พลังงานออสโมติก
พลังงานออสโมติกพลังงาน จากความแตกต่าง ของความเค็มหรือพลังงานสีน้ำเงินคือพลังงานที่ได้จากความแตกต่างของความเข้มข้นของเกลือระหว่างน้ำทะเลและน้ำในแม่น้ำวิธีการที่ใช้ได้ผลจริงสองวิธีคือการอิเล็กโทรไดอะลิซิสแบบย้อนกลับ (RED) และ การออสโมซิสแบบหน่วงความดัน (PRO) ทั้งสองกระบวนการอาศัย หลักการ ออสโมซิสโดยใช้ เยื่อกรอง ของเสียที่สำคัญคือน้ำกร่อยซึ่งเป็นผลมาจากพลังธรรมชาติที่ถูกนำมาใช้ประโยชน์ นั่นคือ การไหลของน้ำจืดลงสู่ทะเลที่มีน้ำเค็มเป็นส่วนประกอบ
ในปี พ.ศ. 2497 Pattle [ 1 ]เสนอว่ามีแหล่งพลังงานที่ยังไม่ได้ใช้ประโยชน์เมื่อแม่น้ำผสมกับทะเล ในแง่ของแรงดันออสโมติกที่หายไป อย่างไรก็ตาม จนกระทั่งช่วงกลางทศวรรษ พ.ศ. 2513 Loeb [ 2 ]ได้นำเสนอวิธีการปฏิบัติในการใช้ประโยชน์จากพลังงานดังกล่าว โดยใช้เยื่อที่ซึมผ่านได้แบบเลือกสรร
วิธีการผลิตพลังงานโดยการออสโมซิสแบบหน่วงความดันถูกคิดค้นโดยSidney Loebในปี 1973 ที่มหาวิทยาลัย Ben-Gurion แห่ง NegevเมืองBeershebaประเทศอิสราเอล[ 3 ]แนวคิดนี้เกิดขึ้นกับ Loeb ส่วนหนึ่งจากการสังเกตแม่น้ำจอร์แดนที่ไหลลงสู่ทะเลเดดซีเขาต้องการเก็บเกี่ยวพลังงานจากการผสมของสารละลายในน้ำสองชนิด (แม่น้ำจอร์แดนเป็นชนิดหนึ่งและทะเลเดดซีเป็นอีกชนิดหนึ่ง) ที่สูญเปล่าไปในกระบวนการผสมตามธรรมชาติ[ 4 ]ในปี 1977 Loeb ได้คิดค้นวิธีการผลิตพลังงานโดยใช้เครื่องยนต์ความร้อนแบบอิเล็กโทรไดอะลิซิสย้อนกลับ[ 5 ]
เทคโนโลยีเหล่านี้ได้รับการยืนยันในสภาพห้องปฏิบัติการแล้ว และกำลังได้รับการพัฒนาเพื่อการใช้งานเชิงพาณิชย์ในประเทศเนเธอร์แลนด์ (RED) และนอร์เวย์ (PRO) ต้นทุนของเมมเบรนเป็นอุปสรรค เมมเบรนใหม่ที่มีต้นทุนต่ำกว่า ซึ่งใช้ พลาสติก โพลีเอทิลีน ที่ดัดแปลงทางไฟฟ้า ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์[ 6 ]มีการเสนอวิธีการอื่นๆ และกำลังอยู่ระหว่างการพัฒนา ซึ่งรวมถึงวิธีการที่ใช้ เทคโนโลยีตัวเก็บประจุไฟฟ้าสองชั้น[ 7 ]และวิธีการที่อาศัยความแตกต่างของความดันไอ[ 8 ]
หลักการพื้นฐานของพลังงานจากการไล่ระดับความเค็ม
พลังงานจากความแตกต่างของความเค็มเป็น พลังงานหมุนเวียนทางเลือกเฉพาะที่สร้างพลังงานหมุนเวียนและยั่งยืนโดยใช้กระบวนการที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ วิธีการนี้ไม่ก่อให้เกิดมลพิษหรือปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 (วิธีการใช้ความดันไอจะปล่อยอากาศที่ละลายอยู่ซึ่งมี CO2 อยู่ความดันต่ำ ก๊าซที่ไม่สามารถควบแน่นได้เหล่านี้สามารถละลายใหม่ได้แน่นอน แต่จะสิ้นเปลืองพลังงาน) นอกจากนี้ ตามที่ Jones และ Finley กล่าวไว้ในบทความของพวกเขาเรื่อง "การพัฒนาล่าสุดในพลังงานจากความแตกต่างของความเค็ม" โดยพื้นฐานแล้วไม่มีค่าใช้จ่ายด้านเชื้อเพลิง
