Використання енергії градієнта солоності в причорноморських регіонах (в рамках розвитку «блакитної» технології)
Анотація
Сьогодні людство знаходиться в пошуку нових джерел енергії, щоб зробити економіку стійкішою, а також необхідністю переходу до енергетики, що працює на принципах Carbon-Free Technology. Для Чорного моря це виявляється у прагненні успішної реалізації програми Blue Growth Accelerator, націленої на впровадження інноваційних технологій та альтернативних джерел енергії в енергетику Причорноморських країн, для розвитку «Блакитної економіки» та досягнення здорового, продуктивного та сталого його стану. Взаємодія прісної та солоної води може дати, по суті, необмежену, безкоштовну та чисту енергію. В основі вироблення такої енергії лежить так званий градієнт солоності, що виникає при змішуванні двох видів води. Після десятків років роботи та численних експериментів вчені розробили спосіб використання енергії градієнта солоності для отримання електрики. Такий вид електроенергії також називають «блакитний» (англ. Blue Energy), за асоціацією з кольором змішування прісної води та солоною при впаданні річок в океан. Місця (устя або дельти), де річки впадають в океани і моря, очищені завдяки фізико-хімічним процесам, що відбуваються під час змішування прісної та солоної води, мають воістину величезний енергетичний потенціал. У північно-західному регіоні Чорного моря, вздовж узбережжя між річками Дунай і Дніпро, є 21 лиман, деякі можна використовувати для генерування градієнта солоності. Метою роботи є визначення районів з необхідними умовами для використання енергії градієнту солоності, а також оцінка їх потенціалу на прикладі оцінки максимальної теоретичної потужності системи PRO. Результати розрахунку максимальної потужності показали, що найбільші значення отримані в літні місяці, коли солоність в лиманах досягає максимуму і, отже, збільшується її різниця з солоністю морської (річкової) води. Найбільш високими показниками максимальної теоретичної потужності мають Куяльницький лиман, озеро Сасик-Сиваш та Західний Сиваш, де йдеться про використання схеми морська вода – гіперсолоний розчин, за якої не витрачається прісна вода.
Завантаження
Посилання
Post, J.W., Hamelers, H.V.M. & Buisman, C.J.N. (2009). Influence of multivalent ions on power production from mix-ing salt and fresh water with a reverse electrodialysis system. Journal of Membrane Science, 330 (1-2), 65-72.
Acuna Mora, D. & de Rijck, A. (2015). Blue Energy: Salinity Gradient Power in Practice. GSDR 2015 Brief. 1-8. Available at: https://sustainabledevelopment.un.org/content/documents/5734Blue%20Energy.pdf
Panyor, L. (2006). Renewable energy from dilution of salt water with fresh water: Pressure retarded osmosis. Desal-ination, 199 (1-3), 408-410.
Post, J.W. (2009). Blue Energy: electricity production from salinity gradients by reverse electrodialysis. Wa-geningen: Wageningen University. Available at: https://edepot.wur.nl/12605
Ramon, G.Z., Feinberga, B.J. & Hoek, E.M.V. (2011). Membrane-based production of salinity-gradient power. Energy & Environmental Science, 11, 4423-4434. https://doi.org/10.1039/c1ee01913a
Bromley, L.A., Singh, D., Ray, P., Sridhar, S. & Read, S.M. (1974). Thermodynamic properties of sea salt solutions. American Institute of Chemical Engineering Journal, 20(2), 326-335. https://doi.org/10.1002/aic.690200218
Loeb, S. (1975). Method and Apparatus for Generating Power Utilizing Pressure-Retarded-Osmosis. U.S. Patent US3906250A, 16 September 1975. Available at: https://patents.google.com/patent/US3906250A/en (accessed 14.01.2023)
Helfer, F., Lemckert, C. & Anissimov, Y.G. (2014). Osmotic power with Pressure Retarded Osmosis: Theory, perfor-mance and trends – a review. Journal of Membrane Science, 453, 337-358. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2013.10.053
