
河水的盐度与海水不同,由此产生的渗透能成为具有巨大潜力的可再生能源。其发电原理是利用渗透膜分离淡水和盐水,产生的渗透压驱动涡轮发电。这种方式无污染,零碳排放,不受天气影响,可以全天候持续供电。 2009年,Statkraft在托夫特建造了世界上第一个能源发电装置,实现了人类对这种能源的首次实际应用。但由于当时的技术限制,发电能力有限。
世界经济论坛网站将渗透能发电列为2025年值得关注的十大新兴技术之一,此前的一份报告指出,纳米流体和膜技术的最新突破有望推动渗透能的商业化。据迪拜未来基金会估计,Osmotic Energy未来可满足全球约五分之一的电力需求,年发电潜力高达5,177太瓦时。
技术进步加速商业化进程
自20世纪50年代以来,渗透能引起了学术界和工业界的关注。 20世纪70年代,人们开始利用这种能源,但由于当时用于产生离子电流的膜效率较低,只能产生少量电力,因此无法商业化。
法国Sweech能源公司致力于推广渗透能技术。其联合创始人尼古拉斯·赫泽表示,这种发电方法不会产生二氧化碳或其他温室气体。与取决于天气条件的太阳能和风能不同,渗透能可以提供稳定、可预测的电力供应y。更重要的是,在渗透过程中,水最终会回归到原来的环境,对生态系统的影响最小。据估计,全球主要三角洲和河口每年释放的渗流能量接近3万太瓦时,超过了全球电力需求总量。
澳大利亚国立大学控制论学院院长凯瑟琳·丹尼尔在接受《创新者》采访时表示,近年来,纳米流体和膜设计领域取得了重要成就,使渗透能的商业化成为可能。例如,Sweetch Energy开发了一种新型纳米多孔膜,称为离子纳米渗透扩散。该膜采用先进的纳米管技术,由常见的生物材料制成。孔径仅为10纳米,因此具有优异的离子传输性能。
测试结果表明,膜的渗透性能为20~是目前同类产品的25倍。此外,由于它是由工业上已有的生物来源材料制成,材料成本预计将降低至当前价格的十分之一,使其成为真正节能且有效的解决方案。
到2024年底,该公司位于罗纳河和达加特地中海交汇处的Osmo Rhône试点工厂将投入使用。之所以选择这个地点,是因为罗纳河提供了法国最大的渗透能量,估计约占河流总水力能量的三分之一。
从长远来看,Osmorhône的产能预计将达到500兆瓦,足以满足超过150万户家庭的电力需求。到 2030 年,发电成本预计将降至每兆瓦时 100 欧元,与核电、煤炭和天然气相当。它与其他主要基本负荷能源竞争,甚至比其他可再生能源具有价格优势y 来源。
多方争夺蓝色能源市场
Sweetch Energy表示,正在北美和亚洲积极探索类似的发展机会,这两个地区都拥有丰富的渗透能源。
与此同时,全球许多机构致力于推动渗透能的应用。日本首座渗透能发电厂于今年8月5日在西南部的福冈县正式投产。据估计,该发电厂每年可发电88万千瓦时,相当于覆盖两个足球场的太阳能电池板产生的电力。电力主要用于海水淡化设施,为福冈及周边地区提供稳定的淡水供应。
SaltPower 是一家成立于 2015 年的丹麦公司,它采取了不同的方法。他们利用地热田冒出的超高浓度盐溶液来发电,开辟了一项新技术l 渗透能的发展路径。
预计能源弹性越高
世界经济论坛网站的一份报告强调,尽管仍面临环境评估、监管政策和基础设施规模等挑战,但科学研究和首批试点项目表明,渗透能发电有潜力成为风能、太阳能和水力发电的有力补充。据 Earth.org 网站称,如果充分开发,渗透能预计到 2050 年将满足全球电力需求的 15%。
此外,一旦渗透能技术达到规模,公用事业公司预计将开发整合渗透能、风能、太阳能和水力技术的混合可再生能源系统,从而显着增强该地区的能源弹性。
迪拜未来基金会强调,渗透能的重要性不仅仅限于发电。基于渗透能的技术也可以推动创新海水淡化方法,并在此过程中回收锂和氮等关键资源。这些应用表明,渗透能技术有望在可持续资源管理中发挥更广泛的作用,以创新的方式实现能源、水和基础物质循环的协同,构建水资源、能源生产和资源开采深度管理的新型互联体系。
(编辑:罗智智、陈健)
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