Chưng cất năng lượng mặt trời

Đây là một trang chủ đề . Trọng tâm của Appropedia là nghiên cứu ban đầu nhưng trang này cung cấp ngữ cảnh hữu ích và giúp điều hướng trang web. Bạn có thể giúp Appropedia bằng cách cải thiện trang này .Đọc thêm...

Chưng cất bằng năng lượng mặt trời là việc sử dụng năng lượng mặt trời để làm bay hơi nước và thu nước ngưng tụ trong cùng một hệ thống khép kín. Không giống như các hình thức lọc nước khác , nó có thể biến nước muối hoặc nước lợ thành nước uống sạch (ví dụ như khử muối ).

Cấu trúc chứa quy trình này được gọi là tĩnh lặng năng lượng mặt trời và mặc dù kích thước, kích thước, vật liệu và cấu hình rất đa dạng, tất cả đều dựa vào quy trình đơn giản trong đó dung dịch dòng vào đi vào hệ thống và các dung môi dễ bay hơi hơn để lại trong nước thải để lại. chất tan mặn đằng sau. ^[1]

Trong bất kỳ hệ thống năng lượng mặt trời nào, cách bố trí cơ bản là một thiết bị thu gom để thu nước mưa . Trong hầu hết các trường hợp, bộ thu được bao phủ bởi một tấm kính hoặc nhựa trong suốt, cho phép bức xạ mặt trời đi qua nhưng không thoát ra ngoài. Nước bay hơi do nhiệt bức xạ mặt trời sau đó ngưng tụ trên vật liệu che phủ bộ làm mát. Nước ngưng tụ không có tạp chất, chẳng hạn như muối và kim loại nặng, cũng như các vi sinh vật có thể có trong nước nạp. Kết quả cuối cùng là cung cấp nước sạch và trong lành. Máy tĩnh điện bằng năng lượng mặt trời có thể sản xuất nước uống từ nước mương hoặc nước bể chứa một cách hiệu quả, đặc biệt là các thiết kế tạo ẩm đa tác dụng hiệu suất cao, tách biệt (các) thiết bị bay hơi và thiết bị ngưng tụ.

Chưng cất bằng năng lượng mặt trời khác với các hình thức khử muối khác tiêu tốn nhiều năng lượng hơn, chẳng hạn như thẩm thấu ngược hoặc đơn giản là đun sôi nước, do sử dụng năng lượng tự do. ^{[2] [3]} Nếu cần phải xử lý nước bị ô nhiễm thay vì khử muối thì lọc cát chậm là một lựa chọn tốt.

Các loại

Từ phức tạp nhất đến ít phức tạp nhất, ba cấu hình cơ bản của chúng là:

• dạng hộp
• hình nón
• Loại hố

Các khía cạnh cơ bản của năng lượng mặt trời vẫn không thay đổi kể từ thời cổ đại, sự đơn giản của thiết kế là một trong những lợi ích chính của năng lượng mặt trời. Tuy nhiên, có nhiều biến thể về chủ đề dốc/lưu vực đơn điển hình và chúng có thể rơi vào một trong hai loại: chủ động hoặc thụ động. Các nhãn này phân loại tĩnh vật theo phương pháp mà nó sử dụng để thu được năng lượng thúc đẩy quá trình bay hơi của nước. Tất nhiên, tĩnh điện mặt trời thụ động là thông thường hơn và là loại duy nhất được thảo luận cho đến thời điểm này. Tuy nhiên, các thiết bị tĩnh đang hoạt động có thể thu được nhiệt "lãng phí" từ vô số nguồn. Một chất cách nhiệt tốt là cần thiết để giảm tổn thất nhiệt và kéo dài quá trình bay hơi ngay cả vào ban đêm. ^{[4] [5]} Vật liệu cách nhiệt có thể được sử dụng bao gồm những thứ như xốp có vỏ bằng polypropylen hoặc len (có thể giữ lại một số lớp cách nhiệt ngay cả khi bị ướt). ^{[6] [7]}

Ảnh tĩnh năng lượng mặt trời thụ động

Các bình tĩnh điện sử dụng năng lượng mặt trời thông thường chỉ dựa vào mặt trời để chưng cất nước, tuy nhiên độ phức tạp của chúng vẫn có thể tương đương với các bình tĩnh đang hoạt động, nếu không muốn nói là các phương pháp khử muối phức tạp khác. Khi đó, ảnh tĩnh thụ động rất khác nhau do hạn chế này và có thể được tổ chức thành các lớp con. Một số loại ảnh tĩnh năng lượng mặt trời thụ động phổ biến bao gồm:

• Tĩnh hiệu ứng đơn - Tĩnh hiệu ứng đơn là đơn giản và phổ biến nhất, vì chỉ cần một giao diện để truyền năng lượng và thu thập nước ngưng. Một ví dụ về thách thức thiết kế quan trọng đối với tất cả các ảnh tĩnh sử dụng năng lượng mặt trời là giữ cho máy chưng cất kín khí. Nếu không kín khí, hiệu quả sẽ giảm sút nghiêm trọng. Thường người ta sử dụng một cái máng nông, sơn đen và ngập nước. Một tấm kính che nghiêng, cho phép hơi nước ngưng tụ trượt xuống kênh thoát ra. Mong đợi 1 gallon mỗi ngày trên một mét vuông kính. Một cách tiếp cận khác là nhựa đúc (ví dụ Watercone ). Điều này có ưu điểm là nó có thể dễ dàng được chế tạo kín khí hơn và việc sản xuất hàng loạt sẽ khiến nó có giá cả phải chăng. Hiệu suất 25% là điển hình. Sản lượng hàng ngày phụ thuộc vào bức xạ mặt trời đạt hiệu quả cao nhất vào đầu giờ tối khi nước cấp vẫn còn nóng nhưng khi nhiệt độ bên ngoài đang giảm. Lựa chọn vật liệu là rất quan trọng. Vỏ có thể bằng thủy tinh hoặc nhựa. Thủy tinh được coi là tốt nhất cho hầu hết các ứng dụng lâu dài, trong khi nhựa (chẳng hạn như polyetylen) có thể được sử dụng cho mục đích sử dụng ngắn hạn. Bê tông cát hoặc bê tông chống thấm được coi là tốt nhất cho bể chứa tĩnh vật có tuổi thọ cao nếu nó được sản xuất tại chỗ, nhưng đối với tĩnh vật do nhà máy sản xuất, bê tông cốt thép đúc sẵn là vật liệu phù hợp.
• Ảnh tĩnh đa hiệu ứng — Ảnh tĩnh đa hiệu ứng có hai ngăn trở lên. Bề mặt ngưng tụ của ngăn dưới là sàn của ngăn trên. Nhiệt tỏa ra từ hơi ngưng tụ cung cấp năng lượng để làm bay hơi nước cấp ở trên. Do đó, hiệu suất cao hơn so với bồn rửa đơn thường vẫn đạt 35% trở lên nhưng chi phí và độ phức tạp tương ứng cao hơn, đòi hỏi nỗ lực gấp đôi để đảm bảo vòng đệm kín và có thể khó làm sạch hơn. ^[10] Cách thức nước được lưu trữ trong thời gian tồn tại ở pha lỏng cũng có thể tương phản.
• Tĩnh vật kiểu lưu vực - Tĩnh vật kiểu lưu vực chứa nước ở dạng vật liệu không thấm nước, là một thành phần của toàn bộ vỏ bọc và là loại phổ biến nhất.
• Bình tĩnh bấc — Trong bình tĩnh bấc, nước cấp chảy chậm qua một tấm xốp hấp thụ bức xạ (bấc). Hai lợi thế được khẳng định so với ảnh tĩnh lưu vực. Đầu tiên, bấc có thể nghiêng để nước cấp có góc tốt hơn với mặt trời (giảm phản xạ và tạo ra diện tích hiệu quả lớn). Thứ hai, lúc nào cũng có ít nước cấp vào bình tĩnh hơn và do đó nước được làm nóng nhanh hơn và đạt nhiệt độ cao hơn. Tĩnh tĩnh bằng bấc sử dụng vật liệu giống như vải sử dụng hoạt động mao dẫn để truyền nước qua hệ thống. Khi hiệu suất và hiệu quả là yếu tố then chốt, máy chưng cất bấc tạo ra tĩnh lặng lưu vực do diện tích bề mặt bốc hơi lớn hơn, chi phí năng lượng để làm nóng nước thấp hơn và khả năng tạo ra diện tích hiệu quả lớn hơn nhiều để bức xạ mặt trời truyền năng lượng vào nước. ^[11] Một số thiết kế bấc tĩnh điện có thể có giá thấp hơn một bồn tĩnh điện có cùng sản lượng.
• Ảnh tĩnh nhiều bấc — Ảnh tĩnh nhiều bấc rõ ràng hoạt động khác với ảnh tĩnh bấc thông thường và giống như tiền đề đa hiệu ứng ở trên, chúng tăng đáng kể năng suất để tăng diện tích bề mặt bị ảnh hưởng theo cấp số nhân. ^[12]
• Ảnh tĩnh kiểu khuếch tán — Ảnh tĩnh kiểu khuếch tán chạy theo ý tưởng được đưa ra bởi ảnh tĩnh có hiệu ứng đa dạng & bấc và sự phát triển hơn nữa cho cả hai. Có lẽ Tanaka & Nakatake giải thích rõ nhất về thiết kế đằng sau những tĩnh điện hiệu quả này, "bao gồm một loạt các vách ngăn song song cách đều nhau tiếp xúc với bấc ngâm nước muối, có tiềm năng lớn vì năng suất cao và tính đơn giản của chúng." ^[13]
• Ảnh tĩnh nhà kính - Kết hợp với khái niệm ảnh tĩnh năng lượng mặt trời và nhà kính.
• Bình tĩnh khẩn cấp - Để cung cấp nước uống khẩn cấp trên đất liền, có thể thực hiện một bình tĩnh rất đơn giản. Nó tận dụng độ ẩm trong lòng đất. Tất cả những gì cần thiết là một cái nắp nhựa, một cái bát hoặc xô và một viên sỏi.