Norman, R.S. (1974). Water salination: A source of energy. Science, 4161, 350-352. https://doi.org/10.1126/science.186.4161.350
Loeb, S. (1998). Energy production at the Dead Sea by pressure-retarded osmosis: Challenge or chimera? Desalination, 120, 247-262. https://doi.org/10.1016/S0011-9164(98)00222-7
Salamanca, J.M., Álvarez-Silva, O., Higgins, A. & Tadeo, F. (2021). Analysis of the Intake Locations of Salinity Gradient Plants Using Hydrodynamic and Membrane Models. Water, 13, 1133. https://doi.org/10.3390/
Kelada, M.I. (2011). Induced symbiotic osmosis [iso] for salinity power generation. U.S. Patent US20110044824A1, 02/24/2011. Available at: https://patents.google.com/patent/US20110044824A1/en (accessed 14.01.2023)
Kelada, M.I. (2010). Global Potential of Hypersalinity Osmotic Power. MIK TechnologyHouston, Texas. Available at: http://miktechnology.com/hypersalinity.html (accessed 14.01.2023)
Kelada, M.I. (2009). Seawater Osmotic Salinity Power Reality. MIK Technology- Houston, Texas. Available at: http://miktechnology.com/powerfromseawater.html (accessed 14.01.2023)
Kelada, M.I. (2010). Global Hyper Saline Power Generation Qattara Depression Potentials. Fourteenth Interna-tional Middle East Power Systems Conference Cairo, Egypt, December, 19-21, 2010. Available at: http://miktechnology.com/qattara.html (accessed 14.01.2023)
Helfer, F., Sahin, O., Lemckert, C.J. & Anissimov, Y.G. (2013). Salinity gradient energy: a new source of renewable energy in Australia. Water Utility Journal, 5, 3-13.
Palko, H. (2017). Exploring potential sites for salinity gradient renewable energy on the North Carolina coast and evaluating the potential effects of local salinity regime variation on SAV communities due to reverse electro-dialysis effluent. Master’s thesis. Chapel Hill: University of North Carolina. Available at: https://cdr.lib.unc.edu/concern/dissertations/1v53jx67d?locale=en (accessed 14.01.2023)
Kempener, R. & Neumann, F. (2014). Salinity gradient energy technology brief. Technical report, International Renewable Energy Agency (IRENA).
Loeb, S. (2002). Large-scale power production by pressure-retarded osmosis, using river water and sea water pass-ing through spiral modules. Desalination, 143(2), 115-122. https://doi.org/10.1016/S0011-9164(02)00233-3
Emami, Y., Mehrangiza, S., Etemadib, A., Mostafazadehc, A. & Darvish, S. (2013). A Brief Review about Salinity Gradient Energy. International Journal of Smart Grid and Clean Energy, 2 (2), 295-300 https://doi.org/10.12720/sgce.2.2.295-300
She, Q., Jin, X. &Tang, C.Y. (2012). Osmotic power production from salinity gradient resource by pressure retarded osmosis: Effects of operating conditions and reverse solute diffusion. J Membrane Sci, 401-402, 262-273. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2012.02.014
Kim, Y.C. & Elimelech, M. (2013). Potential of osmotic power generation by pressure retarded osmosis using sea-water as feed solution: Analysis and experiments. J Membrane Sci, 429, 330-337. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2012.11.039
Loeb, S. (1975). Osmotic power plants. Science, 189, 654-655. DOI:10.1126/science.189.4203.65
Il'in, Ju.P., Repetin, L.N., Belokopytov, V.N., Gorjachkin, Ju.N., D'jakov, N.N., Kubrjakov, A.A. & Stanichnyj, S.V. (2012). Hydrometeorological conditions of the seas of Ukraine. Volume 2: Black Sea. Sevastopol: Marine Depart-ment of the Ukrainian Scientific Research Hydrometeorological Institute. [in Russian]
Gopchenko, E.D. & Tuchkovenko, Ju.S. (2004). Scenario modeling of the water-salt regime of the Tuzlovsky estuaries. Ecol. coastal safety and shelf areas and complex. used shelf resources, 10, 243-255. [in Russian]
Gopchenko, E.D., Tuchkovenko, Ju.S., Serbov, N.G. & Buzijan, G.D. (2005). Stabilization of the hydrological and hydrochemical regimes of the Tuzlovsky estuaries by regulating water exchange with the sea. Bulletin of OSENU, 1, 187-194. [in Russian]
