पानी के विलवणीकरण में अभी तक क्या विकास संभावनाएं मौजूद हो सकती हैं?

Question

में मुख्य रूप से सोच रहा हूँ $\frac{kWh}{m^3}$ तथा $\frac{\$}{m^3}$।

पिछले कुछ दशकों में आश्चर्यजनक रूप से कुशल जल विलवणीकरण संयंत्रों की एक विस्तृत श्रृंखला का निर्माण किया गया था, मुख्यतः रेगिस्तानी क्षेत्रों (मध्य पूर्व) में। ये पौधे कई दबाए गए झिल्ली की एक प्रणाली के माध्यम से रिवर्स ऑस्मोसिस का उपयोग करते हैं। यह समाधान ऊर्जा उपयोग की दृष्टि से बहुत प्रभावी प्रतीत होता है।

लेकिन यह पर्याप्त नहीं है। विकल्प के लिए अलवणीकरण की कीमतों (मुख्य रूप से ऊर्जा लागत से आने वाले) की तुलना में, आगे 60-90% की कमी की आवश्यकता है। उनकी तुलना में, पानी के विलवणीकरण में क्या विकास क्षमता है?

मुझे लगता है कि पानी के विलवणीकरण की संभवतः एक सैद्धांतिक ऊर्जा सीमा है, जिसकी गणना शायद एन्ट्रॉपी और बाइंडिंग एनर्जी फ़ार्मुलों से की जा सकती है। हम इस सैद्धांतिक सीमा के कितने करीब हैं?

Comments

IWA प्रवृत्ति रिपोर्ट के अनुसार, अधिक कुशल और फाउलिंग प्रतिरोधी झिल्ली एक निरंतर अनुसंधान प्रयास है - क्योंकि मैं नहीं जानता कि कैसे kWh / m³ या $ / m³ में अनुवाद करना है, मैं इसे एक टिप्पणी के रूप में छोड़ दूंगा

— मार्ट

Answer 1

यह मानते हुए कि रिवर्स ऑस्मोसिस पानी को अलवणीकृत करने का एकमात्र तरीका नहीं है, मुझे लगता है कि हाँ, अलवणीकरण में विकास की बहुत संभावना है, लेकिन मौजूदा तकनीकों में सुधार में यह क्षमता झूठ नहीं हो सकती है।

इस निष्कर्ष को सही ठहराने के लिए और कुछ ऐसे क्षेत्रों का वर्णन करें जहाँ विकास की बहुत अधिक संभावनाएँ हो सकती हैं, मैं आपके लिए एक संयुक्त लहर, हवा और सौर अलवणीकरण और बिजली संयंत्र के लिए अपना विचार प्रस्तुत करता हूँ। मैंने इस पर कोई गणित नहीं किया है कि आवश्यक भूमि, या लागत, या उत्पादन के क्षेत्र की गणना करने के लिए, इसलिए यह व्यवहार्य नहीं हो सकता है। लेकिन मुझे लगता है कि नीचे वर्णित अवधारणाएं (और याद रखें कि यह सिर्फ एक विचार है) प्रदर्शित करता है कि निम्नलिखित क्षेत्रों में विकास क्षमता है:

• संयंत्र को बिजली देने के लिए अक्षय ऊर्जा स्रोतों का उपयोग करना
• विद्युत संचरित ऊर्जा के बजाय प्रत्यक्ष-ड्राइव ऊर्जा का उपयोग करना
• अलवणीकरण की प्राकृतिक प्रक्रियाओं को निर्देशित और प्रवर्धित करना

संयुक्त लहर, हवा, और सौर अलवणीकरण और बिजली संयंत्र

इनपुट

• कोई बाहरी ऊर्जा इनपुट नहीं
• चतुराई से तरंग, हवा और सौर का दोहन किया

आउटपुट

• ऊर्जा (बिजली)
• ताजा पानी
• ठंडी हवा

स्थान

इस संयंत्र को समुद्र के द्वारा सस्ती जमीन के एक बड़े क्षेत्र और एक अपेक्षाकृत सुसंगत हवा के साथ एक गर्म स्थान की आवश्यकता होती है।

