Новейшая электростанция Японии превращает морскую воду в электричество – вот как это работает

В прибрежном городе Фукуока, месте, известном своими древними храмами, пляжами и современными торговыми районами, Япония незаметно сделала важный шаг к устойчивой энергетике, и хотя сегодня исследуется множество странных возобновляемых источников энергии, этот, безусловно, выделяется среди остальных. Страна запустила свою первую осмотическую электростанцию, современную установку, которая вырабатывает электроэнергию путем улавливания энергии, которая является побочным продуктом взаимодействия пресной и морской воды.

Что делает это настолько важным, так это то, что это не просто небольшой тест для оценки жизнеспособности технологий; это крупномасштабный действующий объект, первый в своем роде в Азии и второй в мире, второй в Дании. Хотя ее мощность может бледнеть по сравнению с огромными солнечными и ветряными электростанциями Японии, система способна производить около 880 000 киловатт-часов электроэнергии в год, чего достаточно для обеспечения электроэнергией около 220 японских домов. Однако его первой задачей будет обеспечение электроэнергией местной опреснительной установки, которая обеспечивает жителей Фукуоки чистой питьевой водой.

Вы можете спросить, что такого особенного в этом виде генерации энергии? Это надежность. Реки не перестают впадать в море, а это означает, что осмотические системы не зависят от погодных условий и могут работать днем ​​и ночью. Это блестяще умный способ использовать то, что уже делает природа. Но необходимы улучшения, если мы хотим, чтобы он стал надежным источником стабильной и чистой энергии.

По своей сути система имитирует один из самых основных природных процессов, тот самый механизм, который позволяет корням растений вытягивать воду из почвы: осмос. Чтобы понять, как работает растение, вам необходимо понять основное взаимодействие между двумя разными водоемами. Когда соленая и пресная вода встречаются, соленая вода, естественно, имеет более высокое содержание соли. Разница в солености создает своего рода обмен давлением, чтобы естественным образом уравновесить друг друга. Со временем вода из пресной стороны перемещается в сторону соленой. Подобно тому, как инженеры нашли способ использовать движение энергии прилива, они сделали то же самое здесь с водой, перемещающейся с одной стороны на другую.

На предприятии в Фукуоке этот процесс реализован в гораздо большем масштабе. Пресная вода или очищенные сточные воды хранятся на одной стороне специальной мембраны, а морская вода – на другой. Когда они встречаются, пресная вода просачивается через мембрану на противоположную сторону, в свою очередь увеличивая давление на стороне соленой воды. Это давление затем используется для вращения турбины, которая вырабатывает электроэнергию без необходимости сжигания ископаемого топлива или образования побочных продуктов.

Вся система становится еще более продуктивной за счет использования остатков плотной соленой воды из опреснительной установки, известной как концентрированный рассол. Результат? Значительный прирост эффективности и мощности благодаря гораздо большей разнице в концентрации соли. Это не только делает работу более эффективной, но и делает систему более устойчивой, делая ее замкнутой. Осмотическая система отправляет электроэнергию обратно на опреснительный завод, чтобы поддерживать его работу, и завод обеспечивает соленую воду.

Наука может быть довольно простой, но превращение осмотической энергии в реальный источник энергии на протяжении многих лет встречало множество препятствий. Первые прототипы в Европе доказали свою научность, но они также показали, что трение и потери энергии создают серьезные проблемы с эффективностью. Для закачки двух потоков воды в систему требуется энергия, а мембраны могут замедлять поток до такой степени, что выгода лишь немного перевешивает затраты на ее эксплуатацию.

Однако исследователи восполняют этот пробел. Точно так же, как солнечные панели развивались с течением времени, улучшения в мембранных материалах и низкоэнергетических насосах постепенно повышают эффективность, а более разумные конструкции систем сокращают количество отходов. Проект в Фукуоке является прекрасным примером того, как сочетание осмотических систем с опреснительными установками может решить сразу несколько задач: производство чистой воды и экологически чистой энергии в одном цикле.

В нынешнем виде осмотическая энергия останется небольшой частью возобновляемой энергетической сети Японии, но ее долгосрочный потенциал огромен. Согласно исследованиям, осмотические электростанции однажды смогут обеспечивать до 15 процентов мировой электроэнергии — и это при условии, что технология продолжит совершенствоваться. Захватывающая перспектива для мира, нуждающегося в новых способах обеспечения устойчивой зеленой энергии.