Ảnh tĩnh năng lượng mặt trời đang hoạt động

Những máy chưng cất này sử dụng các nguồn nhiệt bổ sung để thúc đẩy các quá trình nhiệt hiện có. ^[14] Nền tảng của việc thiết kế các thiết bị khử muối này đã được trình bày ở phần trên, vì vậy các nguồn liên quan đến nhánh tĩnh tĩnh điện mặt trời này sẽ được thảo luận ngắn gọn:

• Bộ tập trung parabol phức hợp (CPC)
• Bộ thu tấm phẳng ^[15]
• Máy sưởi năng lượng mặt trời
• Nhiệt thải mới - Nhiệt thải có thể được sử dụng làm năng lượng đầu vào bổ sung, ví dụ như từ động cơ, bình ngưng của tủ lạnh hoặc bộ tản nhiệt của xe. ^[16]
• Thu gom nước mưa - Bằng cách thêm một máng xối bên ngoài, nắp tĩnh có thể được sử dụng để thu nước mưa nhằm bổ sung cho sản lượng tĩnh năng lượng mặt trời.

Các tĩnh điện đang hoạt động bổ sung thêm một yếu tố phức tạp khác vào thiết kế cơ sở không quá phức tạp, nhưng một lần nữa sự thay đổi này có thể thúc đẩy việc tạo ra nước ngọt nhanh hơn và số lượng lớn hơn.

Nguyên lý hoạt động cơ bản

Các tính năng hoạt động chính của tất cả các ảnh tĩnh năng lượng mặt trời đều giống nhau. Bức xạ mặt trời tới được truyền qua vỏ thủy tinh hoặc nhựa và được hấp thụ dưới dạng nhiệt bởi bề mặt màu đen tiếp xúc với nước cần chưng cất. Do đó, nước được làm nóng và tỏa ra hơi nước. Hơi ngưng tụ trên nắp, ở nhiệt độ thấp hơn do tiếp xúc với không khí xung quanh và chảy xuống máng xối từ nơi nó được đưa vào bể chứa.

Để đạt hiệu quả cao, năng lượng mặt trời vẫn cần duy trì:

• Nhiệt độ nước cấp cao (không chưng cất)
• Chênh lệch nhiệt độ lớn giữa nước cấp và bề mặt ngưng tụ
• Rò rỉ hơi thấp

Nhiệt độ nước cấp cao có thể đạt được nếu:

• Phần lớn bức xạ tới được nước cấp hấp thụ dưới dạng nhiệt. Do đó cần có kính hấp thụ thấp và bề mặt hấp thụ bức xạ tốt
• Tổn thất nhiệt từ sàn và tường được giữ ở mức thấp
• Nước nông nên không có nhiều nhiệt để sưởi ấm

Sự chênh lệch nhiệt độ lớn có thể đạt được nếu:

• Bề mặt ngưng tụ hấp thụ ít hoặc không hấp thụ bức xạ tới
• Nước ngưng tụ làm tiêu tán nhiệt, nhiệt này phải được loại bỏ nhanh chóng khỏi bề mặt ngưng tụ bằng, ví dụ, bằng dòng nước hoặc không khí thứ hai, hoặc bằng cách ngưng tụ vào ban đêm

Sự thi công

Có nhiều phương pháp khác nhau để chế tạo tĩnh điện mặt trời, phương pháp thô sơ nhất là đào một cái hố và càng phức tạp hơn khi được đưa ra khỏi dây chuyền sản xuất.