พลังงานจากความแตกต่างของความเค็มขึ้นอยู่กับการใช้ทรัพยากรของ "ความแตกต่างของแรงดันออสโมติกระหว่างน้ำจืดและน้ำทะเล" [ 9 ]พลังงานทั้งหมดที่เสนอให้ใช้เทคโนโลยีความแตกต่างของความเค็มอาศัยการระเหยเพื่อแยกน้ำออกจากเกลือ แรงดันออสโมติกคือ "ศักยภาพทางเคมีของสารละลายเกลือที่มีความเข้มข้นสูงและเจือจาง" [ 10 ]เมื่อพิจารณาความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันออสโมติกสูงและต่ำ สารละลายที่มีความเข้มข้นของเกลือสูงกว่าจะมีแรงดันสูงกว่า
มีการผลิตพลังงานจากความแตกต่างของความเค็มหลายประเภท หนึ่งในประเภทที่กล่าวถึงกันบ่อยที่สุดคือออสโมซิสแบบหน่วงความดัน (PRO) ในระบบ PRO น้ำทะเลจะถูกสูบเข้าไปในห้องความดันซึ่งความดันต่ำกว่าความแตกต่างของความดันระหว่างน้ำจืดและน้ำเค็ม น้ำจืดจะเคลื่อนที่ผ่านเยื่อกั้นกึ่งซึมผ่านได้และเพิ่มปริมาตรในห้อง เมื่อความดันในห้องได้รับการชดเชย กังหันจะหมุนเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ในบทความของ Braun เขากล่าวว่ากระบวนการนี้เข้าใจได้ง่ายขึ้นในลักษณะที่แยกย่อยออกไป สารละลายสองชนิด คือ A เป็นน้ำเค็มและ B เป็นน้ำจืด ถูกแยกออกจากกันด้วยเยื่อกั้น เขากล่าวว่า "เฉพาะโมเลกุลของน้ำเท่านั้นที่สามารถผ่านเยื่อกั้นกึ่งซึมผ่านได้ ผลจากความแตกต่างของความดันออสโมซิสระหว่างสารละลายทั้งสอง น้ำจากสารละลาย B จึงจะแพร่ผ่านเยื่อกั้นเพื่อเจือจางสารละลาย A" [ 10 ]ความดันจะขับเคลื่อนกังหันและส่งกำลังไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ผลิตพลังงานไฟฟ้า ออสโมซิสอาจถูกนำมาใช้โดยตรงเพื่อ "สูบ" น้ำจืดออกจากเนเธอร์แลนด์ลงสู่ทะเล ปัจจุบันดำเนินการโดยใช้ปั๊มไฟฟ้า
ประสิทธิภาพ
การศึกษาประสิทธิภาพในปี 2012 จากมหาวิทยาลัยเยลสรุปว่างานที่สามารถสกัดได้สูงสุดใน PRO ความดันคงที่ด้วยสารละลายดึงน้ำทะเลและสารละลายป้อนน้ำแม่น้ำคือ0.75 kWh/m³ ( 2.7 kJ/L)ในขณะที่พลังงานอิสระของการผสมคือ0.81 kWh/m³ ( 2.9 kJ/L)ซึ่งมีประสิทธิภาพการสกัดทางเทอร์โมไดนามิก 91.0% [ 11 ]
วิธีการ
แม้ว่ากลไกและแนวคิดของพลังงานจากความแตกต่างของความเค็มจะยังอยู่ในระหว่างการศึกษา แต่แหล่งพลังงานนี้ได้ถูกนำไปใช้ในหลายสถานที่แล้ว ส่วนใหญ่เป็นการทดลอง แต่โดยส่วนใหญ่ประสบความสำเร็จ บริษัทต่างๆ ที่นำพลังงานนี้ไปใช้ก็ได้ใช้ในรูปแบบที่แตกต่างกันออกไป เนื่องจากมีแนวคิดและกระบวนการหลายอย่างที่สามารถดึงพลังงานจากความแตกต่างของความเค็มมาใช้ได้
ออสโมซิสที่ชะลอด้วยแรงดัน