स्टेज 1 - वेव पंप

एक लहर-चालित पंप जमीन पर एक बड़ी झील में समुद्र के पानी को बढ़ाता है। यहाँ एक सीधा तरंग-चालित पंप का एक उदाहरण है , अन्य प्रकार की वेव पॉवर हार्नेसिंग आमतौर पर यांत्रिक गति को बिजली में परिवर्तित करती है। हालांकि, उस गति को आसानी से सीधे पंप चलाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।

स्टेज 2 - वाष्पीकरण झील

वाष्पीकरण झील एक बड़ा उथला क्षेत्र है, जो वाष्पीकरण की सहायता के लिए ग्रीनहाउस की तरह कवर किया जाता है। झील-बिस्तर में चैनलों के साथ समुद्र से दूर समुद्र का पानी बहता है और फिर अगले बगल के चैनल में समुद्र की ओर वापस चला जाता है जहां यह वापस समुद्र में चला जाता है। यह जमा के निर्माण को रोकता है क्योंकि लौटने वाला समुद्र-पानी उन्हें अपने साथ ले जाएगा और समुद्र में और अधिक केंद्रित होगा। वाष्पीकरण में मदद करने के लिए छत में फ्रेस्नेल लेंस या अन्य सौर सांद्रक हो सकते हैं।

एक हवा पकड़ने वाला टॉवर झील के पार हवा का दबाव कम करने और वाष्पीकरण में सहायता प्रदान करता है। यह टॉवर मसदर सिटी में उपयोग किए जाने वाले या मानक पवन टरबाइन टॉवर के समान हो सकता है जिसमें प्रशंसकों की एक श्रृंखला के लिए विद्युत या प्रत्यक्ष प्रसारण हो। परिणाम झील के पार एक निरंतर वायु प्रवाह है जो जल वाष्प को दूर की ओर ले जाता है जहां इसे अगले चरण में एक विस्तृत स्तंभ के रूप में प्रसारित किया जाता है।

चरण 3 - संघनक टॉवर

जल वाष्प टॉवर पर उच्च एक संघनक कक्ष के लिए एक बड़े स्तंभ ऊपर चैनल है। यहां, टॉवर के ऊपर एक विंड-टरबाइन द्वारा सीधे संचालित एक हीट-पंप द्वारा पंखों की एक श्रृंखला को ठंडा किया जाता है। टॉवर के शीर्ष के पास एक ताजा-पानी की टंकी में पंख और नालियों पर पानी का संघनन होता है।

चरण 4 - बिजली उत्पादन

बिजली उत्पन्न करने के लिए एक या एक से अधिक पानी के टरबाइनों के माध्यम से एक मानक वॉटर-टावर के लिए उपयुक्त ऊँचाई पर कॉन्डेंसिंग टॉवर से पानी उतारा जाता है।

चरण 5 - फ़िल्टरिंग और उपचार

नमकीन समुद्र-हवा भी पंखों पर संघनित होगी, और इस प्रक्रिया के भीतर चरणों में पहनने से छोटे हवाई कण और कण हो सकते हैं, इसलिए इसे पानी पीने योग्य बनाने के लिए शायद इसे छानने और उपचार की आवश्यकता होगी। पानी टरबाइन से कुछ शक्ति इसके लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।

आपके पास यह है, आपके पास साफ पानी है, जमीनी स्तर से ऊपर है इसलिए दबाव पहले से ही उपलब्ध है, और उम्मीद है कि कुछ अतिरिक्त बिजली और ठंडी शुष्क हवा ई-उत्पादों के रूप में।

Comments

प्रश्न स्थिति का अवलोकन करने के लिए पूछ रहा है, और विलवणीकरण के लिए व्यक्तिगत इंजीनियरिंग समाधानों का अनुरोध नहीं कर रहा है। जबकि यह अलवणीकरण विकसित करने में रुचि रखने वाले किसी व्यक्ति के लिए सहायक हो सकता है, यह प्रश्न का उत्तर नहीं दे रहा है। यह एक प्रश्न पूछने के लिए विषय पर होगा , कहते हैं, "एक्स सुविधाओं के साथ क्या समाधान मौजूद है?"

