Геотермальное опреснение
| Опреснение воды |
|---|
| Методы |
|
Геотермальное опреснение относится к процессу использования геотермальной энергии для преобразования соленой воды в пресную. Этот процесс считается экономически эффективным, и, хотя общее воздействие на окружающую среду неясно, он потенциально может быть более экологически чистым по сравнению с традиционными вариантами опреснения. [1] Геотермальные опреснительные установки уже добились успеха в различных регионах, и существует потенциал для дальнейшего развития, позволяющего использовать этот процесс в большем количестве регионов с дефицитом воды. [2]
Объяснение процесса
[ редактировать ]Опреснение — это процесс удаления минералов из морской воды для преобразования ее в пресную воду. Опреснение делится на две категории с точки зрения процессов: процессы, основанные на тепловой энергии, и процессы, основанные на механической энергии. [3] Геотермальное опреснение воды использует геотермальную энергию в качестве источника тепловой энергии для управления процессом опреснения. [4]
Существует два типа геотермального опреснения: прямое и косвенное. [1] [3] При прямом геотермальном опреснении морская вода нагревается до кипения в испарителе, а затем передается в конденсатор. [5] Напротив, косвенное геотермальное опреснение преобразует геотермальную энергию в электричество, которое затем используется для мембранного опреснения. [5] Если геотермальная энергия используется косвенно, ее можно использовать для выработки электроэнергии для процесса опреснения воды, а также для получения избыточной электроэнергии, которую можно использовать для потребителей. [6] Аналогичным образом, если геотермальная энергия используется напрямую, избыточная геотермальная энергия может быть использована для управления процессами отопления и охлаждения. [6]
Приложения
[ редактировать ]Текущий
[ редактировать ]Одним из применений геотермального опреснения является производство пресной воды для сельского хозяйства. [7] Одним из примеров сельскохозяйственного применения геотермальной энергии является геотермальное месторождение Балкова-Наридере (BNGF) в Турции . [7] Однако в геотермальной воде, используемой для выработки электроэнергии, были обнаружены мышьяк и бор, два потенциально токсичных элемента. [7] С момента строительства геотермальной опреснительной установки в этом регионе эти токсичные элементы загрязнили колодцы с пресной водой, что сделало эту воду непригодной для использования в сельском хозяйстве. [7] Из-за увеличения загрязнения окружающей среды этот проект не считается успешным. [7]
Еще одним применением геотермального опреснения является производство питьевой воды, как показывает проект острова Милос в Греции , который полностью полагался на геотермальную энергию для производства опресненной воды. [3] Эта электростанция была построена потому, что геотермальная энергия легко доступна в этом регионе, поскольку остров Милос расположен в вулканическом регионе, что делает использование геотермальной энергии жизнеспособным способом опреснения соленой воды. [3] Завод на острове Милос использует комбинацию прямого и косвенного опреснения. [3] В отличие от проекта BNGF, этот проект считается успешным, поскольку он позволил производить питьевую воду, не загрязняя окружающую среду, с низкими затратами, используя только геотермальную энергию. [3]
Будущий потенциал
[ редактировать ]Исследования показывают, что геотермальное опреснение может быть реализовано в некоторых регионах с нехваткой воды , поскольку это относительно недорогое решение для увеличения количества доступной пресной воды. [2] В частности, двумя регионами, которые обладают обширными геотермальными ресурсами и испытывают нехватку воды, являются Калифорния и Саудовская Аравия . [2] Поскольку в этих регионах уже есть существующие опреснительные установки, внедрение геотермальных опреснительных установок будет относительно простым. [2]
Кроме того, по мере совершенствования технологии производства геотермальной энергии геотермальное опреснение станет возможным во многих регионах. [2] Технологии, которые сейчас разрабатываются, позволят геотермальной воде, используемой для производства энергии, быть опресненной водой. [2] Это позволит регионам, не расположенным близко к океану, осуществлять геотермальное опреснение, что значительно расширит возможности регионов по геотермальному опреснению. [2]
Воздействие на окружающую среду
