9 اکتبر 2023 – توسط چن نا، آکادمی علوم چین-ادغام فرآیندهای نمک‌زدایی و ذخیره‌سازی یخ نه تنها به مسئله مصرف بالای انرژی می‌پردازد، بلکه استفاده از منابع انرژی را نیز به حداکثر می‌رساند. اعتبار: گروه دکتر چن
روش های مرسوم نمک زدایی آب دریا شامل نمک زدایی چند اثره (MED)، اسمز معکوس (RO) و نمک زدایی انجمادی (FD) می باشد. برخی از این روش ها انرژی زیادی مصرف می کنند، در حالی که برخی دیگر کیفیت آب نسبتاً ضعیفی تولید می کنند. بنابراین، پتانسیل بهبود در این روش های نمک زدایی مرسوم وجود دارد.
در سال های اخیر، مصرف انرژی ساختمان ها به طور مداوم در حال افزایش بوده است، به طوری که مصرف انرژی سرمایش بخش قابل توجهی از مصرف کلی انرژی را تشکیل می دهد. فناوری ذخیره سازی یخ نقش مهمی در رسیدگی به این موضوع دارد.
فرآیند ذوب یخ در ذخیره سازی یخ را می توان با فرآیند یخ سازی در نمک زدایی انجمادی آب دریا همراه کرد. به طور همزمان، با استفاده از فناوری پمپ حرارتی، می توان به فرآیندهای یخ سازی و گرمایش دست یافت و در نتیجه نمک زدایی انجماد، ذخیره یخ و تبخیر چند اثر را جفت کرد. این ادغام باعث افزایش کارایی اقتصادی سیستم می شود.
در یک مطالعه منتشر شده در انرژی، گروه دکتر چن لونگ شیانگ از موسسه تحقیقاتی فوجیان در مورد ساختار ماده آکادمی علوم چین، با هدف دستیابی به استفاده از انرژی پاک و کارآمد با پرداختن به مصرف انرژی بالا در طول فرآیندهای نمک‌زدایی و ذخیره‌سازی یخ، تلاش می‌کنند.
محققان از تفاوت قیمت ها در ساعات اوج بار و غیر اوج مصرف برای اجرای یک سیستم بهره برداری انرژی چند مرحله ای استفاده کردند، جایی که یخ در طول شب تولید و ذخیره می شود و در طول روز ذوب می شود تا خنک کننده باشد. در ساعات کم مصرف، یخ با استفاده از برق مازاد با قیمت پایین تولید می‌شود و برای استفاده بعدی ذخیره می‌شود. در ساعات اوج مصرف، یخ ذخیره‌شده ذوب می‌شود تا خنک‌کننده آزاد شود و استفاده از برق گران‌قیمتی که توسط سیستم‌های تهویه مطبوع مصرف می‌شود، کاهش می‌یابد. ادغام فرآیندهای نمک‌زدایی و ذخیره‌سازی یخ نه تنها به مسئله مصرف بالای انرژی می‌پردازد، بلکه استفاده از منابع انرژی را نیز به حداکثر می‌رساند.
محققان یک سیستم جفت شده ایجاد کردند که ذخیره یخ، نمک زدایی انجمادی و تبخیر چند اثر آب دریا را با استفاده از یک سیستم پمپ حرارتی یکپارچه می کند. اواپراتور سیستم پمپ حرارتی انرژی خنک کننده را برای تهیه آب فوق خنک فراهم می کند که سپس با استفاده از روش های اولتراسونیک به یخ لجن تبدیل می شود. یخ در حال ذوب تحت عملیات نمک زدایی گریز از مرکز در دستگاه سانتریفیوژ قرار می گیرد. یخ نمک زدایی شده وارد سیستم ذخیره سازی یخ می شود تا خنک کننده ساختمان ها باشد و پس از ذوب شدن به عنوان منبع آب شیرین عمل می کند.
علاوه بر این، دمای سمت کندانسور سیستم پمپ حرارتی تقریباً بین 60 تا 70 درجه سانتیگراد است که بسیار نزدیک به دمای تبخیر اولین اثر در نمک‌زدایی چند اثره است. اواپراتور اثر اول سیستم تبخیر چند اثره نیز به عنوان کندانسور سیستم پمپ حرارتی عمل می کند. بخار ثانویه تولید شده از این فرآیند انرژی را برای مراحل بعدی تبخیر و نمک زدایی آب دریا فراهم می کند که منجر به تولید آب شیرین با کیفیت بالا می شود.
سیستم جفت شده جدید از نظر زیست محیطی نسبت به سیستم های سنتی برتری دارد، واحد تولید CO2 شدت انتشار (UPCE) تنها 15.50 کیلوگرم بر دلار است که در مقایسه با سیستم های سنتی کاهش 7.68 درصدی دارد. این نشان دهنده یک راه حل جذاب است که مزایایی را از نظر ترمودینامیک، اقتصادی و اثرات زیست محیطی ارائه می دهد.
این مطالعه یک سیستم جفت شده جدید را پیشنهاد می‌کند که خنک‌کننده ذخیره‌سازی یخ و نمک‌زدایی آب دریا را ترکیب می‌کند و راه‌حلی بالقوه برای مناطقی با نیازهای خنک‌کننده و تامین آب شیرین همزمان ارائه می‌دهد.
