آب شیرین کن های خورشیدی و انواع آنها

سیستم های آب شیرین کن خورشیدی را می توان با استفاده از فناوری های مختلف تولید کرد. فناوری های شناخته شده تولید آب شیرین و تصفیه شده در دو دسته حرارتی و غشایی قرار می گیرند. مشکل کمبود آب شرب در بسیار از مناطق که اتفاقا دارای پتانسیل بسیار بالای انرژی خورشیدی می باشند، باعث شده است تا استفاده از انرژی خورشیدی برای تولید آب شور و قابل شرب مورد توجه واقع شود. در این مقاله قصد داریم در رابطه با انواع آب شیرین کن های خورشیدی و مکانیزم عملکرد هر یک مطالبی را بیان کنیم.

انواع آب شیرین کن های خورشیدی

آب شیرین کن های خورشیدی در انواع تک مرحله ای و چند مرحله ای تولید می شوند. در آب شیرین کن های تک مرحله ای، آب تصفیه و نمک زدایی شده در یک مرحله تولید می شود. آب شیرین کن های تک مرحله ای نیز دارای دو دسته فعال و غیر فعال می باشند. در زیر انواع آب شیرین کن های تک مرحله را با هم بررسی می کنیم.

1- آب شیرین کن های غیر فعال

آب شیرین کن های غیر فعال به انواع آب شیرین کن ها شامل آب شیرین کن های حوضچه ای و شیب دار تقسیم بندی می شوند. آب شیرین کن های فعال نیز همان آب شیرین کن غیر فعال با تجهیزات بیرونی مانند صفحه جاذب و پمپ سیرکولاسیون می باشد. 

•    آب شیرین کن خورشیدی حوضچه ای یک مرحله ای

در این نوع از آب شیرین کن ها انرژی تابشی خورشید از یک پوشش شیشه ای و شفاف عبور می کند و به صورت انرژی گرمایی در سطح سیاه حوضچه که در تماس با آب شور می باشد، جذب می شود. آب گرم تبخیر شده و بخار ایجاد شده در سطح پوشش شیشه ای چگالیده و سرد می شود، چون سطح شیشه به علت تماس با هوای بیرون از دیگر نقاط دستگاه سردتر می باشد.

سپس در جهت شیب سطح بخار آب به درون یک ناودان و بعد از آن داخل یک تانک ذخیره آب خالص ریخته می شود. این نوع دستگاه روی زمین نصب می شود. از جمله معایب این نوع دستگاه افقی بودن سطح آب داخل حوضچه می باشد، که با اشعه های خورشید برخورد کمتری دارد، هم چنین ظرفیت زیاد آب شور داخل حوضچه باعث محدودیت افزایش دما و بنابر این کم شدن میزان آب تولید شده می شود. 

•    آب شیرین کن خورشیدی چند مرحله ای

دستگاه آب شیرین کن خورشیدی چند مرحله ای از صفحات موازی فاصله دار و مایل که فضای بین هر دو صفحه آن شامل یک مرحله تقطیر می باشد، تشکیل شده است. هر صفحه نقش تبخیر کننده برای یک مرحله و تقطیر کننده برای مرحله بعدی را بازی می کند. نحوه کار این دستگاه به این صورت است، که اشعه خورشید از شیشه عبور می کند و با جذب در صفحه باعث تولید گرما می شود و صفحه بعدی در اثر عبور جریان آب شور سرد می شود.

 
در زمان عبور آب شور از سطح زیرین صفحه جذب کننده، آب تبخیر شده روی سطح بالایی صفحه دیگر تقطیر می شود. در طی این عملیات گرمای دفع شده در اثر تقطیر، نقش پیش گرمکن برای مرحله بعدی می باشد. در نتیجه آب های تقطیر شده از طریق چند صفحه و آب شور تبخیر نشده از طریق چند سطح دیگر جریان پیدا کرده و از جریان خارج می شوند. 