วิธีหนึ่งในการใช้พลังงานจากความแตกต่างของความเค็มเรียกว่า ออสโมซิ สแบบหน่วงความดัน[ 12 ]ในวิธีนี้ น้ำทะเลจะถูกสูบเข้าไปในห้องความดันที่มีความดันต่ำกว่าความแตกต่างของความดันระหว่างน้ำเค็มและน้ำจืด น้ำจืดจะถูกสูบเข้าไปในห้องความดันผ่านเยื่อกั้น ซึ่งจะเพิ่มทั้งปริมาตรและความดันของห้อง เมื่อความแตกต่างของความดันได้รับการชดเชย กังหันจะหมุน ทำให้เกิดพลังงานจลน์ วิธีนี้กำลังได้รับการศึกษาโดยเฉพาะโดยบริษัทสาธารณูปโภคStatkraft ของนอร์เวย์ ซึ่งคำนวณว่าจะมีพลังงานมากถึง 2.85 GW จากกระบวนการนี้ในนอร์เวย์[ 13 ] Statkraft ได้สร้าง โรงไฟฟ้า PRO ต้นแบบแห่งแรกของโลกบนออสโลฟยอร์ด ซึ่งเปิดทำการเมื่อวันที่ 24 พฤศจิกายน 2009 โดยมีเป้าหมายที่จะผลิตกระแสไฟฟ้าให้เพียงพอสำหรับให้แสงสว่างและความร้อนแก่เมืองเล็กๆ ภายในห้าปีโดยใช้ออสโมซิส ในตอนแรก ผลิตได้เพียง 4 กิโลวัตต์ ซึ่งเพียงพอสำหรับให้ความร้อนกาต้มน้ำไฟฟ้าขนาดใหญ่ แต่ในปี 2015 เป้าหมายคือ 25 เมกะวัตต์ ซึ่งเท่ากับฟาร์มกังหันลมขนาดเล็ก[ 14 ]อย่างไรก็ตาม ในเดือนมกราคม 2014 Statkraft ประกาศว่าจะไม่ดำเนินการโครงการนำร่องนี้ต่อไป[ 15 ] Statkraft พบว่าด้วยเทคโนโลยีที่มีอยู่ ระดับความเค็มไม่สูงพอที่จะคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ ซึ่งการศึกษาอื่นๆ ก็ได้ยืนยันแล้ว[ 16 ]ระดับความเค็มที่สูงขึ้นสามารถพบได้ในน้ำเกลือความร้อนใต้พิภพและน้ำเกลือจากโรงงานผลิตน้ำจืด[ 17 ]และ SaltPower บริษัทสัญชาติเดนมาร์ก กำลังสร้างโรงงานเชิงพาณิชย์แห่งแรกด้วยน้ำเกลือที่มีความเค็มสูง[ 18 ]อาจมีศักยภาพมากขึ้นในการบูรณาการ Pressure Retarded Osmosis เป็นโหมดการทำงานของรีเวิร์สออสโมซิส มากกว่าที่จะเป็นเทคโนโลยีแบบเดี่ยวๆ[ 19 ]
การอิเล็กโทรไดอะลิซิสแบบย้อนกลับ
วิธีการที่สองที่กำลังพัฒนาและศึกษาอยู่คือการอิเล็กโทรไดอะลิซิสแบบย้อนกลับหรือการไดอะลิซิสแบบย้อนกลับ ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วคือการสร้างแบตเตอรี่เกลือ วิธีนี้ได้รับการอธิบายโดย Weinstein และ Leitz ว่า "สามารถใช้เมมเบรนแลกเปลี่ยนไอออนบวกและไอออนลบสลับกันเพื่อสร้างพลังงานไฟฟ้าจากพลังงานอิสระของน้ำในแม่น้ำและน้ำทะเล"
เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับพลังงานประเภทนี้ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น แม้ว่าหลักการพื้นฐานจะถูกค้นพบตั้งแต่ทศวรรษ 1950 แล้วก็ตาม การกำหนดมาตรฐานและความเข้าใจอย่างถ่องแท้ถึงวิธีการต่างๆ ที่สามารถนำความแตกต่างของความเค็มมาใช้ประโยชน์ได้นั้น เป็นเป้าหมายสำคัญที่ต้องมุ่งมั่นเพื่อให้แหล่งพลังงานสะอาดนี้มีความเป็นไปได้มากขึ้นในอนาคต
วิธีการคาปาซิทีฟ
