تحلية المياه بالطاقة الشمسية

طرق تحلية المياه بالطاقة الشمسية

الطريقة الأولى

• إنها الطريقة المباشرة، والمعروفة باسم طريقة التجميع الشمسي، والتي تقترن بالتقطير، لأنها تنفذ هذه العملية فِيْ دورة بسيطة.
• هذا النوع مذكور فِيْ أدلة البقاء على قيد الحياة البحرية ويستخدم فِيْ العديد من محطات تحلية المياه الصغيرة ومعامل التقطير.
• كَمْا يتم إنتاج الماء بطريقة التقطير المباشرة بالمجمع الشمسي بحيث يتناسب مع مساحة السطح الشمسي ويتناسب أيضًا مع زاوية حدوثه.
• يقدر متوسط ​​قيمة طريقة تحلية المياه هذه بحوالي 3 إلَّى 4 أيام.
• نظرًا لهذه التناسب والتكلفة العالية نسبيًا للممتلكات ومواد البناء، نحتاج إلَّى بناء جهاز ثابت يستخدم فِيْ هذه الطريقة المباشرة.
  • هذا يجعلنا نفضل أن تكون النباتات المستخدمة فِيْ هذه الطريقة هِيْ تلك التي يقل إنتاجها عَنّْ 200 مم.

الطريقة الثانية

هِيْ الطريقة غير المباشرة لتحلية المياه بالطاقة الشمسية، حيث يتم استخدام نظامين منفصلين

• النظام الأول مجموعة مجمعات شمسية، حيث تتكون من مجمعات حرارية ضوئية أو سائلة.
• النظام الثاني محطة تحلية تقليدية منفصلة.
  • يعتمد الإنتاج غير المباشر على كفاءة المصنع وانخفاض تكلفة الوحدة الذي يحدث عمومًا مع زيادة الحجم.
  • يتم تحليل العديد من الترتيبات النباتية المختلفة نظريًا، وفِيْ بعض الحالات يتم اختبارها واختبارها تجريبيًا.
  • تتضمن هذه الطريقة الترطيب متعدد التأثيرات والتقطير الوميض متعدد المراحل والتقطير متعدد التأثيرات.
• ويشمل أيضًا الغليان متعدد التأثيرات، والترطيب والتجفِيْف، والتناضح العكسي، وتأثير التقطير بالتجميد، على سبيل المثال لا الحصر.
• تتوفر أنظمة تحلية المياه بالطاقة الشمسية غير المباشرة باستخدام الألواح الكهروضوئية والتناضح العكسي تجاريًا وهِيْ قيد الاستخدام منذ عام 2009.
• سيصل إنتاجها إلَّى 1600 لتر بحلول عام 2013، حيث تنتج 420 لترًا فِيْ الساعة لكل نظام، و 200 لترًا يوميًا لكل متر مربع من الألواح.

أنواع تحلية المياه بالطاقة الشمسية

• هناك طريقتان رئيسيتان لتحقيق تحلية المياه باستخدام الطاقة الشمسية، من خلال تغيير المرحلة عَنّْ طريق المدخلات الحرارية.
• أو أنها فِيْ مرحلة واحدة باستخدام الفصل الميكانيكي.
• يمكن تحقيق تغيير الطور أو متعدد المراحل بطريقتين، إما عَنّْ طريق التقطير الشمسي المباشر أو غير المباشر.
• حيث يمكن غالبًا تحقيق مرحلة باستخدام الخلايا الكهروضوئية لإنتاج الكهرباء لتشغيل المضخات.
• على الرغم من أن الطرق التجريبية يتم دراستها باستخدام الالتقاط الحراري الشمسي لتوفِيْر هذه الطاقة الميكانيكية.
• التقطير الومضي متعدد المراحل وهُو أحد الأساليب التقليدية والأكثر انتشارًا لتغيير الطور لتحقيق تحلية المياه.
• يمثل هذا النوع من التقطير 45٪ من إجمالي قدرة التحلية العالمية و 93٪ من جميع الطرق الحرارية.

أمثلة على محطات تحلية المياه التي تستخدم الطاقة الشمسية

تتم دراسة مشتقات الطاقة الشمسية، وفِيْ بعض الحالات، يمكن تنفِيْذ هذه الطاقة فِيْ المصانع الصغيرة والمتوسطة الحجم حول العالم. من أمثلة هذه المصانع ما يلي

• مصنع Margherita di Savoia، حيث يوجد فِيْ إيطاليا مصنع لتحلية المياه بالطاقة الشمسية، ويتراوح الإنتاج بين 50 و 60 مترًا مكعبًا فِيْ اليوم.
  • استخدم البركة الشمسية التي تحتوي على الملوحة، بحيث توفر الطاقة الحرارية والقدرة على التخزين.
• يوجد فِيْ إل باسو بولاية تكساس مشروع مماثل قيد التشغيل ينتج 19 متر مكعب / يوم.
• فِيْ الكويت، قاموا ببناء منشأة حكومية باستخدام قنوات الجامعات المكافئة.
  • وذلك لتوفِيْر الطاقة الحرارية الشمسية اللازمة لإنتاج 100 متر مكعب من المياه العذبة يوميًا.
• فِيْ شمال الصين، هناك عملية تجريبية تلقائية بدون طيار باستخدام 80 مترًا مربعًا من مجمعات الطاقة الشمسية ذات الأنبوب المفرغ.
• يتم دمج هذا مع توربينات الرياح كيلوواط، والتي تدير العديد من المضخات الصغيرة، حتى تنتج 0.8 متر مكعب من المياه العذبة يوميًا.
• وجدنا أن بيانات الإنتاج تظهر أن التقطير الشمسي لها طاقة إنتاجية تتراوح من 6-60 لترًا / متر مربع فِيْ اليوم.
• يتناقض هذا مع الإنتاج القياسي الذي يبلغ 3-4 لترات / متر مربع من الطاقة الشمسية يوميًا.

المساوئ التي تواجهها المصانع الصغيرة عَنّْدما يتعلق الأمر بتحلية المياه بالطاقة الشمسية

• العيب الوحيد لهذه المحطات هُو أنها ذات كفاءة منخفضة للغاية أثناء بدء التشغيل أو فترات الطاقة المنخفضة.
• هذا لتحقيق أعلى مستوى من الكفاءة، حيث يعد هذا مطلبًا لانخفاضات الضغط التي تتحكَمْ فِيْها بعَنّْاية.
• هذا من خلال كل مرحلة ومدخلات الطاقة ثابت.
• نتيجة لذلك، تتطلب التطبيقات الشمسية شكلاً من أشكال تخزين الطاقة الحرارية للتعامل مع التداخل السحابي.
• وأيضًا مع أوضاع الطاقة الشمسية المختلفة والتشغيل الليلي والتغيرات الموسمية فِيْ درجة حرارة الهُواء المحيط.
• من الممكن أيضًا زيادة سعة تخزين الطاقة الحرارية، حيث يمكن أن يحقق ذلك عملية أكثر استمرارية، ومعدلات الإنتاجية هِيْ النهج الأكثر كفاءة.