結合太陽熱發電與儲能,可望達成 100% 綠能海水淡化

發佈日期: 2018 年 05 月 23 日 14:09 | 作者: | 分類: 產業資訊

海水淡化對於乾燥炎熱近海國家相當重要,目前約有 150 個國家採用化石燃料進行海水淡化。不過西班牙能源、環境暨科技研究中心科學家 Diego-César Alarcón-Padilla 指出,假如一直利用不可再生燃料來維持基本民生需求,將容易對環境與資源造成更大危害。

世界上總共約有 16,000 座海水淡化工廠,但 Alarcón-Padilla 表示目前沒有任何一座海水淡化廠是用再生能源驅動,而隨著年復一年的氣候變遷、人口增加以及水資源污染,乾燥地區會需要越來越多淡水。

不過由於民生用水不容許任何差錯,海水淡化也是相對保守的產業,用電來源也不能是間歇性能源,如果想要穩定用水來源並達成綠能永續,可能還需要更多政策鼓勵與嘗試。對此 Alarcón-Padilla 提出不少解決方案,並認為可結合搭載儲能的聚光太陽熱發電(CSP)與逆滲透技術(Reverse Osmosis)達成 100% 綠能海水淡化。

雖然以成本來說太陽光電比 CSP 還要低,2018 年 2 月阿拉伯聯合大公國也通過一項突破性嘗試,打造太陽光電海水淡化專案,並可在夜間將電力輸送到電網,但 Alarcón-Padilla 認為太陽光電調度靈活度不高,且太陽光電大規模儲電成本仍昂貴,可能無法達到「百分之百」綠能。

而 CSP 儲能方式多樣,除了儲熱也以將多餘的太陽能儲存在淡水中,進而提高收益,Alarcón-Padilla 表示,儲存能量相當昂貴,相較之下儲水就很便宜,當電力需求低時也能運用海水淡化技術產生更多水。

CSP 與逆滲透技術組合

由於 CSP 可長時間儲存熱量,原先 Alarcón-Padilla 認為可用於熱能驅動脫鹽(thermal desalination)技術來淡化海水,但該工廠得建設在近海處,可能會造成鹽腐蝕,且海邊的直射日照值也比內陸還要低,因此他覺得可遠離海岸的逆滲透(RO)技術較適合。

圖為逆滲透示意圖,來源:worldsteel via Flickr CC BY-ND 2.0

逆滲透技術除了家用飲水機,最主要用於海水淡化技術,利用壓力與逆滲透膜來分離水與鹽。通常在薄膜兩側放置淡水及海水,由於滲透壓不一水分子會從淡水流向海水,直到兩邊達成平衡狀態才會停止,而如果在海水那一側施加壓力,海水中的水分子便會流向淡水,最後無法穿透薄膜的高鹽份水會再排回海中。

而該類型工廠興建迅速、操作容易,大型逆滲透海水淡化廠建設費用也已低於其他海水淡化工廠,而其是否耗電則取決於海水鹽度,鹽度越高便需要越大的壓力與電力。Alarcón-Padilla 表示,西班牙近海鹽度約為每公升 34 到 35 克,需要 3KWh 才能生產 1 立方公尺的淡水。而中東鹽度較高,海水鹽分約每公升 40 至 45 克,相同量得消耗 4.5KWh。

總體來說該逆滲透技術可建設於於內陸,技術成熟度與成本也占優勢,更適合與 CSP 發展 100% 再生能源海水淡化。(文/DaisyChuang)

(圖片來源:Pixabay

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