Vật liệu xây dựng thông thường bao gồm:

• Cách nhiệt (thường là dưới lưu vực)
• Chất bịt kín
• Đường ống và van
• Cơ sở vật chất lưu trữ
• Phản xạ để tập trung ánh sáng mặt trời
• Thành phần kết cấu
• Vải thấm hút
• Gỗ bị đen
• Đay đen
• Polyetylen đen

Các vật liệu có sẵn ở địa phương thường được ưa chuộng hơn nhưng có thể cần phải tìm nhiều thứ, chẳng hạn như chất bịt kín từ các nhà cung cấp nước ngoài. ^[12]

Vì một trong những mục tiêu chính của quá trình chưng cất bằng năng lượng mặt trời là cung cấp nguồn nước sạch nên việc khử trùng đúng cách sau khi xây dựng là rất quan trọng. Một số phương pháp làm sạch ít chuyên sâu hơn có thể là sử dụng xà phòng hoặc bột giặt. Nắp thủy tinh có lợi hơn trong việc bảo trì so với nắp nhựa, do đặc tính tĩnh điện của nhựa có thể khiến nó trở thành điểm báo hiệu cho các mảnh vụn. ^[17] Nước muối còn sót lại sau khi chưng cất kỹ lưỡng có thể được thu hoạch để làm muối biển, vì giờ đây nó đã là một mặt hàng có giá trị. ^[18]

Chậu rửa đơn

Bất chấp sự gia tăng của các loại hình mới, bể đơn vẫn là thiết kế duy nhất được chứng minh trong lĩnh vực này. Ít nhất 40 bồn tĩnh đơn có diện tích lớn hơn 100m2 (và lên tới 9000m2) được xây dựng từ năm 1957 đến năm 1980. 27 bồn có nắp kính và 9 bồn có nắp nhựa. 24 trong số các tĩnh điện được bọc kính vẫn hoạt động ở dạng ban đầu, nhưng chỉ có một bộ phận được bọc nhựa còn hoạt động. Hàng trăm máy tĩnh điện nhỏ hơn đang hoạt động, đặc biệt là ở Châu Phi. Giá thành nước tinh khiết sản xuất phụ thuộc vào:

• Chi phí làm tĩnh vật
• Giá đất
• Cuộc sống tĩnh lặng
• Chi phí vận hành
• Chi phí nước cấp
• Tỷ lệ chiết khấu được áp dụng
• Lượng nước sản xuất

Chi phí của một hệ thống năng lượng mặt trời thường ở Anh là £50-70/m2. Giá đất thường sẽ chiếm một tỷ lệ nhỏ ở khu vực nông thôn nhưng có thể rất cao ở các thị trấn và thành phố. Tuổi thọ của kính thường kéo dài từ 20 đến 30 năm nhưng chi phí vận hành có thể lớn, đặc biệt là thay thế kính vỡ. Hiệu suất khác nhau giữa các địa điểm nhiệt đới nhưng không đáng kể. Sản lượng trung bình điển hình là 2,5-3,0 1/m2/ngày, tức là khoảng 1m³/m2/năm.

Các ứng dụng

Nhu cầu về nước uống sạch, tinh khiết là rất quan trọng ở nhiều nước đang phát triển. Nguồn nước thường có tính lợ (tức là chứa muối hòa tan) và/hoặc chứa vi khuẩn có hại nên không thể sử dụng để uống. Ngoài ra, có nhiều địa điểm ven biển có nguồn nước biển dồi dào nhưng lại không có nước uống được. Nước tinh khiết cũng hữu ích cho pin và trong bệnh viện hoặc trường học. Chưng cất là một trong nhiều quy trình có thể được sử dụng để lọc nước. Điều này đòi hỏi năng lượng đầu vào vì nhiệt, bức xạ mặt trời có thể là nguồn năng lượng. Trong quá trình này, nước bị bay hơi, do đó tách hơi nước ra khỏi chất hòa tan, chất này ngưng tụ thành nước tinh khiết.

Nói chung, các máy tĩnh năng lượng mặt trời được sử dụng ở những khu vực không thể lấy được nước máy hoặc nước giếng. Những khu vực như vậy bao gồm những địa điểm ở xa hoặc những địa điểm thường xuyên bị mất điện khiến máy bơm không thể hoạt động được. Ở những khu vực như vậy, tĩnh điện bằng năng lượng mặt trời có thể cung cấp nguồn nước sạch thay thế. Công dụng chính của các máy tĩnh điện nhỏ sử dụng năng lượng mặt trời là ở các nước đang phát triển, nơi công nghệ chưng cất hiệu quả lượng lớn nước ở quy mô thương mại vẫn chưa xuất hiện. Hạn chế là mỗi cá nhân vẫn tạo ra một lượng nước sạch tương đối nhỏ.

