تولید آب شیرین با نور خورشید

تولید آب شیرین با نور خورشید

تولید آب شیرین با نور خورشید

با پیشرفت علم و فناوری، امروزه دستگاه جدیدی برای تقطیر آب ابداع شده است که بوسیله انرژی خورشیدی کار می­کند. این دستگاه می­تواند دو برابر دستگاه­های دیگر تصفیه آب، خروجی داشته باشد. همچنین محققان نوع دیگری از این آب شیرین­ کن­ های خورشیدی را ساخته ­اند که مجهز به کاغذ آغشته به کربن می­باشد. این کار باعث افزایش کارایی تصفیه‌کننده و جدا شدن بهتر نمک و دیگر املاح آب شده و آب را برای آشامیدن آماده می­کند.

این ایده در تاریخ ۳۰ ژانویه‌ی سال ۲۰۱۷ در ژورنال Global Challenges مطرح شد. از مزیت­های اصلی این روش می­توان به استفاده حداکثری از انرژی خورشید اشاره داشت، درحالی­ که گرمای ازدست‌ رفته به حداقل خود برسد. این وسیله از گرمای خورشید استفاده می‌کند تا آب را تمیز یا نمک آن را جدا کند.

فرایند شیرین سازی آب توسط نور خورشید در سه مرحله صورت می‌پذیرد

  • آب به‌وسیله گرمای خورشید تبخیر می‌شود.
  • هنگامی‌که تبخیر صورت می‌گیرد، باکتری، نمک و دیگر اجزای ناخواسته در ظرف باقی می‌مانند.
  • هنگامی‌که بخار سرد و به مایع تبدیل شد، در ظرف دیگری ذخیره می‌شود.

محققان یک شرکت دانش بنیان در پارک علم و فناوری خلیج فارس پس از ۲ سال تلاش، موفق به طراحی و ساخت ۴ مدل دستگاه آب شیرین کن خورشیدی شدند. ایران دومین کشور جهان پس از استرالیاست که موفق به ساخت چنین دستگاهی شده‌است.

این دستگاه ها آب شور دریا را با بهره گیری از انرژی خورشیدی به آب شیرین تبدیل می کند و آب شیرین تولید شده دارای مصارف کشاورزی و شرب است. در حال حاضر در پی سفارش های دریافتی، این دستگاه ها برای استفاده در مناطق جنوبی کشور به تولید تجاری رسیده است. همچنین یک نمونه صنعتی آن در پارک علم و فناوری خلیج فارس و یک نمونه دیگر در یک واحد صنعتی در تهران نصب شده است.

اساس کار این دستگاه های آب شیرین کن خورشیدی، استفاده از روش تبخیر و میعان است اما بسته به نوع مکانی که قرار است در آن استفاده شود، بهینه سازی می شود. هم اکنون استرالیا تنها کشوری است که به طور وسیع از این فناوری استفاده کرده است، به گونه ای که یک سوم آب مصرفی جنوب استرالیا از آب دریا و اقیانوس تأمین می شود.

مزایای عمده آب شیرین کن خورشیدی عبارتند از

  • قابلیت تبدیل آب­های بسیار شور به آب شیرین
  • کارکرد مناسب بدون نیاز به انرژی­های فسیلی
  • کمترین (حداقل)میزان پسآب
  • نصب و نگهداری آسان
  • طول عمر بالا
  • قیمت ارزان و اقتصادی

آب شیرین کن خورشیدی این امکان را فراهم آورده است که مردم آب آشامیدنی خود را به‌ وسیله‌ی پنل‌های خورشیدی روی سقف منازل خود تولید کنند؛ دقیقا همان‌طوری که برق خود را تأمین می‌کنند.

در سال های اخیر با پیشرفت ساخت و رشد تکنولوژی، قیمت انرژی خورشید کاهش چشم گیری داشته است. امروزه صدها واحد تصفیه آب خورشیدی در صدد ساخت و یا در حال کار می­باشد.

  • دستگاه تصفیه آب خورشیدی

دستگاه تصفیه آب خورشیدی از نظر ساختمان در دو دسته کلی مستقیم و غیر مستقیم قرار دارد. در روش مستقیم فقط انرژی حرارتی خورشید بکار می­رود و در روش غیر مستقیم از انرژی های کمکی شامل انرژی حرارتی خورشید و انرژی برق استفاده می­شود.

امروزه به دلیل پروژه های بزرگ تولید آب شیرین از آب دریا، با توجه به بازده انرژی و ظرفیت تولید زیاد آب، انرژی خورشید به طور غیرمستقیم بیشتر بکار می­رود. طرح های مختلفی برای شیرین کردن آب دریا وجود دارد که روش های انجماد، تبخیر و غشایی معمول تر از بقیه می­باشد.