— डोपेलग्रेनेर

आप बहुत अच्छी तरह से सही हो सकते हैं, हालांकि शीर्षक कहता है "क्या विकास संभावनाएं अभी तक मौजूद हो सकती हैं .." और मुझे निश्चित रूप से लगता है कि मैंने जो विचार प्रस्तुत किया (जो मुझे पता है कि मौजूदा समाधान नहीं है) इस मानदंड से मिलता है, एक संभावना जो अभी तक मौजूद नहीं है।

— झब्बोट

हालांकि, अगर यह प्रश्न इस तरह के विशिष्ट समाधानों की सूची के लिए पूछ रहा था, तो यह एक सूची प्रश्न होगा जिसमें कोई विशिष्ट सही उत्तर नहीं होगा और इसे बहुत व्यापक रूप में बंद करने की आवश्यकता होगी। यहां एक अच्छा जवाब लोगों को पता है कि मौजूदा संभावनाओं को संक्षेप में बताएगा। ध्यान रखें कि शीर्षक, प्रश्न निकाय नहीं है - शरीर के बजाय शीर्षक का उत्तर देना लगभग हमेशा बुरी तरह से निकल जाता है! यदि शीर्षक शरीर से पर्याप्त रूप से मेल नहीं खाता है, तो शीर्षक शायद एक संपादन के साथ कर सकता है।

— डोपेलग्रेनेर

मुझे लगता है कि आप सही हैं, इसलिए मैंने प्रस्तावना को संपादित किया है ताकि प्रश्न का उत्तर दिया जा सके और प्रस्तावित संयंत्र का उपयोग विकास क्षमता के क्षेत्रों के उदाहरण के रूप में किया जा सके।

— झब्बोट

Answer 2

कार्नेगी, अपने सीईटीओ डिवाइस के माध्यम से, और दूसरों ने पहले से ही रिवर्स ऑस्मोसिस के लिए पानी को सीधे दबाव देने के लिए तरंग शक्ति का उपयोग करने पर ध्यान दिया है: बिजली और वापस फिर से (संभावित दक्षता बचत देने) के बजाय पूर्ण रूप से यांत्रिक प्रक्रिया। दो चुनौतियां: पहला, दुनिया में कई जगहों पर वास्तव में बहुत बड़ी लहर संसाधन नहीं हैं (यूके, पुर्तगाल दो हैं जो दिमाग में आते हैं); और दूसरा, यह लहर मशीनों को मज़बूती से काम करने के लिए बहुत कठिन साबित होता है। यह अचूक है, लेकिन चुनौतीपूर्ण है।

अन्य महत्वपूर्ण संभावित विकास काउंटर-सहज ज्ञान युक्त प्रतीत होगा, और इसे अनलॉक करने की कुंजी केवल विलवणीकरण प्रक्रिया के बजाय व्यापक प्रणाली पर विचार करना है। वह विकास कम दक्षता वाली विलवणीकरण प्रक्रियाओं की ओर बढ़ना है ।

ऐसा इसलिए है क्योंकि कम दक्षता वाली प्रक्रियाओं में पूंजीगत लागत बहुत कम हो सकती है। इसका फायदा यह है कि वे तब डिसैलिनेटेड पानी के प्रति क्यूबिक मीटर की लागत पर एक बड़ी हिट लिए बिना, समय के छोटे अनुपात के लिए संचालित हो सकते हैं।