วิธีที่สามคือ วิธีคาปาซิทีฟ ของDoriano Brogioli [ 7 ]ซึ่งค่อนข้างใหม่และจนถึงขณะนี้ได้รับการทดสอบในระดับห้องปฏิบัติการเท่านั้น ด้วยวิธีนี้สามารถสกัดพลังงานออกมาจากการผสมน้ำเค็มและน้ำจืดได้โดยการชาร์จอิเล็กโทรดที่สัมผัสกับน้ำเค็มเป็นวัฏจักร ตามด้วยการปล่อยประจุในน้ำจืด เนื่องจากปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่ต้องการในระหว่างขั้นตอนการชาร์จนั้นน้อยกว่าที่ได้รับในระหว่างขั้นตอนการปล่อยประจุ แต่ละรอบที่เสร็จสมบูรณ์จึงผลิตพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ คำอธิบายที่เข้าใจง่ายของผลกระทบนี้คือไอออน จำนวนมาก ในน้ำเค็มจะทำให้ประจุบนอิเล็กโทรดแต่ละตัวเป็นกลางอย่างมีประสิทธิภาพโดยการสร้างชั้นบาง ๆ ของประจุตรงข้ามที่อยู่ใกล้กับพื้นผิวอิเล็กโทรดมาก ซึ่งเรียกว่าชั้นไฟฟ้าคู่ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าเหนืออิเล็กโทรดจึงยังคงต่ำในระหว่างขั้นตอนการชาร์จและการชาร์จจึงค่อนข้างง่าย ระหว่างขั้นตอนการชาร์จและการปล่อยประจุ อิเล็กโทรดจะถูกนำมาสัมผัสกับน้ำจืด หลังจากนั้นจะมีไอออนน้อยลงที่จะทำให้ประจุบนอิเล็กโทรดแต่ละตัวเป็นกลาง ทำให้แรงดันไฟฟ้าเหนืออิเล็กโทรดเพิ่มขึ้น ขั้นตอนการคายประจุที่ตามมาจึงสามารถส่งมอบพลังงานได้ในปริมาณที่ค่อนข้างสูง คำอธิบายทางกายภาพคือ ในตัวเก็บประจุที่มีประจุไฟฟ้า จะมีแรงดึงดูดทางไฟฟ้า ซึ่งกันและกัน ระหว่างประจุไฟฟ้าบนขั้วไฟฟ้าและประจุไอออนในของเหลว เพื่อดึงไอออนออกจากขั้วไฟฟ้าที่มีประจุ ความดันออสโมติกจะต้องทำงานงานที่ทำนี้จะเพิ่มพลังงานศักย์ไฟฟ้าในตัวเก็บประจุ คำอธิบายทางอิเล็กทรอนิกส์คือความจุเป็นฟังก์ชันของความหนาแน่นของไอออน การสร้างความแตกต่างของความเค็มและการปล่อยให้ไอออนบางส่วนแพร่กระจายออกจากตัวเก็บประจุจะลดความจุลง ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าจึงต้องเพิ่มขึ้น เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าเท่ากับอัตราส่วนของประจุต่อความจุ
ความแตกต่างของความดันไอ: วงจรเปิดและวงจรดูดซับความเย็น (วงจรปิด)
วิธีการทั้งสองนี้ไม่พึ่งพาเมมเบรน ดังนั้นข้อกำหนดด้านการกรองจึงไม่สำคัญเท่ากับในโครงการ PRO และ RED
วงจรเปิด
คล้ายกับวงจรเปิดในการแปลงพลังงานความร้อนจากมหาสมุทร (OTEC) ข้อเสียของวงจรนี้คือปัญหาที่ยุ่งยากของกังหันขนาดใหญ่ (75 เมตรขึ้นไป) ที่ทำงานที่ความดันต่ำกว่าความดันบรรยากาศ เพื่อดึงพลังงานระหว่างน้ำที่มีความเค็มต่ำและน้ำที่มีความเค็มสูงกว่า
วงจรทำความเย็นแบบดูดซับ (วงจรปิด)
ในระบบ ทำความเย็นแบบดูดซับด้วยการพ่นน้ำเพื่อลดความชื้นในอากาศไอน้ำจะละลายลงใน ส่วนผสมของน้ำเกลือ ที่ดูดความชื้นได้ง่ายโดยใช้พลังงานออสโมซิสเป็นตัวกลาง แหล่งพลังงานหลักมาจากความแตกต่างของอุณหภูมิ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวัฏจักรเครื่องยนต์ความร้อน ทางเทอร์ โมไดนามิก
