У чому полягає обмеження використання осмотичних електростанцій

Осмотична електростанція має таку назву, тому що робота заснована на градієнті солоності прісної і морської води. Чим більший градієнт, тим більше виробляється енергії. Осмос має величезну силу, тиск, що створюється, може породити водяний стовп висотою до 120 метрів. Перша в світі осмотична електростанція була побудована в Норвегії в 2009 році. На розробку і реалізацію цієї ідеї вчені витратили 10 років. Використання енергії солі зараз дуже перспективно.

Електростанції цього типу засновані на фізичному явищі – осмос. Це процес дифузії в більш концентрований розчин менш концентрованого розчину.

Ці електростанції використовують різний рівень концентрації солі в морській і прісній воді.

Принцип роботи електростанції.

Вся електростанція являє собою камеру, розділену напівпроникною мембраною. В одну частину камери закачується солона вода, а в іншу прісна. Молекули прісної води починають рухатися в бік частини камери, де морська вода, тому що там концентрація солі набагато вище. В області камери з морською водою збільшується об`єм, а з ним створюється тиск. Цей тиск і є осмотичним. Осмотичний тиск впливає на гідротурбіну. Вона починає обертатися і приводить в дію електрогенератор, а він вже починає виробляти електроенергію.

Проблема мембран.

Основою ефективності осмотичних електростанцій є мембрана. Мембрана являє собою не пряму перегородку, а довгий рулон в циліндричному корпусі. Перші мембрани, що використовувалися, були мембрани Лоеба-Суранджана. Але використання цієї мембрани довго не давало позитивних результатів. Вона вимагала абсолютно чистої води. Тому камеру з водою потрібно було забезпечити системою глибокого очищення. В таку систему входив первинний фільтр грубого очищення, а потім каскад інших фільтрів, і потужний насос який очищав поверхню мембрани. І ще один фактор, який вплинув на використання такої мембрани це її велика вартість. Команда вчених, проаналізувавши існуючі на сьогоднішній день матеріали, прийшла до висновку, що виготовлення мембран з модифікованого поліетилену буде набагато ефективніше. Це був справжній прорив, який відкрив майбутнє осмотичної енергетиці. Станом на 2015 рік, мембрани, які використовуються на норвезькій електростанції, повинні були виробляти до 5 Ват/м2. Зараз ведуться роботи по розробці нових більш ефективних мембран. Застосування матеріалу, в основі якого нанотрубки, дає можливість отримувати з 1м2 до 4 кВт. Цей результат у багато разів перевищує ефективність традиційних джерел енергії. А використання графенової плівки по ефективності дорівнює 10 кВт/м2.

Світовий запас осмосу дуже великий. Використання 10% його, могло б забезпечити половину Європи електроенергією, а це 1,5 ТВт/год. Осмотичні електростанції абсолютно екологічні і не залежать від кліматичних або погодних умов. І головне, палива для генерації завжди в надлишку, так як 94% нашої планети покрито водою. З недоліків можна виділити лише те, що таку електростанцію можна побудувати тільки в гирлах річок.

Подальший розвиток осмотичної електроенергетики повністю залежить від того чи буде розроблена високоефективна мембрана в найближчі 10 років.