水の脱塩にはまだどのような開発の可能性が存在しますか？

私は主にと考えています。$\frac{kWh}{m^3}$$\frac{\$}{m^3}$

過去数十年の間に、驚くほど効率的な広範囲の水淡水化プラントが、主に砂漠地帯（中東）に建設されました。これらの植物は、複数の加圧膜のシステムを介して逆浸透を使用します。このソリューションは、エネルギー使用の点で非常に効果的であるようです。

しかし、それだけでは十分ではありません。淡水化価格（主にエネルギーコストによる）を代替品と比較すると、さらに60〜90％の削減が必要です。それらを比較すると、水の脱塩にはどのような開発の可能性がありますか？

水の脱塩にはおそらく理論的なエネルギー限界があり、それはエントロピーと結合エネルギーの式から計算できると思います。私たちはこの理論的な限界にどのくらい近いですか？

逆浸透が水を脱塩する唯一の方法ではないことを考えると、そうだと思います。淡水化には多くの開発の可能性がありますが、その可能性は既存の技術の改善にあるとは限りません。

この結論を正当化し、多くの開発の可能性がある可能性のあるいくつかの領域を説明するために、波、風、太陽光の淡水化と発電所の組み合わせについての私の考えを提示します。必要な土地の面積、コスト、出力を計算するための計算はまだ行っていないので、現状では実行できない可能性があります。しかし、以下で説明する概念（およびこれは1つのアイデアにすぎないことを覚えておいてください）は、以下の領域に開発の可能性があることを示していると思います。

• 現場で再生可能エネルギー源を使用してプラントに電力を供給する
• 電気伝達エネルギーの代わりに直接駆動エネルギーを使用する
• 淡水化の自然なプロセスを導き、増幅する

波、風、太陽光の脱塩と発電所を組み合わせたもの

入力

• 外部エネルギー入力なし
• 巧みに利用された波、風、太陽

アウトプット

• エネルギー（電気）
• 淡水
• 冷気

ロケーション

このプラントは、海沿いの安価な土地と比較的一定した風の広い地域が必要です。

ステージ1-ウェーブポンプ

波力ポンプが海水を陸上の大きな湖に引き上げます。これは直接波力ポンプの例です。他のタイプの波力ハーネスは、通常、機械的運動を電気に変換します。ただし、その動作はポンプを直接駆動するために簡単に使用できます。

ステージ2-蒸発湖

蒸発湖は、蒸発を助けるために温室のような方法で覆われた広い浅い地域です。海水は、湖床のチャネルに沿って海から離れて流れ、次に隣接する次のチャネルの海に向かって再び流れ、そこで排水されます。これにより、戻ってくる海水が堆積物を取り、より濃縮された海に戻るため、堆積物の蓄積を防ぎます。屋根には、蒸発を助けるためにフレネルレンズまたは他の太陽集光器が含まれている場合があります。

風を引くタワーが湖全体に空気を吹き付けて気圧を下げ、蒸発を助けます。このタワーは、マスダールシティで使用されているタワー、または一連のファンに電気的または直接伝達する標準的な風力タービンタワーのようなものです。その結果、湖を横切る連続した空気の流れが生じ、水蒸気が向こう側に運ばれ、そこで広いカラムを次のステージに運ばれます。

ステージ3-凝縮タワー

水蒸気は大きな塔を上って、塔の上の凝縮室に送られます。ここで、一連のフィンは、タワー上部の風力タービンによって直接駆動されるヒートポンプによって冷却されます。水はフィン上で凝縮し、タワーの上部近くの淡水タンクに排出されます。

ステージ4-発電

復水塔からの水は、1つまたは複数の水車を介して標準の水タワーに適した高さまで下げられ、電力が生成されます。

ステージ5-フィルタリングと処理

塩分を含んだ海の空気もフィンで凝縮し、小さな浮遊粒子やこのプロセスの段階での摩耗による粒子が水中に入る可能性があるため、飲用にはさらにろ過と処理が必要になる可能性があります。水タービンからの電力の一部はこれに使用される場合があります。

地上にきれいな水があり、すでに圧力がかかっているので、余剰電力と副産物としての冷たい乾燥空気が期待できます。

カーネギーは、CETOデバイスを介して、他の人がすでに波力を使用して直接逆浸透のために水を加圧することを検討してきました。2つの課題：最初に、波のリソースが非常に大きい場所は世界中にあまりありません（イギリス、ポルトガルが2つ思い浮かびます）。第二に、ウェーブマシンを確実に動作させることは非常に難しいことが証明されています。それは克服できますが、やりがいがあります。

その他の重要な開発の可能性は直観に反しているように思われます。ロック解除の鍵は、淡水化プロセスだけでなく、より広いシステムを検討することです。その開発は、より効率の低い脱塩プロセスに移行することです。

これは、効率の低いプロセスでは資本コストが大幅に削減されるためです。その利点は、脱塩水1立方メートルあたりのコストに大きな打撃を与えることなく、より短い時間で稼働できることです。

では、なぜあなたはより少ない時間で淡水化を実行したいのでしょうか？脱塩水に依存している場所は日光がたくさんあるからです。これは太陽光発電の電力を安くします。しかし、PVには需要に部分的にしか一致しない発電プロファイルがあります。電力が不十分な場合もあれば、電力が過剰な場合もあります。その余分な電力は本当に安いです。そして、それは脱塩を実行する絶好の機会です。

そのため、PVが多く、設備投資が少なく、効率の低い脱塩が可能なエネルギーと水を組み合わせたシステムは、非常にうまく機能します。事実上、淡水化された水は仮想ストレージの形式として機能します。すべての電気システムは、システムのどこかに保管する必要があります。一部の国では、それは貯蔵水力発電の形をしています。他の人にとっては、それはガスホルダー、石炭バンカー、またはバイオマスバンカーの形をしています。これらのストアは、前世代ストアです。他のシステムでは、低グレードの蓄熱の形で、生成後にストレージがあります。エネルギーが低グレードの熱として使用される場合、そのようなストレージは非常に安価であり、その形で保存することは理にかなっています非常にスケーラブルです。同様に、脱塩水の貯蔵は非常に安価で非常に拡張性があります。これは、PV電力の供給間の時間バッファ、柔軟な遅延メカニズムとして機能し、

逆浸透用

このサイトは、ROによる海水淡水化に必要な最小エネルギーを2.78 kJ / l（淡水）として提供します。これは、可逆プロセスのみを考慮した場合です。ウィキペディアによると、最高のRO脱塩プラントは3kWh / m3で稼働し、10.8 kJ / lに相当します。

AFAIK、エネルギー損失は、膜を通過する圧力損失（浸透圧に加えて、膜は不可逆的な圧力損失をもたらす）、水の前処理、およびブライン内のエネルギー（圧力の形）です。また、大量の水を移動させるだけで済み、前処理ステップなどがあります。

このIWAトレンドレポートによると、膜の広い分野でより多くの研究が行われている2つの領域は、圧力損失とファウリング耐性の点で優れた膜です（ファウリングは圧力損失に直接影響します）。正浸透のようなRO脱塩における最近の開発は、RO と比較してより優れたファウリング耐性の恩恵を受けます。

熱脱塩
コオロギの
場合（詳細を確認すると更新されます）