สระน้ำพลังงานแสงอาทิตย์
ที่เหมืองโพแทชเอ็ดดี้ในรัฐนิวเม็กซิโก มีการใช้เทคโนโลยีที่เรียกว่า " บ่อพลังงานแสงอาทิตย์ แบบไล่ระดับความเค็ม" (SGSP) เพื่อผลิตพลังงานที่จำเป็นสำหรับเหมือง วิธีนี้ไม่ได้ใช้พลังงานออสโมซิสแต่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์เท่านั้น (ดู: บ่อพลังงานแสงอาทิตย์ ) แสงแดดที่ส่องลงมาถึงก้นบ่อน้ำเค็มจะถูกดูดซับเป็นความร้อน ผลของกระแสลมร้อนตามธรรมชาติที่ "ความร้อนลอยขึ้น" จะถูกปิดกั้นโดยใช้ความแตกต่างของความหนาแน่นระหว่างสามชั้นที่ประกอบกันเป็นบ่อ เพื่อกักเก็บความร้อน ชั้นกระแสลมร้อนด้านบนเป็นชั้นบนสุด ตามด้วยชั้นไล่ระดับความเค็มคงที่ และชั้นความร้อนด้านล่าง ชั้นไล่ระดับความเค็มคงที่มีความสำคัญที่สุด น้ำเค็มในชั้นนี้ไม่สามารถลอยขึ้นไปยังชั้นที่สูงกว่าได้ เพราะน้ำเค็มด้านบนมีความเค็มต่ำกว่า จึงมีความหนาแน่นน้อยกว่าและลอยตัวได้มากกว่า และไม่สามารถจมลงไปยังระดับที่ต่ำกว่าได้ เพราะน้ำเค็มในระดับนั้นมีความหนาแน่นมากกว่า โซนกลางนี้ ซึ่งเป็นโซนที่มีการไล่ระดับอุณหภูมิคงที่ จะกลายเป็น "ฉนวน" สำหรับชั้นล่าง (แม้ว่าจุดประสงค์หลักคือการปิดกั้นการพาความร้อนตามธรรมชาติ เนื่องจากน้ำเป็นฉนวนที่ไม่ดี) น้ำจากชั้นล่าง ซึ่งเป็นโซนกักเก็บ จะถูกสูบออกไป และความร้อนจะถูกนำไปใช้ในการผลิตพลังงาน โดยปกติจะใช้กังหันในวงจรRankine แบบอินทรีย์[ 20 ]
ในทางทฤษฎี บ่อพลังงานแสงอาทิตย์สามารถใช้ในการผลิตพลังงานออสโมซิสได้ หากใช้การระเหยจากความร้อนของแสงอาทิตย์เพื่อสร้างความแตกต่างของความเค็มและนำพลังงานศักยภาพในความแตกต่างของความเค็มนี้มาใช้โดยตรงโดยใช้วิธีใดวิธีหนึ่งในสามวิธีแรกข้างต้น เช่น วิธีการเก็บประจุ
ท่อนาโนโบรอนไนไตรด์
ทีมวิจัยได้สร้างระบบทดลองโดยใช้โบรอนไนไตรด์ซึ่งให้พลังงานมากกว่าต้นแบบของ Statkraft มาก ระบบนี้ใช้เยื่อที่ไม่สามารถซึมผ่านได้และเป็นฉนวนไฟฟ้า ซึ่งถูกเจาะด้วยท่อนาโนโบรอนไนไตรด์เดี่ยวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกเพียงไม่กี่สิบนาโนเมตร โดยใช้เยื่อนี้กั้นระหว่างอ่างเก็บน้ำเค็มและอ่างเก็บน้ำจืด ทีมวิจัยได้วัดกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านเยื่อโดยใช้ขั้วไฟฟ้าสองขั้วที่จุ่มอยู่ในของเหลวทั้งสองด้านของท่อนาโน
ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าอุปกรณ์ดังกล่าวสามารถสร้างกระแสไฟฟ้าได้ในระดับนาโนแอมแปร์ นักวิจัยอ้างว่านี่เป็นผลผลิตที่มากกว่าเทคนิคอื่นๆ ที่รู้จักกันในการเก็บเกี่ยวพลังงานออสโมซิสถึง 1,000 เท่า และทำให้ท่อนาโนโบรอนไนไตรด์เป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพอย่างยิ่งในการเก็บเกี่ยวพลังงานจากความแตกต่างของความเค็มเพื่อนำไปใช้เป็นพลังงานไฟฟ้า
