آب شیرین کن خورشیدی روش کار و انواع آن را بیشتر بشناسید

آب شیرین کن خورشیدی، از انرژی حرارتی خورشیدی برای ایجاد آب شیرین از آب‌های غیرقابل شرب مانند آب شور دریا و آب‌های آلوده استفاده می‌کند.

بهبود فناوری‌های نمک‌زدایی حرارتی و طراحی‌های کم‌هزینه و یکپارچه برای جمع‌آوری و ذخیره‌سازی حرارت خورشیدی می‌تواند هزینه شیرین‌سازی آب را به شکل قابل توجهی کاهش دهد. همچنین این امکان را نز فراهم می‌کند که سیستم‌های کوچک‌تر و حتی قابل حمل‌ ایجاد شود. در ادامه این مقاله با آب شیرین‌کم خورشیدی و کاربردهای آن بیشتر آشنا خواهیم شد.

روش کار آب شیرین‌کن خورشیدی

واحد نمک‌زدایی با انرژی خورشیدی، دستگاهی که آب نمک را با تبدیل انرژی خورشید به گرما، به طور مستقیم یا غیرمستقیم، به آب آشامیدنی تبدیل می‌کند تا فرآیند نمک‌زدایی و شیرین سازی آب را پیش ببرد. نمک‌زدایی خورشیدی از چرخه آب طبیعی زمین (فرآیندی که بارندگی ایجاد می‌کند) تقلید می‌کند و از زمان یونانیان باستان به‌عنوان یک فرآیند ابتدایی تصفیه آب توسط انسان‌ها انجام شده است.

طراحی یک واحد مستقیم، یا غیرفعال، که به طور کلی یک دستگاه ثابت خورشیدی نامیده می‌شود، می‌تواند بسیار ساده و ارزان باشد. آب نمک موجود در واحد نمک زدایی توسط خورشید گرم می‌شود و مایع را به بخار آب (گاز) تبدیل می‌کند. همانطور که آب نمک گرم می‌شود، بخار آب روی درب داخلی جمع شده و به شکل مایع (میعان) به صورت آب تازه در یک ظرف جمع آوری جداگانه متراکم می‌شود. از آنجایی که نمک نمی‌تواند به گاز تبدیل شود، بنابراین در واحد اصلی باقی می‌ماند.

میزان خروجی آب شیرین به روش نمک زدایی خورشیدی

نمک‌زدایی مستقیم خورشیدی برای تصفیه خوب عمل می‌کند، اما به دلیل دمای پایین عملکرد واحد، آب زیادی در روز تولید نمی‌کند. مقدار آب آشامیدنی تولید شده در واحد نمک زدایی مستقیم متناسب با سطح دستگاه است. خروجی روزانه آب شیرین در هر متر مربع مساحت معمولاً 2 تا 3 لیتر (حدود 0.5 تا 0.8 گالن) است که به طراحی ثابت خورشیدی بستگی دارد.

با این حال، طراحی به طور معمول آسان برای استفاده، آن را برای نیازهای مقیاس کوچک خانواده‌ها در مناطق دورافتاده ایده آل می‌کند. زیرا یک فرد به طور متوسط ​​برای زنده ماندن به حدود دو لیتر آب در روز نیاز دارد. این فرآیند صرفاً توسط انرژی خورشیدی هدایت می‌شود، بنابراین شرایط آب و هوایی و شدت متغیر خورشید (به دلیل تغییر موقعیت خورشید در طول روز) می‌تواند تأثیر منفی بر کارایی داشته باشد.

میزان خروجی آب شیرین کن خورشیدی در مقیاس بزرگ

خروجی یک واحد نمک‌زدایی مستقیم خورشیدی برای استفاده در یک عملیات تجاری بسیار کم است. بنابراین برای افزایش تولید آب شیرین باید از روش‌های غیرمستقیم نمک زدایی خورشیدی استفاده کرد. نمک‌زدایی خورشیدی غیر مستقیم در واقع ترکیب یک فناوری نمک زدایی دیگر با انرژی خورشیدی است. انرژی خورشیدی به کار گرفته می‌شود و با یکی از روش‌های اثبات شده نمک‌زدایی همچون تقطیر چند مرحله‌ای فلاش (MSF)، تبخیر چندگانه (MEE) یا اسمز معکوس (RO) مورد استفده قرار می‌گیرد.

مزیت استفاده غیر مستقیم از فناوری آب شیرین کن خورشیدی

استفاده از انرژی خورشیدی تجدیدپذیر به عنوان یک منبع گرمای تکمیلی می‌تواند به حذف مصرف انرژی سوخت‌های فسیلی کمک کند، به طور قابل توجهی هزینه‌های عملیاتی را کاهش داده و نیروگاه‌های نمک زدایی تجاری را قابل اجرا می‌کند. با اینکه بخش کوچکی از آب شیرین تولید شده در سطح جهان از طریق نمک‌زدایی از انرژی خورشیدی استفاده می‌کند. با افزایش تقاضا برای آب شیرین و پیشرفت‌های فناوری خورشیدی (مانند سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی گرمایی و فتوولتائیک با تمرکز بالا) از نظر تجاری امکان‌پذیر می‌شود، کارخانه‌های نمک‌زدایی خورشیدی احتمالاً گسترده‌تر خواهند شد.

آیا نمک زدایی خورشیدی می‌تواند تشنگی جهان را از بین ببرد؟

نمک زدایی خورشیدی، تکنیکی که برای حذف نمک از آب از طریق یک دستگاه ثابت طراحی شده ویژه استفاده می‌شود، می‌تواند به جهان تشنه کمک کند.

امروزه کمتر از یک درصد از نمک‌زدایی جهان توسط منابع انرژی تجدیدپذیر تامین می‌شود، اما همه چیز به زودی تغییر خواهد کرد. یک کلکتور پیشرفته حرارتی خورشیدی متمرکز می‌تواند با فشرده‌سازی گرما، بخار و تقطیر آب با راندمان 30 برابر تبخیر طبیعی را فراهم کند.

مزیت‌های آب شیرین کن خورشیدی

یک آب شیرین کن خارج از شبکه بادوام

آب شیرین کن خورشیدی به دلیل ماهیت کانتینری خود به سرعت نصب می‌شود. تعمیر و نگهداری و بهره برداری با سرمایه‌گذاری در قطعات بادوام، اتوماسیون و نظارت و کنترل از راه دور نیز آسان می‌گردد.

صرفه جویی در انرژی و کاهش هزینه

به طور کلی استفاده از انرژی خورشیدی می‌تواند هزینه‌ها را تا حد بسیار زیادی کاهش داده و نگرانی بابت قطعی برق و قطع شدن فرآیند تصفیه را نیز برطرف کند.

آینده آب پایدار با آب شیرین کن خورشیدی

نمک زدایی در گذشته یک فرآیند گران قیمت بود که به شدت به انرژی فسیلی متکی بود. آب شیرین کن‌ها در مقیاس کوچک از 4 تا 100 متر مکعب در روز ناکارآمد، ناسازگار با محیط‌زیست و مقرون به صرفه نبودند. این مشکل با بهبود بهره‌وری انرژی تا 70 درصد و با تغییر به انرژی خورشیدی برطرف می‌شود. با فرآیند منحصر به فردی که برای اجرا به مواد شیمیایی نیاز ندارد و با کاهش شوری آب از تأثیرات زیست محیطی جلوگیری میکند. نتیجه آب تمیز مقرون به صرفه از دریا و خورشید است که تامین آب قابل ارتجاع را برای هر مکان ساحلی امکان پذیر می‌کند.

چالش‌های پیش روی فناوری آب شیرین کن خورشیدی

نمک زدایی گزینه‌ای برای کاهش تنش آبی است که پیشرفت چشمگیری در سال‌های اخیر داشته است. این فرآیندی است که با چالش‌های کاهش هزینه‌ها، اجتناب از انتشار گازها و حل مشکلات آلاینده آب نمک، محصول زائد اصلی آن مواجه است.

90 درصد نمک زدایی آب دریا در ثروتمندترین کشورهای جهان انجام می‌شود. با این حال، سرمایه‌گذاری بالای مورد نیاز برای ساخت نیروگاه‌ها و هزینه بالای آب آشامیدنی به‌دست‌آمده، اگر مناسب‌ترین راه‌حل برای نیازهای آبی آنها باشد، مانعی بر سر راه بهره‌مندی اقتصادهای ضعیف‌تر از آنها است.

بنابراین، علاوه بر کاهش انتشار گازها و آب نمک به محیط زیست، سرمایه‌گذاری بالا در تحقیقات فن‌آوری در بخش نمک‌زدایی با هدف دستیابی به هزینه‌های نصب و تولید مقرون‌به‌صرفه‌تر با افزایش کارایی است. در هر صورت، استراتژی‌های اجرای نمک‌زدایی باید شامل اتحاد بین بخش‌ها (عمدتاً کشاورزی، گردشگری و صنعت) و همکاری خصوصی دولتی به عنوان یک مدل توسعه باشد

منابع:

wearewater.org

energy.gov

britannica.com

سخن پایانی

اگر حذف نمک‌ها را از هم‌اکنون شروع نکنیم به زودی زمین‌های کشاورزی بیشتری درسراسر دنیا غیرقابل کشت خواهند شد.

با توجه به افزایش منابع آب شیرین در بسیاری از نقاط جهان در نتیجه تغییرات آب و هوایی، هرگز زمان بهتری برای بلوغ نمک‌زدایی خورشیدی وجود نداشته است. اینکه آیا این فناوری نوظهور زودتر یا دیرتر به جریان اصلی تبدیل می‌شود یا نه، ممکن است به معنای تفاوت بین آینده صلح‌آمیز و آینده‌ای باشد که بر سر دسترسی به منابع آب شیرین رو به کاهش جنگ و تنش به راه می‌افتد.

سوالات متداول

چالش های نمک زدایی خورسیدی چیست؟

بنابراین، تلاش‌های تحقیقاتی گسترده بر روش‌های شیرین‌سازی آب دریا یا آب شور تنها با استفاده از گرمای خورشیدی متمرکز شده‌اند. بسیاری از این تلاش‌ها با مشکل رسوب‌کردن تجهیزات ناشی از تجمع نمک مواجه شده‌اند، با این حال، که اغلب باعث پیچیدگی و هزینه می‌شود

آب نمک چه خطراتی دارد؟

آب نمک حاوی عناصر حیاتی دیگری در غلظت های بالا است: کلسیم، ید، لیتیوم، منیزیم، پتاسیم، برم، مولیبدن، گالیم، وانادیم، ایندیم، اسکاندیم، روبیدیم و مواد دیگر. اگر این زباله‌ها به اندازه کافی رقیق و در دریا پراکنده نشوند، خطر ایجاد مناطق مرده به دلیل کمبود اکسیژن و آلودگی وجود دارد.

مزیت نمک زدایی خورشیدی چیست؟

یکی از عمده مزیت‌های نمک زدایی خورشیدی آن است که این فناوری در ابعاد مختلفی در دسترس بوده و به راحتی‌ می‌تواند طراحی قاب حمل داشته باشد. همچنین نیاز به سوخت فسیلی نداشته و برای تامین انرژی و برق خود تنها به انرژی و گرمای خورشیدی متکی است.