Mais je pense que les concepts décrits ci-dessous (et rappelez-vous que ce n'est qu'une idée) démontrent qu'il existe un potentiel de développement dans les domaines suivants:
Dessalement combiné des vagues, du vent et du soleil et centrale électrique
Contributions
Les sorties
Emplacement
Cette plante nécessite un emplacement chaud avec une grande surface de terre bon marché face à l'océan et un vent relativement constant.
Étape 1 - Pompe à vagues
Une pompe houlomotrice élève l'eau de mer dans un grand lac terrestre. Voici un exemple de pompe alimentée par ondes directes , d'autres types de harnais de puissance houlomotrice convertissent généralement les mouvements mécaniques en électricité. Cependant, ce mouvement peut être facilement utilisé pour entraîner directement une pompe.
Étape 2 - Lac d'évaporation
Le lac d'évaporation est une grande zone peu profonde, recouverte d'une serre qui facilite l'évaporation. L'eau de mer s'écoule de l'océan le long de canaux dans le lit du lac, puis revient vers l'océan dans le canal adjacent suivant où elle se déverse dans la mer. Cela empêche l'accumulation de dépôts, car l'eau de mer qui les ramènera les emportera avec elle et retournera à la mer plus concentrée. Le toit peut contenir des lentilles de Fresnel ou d'autres concentrateurs solaires pour aider à l'évaporation.
Une tour qui attrape le vent souffle de l'air à travers le lac pour abaisser la pression de l'air et faciliter l'évaporation. Cette tour pourrait être comme celles utilisées à Masdar City , ou une tour d'éolienne standard avec transmission électrique ou directe à une série de ventilateurs. Le résultat est un flux d'air continu à travers le lac qui transporte la vapeur d'eau de l'autre côté où elle est acheminée par une large colonne vers l'étape suivante.
Étape 3 - Tour de condensation
La vapeur d'eau est acheminée par une grande colonne vers une chambre de condensation située en hauteur sur la tour. Ici, une série d'ailettes sont refroidies par une pompe à chaleur entraînée directement par une éolienne au sommet de la tour. l'eau se condense sur les ailettes et s'écoule dans un réservoir d'eau douce près du sommet de la tour.
Étape 4 - Production d'électricité
L'eau de la tour de condensation est abaissée à une hauteur appropriée pour un château d'eau standard à travers une ou plusieurs turbines à eau pour produire de l'électricité.
Étape 5 - Filtrage et traitement
L'air marin salé se condense également sur les nageoires, et il peut y avoir de petites particules en suspension dans l'air et des particules d'usure au cours de ce processus qui pénètrent dans l'eau, il faudra donc probablement un filtrage et un traitement supplémentaires pour le rendre potable. Une partie de l'énergie de la turbine à eau peut être utilisée pour cela.
Voilà, vous avez de l'eau propre, au-dessus du niveau du sol, donc la pression est déjà disponible et, espérons-le, un excès d'électricité et de l'air sec frais comme sous-produits.
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Carnegie, grâce à son appareil CETO, et d'autres ont déjà envisagé d'utiliser l'énergie des vagues pour mettre directement l'eau sous pression pour l'osmose inverse : un processus entièrement mécanique plutôt que de convertir en électricité et inversement (ce qui permet des économies potentielles d'efficacité). Deux défis: premièrement, il n'y a pas beaucoup d'endroits dans le monde avec une énorme ressource de vagues (le Royaume-Uni et le Portugal en sont deux qui me viennent à l'esprit); et deuxièmement, il est très difficile de faire fonctionner les machines à vagues de manière fiable. C'est surmontable, mais difficile.
L'autre développement potentiel important semblera contre-intuitif, et la clé pour le déverrouiller est de considérer le système plus large, plutôt que simplement le processus de dessalement. Cette évolution consiste à passer à des processus de dessalement à moindre efficacité .
En effet, les processus à moindre efficacité peuvent avoir des coûts d'investissement bien inférieurs. L'avantage de cela est qu'ils peuvent ensuite être exploités pendant une plus petite proportion du temps, sans prendre un gros coup sur le coût par mètre cube d'eau dessalée.
Alors, pourquoi voudriez-vous exécuter le dessalement pendant une plus petite proportion du temps? Parce que les endroits qui dépendent de l'eau dessalée ont beaucoup de soleil. Ce qui rend l'énergie photovoltaïque bon marché. Mais le PV a un profil de génération qui ne correspond que partiellement à la demande. Il y aura des périodes de puissance insuffisante et des périodes d'excès de puissance. Cet excès de puissance est vraiment très bon marché. Et c'est le moment idéal pour exécuter le dessalement.
Donc, un système combiné d'énergie et d'eau qui a beaucoup de PV et beaucoup de dessalement à faible capex et à faible efficacité peut très bien fonctionner. En effet, l'eau dessalée agit comme une forme de stockage virtuel. Tous les systèmes électriques ont besoin d'être stockés quelque part dans le système. Pour certains pays, c'est sous forme d'hydro-électricité de stockage. Pour d'autres, c'est sous forme de réservoirs de gaz, de bunkers de charbon ou de bunkers de biomasse. Ces magasins sont des magasins de pré-génération. Dans d'autres systèmes, il y a le stockage de post-génération, sous forme de stockage thermique de faible qualité: lorsque l'énergie va être utilisée comme chaleur de faible qualité, il est logique de la stocker sous cette forme, car ce stockage est très bon marché et très évolutif. De même, le stockage de l'eau dessalée est très bon marché et très évolutif. Il agit comme un tampon temporel, un mécanisme de retard flexible, entre la fourniture d'électricité PV,
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Pour l'osmose inverse
Ce site donne l'énergie minimale requise pour le dessalement de l'eau de mer par RO à 2,78 kJ / l (eau douce) , c'est si vous ne considérez que le processus réversible. Selon wikipedia, les meilleures usines de dessalement d'OI fonctionnent à 3kWh / m³ qui se traduisent par 10,8 kJ / l.
AFAIK, les pertes d'énergie sont la perte de pression à travers la membrane (en plus de la pression osmotique, une membrane introduit des pertes de pression irréversibles), le prétraitement de l'eau et l'énergie (sous forme de pression) dans la saumure. De plus, beaucoup d'eau doit simplement être déplacée, il y a des étapes de prétraitement, etc.
Selon ce rapport de tendance de l'IWA , deux domaines dans le vaste domaine des membranes où plus de recherches sont effectuées sont de meilleures membranes en termes de perte de pression et de résistance à l'encrassement (l'encrassement influence directement les pertes de pression). Les développements récents dans le dessalement du RO comme l'osmose avant bénéficient principalement d'une meilleure résistance à l'encrassement par rapport au RO.
Pour les
grillons de dessalement thermique
(sera mis à jour lorsque je trouverai plus d'informations)
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