ทีมงานอ้างว่า เมมเบรน ขนาด 1 ตารางเมตร (11 ตารางฟุต)สามารถสร้างพลังงานได้ประมาณ 4 กิโลวัตต์ และสามารถผลิตพลังงานได้มากถึง 30 เมกะวัตต์ชั่วโมงต่อปี[ 21 ]
ในการประชุมฤดูใบไม้ร่วงของ Materials Research Society ปี 2019 ทีมจากมหาวิทยาลัยรัตเกอร์สได้รายงานการสร้างเมมเบรนที่มี BNNT ประมาณ 10 ล้านตัวต่อลูกบาศก์เซนติเมตร[ 22 ] [ 23 ]
การใช้พลังงานเหลือทิ้งที่มีแคลอรีต่ำในการสร้างแอมโมเนียมไบคาร์บอเนตความเข้มข้นสูงขึ้นใหม่ในสารละลายที่มีความเค็มต่ำ
ที่มหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนียสเตท ดร. โลแกนพยายามใช้ความร้อนเหลือทิ้งที่มีแคลอรีต่ำโดยอาศัยข้อเท็จจริงที่ว่าแอมโมเนียมไบคาร์บอเนตสลายตัวเป็น NH และ CO ในน้ำอุ่นเพื่อสร้างแอมโมเนียมไบคาร์บอเนตขึ้นใหม่ในน้ำเย็น ดังนั้นในระบบปิดที่ผลิตพลังงาน RED จึงรักษาระดับความเค็มที่แตกต่างกันสองระดับไว้ได้[ 24 ]
อาจส่งผลกระทบเชิงลบต่อสิ่งแวดล้อม
สภาพแวดล้อมทางทะเลและแม่น้ำมีความแตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัดในด้านคุณภาพน้ำ โดยเฉพาะความเค็ม สัตว์น้ำแต่ละชนิดปรับตัวให้สามารถอยู่รอดได้ในสภาพแวดล้อมทางทะเล น้ำกร่อย หรือน้ำจืด มีบางชนิดที่สามารถทนต่อทั้งสองสภาพแวดล้อมได้ แต่โดยทั่วไปแล้วชนิดเหล่านี้จะเจริญเติบโตได้ดีที่สุดในสภาพแวดล้อมทางน้ำที่เฉพาะเจาะจง ผลิตภัณฑ์ของเสียหลักของเทคโนโลยีการไล่ระดับความเค็มคือน้ำกร่อย การปล่อยน้ำกร่อยลงสู่แหล่งน้ำโดยรอบ หากทำในปริมาณมากและสม่ำเสมอ จะทำให้ความเค็มผันผวน แม้ว่าความผันแปรของความเค็มบางอย่างจะเป็นเรื่องปกติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริเวณที่น้ำจืด (แม่น้ำ) ไหลลงสู่มหาสมุทรหรือทะเลอยู่แล้ว แต่ความผันแปรเหล่านี้จะมีความสำคัญน้อยลงสำหรับแหล่งน้ำทั้งสองแห่งเมื่อมีน้ำเสียกร่อยเข้ามาเกี่ยวข้อง การเปลี่ยนแปลงความเค็มอย่างรุนแรงในสภาพแวดล้อมทางน้ำอาจส่งผลให้พบความหนาแน่นต่ำของทั้งสัตว์และพืชเนื่องจากไม่สามารถทนต่อการลดลงหรือเพิ่มขึ้นของความเค็มอย่างฉับพลันและรุนแรงได้[ 25 ]ตามความคิดเห็นของนักสิ่งแวดล้อมที่แพร่หลาย ความเป็นไปได้ของผลกระทบเชิงลบเหล่านี้ควรได้รับการพิจารณาโดยผู้ดำเนินการสถานประกอบการพลังงานสีน้ำเงินขนาดใหญ่ในอนาคต
ผลกระทบของน้ำกร่อยต่อระบบนิเวศสามารถลดลงได้โดยการสูบน้ำกร่อยออกสู่ทะเลและปล่อยลงสู่ชั้นกลางน้ำ ให้ห่างจากระบบนิเวศบนผิวน้ำและก้นทะเล