•    آب شیرین کن خورشیدی با بازتابنده

استفاده از سطوح منعکس کننده مستلزم استفاده از آینه هایی است، که در سطح عمودی عقبی به دستگاه های کوچک محدود می شود. استفاده از این آینه ها به طور محسوسی باعث افزایش میزان تولید می شود ولی آیینه های قابل استفاده در آن گران قیمت بوده و خیلی با دوام نیستند.

•    آب شیرین کن خورشیدی فتیله ای

در این نوع از دستگاه فتیله ای پر از منفذ از جنس پارچه سیاه وجود دارد، که آب شور به آرامی از روی آن عبور داده می شود. نور خورشید از روی شیشه عبور کرده و باعث گرم شدن پارچه شده و بعد از آن عمل تبخیر شروع می شود. بخار آب در برخورد با شیشه یا پلاستیک پوشش دستگاه تقطیر می شود و در کانالی که در پوشش پایینی قرار دارد، جمع می شود. آب های شور نیز از ابتدای فتیله به بیرون از آب شیرین کن ریخته می شود.

این نوع از دستگاه به طور مناسب در مقابل اشعه خورشید قرار می گیرد، ظرفیت گرمای کمتری دارد و دارای میزان تولید به ازای هر متر مربع از سطح جاذب می باشد. اما این دستگاه به دلیل خشک شدن های پی در پی و پوسیدگی سریع فتیله از نظر اقتصادی به صرفه نمی باشد.

•    آب شیرین کن خورشیدی پلکانی

در آب شیرین کن های پلکانی به دلیل فاصله کم شیشه و پلکان، فضای خایل سریع تر اشباع شده و راندمان آنها برای تولید آب شیرین نسبت به دیگر آب شیرین کن ها بالاتر می باشد. علاوه بر این، زاویه این زاویه نوع آب شیرین کن ها نسبت به خورشید قابل تنظیم می باشد و می توان آن را طوری تنظیم کرد، که بالاترین میزان دریافت از نور خورشید را داشته باشد. این دستگاه همزمان می تواند آب گرم و شیرین را تولید کند. آب شیرین کن های خورشیدی پلکانی دارای ساختمان پیچیده و قیمت بالایی می باشند.

•    آب شیرین کن خورشیدی دود کشی

آب شیرین کن خورشیدی دود کشی شبیه آب شیرین کن های خورشیدی حوضچه ای می باشد، که آب شور روی صفحه سیاه رنگ آن در اثر تابش خورشید تبخیر می شود. بخار ایجاد شده به دلیل طبیعی یا اجباری وارد دود کش شده و در اثر برخورد با یک مبادله کننده گرمایی که از داخل لوله های آب شور سرد جریان دارد، تقطیر می شود. به دلیل فرایند تقطیر و دفع گرما، آب شور ورودی به دستگاه، از قبل گرم شده و آب شیرین تهیه شده در بخش پایین دود کش جمع آوری و مورد استفاده قرار می گیرد.

•    آب شیرین کن خورشیدی لوله ای هم مرکز

این دستگاه شامل دو لوله هم محور می باشد، که لوله بزرگ تر از جنس پلاستیک شفاف و لوله کوچک تر از فلز سیاه رنگ ساخته شده است و به عنوان صفحه جاذب عمل می کند. آب شور از طریق لوله ای که دور لوله کوچک تر پیچیده شده است به داخل دستگاه جاری می شود و توسط سوراخ هایی که روی لوله ایجاد شده است به بیرون انتقال پیدا می کند.

روش کار این آب شیرین کن به این صورت است، که هوا به فضای حلقوی بین دو لوله فرستاده می شود. نور خورشید از طریق سطح بیرونی و سیاه رنگ لوله کوچک جذب شده و باعث افزایش رطوبت هوا در اثر تبخیر آب شور می شود و هوای مرطوب به بخش داخلی لوله کوچک تر می شود. رطوبت هوا روی سطح درونی لوله کوچک تقطیر و جمع آوری می شود.

2- آب شیرین کن های خورشیدی فعال

آب شیرین کن های خورشیدی فعال طوری طراحی شده است که تبخیر به صورت مستقیم روی صفحه جاذب صورت نمی گیرد و از صفحه جذب کننده به صورت غیر مستقیم یا در ترکیب با سایر آب شیرین کن های استفاده می شود. در این نوع آب شیرین کن حرارت به طور مستقیم و با کمک جذب کننده به آب شیرین کن انتقال پیدا می کند و باعث افزایش میزان تبخیر می شود. 

آبین به عنوان یکی از سازندگان دستگاه های تصفیه آب صنعتی آماده پاسخگویی به سوالات شما عزیزان در رابطه با دستگاه های آب شیرین کن در انواع مختلف می باشد. در صورت نیاز به دریافت مشاوره از طریق ارتباط تلفنی با کارشناسان ما در ارتباط باشید.

کاربرد و فواید آب شیرین کن خورشیدی

سیستم آب شیرین ‌کن خورشیدی از مزایای متعددی بهره‌ مند است که یکی از مهم ‌ترین آن‌ ها استفاده از انرژی تجدیدپذیر خورشید است. این فناوری با بهره‌ گیری از منبعی تمیز و پایدار، به کاهش وابستگی به سوخت ‌های فسیلی کمک می‌ کند و به تبع آن، انتشار گازهای گلخانه ‌ای و تغییرات اقلیمی جهانی را کاهش می ‌دهد. در مناطق ساحلی و مناطقی که آفتاب فراوان دارند، این سیستم ‌ها منبع پایداری برای تأمین انرژی فرآیند شیرین‌ سازی آب فراهم می‌ کنند. در مقایسه با روش‌ های سنتی مانند تقطیر با سوخت ‌های فسیلی، استفاده از انرژی خورشیدی به ‌طور کامل از انتشار آلاینده‌ های زیست ‌محیطی مانند دی ‌اکسید کربن و دیگر گازهای مضر جلوگیری می ‌کند.

یکی دیگر از مزایای برجسته سیستم تصفیه آب خورشیدی، هزینه پایین عملیاتی آن است. با اینکه هزینه اولیه نصب این تجهیزات بالا است، اما در بلندمدت به دلیل استفاده از انرژی رایگان خورشید، هزینه ‌های عملیاتی آن به‌ مراتب کمتر از روش‌ های دیگر است. این سیستم‌ ها به ‌ویژه در مناطق دورافتاده و جزایر که دسترسی به انرژی و آب محدود است، گزینه‌ ای ایده ‌آل برای تأمین آب شیرین محسوب می ‌شوند. انعطاف ‌پذیری در طراحی مدولار این سیستم ‌ها نیز امکان تنظیم مقیاس آن ‌ها را برای استفاده در سناریوهای مختلف، از تأمین آب خانگی و کشاورزی تا سیستم‌ های بزرگ اسمز معکوس صنعتی و شهری، فراهم می‌ کند. کاربرد اصلی آب شیرین‌ کن ‌های خورشیدی در مناطق ساحلی، جزایر و مناطقی است که آب شور در دسترس است، اما منابع انرژی محدود یا پرهزینه هستند. این سیستم‌ ها به طور خاص در مناطقی که هزینه‌ های حمل و نقل یا دسترسی به سوخت‌ های فسیلی بالاست، از نظر اقتصادی به ‌صرفه هستند.

آب شیرین کن خورشیدی کشاورزی

تأمین آب برای کشاورزی در کشورهایی که با کمبود آب مواجه هستند، چالشی جدی است، به ‌ویژه در جوامع جدا افتاده که دستیابی به خودکفایی غذایی اهمیت بالایی دارد. آب شیرین‌ کن‌ های خورشیدی به ‌عنوان راه‌ حلی محلی و پایدار برای تولید آب شیرین از منابع آب شور یا آلوده در مناطق کم‌ آب معرفی شده‌ اند. این سیستم‌ ها با تأمین آب مناسب برای آبیاری کارآمد، به کشاورزان کمک می‌ کنند تا تولید محصولات خود را حفظ کرده و درآمد پایداری ایجاد کنند. استفاده از فناوری‌ های نوآورانه مانند آب شیرین ‌کن‌ های خورشیدی می ‌تواند به حفظ امنیت غذایی و مقابله با بحران‌ های ناشی از کمبود آب کمک کند.

این سیستم ‌ها با فراهم کردن آب پاک و پایدار، راه‌حلی کوتاه‌ مدت و بلندمدت برای چالش‌ های مربوط به کم‌ آبی و کیفیت پایین آب در کشاورزی ارائه می ‌دهند. از آنجا که این فناوری‌ ها با محیط محلی و نیازهای کشاورزان تطبیق ‌پذیر هستند و بدون نیاز به انرژی فسیلی کار می ‌کنند، بسیار مقرون‌ به‌ صرفه و دوستدار محیط زیست به شمار می ‌روند. همچنین، استفاده از آب شیرین‌ کن‌ های خورشیدی در مناطقی که منابع محلی دیگر در دسترس نیستند، می ‌تواند تأمین آب برای کشاورزی را تضمین کند و به جوامع کمک کند تا از ظرفیت کامل زمین ‌های زراعی خود بهره‌ مند شوند.

آب شیرین کن خورشیدی در سیستم تصفیه آب اسمز معکوس 

سیستم آب شیرین ‌کن خورشیدی با استفاده از فرآیند اسمز معکوس (RO) نقش بسیار مهمی در بهبود دسترسی به آب شیرین دارد. اسمز معکوس به عنوان یکی از پرکاربردترین روش ‌های شیرین‌سازی آب شناخته می‌ شود، زیرا به‌طور قابل‌ توجهی در مصرف انرژی کارآمدتر از روش‌ های حرارتی است، هرچند که به آماده ‌سازی آب ورودی نیاز دارد. با توجه به کاهش هزینه‌ های پنل‌ های خورشیدی، استفاده از سیستم‌ های آب شیرین‌ کن خورشیدی برای تأمین انرژی فرآیند RO مقرون ‌به ‌صرفه‌ تر شده و استفاده از آن در پروژه‌ های آزمایشی و مناطق دورافتاده رواج یافته است. این فناوری به دلیل امکان تطبیق ‌پذیری و مقیاس ‌پذیری سیستم‌ های فتوولتائیک (PV) و RO، به یک گزینه محبوب برای مناطق کم ‌آب تبدیل شده است.

در سیستم آب شیرین‌ کن خورشیدی، پنل ‌های فتوولتائیک تابش خورشید را به برق مستقیم (DC) تبدیل می‌ کنند که این برق برای راه ‌اندازی واحد اسمز معکوس استفاده می ‌شود. یکی از چالش‌ های اصلی این سیستم، طبیعت ناپایدار نور خورشید و تغییرات شدت آن در طول روز است که می‌ تواند بر کارایی سیستم تأثیر بگذارد و فرآیند نمک ‌زدایی در شب یا روزهای ابری را محدود کند. برای مقابله با این مشکل، از باتری ‌ها برای ذخیره انرژی خورشیدی استفاده می ‌شود تا در زمان‌ های عدم دسترسی به نور خورشید، عملیات تصفیه آب ادامه یابد. با این حال، استفاده از باتری‌ ها هزینه ‌های اضافی به همراه دارد و کارایی سیستم را کاهش می‌ دهد. همچنین، عملکرد متناوب سیستم‌ ها ممکن است موجب افزایش مشکلاتی مانند ایجاد رسوبات زیستی (biofouling) شود، اما به ‌طور کلی، استفاده از سیستم‌ های خورشیدی برای شیرین‌ سازی آب با اسمز معکوس به‌عنوان یک راه ‌حل پایدار و دوستدار محیط زیست در حال گسترش است.

جهت خرید دستگاه های تصفیه آب صنعتی و سایر تجهیزات این سیستم، می توانید به وب سایت فروشگاه آبین مراجعه کنید. آبین یکی از برترین مراکز فروش تجهیزات تصفیه آب است که کلیه خدمات مشاوره را به صورت رایگان به شما ارائه می دهد.