Осмотическая электростанция, конструкция и принцип работы.
Осмотическая электростанция – энергетическая установка для выработки электрической энергии за счет диффузии жидкостей (процесса осмоса).
Описание осмотической электростанции, конструкция, устройство и принцип ее действия
Преимущества осмотической электростанции
Осмотическая электростанция, конструкция, устройство и принцип ее действия:
Осмотическая электростанция – энергетическая установка для выработки электрической энергии за счет диффузии жидкостей (процесса осмоса).
Под осмосом (от греч. ὄσμος — толчок, давление) понимается процесс односторонней диффузии через полупроницаемую мембрану молекул растворителя в сторону большей концентрации растворённого вещества из объёма с меньшей концентрацией растворенного вещества. Явление осмоса наблюдается в тех средах, где подвижность растворителя больше подвижности растворённых веществ. Важным частным случаем осмоса является осмос через полупроницаемую мембрану.
Принцип действия осмотической электростанции основан на смешивании солёной и пресной воды. Смешивание проходит в резервуаре, который разделен на два отсека полупроницаемой мембраной. Полупроницаемой называют мембрану, которая имеет достаточно высокую проницаемость не для всех, а лишь для некоторых веществ, в частности, для растворителя (в качестве которого выступает вода или молекулы воды). Подвижность же растворённых веществ (т.е. соли) в мембране относительно мала. В один отсек подается морская вода, а в другой пресная. За счёт разной концентрации солей в морской и пресной воде, молекулы воды (раствор) из пресного отсека, стремясь выровнять концентрацию соли, переходят через мембрану в отсек с морской водой. В результате перетекания молекул воды (раствора) через полупроницаемую мембрану в отсеке с морской водой формируется избыточное давление, которое в свою очередь используется для вращения гидротурбины, вырабатывающей электроэнергию. Это осмотическое давление возникает из-за того, что система пытается выровнять концентрацию раствора (молекул воды) в обеих отсеках (принцип Ле Шателье), разделённых мембраной, и описывается вторым законом термодинамики. Оно равно избыточному внешнему давлению, которое следует приложить со стороны раствора (молекул воды), чтобы прекратить процесс, то есть создать условия осмотического равновесия.
При концентрации соли в 35 г/литр путём осмоса создается перепад давления 2 389 464 паскаля или примерно 24 атмосферы, что соответствует плотине высотой в 240 м.
Сила давления (осмотическая сила) зависит от площади мембраны, ее проницаемости и селективности. Мембраны, которые необходимы для функционирования осмотической электростанции, похожи на те, которые используются в промышленности для опреснения воды, но должны быть гораздо тоньше.
В настоящее время показатель эффективности мембраны составляет 1 Вт/м². Показатель, который позволит сделать осмотические электростанции рентабельными (коммерчески применимыми) – 5 Вт/м².
Применение осмотической электростанции ограничено только лишь устьями рек, где пресная вода реки впадает в солёную воду моря.
По заверениям ученых, если осмотические электростанции будут установлены в устье каждой реки на планете Земля, то они смогут обеспечить 20 % мировой потребности в электричестве.
Преимущества осмотической электростанции:
– является альтернативным возобновляемым источником энергии,
– в отличие от ветра и солнца является непрерывным возобновляемым источником энергии,
– отсутствует парниковый эффект,
– 100 % экологическая чистота.
Примечание: © Фото //www.pexels.com, //pixabay.com