การปนเปื้อนและการดึงน้ำเข้าไปในโครงสร้างรับน้ำเป็นเรื่องที่น่ากังวล เนื่องจากมีการใช้น้ำจากแม่น้ำและน้ำทะเลในปริมาณมากในโครงการ PRO และ RED ใบอนุญาตก่อสร้างโครงสร้างรับน้ำต้องเป็นไปตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวด และโรงงานผลิตน้ำจืดและโรงไฟฟ้าที่ใช้น้ำผิวดินบางครั้งต้องประสานงานกับหน่วยงานท้องถิ่น รัฐ และรัฐบาลกลางต่างๆ เพื่อขออนุญาต ซึ่งอาจใช้เวลานานถึง 18 เดือน
ฐานข้อมูล Tethysให้การเข้าถึงเอกสารทางวิทยาศาสตร์และข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับผลกระทบทางสิ่งแวดล้อมที่อาจเกิดขึ้นจากพลังงานการไล่ระดับความเค็ม[ 26 ]
ดูเพิ่มเติม
- ฟอร์เวิร์ดออสโมซิส – กระบวนการทำน้ำให้บริสุทธิ์
- การกลับขั้วด้วยไฟฟ้า ( EDR ) – เทคนิคการแยกเกลือออกจากน้ำ
- การอิเล็กโทรไดอะลิซิสแบบย้อนกลับ
- ระบบ รีเวิร์สออสโมซิส – กระบวนการทำน้ำให้บริสุทธิ์
- เยื่อกึ่งซึมผ่านได้ – เยื่อชนิดหนึ่ง
- พลังงานจากทะเล – พลังงานที่ได้จากมหาสมุทร
- พลังงานสีเขียว – พลังงานที่ตอบสนองความต้องการทางสังคม เศรษฐกิจ และสิ่งแวดล้อมอย่างมีความรับผิดชอบหน้าเว็บที่แสดงคำอธิบายสั้น ๆ ของเป้าหมายการเปลี่ยนเส้นทาง
- พลังงานหมุนเวียน – พลังงานที่ได้จากทรัพยากรหมุนเวียน
- ฟิวจาซิตี้ – ความดันย่อยที่มีประสิทธิภาพ
- เซลล์ความเข้มข้น – เซลล์กัลวานิก
- บ่อน้ำพลังงานแสงอาทิตย์ – พลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์
ลิงก์ภายนอก
- แผนการจัดการน้ำของเนเธอร์แลนด์เพื่อเปลี่ยนพลังงานสีเขียวให้เป็นสีน้ำเงิน(เก็บถาวรเมื่อ 2009-12-24 ที่Wayback Machine)
- ClimateTechWiki: พลังงานจากมหาสมุทร: การใช้ความแตกต่างของความเค็มในการผลิตไฟฟ้า
- พอร์ทัลและแหล่งรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับพลังงานหมุนเวียนทางทะเลเครือข่ายฐานข้อมูลที่ให้การเข้าถึงข้อมูลด้านพลังงานทางทะเลอย่างครอบคลุม
- พื้นฐานพลังงานทางทะเล: พลังงานจากความแตกต่างของความเค็มข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับพลังงานจากความแตกต่างของความเค็ม
- ฐานข้อมูลโครงการพลังงานทางทะเลฐานข้อมูลที่ให้ข้อมูลล่าสุดเกี่ยวกับการใช้งานพลังงานทางทะเลในสหรัฐอเมริกาและทั่วโลก
- ฐานข้อมูลเททิส (Tethys Database)ฐานข้อมูลที่รวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับผลกระทบทางสิ่งแวดล้อมที่อาจเกิดขึ้นจากการพัฒนาพลังงานทางทะเลและพลังงานลมในทะเล
- ฐานข้อมูลวิศวกรรมเททิส (Tethys Engineering Database)ฐานข้อมูลที่รวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับการออกแบบทางเทคนิคและวิศวกรรมของอุปกรณ์พลังงานทางทะเล
- คลังข้อมูลด้านพลังงานทางทะเลและพลังงานน้ำฐานข้อมูลสำหรับข้อมูลทั้งหมดที่รวบรวมโดยโครงการวิจัยและพัฒนาพลังงานทางทะเลที่ได้รับทุนสนับสนุนจากกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา