FacePla.net

В заголовке нет ошибки, не из "космоса", а именно из "осмоса"

Мы каждый день убеждаемся, что нас окружает масса самых неожиданных источников возобновляемой энергии. Кроме Солнца, ветра, течений и приливов для выработки электроэнергии можно использовать генераторы, работающие на соли – верней, на разнице, которую она создает между пресной и морской водой. Эта разница именуется градиентом солености, и благодаря явлению осмоса может быть использована для получения избыточного давления жидкости, которое преобразуется в электрическую привычными турбинами. 

Известно несколько способов преобразования энергии градиента солености в электроэнергию. Наиболее перспективный на сегодня — преобразование с помощью осмоса, поэтому часто говорят об энергии градиента солености как об энергии осмоса. Но принципиально возможны и другие способы преобразования энергии градиента солености.

Явление осмоса заключается в следующем. Если взять полупроницаемую мембрану (перепонку) и поместить ее в качестве перегородки в каком-либо сосуде между пресной и соленой водой, то осмотические силы начнут как бы перекачивать пресную воду в соленую. Молекулы пресной воды будут переходить через разделительную мембрану во вторую половину сосуда, заполненную соленой водой, а молекулы соли мембрана не будет пропускать в первую половину с пресной водой. За это свойство мембрана и называется полупроницаемой. Выделяющаяся при этом процессе энергия проявляется в виде повышенного давления, возникающего в части сосуда с соленой водой. Это — осмотическое давление (иногда называют осмотическим водопадом). Максимальное значение осмотического давления — разность давлений между раствором (т. е. соленой водой) и растворителем (т. е. пресной водой), при которой осмос прекращается, что происходит из-за образования равенства давлений по обе стороны полупроницаемой мембраны. Образовавшееся повышенное давление в половине сосуда с соленой водой уравновешивает осмотические силы, вытеснявшие молекулы пресной воды через полупроницаемую мембрану в соленую воду.

Явление осмоса известно давно. Впервые его наблюдал А. Подло в 1748 г., но детальное изучение началось более столетия спустя. В 1877 г. В. Пфеффер впервые измерил осмотическое давление при изучении водных растворов тростникового сахара. В 1887 г. Вант-Гофф на основе данных опытов Пфеффера установил закон, определяющий осмотическое давление в зависимости от концентрации растворенного вещества и температуры. Он показал, что осмотическое давление раствора численно равно давлению, которое оказали бы молекулы растворенного вещества, если бы находились в газообразном состоянии при тех же значениях температуры и концентрации.

Для получения осмотической энергии необходимо иметь вблизи более или менее концентрированного раствора источник с малой концентрацией соли. В условиях Мирового океана такими источниками являются устья впадающих в него рек.

Энергия градиента солености, рассчитанная по осмотическому давлению, не подвергается ограничениям по КПД, связанным с циклом Карно; в этом заключается одна из положительных особенностей этого вида энергии. Вопрос состоит в том, как лучше преобразовать ее в электроэнергию.

Первая в мире электростанция, использующая для выработки электричества явление осмоса, открылась на днях в Норвегии. Используя в своей работе только соленую и пресную воду, нынешний прототип электростанции будет вырабатывать 2-4 киловатта, но в перспективе эта цифра значительно увеличится.Для производства энергии станция, построенная норвежской компанией Statkraft, использует явление осмоса, то есть движения растворов через мембрану в сторону большей концентрации солей. Поскольку концентрация солей в обычной морской воде выше, чем в пресной, между разделенными мембраной пресной и соленой водой развивается явление осмоса, и движение потока воды заставляет работать турбину, вырабатывающую энергию.Мощность уже запущенного прототипа невелика и составляет два-четыре киловатт-часа. Как пояснил менеджер проекта Штейн Эрик Скилхаген, цели сразу построить промышленных масштабов электростанцию перед компанией не стояло, важнее было показать, что данная технология в принципе может использоваться в энергетике.Идея использовать явление осмоса для выработки электричества была впервые предложена активистами экологических движений еще в 1992 году, отмечает сайт компании Statkraft. По расчетам инженеров, сегодня можно построить осмотическую электростанцию мощностью 1700 киловатт в час. При этом, в отличие от других станций на альтернативных источниках энергии – солнечной или ветровой – погода не будет оказывать никакого влияния на режим работы станции. Мощности существующего прототипа хватит, чтобы обеспечить электричеством всего лишь кофеварку, но уже к 2015 году Statkraft надеется построить электростанцию, снабжающую электричеством поселок из 10 тысяч частных домов.

Среди предстоящих задач – поиск более энергоэффективных мембран. У применяющихся на станции в Хуруме, что в 60 км к югу от Осло, этот показатель составляет 1 Вт/м2. Через некоторое время Statkraft увеличит мощность до 2-3 Вт, но для выхода на рентабельный уровень необходимо добиться 5 Вт.

Источник: www.popmech.ru, www.briansk.ru, www.wewees.ru, wikipedia.org