محققان نیروگاه های خنک کننده با آب های زیرزمینی شور را بررسی می کنند

22 مه 2023 -توسط دانشگاه وایومینگ -اعتبار: CC0 دامنه عمومی

یک تحلیل جدید به رهبری یک محقق دانشگاه وایومینگ نشان می‌دهد که آب‌های زیرزمینی شور این پتانسیل را دارند که جایگزین آب شیرین برای خنک کردن نیروگاه‌های زغال‌سنگ و گاز طبیعی و تقویت انعطاف‌پذیری در زیرساخت‌های انرژی شوند، اگرچه انجام این کار هزینه‌ای دارد .

این تحقیق در مجله Nature Water منتشر شده است.

با تهدید منابع آب شیرین به دلیل خشکسالی، تغییرات آب و هوایی و رشد سریع اجتماعی و اقتصادی، رقابت آب بین بخش برق و سایر بخش ها در حال افزایش است. در حالی که در حال گذار به آینده انرژی کم کربن، کربن زدایی نیروگاه های سوخت فسیلی با جذب و ذخیره کربن به طور قابل توجهی مصرف آب را افزایش می دهد و رقابت آب را تشدید می کند. چالش های آب، اپراتورهای نیروگاه را به کشف منابع آب جایگزین سوق می دهد.

تیم تحقیقاتی کرسی ممتاز دانشکده فنی و مهندسی و علوم فیزیک به سرپرستی هایبو ژای، روی و کاریل کلین از UW نوشت: «منابع آب غیر سنتی را می توان برای مقابله با خطرات آب ناشی از آب و هوا و مقابله با افزایش تقاضای آب برای کربن زدایی نیروگاه های سوخت فسیلی به کار برد..

«تصفیه آب‌های زیرزمینی شور برای خنک‌سازی تولید ترموالکتریک می‌تواند به کاهش رقابت بالقوه برای منابع آب شیرین در میان بخش‌های مختلف در مناطق تحت تنش آبی کمک کند».

این تحقیق شامل دکترای UW ژای است. دانشجو، زیتائو وو، به عنوان نویسنده اصلی مقاله مشارکت‌کنندگان دیگر از آزمایشگاه ملی فناوری انرژی در پیتسبورگ، پکن هستند. این دومین مقاله از یک پروژه چند ساله است. اولین مقاله که سال گذشته در مجله Applied Energy منتشر شد، امکان تغییر از برج های خنک کننده آبی به سیستم های خنک کننده خشک در نیروگاه های سوخت فسیلی را بررسی کرد.

حذف نمک ها و مواد معدنی اضافی محلول از آب شور می تواند به خودی خود انرژی بر باشد و آب نمک غلیظی تولید کند که نیاز به دفع دارد. روشی به نام تخلیه مایع صفر اثرات زیست‌محیطی نمک‌زدایی را به حداقل می‌رساند اما بسیار پرهزینه است.

محققان امکان سنجی فنی و اقتصادی چندین فرآیند نمک زدایی را بررسی کردند. آنها همچنین تخمین زدند که در نتیجه تصفیه آب شور برای خنک کردن نیروگاه چقدر آب شیرین صرفه جویی می شود، و مقرون به صرفه بودن بازسازی های تصفیه آب شور – و تأثیر آن بر ظرفیت خالص تولید نیروگاه ها را ارزیابی کردند. آنها به این نتیجه رسیدند که مقاوم سازی نیروگاه ها برای تصفیه آب های زیرزمینی شور می تواند تقریباً استفاده از آب شیرین را حذف کند، اما هزینه تولید برق را بین 8 تا 10 درصد افزایش می دهد.

وو می‌گوید: «مطالعه ما مبادلاتی را در صرفه‌جویی در آب شیرین، هزینه و کمبود ظرفیت تولید ناشی از استقرار نمک‌زدایی نشان می‌دهد.

محققان خواستار توسعه بیشتر فناوری‌هایی برای تصفیه آب شور، همراه با اکتشاف استفاده از سایر منابع آب غیر سنتی برای خنک‌سازی نیروگاه‌ها هستند. اینها شامل فاضلاب شهری تصفیه شده و همچنین آب تولید شده از استخراج نفت و گاز و مخازن ذخیره دی اکسید کربن است.

به گفته محققان، مبادلات شناسایی شده برای منابع مختلف آب غیر سنتی، شکاف های دانش را پر می کند تا تصمیمات و مدیریت آب در مقابل انرژی را بهتر اطلاع رسانی کند.