Solcellsdriven avsaltningsenhet
En soldriven avsaltningsenhet producerar dricksvatten från saltvatten genom direkta eller indirekta metoder för avsaltning som drivs av solljus. Solenergi är den mest lovande förnybara energikällan på grund av dess förmåga att driva de mer populära termiska avsaltningssystemen direkt genom solfångare och att driva fysiska och kemiska avsaltningssystem indirekt genom solceller.
Direkt solavsaltning producerar destillat direkt i solfångaren. Ett exempel skulle vara en solcell som fångar solens energi för att få sötvatten genom processen med avdunstning och kondensering . Indirekt solavsaltning inkluderar solenergiuppsamlingssystem med konventionella avsaltningssystem som flerstegs blixtdestillation , multipeleffektindunstning , frysseparation eller omvänd osmos för att producera sötvatten .
Direkt solavsaltning
Solar stillbilder
En typ av solavsaltningsenhet är en solcell , den liknar också en kondensfälla. En solar destillation är ett enkelt sätt att destillera vatten, med hjälp av solens värme för att driva avdunstning från fuktig jord och omgivande luft för att kyla en kondensorfilm. Två grundläggande typer av solar stills är box och pit stills. I en gropstill finns orent vatten utanför uppsamlaren, där det förångas av solljus som skiner genom klar plast. Den rena vattenångan kondenserar på den svala insidan av plastytan och droppar ner från den viktade lågpunkten, där den samlas upp och avlägsnas. Boxtypen är mer sofistikerad. De grundläggande principerna för solvattendestillation är enkla, men ändå effektiva, eftersom destillation replikerar hur naturen gör regn. Solens energi värmer vatten tills det förångar. När vattnet avdunstar stiger vattenånga och kondenserar på glasytan för uppsamling. Denna process tar bort föroreningar, såsom salter och tungmetaller, och eliminerar mikrobiologiska organismer. Slutresultatet är vattenrenare än det renaste regnvattnet.
Indirekt solavsaltning
Indirekta solavsaltningssystem består av två delsystem: ett soluppsamlingssystem och ett avsaltningssystem. Solfångarsystemet används, antingen för att samla upp värme med hjälp av solfångare och förse den via en värmeväxlare till en termisk avsaltningsprocess, eller för att omvandla elektromagnetisk solstrålning till elektricitet med hjälp av fotovoltaiska celler för att driva en eldriven avsaltningsprocess.
Soldriven omvänd osmos
Osmos är ett naturligt fenomen där vatten passerar genom ett membran från en lösning med lägre till en högre koncentration. Vattenflödet kan vändas om ett tryck som är större än det osmotiska trycket appliceras på sidan med högre koncentration. I för omvänd osmos höjs havsvattentrycket över det naturliga osmotiska trycket, vilket tvingar rent vatten genom membranporerna till sötvattensidan. Omvänd osmos (RO) är den vanligaste avsaltningsprocessen i termer av installerad kapacitet på grund av dess överlägsna energieffektivitet jämfört med termiska avsaltningssystem, trots att det kräver omfattande förbehandling av vattnet. Dessutom kan en del av den förbrukade mekaniska energin återvinnas från det koncentrerade saltlösningsutflödet med en energiåtervinningsanordning.
Solcellsdriven RO-avsaltning är vanlig i demonstrationsanläggningar på grund av modulariteten och skalbarheten hos både solceller (PV) och RO-system. En detaljerad ekonomisk analys och en grundlig optimeringsstrategi för PV-driven RO-avsaltning genomfördes med gynnsamma resultat rapporterade. Ekonomiska och tillförlitliga överväganden är de största utmaningarna för att förbättra solcellsdrivna RO-avsaltningssystem. Men de snabbt sjunkande kostnaderna för solcellspaneler gör solcellsdriven avsaltning allt mer genomförbar.
En soldriven avsaltningsenhet designad för avlägsna samhällen har testats i Australiens norra territorium . "Solarinstallationen för omvänd osmos" (ROSI) använder membranfiltrering för att ge en pålitlig och ren dricksvattenström från källor som bräckt grundvatten . Solenergi övervinner de vanligtvis höga energikostnaderna samt utsläppen av växthusgaser från konventionella system för omvänd osmos. ROSI kan också ta bort spårföroreningar som arsenik och uran som kan orsaka vissa hälsoproblem, och mineraler som kalciumkarbonat som orsakar vattnets hårdhet .
Projektledaren Dr Andrea Schaefer från University of Wollongongs tekniska fakultet sa att ROSI har potentialen att föra rent vatten till avlägsna samhällen i hela Australien som inte har tillgång till stadens vattenförsörjning och/eller elnätet.
Grundvatten (som kan innehålla lösta salter eller andra föroreningar) eller ytvatten (som kan ha hög grumlighet eller innehålla mikroorganismer ) pumpas in i en tank med ett ultrafiltreringsmembran , som tar bort virus och bakterier. Detta vatten är lämpligt för rengöring och bad. Tio procent av det vattnet genomgår nanofiltrering och omvänd osmos i det andra steget av reningen, vilket tar bort salter och spår av föroreningar, vilket ger dricksvatten. En solcellspanel spårar solen och driver de pumpar som behövs för att bearbeta vattnet, med hjälp av det rikliga solljuset som finns tillgängligt i avlägsna regioner i Australien som inte betjänas av elnätet.
Solcellsenergi anses vara ett lönsamt alternativ för att driva en avsaltningsanläggning för omvänd osmos. Teknoekonomin både i fristående läge och i PV-biodisel hybridläge för kapaciteter från 0,05 MLD till 300 MLD undersöktes av forskare vid IIT Madras. Som teknikdemonstrator har en anläggning med en kapacitet på 500 liter/dygn designats, installerats och fungerat där.
Energilagring
Även om solljusets intermittenta karaktär och dess varierande intensitet under dagen gör avsaltning under natten utmanande, kan flera energilagringsalternativ användas för att tillåta 24 timmars drift. Batterier kan lagra solenergi för användning på natten. Termiska energilagringssystem säkerställer konstant prestanda på natten eller på molniga dagar, vilket förbättrar den totala effektiviteten. Alternativt kan lagrad gravitationsenergi utnyttjas för att ge energi till en soldriven omvänd osmosenhet under timmar utan solljus.