[ редактировать ]Большая часть воздействия на окружающую среду в процессе геотермального опреснения связана с использованием геотермальной энергии, а не с самим процессом опреснения. Геотермальное опреснение имеет как экологические преимущества, так и недостатки. [1] Одним из преимуществ является то, что геотермальная энергия является возобновляемым ресурсом и выделяет меньше парниковых газов, чем невозобновляемые источники энергии. Еще одним преимуществом для окружающей среды является то, что геотермальная энергия занимает меньше земель по сравнению с ветровой или солнечной энергией. [8] Более конкретно, использование земли, необходимое для геотермального опреснения, оценивается в 1,2–2,7 квадратных метра, необходимых для каждого мегаватта произведенной энергии. [2]
Один из экологических недостатков связан с тем, что геотермальное опреснение является энергоемким процессом; потребление энергии колеблется от 4 до 27 кВтч на квадратный метр опреснительной установки. [1] Более того, некоторые исследователи обеспокоены тем, что из-за отсутствия регулирования выбросов углекислого газа (CO 2 ) от геотермальных электростанций, особенно в США , происходят значительные вредные выбросы CO 2 от этих электростанций, которые не измеряются. [9] Было обнаружено, что геотермальная энергия приводит к утечке токсичных элементов, таких как ртуть, бор и мышьяк, в окружающую среду, а это означает, что геотермальные опреснительные установки представляют собой потенциальную опасность для здоровья окружающей среды. Однако в конечном итоге долгосрочные экологические последствия геотермальных опреснительных установок до сих пор не ясны. [9]
Экономические факторы
[ редактировать ]Геотермальная энергия не зависит от дневных или ночных циклов и погодных условий, а это означает, что она имеет высокий коэффициент мощности, который является мерой того, как часто электростанция работает на максимальной мощности. [8] Это обеспечивает стабильное и надежное энергоснабжение. [8] Это также означает, что геотермальные опреснительные установки могут работать в любых погодных условиях и в любое время суток. [8] Что касается мощности, на долю США, Индонезии , Филиппин , Турции, Новой Зеландии и Мексики приходится 75% мировых мощностей геотермальной энергетики. [10] Было бы наиболее экономически целесообразно осуществлять геотермальное опреснение в этих странах из-за их геотермальных энергетических мощностей. [10]
В частности, что касается мембранного опреснения, использование геотермальной энергии снижает затраты по сравнению с использованием других источников энергии. [2] Это связано с тем, что геотермальная энергия традиционно производится по конкурентоспособной цене по сравнению с другими источниками энергии, включая ископаемое топливо; Исследование 2011 года оценивает стоимость в 0,10 доллара за кВтч. [2] В частности, по оценкам Министерства энергетики США , геотермальное опреснение может производить опресненную воду по цене 1,50 доллара за кубический метр опресненной воды. [2]
История
[ редактировать ]Точные причины геотермального опреснения неясны; однако некоторые ранние работы приписываются Леону Авербуху, ученому, работавшему в то время в отделе исследований и разработок Bechtel Group , который предложил процесс использования геотермальной энергии для опреснения воды в 1972 году. [11] [12] В 1994 году компания Caldor-Marseille построила прототип, который использовал геотермальную энергию для опреснения воды. [13] Этот прототип был способен производить несколько кубических метров опресненной воды в день. [13] был построен прототип геотермальной опреснительной установки В 1995 году в Тунисе , что является одним из первых задокументированных случаев создания геотермальной опреснительной установки. Его мощность составляла три кубических метра воды в сутки, что могло удовлетворить потребности окружающих населенных пунктов. Стоимость воды оценивалась в 1,20 доллара за кубический метр. [14]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д Праджапати, Митул; Шах, Манан; Сони, Бхавна (01 декабря 2021 г.). «Обзор комплексного геотермального опреснения: устойчивое решение для преодоления потенциальной нехватки пресной воды» . Журнал чистого производства . 326 : 129412. doi : 10.1016/j.jclepro.2021.129412 . ISSN 0959-6526 . S2CID 244581147 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к Гуде, Вира Гнанесвар (01 мая 2016 г.). «Потенциал геотермальных источников для опреснения воды – современное состояние и перспективы на будущее» . Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 57 : 1038–1065. дои : 10.1016/j.rser.2015.12.186 . ISSN 1364-0321 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Гусен, Маттеус; Махмуди, Хасене; Гаффур, Нореддин (2010). «Опреснение воды с использованием геотермальной энергии» . Энергии . 3 (8): 1423–1442. дои : 10.3390/en3081423 . hdl : 10754/334614 . ISSN 1996-1073 .
