نویسنده: نرگس مومنی

نحوه عملکرد آب شیرین کن های خورشیدی

نحوه عملکرد آب شیرین کن های خورشیدی


نوشیدن آب با سطح کیفی بالا یکی از مهم ترین دغدغه های انسان ها برای ادامه زندگی است، به طوری که عده زیادی همواره در حال جستجو برای یافتن بهترین روش تصفیه آب هستند. اما استفاده از روشی برای تصفیه و حذف آلاینده های موجود در آب که در کنار مصرف کم انرژی بازدهی بالایی داشته باشد، از نکات مهم در این زمینه می باشد. یکی از پارامترهایی که کیفیت آب را تحت تاثیر قرار می دهد، میزان سختی و سطح املاح موجود در آب است. در این مورد ساخت دستگاهی که علاوه بر حذف املاح موجود در آب، از انرژی های تجدید پذیر برای شیرین کردن آب استفاده کند می تواند بسیار کمک کننده باشد. در ادامه به بررسی نمونه ای از آب شیرین کن ها که برای حذف املاح از انرژی خورشیدی استفاده می کنند می پردازیم.


در آب شیرین کن های خورشیدی از فناوری توان حرارتی خورشیدی متمرکز برای تامین انرژی مورد نیاز در شیرین کردن آب استفاده می شود. به دلیل رو به پایان بودن منابع آب شیرین در جهان، بسیاری از متخصصان به تلاش برای شیرین کردن آب دریاها و استفاده از آن تاکید می کنند. اما به این نکته توجه کنید که استفاده از آب شیرین کن های دریا نیازمند مصرف زیادی سوخت و انرژی است، به همین دلیل به کار گرفتن دستگاه های آب شیرین کن که در کنار توانایی مناسب برای حذف املاح در آب از انرژی های تجدید پذیر استفاده کنند اهمیت زیادی دارد. آب شیرین کن های خورشیدی با همین هدف برای استفاده از آب دریا ساخته شده اند. 


معمولا فرایند شیرین کردن آب دریاها شامل مراحلی مثل برداشت آب از دریا و تصفیه آن با استفاده از روش های فیلتراسیون و تزریق مواد شیمیایی و در مرحله آخر به کارگیری دستگاه های آب شیرین کن خورشیدی است. که توانایی از بین بردن املاح و آلاینده های موجود در آب را در سطح بالایی دارند. با گذشت سال ها، پیشرفت زیادی در صنایع تصفیه آب برای بالا رفتن سطح کیفی آب اتفاق افتاده است؛ اما متداول ترین این روش ها فرایند اسمز معکوس، MSF و MED می باشد. در تمامی این روش ها برای تامین انرژی مورد نیاز باید از انرژی های حرارتی استفاده کرد، به همین دلیل می توان این انرژی مورد نیاز را از انرژی خورشیدی تامین کرد. 


فناوری انرژی خورشیدی چیست؟


معمولا برای استفاده از انرژی خورشیدی فناوری هایی را مثل توان حرارتی خورشیدی متمرکز و یا فتوولتائیک به کار می برند. در نیروگاه های فتوولتائیک به طور مستقیم نور خورشید را به برق تبدیل می کنند اما در فناوری خورشیدی حرارتی، انرژی خورشیدی را با استفاده از آینه ها در یک نقطه متمرکز و سپس به گرما تبدیل می کنند. معمولا در این فناوری بعد از تابش نور خورشید به آینه، آن را به سیال در حال حرکت در لوله ها متمرکز می کنند و این سیال ها انرژی حاصل از پرتوهای نور خورشید را به آب در بویلرها منتقل می کند که موجب تولید بخار فوق گرم می شود. در آخرین مرحله از این فناوری از توربین های استفاده می کنند که قادر به تولید برق است.


انواع آب شیرین کن های خورشیدی


همان طور که گفته شد یکی از پارامترهای مهم برای تعیین سطح کیفی آب میزان املاح موجود در آن است، آب شیرین کن ها معمولا برای حذف همین املاح در آب استفاده می شوند. برای شیرین سازی آب دریاها از دو روش استفاده می کنند که شامل فناوری های حرارتی و اسمز معکوس است. همان طور که می دانید در فرایندهای حرارتی برای حذف املاح، آب را تبخیر می کنند. در کنار این می توان از فناوری های اسمز معکوس برای حذف آلاینده های موجود در آب استفاده کرد، در این روش برای پایین آوردن سختی آب فناوری فتوولتائیک را برای تامین انرژی مورد نیاز به کار می برند. 

نحوه عملکرد آب شیرین کن خورشیدی


آب شیرین کن اسمز معکوس با روش فتوولتائیک Photovoltaics


در دستگاه های آب شیرین کن با روش اسمز معکوس از فیلتر ممبران برای تصفیه و حذف آلاینده های موجود در آب استفاده می شود. در این روش برای ایجاد فشار آب در فیلتر ممبران، پمپ تعبیه می شود. بنابراین دستگاه های تصفیه آب به روش اسمز معکوس از انرژی الکتریکی برای روشن شدن پمپ ها استفاده می کنند. اما همان طور که گفته شد امکان استفاده از فناوری فتوولتائیک برای تولید برق از انرژی خورشیدی وجود دارد و به همین دلیل است که در آب شیرین کن های خورشیدی به روش اسمز معکوس، فناوری فتوولتائیک را به کار می برند.


با پیشرفت فناوری ها، از تکنولوژی ارتباط مستقیم پمپ تصفیه آب با پنل های فتوولتائیک استفاده می شود. هم چنین در دستگاه های آب شیرین کن برای این که دستگاه به صورت مداوم کار کند منبع ذخیره انرژی تعبیه می شود. اما باید به این موضوع توجه کنید که توانایی تصفیه آب در آب شیرین کن های خورشیدی محدود و معمولا به اندزه 0.5 تا 50 متر مکعب در روز است. در کنار تمام این ها انجام پروژه های شیرین سازی آب با استفاده از فتوولتائیک هزینه های زیادی را به دنبال دارد. به طوری که بهره گرفتن از این روش برای شیرین کردن آب اصلا قابل مقایسه با آب شیرین کن های اسمز معکوس با روش معمول نیست. اما در ادامه استفاده از آب شیرین کن های خورشیدی نیاز به هزینه برای تامین انرژی دستگاه نمی باشد و این موضوع از نکات قابل توجه برای انجام پروژه های شیرین سازی آب دریاست. 


آب شیرین کن های MSF و نیروگاه خورشیدی سهموی خطی


در نیروگاه های خورشیدی سهموی خطی از منعکس کننده ها برای تمرکز پرتوهای خورشید در خط کانونی استفاده می شود. بعد از این پرتوهای متمرکز شده باعث داغ شدن روغن مخصوص در لوله های سیستم می شود و این موضوع باعث می شود تا آب به حالت بخار تبدیل شود. در ادامه این بخار آب به مدار نیروگاه های حرارتی وارد و باعث چرخش توربین ها و تولید انرژی الکتریکی می شود. در فرایند MSF برای شیرین کردن آب دریا از نیروگاه خورشیدی سهموی خطی برای تصفیه آب استفاده می شود. به این صورت که بخار آب در آب شیرین کن های MSF انرژی های لازم را برای تبخیر آب شور در بویلرها تامین می کند. در این حالت باید یک سیستم ذخیره سازی حرارتی در دستگاه تعبیه شود تا همیشه انرژی مورد نیاز برای تصفیه آب فراهم باشد. 


آیا می توان آب شیرین کن های خورشیدی را با آب شیرین های معمولی جایگزین کرد؟ در صورت مطالعه مطالبی که گفته شد ممکن است برای شما سوال شود که آیا استفاده از آب شیرین کن های خورشیدی روش مناسبی برای حذف املاح در آب است. برای پاسخ به این پرسش باید گفت که استفاده از آب شیرین کن های خورشیدی در مقایسه با دستگاه های تصفیه آب با روش معمول اصلا صرفه اقتصادی ندارد. علاوه بر این کاربرد آب شیرین کن های خورشیدی تنها در مکان هایی است که انرژی خورشیدی به اندازه کافی باشد. اما در کنار تمام این ها، آب شیرین کن های خورشیدی دارای مزیت های زیست محیطی از نظر کاهش گازهای گلخانه ای می باشد. اما به این نکته هم توجه کنید که استفاده از آب شیرین کن های خورشیدی نیازمند شرایطی برای انجام می باشد، که برخی از آن ها شامل موارد زیر است:


1-    دمای آب شور اولیه بالا و مناسب باشد.
2-    اختلاف دما باید در آب شور اولیه و سطح تقطیر کننده بالا باشد. 
3-    نشتی بخار آب باید بسیار ناچیز و به اندازه ای باشد که سیستم به طور مداوم کار کند. 


بنابراین استفاده از این نوع آب شیرین کن ها نیازمند شرایطی برای داشتن بالاترین کارایی در تصفیه آب و در کنار این هزینه های زیادی را به دنبال دارد. اما به دلیل فواید زیست محیطی که آب شیرین کن های خورشیدی دارند، جایگزین کردن این دستگاه ها با آب شیرین کن هایی که مصرف بالایی برای تامین انرژی نیاز دارند می تواند کمک بسیار مطلوبی را برای تحقق توسعه پایدار داشته باشد. 

نظرات کاربران

نظرات خود را ارسال نمایید

لطفا اطلاعات زیر را تکمیل و سپس ارسال نمایید