Shujskij, Ju.D., Vyhovanec, G.V., Gyzhko, L.V., Stojan, A.A. & Verzhbickij, P.S. (2009). Physical and geographical features of the nature of the Shagany and Alibey estuaries on the Black Sea coast. Black Sea Environmental Bulle-tin, 31, 96-111. [in Russian]
Jennan, A.A., Shihaleeva, T.N., Adobovskij, V.V., Gerasimjuk, V.P. & Shihaleev, I.I. (2012). Degradation of the aquat-ic ecosystem of the Kuyalnitsky estuary and ways of its restoration. Black Sea Environmental Bulletin, 1(43), 75-85. [in Russian]
Adobovskij, V.V. & Bogatova, Ju.I. (2013). Features of the modern hydrological and hydrochemical regime of the Kuyalnitsky estuary and predictive assessment of its components in the conditions of possible replenishment of the reservoir with sea and fresh waters. Ukrainian hydrometeorological journal, 13, 127-137. [in Russian]
Jennan, A.A., Shihaleeva, G.N., Shihaleev, I.I., Adobovskij, V.V. & Kirjushkina, A.N. (2014). Causes and conse-quences of the degradation of the Kuyalnitsky estuary (North-Western Black Sea region, Ukraine). Herald. ONU Series. Chemistry, 19(51), 60-69. [in Russian]
Hryb, O.M. (2015). Scientific substantiation and practical implementation of measures to manage the hydro-ecological regime of the Kuyalnytsky estuary based on modeling the water-salt balance of the reservoir under conditions of global climate change. Science zap Ternopil national ped. university Ser. Biol., 3-4 (64), 130-133. [in Ukrainian] Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/NZTNPU_2015_3-4_33 [in Ukrainian]
Djatlov, S.E., Koshelev, A.V., Zaporozhec, S.A. & Luk'janova, E.A. (2018). Odessa estuaries: current state and pro-spects for their use and protection. Water: hygiene and ecology, 1-4 (6), 62-68. http://dx.doi.org/10.5281/zenodo.2567519 [in Russian]
Shihaleeva, G.N., Gerasimjuk, V.P., Kirjushkina, A.N., Jennan, A.A. & Carenko, P.M. (2017). Algofloristic studies of the Kuyalnitsky estuary and ephemeral reservoirs of its coast (North-Western Black Sea region, Ukraine). Algolo-gy, 27 (3), 277-298. [in Russian] Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/algol_2017_27_3_6 [in Russian]
Hryb, O.M. (2014). Assessment of the technical possibilities of supplying the Kuyalnytsky estuary with the waters of the Dniester River and drinking water: conference materials. All-Ukrainian scientific and practical conference "Estuaries of the northwestern Black Sea coast: modern hydro-ecological condition; problems of water and envi-ronmental management, recommendations for their solution", October 1-3, 2014, Ukraine, Odesa: OSENU. [in Ukrainian]
Oliferov, A.N. & Timchenko, Z.V. (2005). Rivers and lakes of Crimea. Simferopol: Share. [in Russian]
Boltachev, A.R., Karpova, E.P., Manzhos, L.A. & Gubanov, V.V. (2011). The current state of the ecosystem of Lake Sasyk-Sivash (Crimea). Ecol. coastal safety and shelf zone and complex. used shelf resources, 25 (1), 49-58. [in Russian]
Ponizovskij, A. (1965). Salt resources of Crimea. Simferopol: Institute "Crimea" [in Russian]
Sovga, E.E. & Shhurova, E.S. (2013). The resource potential of Lake Sivash and the current ecological state of its water area. Ecological safety of coastal and shelf zones and integrated use of shelf resources, 27, 276-283. [in Russian]
Berlinsky, N., & Sahaidak, M. (2021). Hazardous phenomena in the slides zone of the Ukrainian section in Azov sea. Visnyk of V. N. Karazin Kharkiv National University, Series "Geology. Geography. Ecology”, 54, 20-29. https://doi.org/10.26565/2410-7360-2021-54-02
Puhtjar, L.D. (2007). Seasonal freshening and salinization of the waters of the Karkinitsky Bay. Sea. hydrophys. journal, 4, 24-38. [in Russian]
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