- ^ «Термическое опреснение — обзор | Темы ScienceDirect» . www.sciencedirect.com . Проверено 3 ноября 2022 г.
- ^ Jump up to: а б Эль-Дессуки, ХТ; Эттуни, Ее Величество (20 марта 2002 г.). Основы опреснения соленой воды . Эльзевир. ISBN 978-0-08-053212-7 .
- ^ Jump up to: а б Эсмаилион, Фарбод; Ахмади, Абольфазл; Хосейнзаде, Сиамак; Алиехьяи, Мехди; Макке, Сейед Али; Астиасо Гарсия, Давиде (2 ноября 2021 г.). «Опреснение с помощью возобновляемых источников энергии: устойчивый подход к решению проблемы нехватки воды в засушливых землях» . Международный журнал устойчивой инженерии . 14 (6): 1916–1942. дои : 10.1080/19397038.2021.1948143 . ISSN 1939-7038 . S2CID 237711418 .
- ^ Jump up to: а б с д и Томашевская, Барбара; Аккурт, Гульден Гёкчен; Качмарчик, Михал; Буяковский, Веслав; Келес, Назли; Джарма, Якубу А.; Баба, Альпер; Бряк, Марек; Кабай, Налан (01 октября 2021 г.). «Использование возобновляемых источников энергии при опреснении геотермальных вод для сельского хозяйства» . Опреснение . 513 :115151.дои 10.1016 : /j.desal.2021.115151 . hdl : 11147/11578 . ISSN 0011-9164 .
- ^ Jump up to: а б с д Варгас, Карлос А.; Караччиоло, Лука; Болл, Филип Дж. (18 марта 2022 г.). «Геотермальная энергия как средство декарбонизации энергетического баланса мегаполисов» . Связь Земля и окружающая среда . 3 (1): 66. Бибкод : 2022ComEE...3...66В . дои : 10.1038/s43247-022-00386-w . ISSN 2662-4435 .
- ^ Jump up to: а б Байер, Питер; Рыбач, Ладислав; Блюм, Филипп; Браухлер, Ральф (1 октября 2013 г.). «Обзор воздействия геотермальной энергетики на окружающую среду в течение жизненного цикла» . Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 26 : 446–463. дои : 10.1016/j.rser.2013.05.039 . ISSN 1364-0321 .
- ^ Jump up to: а б «Информационный бюллетень по геотермальной энергии» . Центр устойчивых систем . Проверено 3 ноября 2022 г.
- ^ «Мистер Леон Авербух» . Идадесал . Проверено 1 ноября 2022 г.
- ^ Калогиру, С. (2005). «Опреснение морской воды с использованием возобновляемых источников энергии» . Прогресс в области энергетики и науки о горении . 31 (3): 242–281. дои : 10.1016/j.pecs.2005.03.001 . ISSN 0360-1285 .
- ^ Jump up to: а б Буруни, К.; Мартин, Р.; Тадрист, Л.; Чайби, Монтана (1 сентября 1999 г.). «Теплопередача и испарение в геотермальных опреснительных установках» . Прикладная энергетика . 64 (1): 129–147. дои : 10.1016/S0306-2619(99)00071-9 . ISSN 0306-2619 .
- ^ Буруни, К.; Тунис, Тунис; Тунис, Ариана (2005). «Применение геотермальной энергии для опреснения солоноватой воды на юге Туниса». Материалы Всемирного геотермального конгресса 2005 г.: Анталья, Турция, 24-29 апреля 2005 г. S2CID 56113741 .
| Геотермальная энергия |  | |
|---|---|---|
| По стране | ||
| Технологии | ||
| Энергетические концепции | ||
| ||
