Осмотическая электростанция имеет такое название, потому что работа основана на градиенте солености пресной и морской воды. Чем больше градиент, тем больше вырабатывается энергии. Осмос обладает огромной силой, давление, которое создается, может породить водяной столб высотой до 120 метров. Первая в мире осмотическая электростанция была построена в Норвегии в 2009 году. На разработку и реализацию этой идеи ученые потратили 10 лет. Использование энергии соли сейчас очень перспективно.
Электростанции этого типа основаны на физическом явлении – осмос. Это процесс диффузии в более концентрированный раствор менее концентрированного раствора.
Данные электростанции используют разный уровень концентрации соли в морской и пресной воде.
Принцип работы электростанции.
Вся электростанция представляет собой камеру, разделенную полупроницаемой мембраной. В одну часть камеры закачивается соленая вода, а в другую пресная. Молекулы пресной воды начинают стремиться в сторону части камеры, где морская вода, потому что там концентрация соли намного выше. В части камеры с морской водой увеличивается объем, а с ним создается давление. Это давление и есть осмотическим. Осмотическое давление воздействует на гидротурбину. Она начинает вращаться и приводит в действие электрогенератор, а он уже начинает вырабатывать электроэнергию.
Проблема мембран.
Основой эффективности осмотических электростанций есть мембрана. Мембрана представляет собой не прямую перегородку, а длинный рулон в цилиндрическом корпусе. Первые использовавшиеся мембраны были мембраны Лоэба-Суранджана. Но использование этой мембраны долго не давало положительных результатов. Она требовала абсолютно чистой воды. Поэтому камеру с водой нужно было снабдить системой глубокой очистки. В такую систему входил первичный фильтр грубой очистки, а затем каскад других фильтров, и мощный насос который очищает поверхность мембраны. И еще один фактор, который повлиял на использование такой мембраны это ее большая стоимость. Команда ученых, проанализировав существующие на сегодняшний день материалы, пришла к выводу, что изготовление их из модифицированного полиэтилена будет намного эффективнее. Это был настоящий прорыв, который открыл будущее осмотической энергетике. По состоянию на 2015 год, мембраны, которые используются на норвежской электростанции, должны были вырабатывать до 5Ват/м2. Сейчас ведутся работы по разработке новых более эффективных мембран. Применение материала, в основе которого нанотрубки, дает возможность получать с 1м2 до 4 кВт. Этот результат во много раз превышает эффективность традиционных источников энергии. А использование графеновой пленки по эффективности равен 10 кВт/м2.
Мировой запас осмоса очень большой. Использование 10% его, могло бы обеспечить половину Европы электроэнергией, а это 1,5 ТВт/часов. Осмотические электростанции абсолютно экологичные и не зависят от климатических или погодных условий. И главное топлива для генерации всегда в избытке, так как 94% нашей планеты покрыто водой. Из недостатков можно выделить лишь то, что такую электростанцию можно построить только в устьях рек.
Дальнейшее развитие осмотической электроэнергетики полностью зависит от того будет ли разработана высокоэффективная мембрана с ближайшие 10 лет.