طبق گزارشات در نزدیک دبی یک پارک خورشیدی ساخته شده که دارای  واحد تصفیه آب است. این مجموعه شامل باتری و یک ردیف پنل خورشیدی می­باشد که در روز ۱۳۲۰۰ گالن آب آشامیدنی تولید می­کند و این مقدار نسبت به دیگر واحدهای تصفیه آب خورشیدی در سایر کشورها بسیار زیاد است.

فضای لازم برای قرار دادن ردیف های پنل های خورشیدی، عامل دیگری است که باعث شده این انرژی بسیار پر هزینه باشد. به همین دلیل اگر این واحدهای تصفیه آب در مقیاس کوچک­تر ساخته شوند، ممکن است به صرفه تر باشد. به عنوان مثال واحدهای کوچکی در دانشگاه کالیفرنیا، جهت تصفیه ی آب کشاورزی برای اهالی ساکن نزدیک این زمین ها در حال ساخت و توسعه می­باشد.

یکی از دلایل دیگر این است که واحدهای بزرگ برای تصفیه آب دریا از روش اسمزی استفاده می­کنند. یعنی برای جدا کردن نمک، آب شور را با فشار زیاد از لایه­ی دیافراگمی پلیمر عبور می­دهند؛ در حالی که واحدهایی برای تصفیه­ از گرما دادن و بخار آب استفاده  می­کنند که از نظر اقتصادی نسبت به تولید آب از شبکه برقی به صرفه ­تر می­باشد.

تولید آب شیرین از انرژی خورشید

در کالیفرنیا که یک ایالت خشکی زده است، ۵۴ میلیون گالن آب در روز به ازای یک میلیارد دلار هزینه تولید می­شود. در خاورمیانه نیز ۱۶۰ میلیون گالن آب در واحد دیگر تولید میشود. اما این نیروگاه ها اثرات منفی دارند. هرچند که این نیروگاه ها از انتشار گازهای گلخانه ای جلوگیری می­کنند ولی باعث خشکی می­شوند.

به عنوان مثال در عربستان سعودی برای تولید آب شیرین از دریا روزانه ۳۰۰ هزار بشکه نفت سوزانده میشود که معادل ۶۰ درصد مصرف این کشور است و تجدیدپذیر نمی­باشد. به همین دلیل نه تنها کشورهای خشک خاورمیانه بلکه تمام کشورهای دنیا باید راهی برای تولید آب شیرین پیدا کنند.

  • دستاوردهای جدید تولید آب شیرین با استفاده از نور خورشید

پژوهشگران آمریکایی دستگاه­های جدیدی را با استفاده از ترکیبات نوآورانه نور خورشید و هیدروژل ها ساخته اند که توانایی تبدیل آب هر منبعی را به آب شرب و تولید آب شیرین دارد. امروزه دست­یابی به آب آشامیدنی سالم یکی از بزرگ­ترین مشکل کشورهای در حال توسعه می­باشد؛ در حالی­که محققان دانشگاه تگزاس به فناوری های جدیدی دست یافته اند که می­توانند از ده ها هزار مرگ و میر در سال جلوگیری کرده و تولید آب شیرین را با کمترین هزینه انجام دهند. در این فناوری از انرژی خورشیدی محیط برای حذف ناخالصی ها و تبخیر آب استفاده شده و از نظر اقتصادی نیز ارزان قیمت است.

تولید آب شیرین از انرژی خورشید

این دستگاه جدید تصفیه کننده آب چند ماده ی هیبرید ژل- پلیمر را با هم ترکیب می­کند که هر دو ماده خصوصیت های هیدرولیکی (جذب آب) و نیمه هادی (جاذب خورشیدی) دارند. این ژل ها ساختار نانویی دارند که موجب می­شود از انرژی خورشیدی کمتر استفاده شود و بخار آب بیشتری تولید کرد بدون آن­که به مجموعه پیچیده ای از ابزارهای نوری که دستگاه ها برای متمرکز کردن نور خورشید بکار می­برند، نیاز باشد.

جهت آزمایش این دستگاه، محققان برای شیرین سازی و تصفیه آب شور دریای مرده که شوری آن ۸ تا ۹ برابر بیشتر از آب اقیانوس است، استفاده کرده اند. به گفته­ ی محققان نتیجه ­ی این آزمایش موفقیت آمیز بوده و آب آشامیدنی تولید شده از این دستگاه دارای تمام استاندارد های آب آشامیدنی که از طرف سازمان بهداشت جهانی و سازمان حفاظت از محیط زیست آمریکا قابل قبول باشد را دارا است.

درج شده در

Leave a Reply

avatar
  تنظیم هشدار برای :  
هشدار برای
دسته بندی ها
آخرین مطالب