Японците вече правят ток от осмозата на водата
Електроцентрали в датския град Магиагер и японския Фукуока разчитат на разликата в налягането между солената и прясната вода за нова чиста енергия
Може ли да се произведе ток от вода? Вече да! Дания и Япония станаха първите страни в света, които обявиха, че започват да използват процеса осмоза, за да създадат естествена и нискорискова алтернатива на изкопаемите горива.
“Това е нашият отговор срещу изменението на климата”, казва Кенджи Хирокава, директор на Центъра за обезсоляване на морска вода в японския град Фукуока, пред технологичната платформа Gizmodo.
Югозападният пристанищен град и едноименната префектура, които се намират между Жълто и Японско море – на около 250 км от Южна Корея, станаха първите в Азия и вторите в света, които пуснаха осмотична електроцентрала през август тази година. Първи бе датският град Магиагер до солената мина Nobians. През 2023 г. консорциумът SaltPower обяви, че ще прилага иновативна японска технологя, базирана на осмоза, за промишлено създаване на енергия. Технологията използва разликата в концентрацията и процесите, които се извършват между прясна и солена морска вода, за да генерира електроенергия.
Какво е осмоза? Това е процесът, при който
водата се движи от области с ниска концентрация на сол към места с висока концентрация
Явлението е познато при растенията, които извличат вода от почвата и благодарение на това клетките им остават хидратирани.
Осмотичните електроцентрали разчитат на това явление, като използват вода с ниска концентрация на сол, каквато е прясната или пречистената отпадна вода, и такава с висока концентрация - като океанската вода. Електричеството се произвежда чрез процес, при който концентрираната солена вода се отделя чрез пропусклива мембрана от пречистената вода. Мембраната не позволява преминаването на примеси, различни от вода. Сладката вода остава от едната страна на мембраната, а морска – от другата. Осмозата “издърпва” прясната, което увеличава налягането на солената. Тъкмо разликата в осмотичното налягане между прясна и солена вода, тоест - увеличеното налягане, се използва за задвижване на турбина, която генерира електричество.
Това, което дава на осмотичната енергия уникално предимство, е постоянството. Вятърът може да изчезне, облаците могат да скрият слънцето, но реките – поне засега - не спират да текат към морето. Навсякъде, където прясната вода се среща със солената вода – естуари, делти и брегове – има потенциал за енергия, смята Тудор Тарита от технологичната платформа ZME Science. Като допълнение процесът е напълно възобновяем и не създава въглероден двуокис. И понеже океаните и моретата са безгранични източници на солена вода, осмотичната енергия може да се създава и денем, и нощем, при всякакви метеорологични условия, без да зависи от слънцето или от вятъра.
“Това е стабилен източник на електроенергия, който може да работи 24 часа в денонощието, всеки ден от годината”, казва Кенжди Хирокава пред обществения портал NHK Japan по повод стартирането на осмотичната електроцентрала през август.
Възобновяем енергиен източник от следващо поколение, който не се влияе от атмосферните условия или времето на деня и не отделя въглероден двуокис – така определят осмотичното електричество експертите от Агенцията за водоснабдяване на района Фукуока, цитирани от Kyodo News.
Възобновяемият източник от ново поколение е особено подходящ в места с богати подземни пластове от каменна сол и геотермална вода, а цената е почти същата като при производството на слънчева и вятърна енергия, смятат иноваторите.
Защо светът не е използвал досега нещо, което звучи толкова просто и логично? Краткият отговор е: защото осмотичната енергия е трудна за мащабиране. Предизвикателството се крие в
трудното постигане на висока ефективност
Енергията, която изразходват помпите за преместване на водата в системата, е толкова голяма, че би могла да обезсмисли процеса, обяснава Сандра Кентиш химически инженер от Университета в Мелбърн, цитирана от “Гардиън”. От друга страна, триенето в мембраните може допълнтелно да го забави. Тъкмо тези пречки оставяха осмотичната енергия назад в сравнение с другите възобновяеми източници като вятър, слънце и вода.
Пробивът настъпва през 2009 г., когато норвежката енергийна фирма Statkraft представя един от първите в света прототипи на осмотична електроцентрала, разказва платформата за наука ZME Science. Демонстрационното съоръжение с мощност 4 киловата показва, че смесването на сладка и солена вода може да се използва за производство на електроенергия. Въпреки демонстрациите обаче високите разходи ограничават технологията до лаборатории и малки пилотни проекти.
Това не пречи на изследователски екипи от цял свят да се амбицират. Няколко години по-късно резултатът е налице. Освен в Дания и Япония пилотни проекти се появяват в Норвегия, Южна Корея, Испания и Катар. И Австралия обави, че започва работата на прототипен завод в Технологичния университет в Сидни (UTS), но работата спря по време на пандемията от COVID. Сега д-р Али Алтае, специалист по водноенергийни системи в университета, се надява, че тя може да бъде възобновена. “Имаме солени езера около Нов Южен Уелс и Сидни, които биха могли да се използват като ресурс, а също и експертизата да го направим”, казва той пред “Гардиан”.
Засега осмотичната електроцентрала във Фукуока е скромна по световните стандарти. Заводът обещава да генерира около 880 000 киловатчаса електроенергия годишно – достатъчна, за да задоволи нуждите на около 290 домакинства. “Развълнуван съм, че успяхме да направим това. Надявам се то да се разпространи не само в Япония, но и по цял свят”, казва Акихико Таниока, почетен професор в Института за наука в Токио, пред Kyodo News.
Осмотичната енергия е микроскопична част от производството на електричество в света. Ако техничните предизвикателства бъдат решени, тя би могла да се превърне в един от най-големите възобновяеми източници. Изследователите се надяват, че с нарастването на нуждата от надеждна чиста енергия простото взаимодействие между прясна и солена вода може да играе по-голяма роля в бъдеще и да задоволи до 15% от световното търсене на енергия до 2050 г.