तो आप समय के एक छोटे अनुपात के लिए अलवणीकरण को क्यों चलाना चाहेंगे? क्योंकि अलवणीकृत जल पर निर्भर रहने वाले स्थानों में बहुत अधिक धूप होती है। जो पीवी पावर को सस्ता बनाता है। लेकिन पीवी की एक पीढ़ी प्रोफ़ाइल है जो केवल आंशिक रूप से मांग से मेल खाती है। अपर्याप्त शक्ति का समय होगा, और अतिरिक्त शक्ति का समय होगा। यह अतिरिक्त शक्ति वास्तव में बहुत सस्ती है। और अलवणीकरण चलाने के लिए एक महान समय है।

तो एक संयुक्त ऊर्जा और पानी की व्यवस्था जिसमें बहुत सारे पीवी और बहुत सारे कम-कैपेक्स हैं, कम दक्षता वाले अलवणीकरण बहुत अच्छी तरह से काम कर सकते हैं। वास्तव में, अलवणीकृत पानी आभासी भंडारण के रूप में कार्य करता है। सभी बिजली प्रणालियों को सिस्टम में कहीं भंडारण की आवश्यकता होती है। कुछ देशों के लिए, यह भंडारण हाइड्रो के रूप में है। दूसरों के लिए, यह गैस-धारकों, कोयला बंकरों या बायोमास बंकरों के रूप में है। वे स्टोर प्री-जेनरेशन स्टोर हैं। अन्य प्रणालियों में, निम्न-श्रेणी के थर्मल स्टोरेज के रूप में स्टोरेज पोस्ट-जेनरेशन है: जब ऊर्जा को निम्न-श्रेणी के ताप के रूप में इस्तेमाल किया जा रहा है, तो यह समझ में आता है कि इसे उस रूप में संग्रहीत किया जा सकता है, क्योंकि ऐसा भंडारण बहुत सस्ता है। बहुत स्केलेबल। इसी तरह, अलवणीकृत जल का भंडारण बहुत सस्ता और बहुत स्केलेबल है। यह पी.वी. बिजली की आपूर्ति के बीच एक लचीली देरी तंत्र के रूप में एक समय-बफर के रूप में कार्य करता है,

Answer 3

रिवर्स ऑस्मोसिस के लिए

यह साइट 2.78 केजे / एल (ताजे पानी) के रूप में आरओ द्वारा समुद्र के पानी के अलवणीकरण के लिए न्यूनतम आवश्यक ऊर्जा देती है , यह है यदि आप केवल प्रतिवर्ती प्रक्रिया पर विचार करते हैं। विकिपीडिया के अनुसार , सबसे अच्छा आरओ डिसेलिनेशन प्लांट 3kWh / m tr पर संचालित होता है, जो 10.8 kJ / l तक trasnlates है।

AFAIK, ऊर्जा की हानि झिल्ली के माध्यम से दबाव की हानि होती है (आसमाटिक दबाव के अलावा, एक झिल्ली अपरिवर्तनीय दबाव के नुकसान का परिचय देती है), पानी के बहाने और ऊर्जा (दबाव के रूप में)। इसके अलावा बहुत सारे पानी की जरूरत होती है, जिसके बारे में पूर्व उपचार के उपाय आदि होते हैं।

इस आईडब्ल्यूए ट्रेंड रिपोर्ट के अनुसार , झिल्ली के विस्तृत क्षेत्र के भीतर दो क्षेत्र जहां अधिक शोध किया जाता है, दबाव के नुकसान और फाउलिंग प्रतिरोध के संदर्भ में बेहतर झिल्ली हैं (फाउलिंग सीधे दबाव के नुकसान को प्रभावित करता है)। आरओ डिसेलिनेशन में फॉरवर्ड ऑस्मोसिस की तरह हालिया घटनाक्रम आरओ की तुलना में बेहतर फाउलिंग प्रतिरोध से लाभान्वित होते हैं।

थर्मल डिसेलिनेशन
क्रिकेट के लिए
(जब मुझे और जानकारी मिलेगी तो अपडेट करेंगे)