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碳中性的海水淡化?也许利用地热就能做到
来源:地大热能 2019-06-24
  地热能将用于能源生产,和两种海水淡化(MED和AD)。红线表示热水,蓝线表示冷水。在这个过程的最后,蒸馏水将可供消费者和蓄水层储存,冷冻水可以用于工厂的空调。整个理论体系是碳中性的。全球部分地区水资源严重短缺,随着全球气温上升,更多地区可能正在经历干旱。
  沙特阿拉伯等国家依靠海水淡化厂为居民提供饮用水,每天生产500万立方米的水。这种方法需要大量的能量,这可能会限制在世界许多地方使用这种方法。
  研究人员一直致力于利用太阳能和风能等可再生能源为海水淡化厂提供电力,并减少对传统化石燃料发电方式的需求。现在,新的研究提出了一种尚未开发的用于海水淡化的资源:地热能。
  佛罗里达湾海岸大学的Thomas Missimer说,我们现在正在全世界寻找更好的、低碳的方法来创造能源。我们想要的是在基本负荷下产生的电力,换句话说,就是一天24小时不间断地产生电力。地热就是其中一种能源。
  Missimer说,地热以两种方式提供能量:湿岩石和干岩石。像冰岛这样的潮湿地区,利用来自地球深处的热水提供能量来驱动涡轮机并产生能量。但是这种地热是很罕见的。
  另一方面,干岩地热潜力在全球范围内分布更为广泛。Missimer建议利用这些地区——如南加州、北非和红海地区——来加热可用于生产能源的水。
  目前,世界部分地区正在使用干岩地热发电方式,但Missimer说,这种热能可以以更有效的方式利用,尤其是在海水淡化方面。在印第安纳州印第安纳波利斯举行的2018年美国地质学会年会上,将详细介绍建设地热能源-水工厂的新研究。
  通常,地热加热的水从地面转化为蒸汽,蒸汽为涡轮机提供动力发电,然后加热的水在仍然很热的时候排入大气——在大多数情况下仍然超过100摄氏度。该团队希望在脱盐过程中使用热蒸汽而不是把它们排放掉。
  Missimer说,第一个脱盐过程是多效蒸馏(MED),它需要100摄氏度以上的热水,但第二个过程,吸附脱盐(AD),可以在冷却水上运行。当蒸汽通过系统并冷却时,它仍然有效地为海水淡化提供动力。现在你有了一个高效的系统,通过三个过程保存了你在地下捕获的潜热:涡轮发电,MED和AD。
  在脱盐过程的最后,Missimer说蒸馏水和冷冻水(来自AD过程)是最终产品。蒸馏水可以使用,即使冷冻水也可以重复使用——它们可以通过工厂循环使用来帮助空调制冷。
  最后,研究人员建议将多余的水储存在含水层中,以备日后使用,Missimer说,这是一种未来的节能措施。通过储存一些多余的水,当需要更多的水的时候,你可以季节性地使用这些水并且平衡系统需求的变化。
  这样一个系统的好处是广泛的:电站不产生二氧化碳,因为它是自给自足的,由地热能驱动,而不是化石燃料。它也有经济效益。Missimer说,如果想象下在沙特阿拉伯这样的地方使用这种系统的好处,每天可以节省600万桶石油,每桶100美元,这真是一笔巨大的财富。
  Missimer说,它甚至比太阳能发电厂更有效,因为它可以一天24小时运行,而不只是在白天。他补充说,效益确实来自于运营的效率。Missimer说,在这样的设施中,如果运行得当,就不会消耗任何资源。他还说,热量一直在流动,而且是可再生的。
  目前,这一想法还停留在理论阶段,尚未付诸实践。不过Missimer补充说,电站的各个部分和这项技术已经存在一段时间了,只是还没有将它们结合在一起组成一座完整的海水淡化发电站。他说:我们已经认识到,有时候你不需要新技术来取得进展。有时它以一种建设性的方式拼凑旧技术,以提供更有效的操作。他和他的同事们希望在不久的将来把他们的碳中和海水淡化的想法付诸实践。
 

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