Một ứng dụng khác của ảnh tĩnh năng lượng mặt trời là để sinh tồn ở vùng quê ngoài trời. Các máy tĩnh năng lượng mặt trời đơn giản có thể được tạo ra bằng cách sử dụng các thiết bị cắm trại cơ bản và vật liệu có sẵn trong môi trường tự nhiên. Các tĩnh vật dành cho mục đích sinh tồn thường thuộc loại hố tương đối đơn giản, vì chúng là loại được sản xuất đơn giản nhất. Người ta có thể hút độ ẩm từ mặt đất, nhưng độ ẩm sẵn có ở địa phương có thể được bổ sung bằng nước được thêm vào bên trong hoặc dọc theo các cạnh của tĩnh vật. Ở những nơi không có sẵn nguồn nước, có thể sử dụng nước tiểu hoặc thực vật vụn trong hố. Mặc dù các máy tĩnh điện sử dụng năng lượng mặt trời tạm thời thường không cung cấp đủ nước để tồn tại lâu dài nhưng chúng có thể ngăn chặn tình trạng mất nước trong thời gian ngắn.

Nhiều tạp chí, nhà nghiên cứu và những người khác giống như họ dựa quá nhiều vào khía cạnh kỹ thuật của quá trình chưng cất bằng năng lượng mặt trời để chứng minh giá trị của nó. ^[19] Để bền vững về mặt xã hội, những công nghệ đó phải: ^[19]

• Được cộng đồng chấp nhận
• Đáp ứng nhu cầu nước của họ
• Nằm trong khả năng vận hành và bảo trì của họ

Tình hình tồn tại ngày nay không có nhiều thay đổi so với 50 năm trước. Các công nghệ sử dụng nhiều năng lượng và chi phí vẫn vô địch trong việc khử muối trong thế giới hiện đại. ^[20] Vì lý do này, nhiều quốc gia và cộng đồng đang phát triển, ở quy mô lớn và quy mô nhỏ, sử dụng nguyên trạng khi có nhiều giải pháp phù hợp hơn. ^[21]

Mở rộng quy mô và các lựa chọn thay thế

Con người cần 1 hoặc 2 lít nước mỗi ngày để sống. Yêu cầu tối thiểu cho cuộc sống bình thường ở các nước đang phát triển (bao gồm nấu nướng, giặt giũ và giặt quần áo) là 20 lít mỗi ngày (ở các nước công nghiệp hóa là 200 đến 400 lít mỗi ngày là điển hình). Tuy nhiên, một số chức năng có thể được thực hiện bằng nước mặn và yêu cầu điển hình đối với nước cất là 5 lít/người/ngày. Vì vậy, vẫn cần 2m2 cho mỗi người phục vụ.

Bình tĩnh năng lượng mặt trời thường chỉ được xem xét để loại bỏ muối hòa tan khỏi nước. Nếu phải lựa chọn giữa nước ngầm lợ hoặc nước mặt bị ô nhiễm, việc sử dụng bộ lọc cát chậm hoặc thiết bị xử lý khác thường sẽ rẻ hơn . Nếu không có nước ngọt thì các giải pháp thay thế chính là khử muối, vận chuyển và thu gom nước mưa.

Không giống như các kỹ thuật khử muối khác, tĩnh điện bằng năng lượng mặt trời càng hấp dẫn thì công suất yêu cầu càng nhỏ. Chi phí vốn ban đầu của máy tĩnh điện gần như tỷ lệ thuận với công suất, trong khi các phương pháp khác có quy mô kinh tế đáng kể. Do đó, đối với hộ gia đình cá nhân, năng lượng mặt trời vẫn mang tính kinh tế nhất. Đối với sản lượng từ 1m³/ngày trở lên, thẩm thấu ngược hoặc điện phân nên được coi là giải pháp thay thế cho tĩnh điện mặt trời. Phần lớn sẽ phụ thuộc vào sự sẵn có và giá cả của năng lượng điện.

Đối với sản lượng từ 200m³/ngày trở lên, nén hơi hoặc bay hơi nhanh thường sẽ rẻ hơn. Công nghệ thứ hai có thể được đáp ứng một phần nhu cầu năng lượng nhờ máy nước nóng năng lượng mặt trời. Ở nhiều nơi trên thế giới, nước ngọt được vận chuyển từ khu vực hoặc địa điểm khác bằng thuyền, tàu hỏa, xe tải hoặc đường ống. Chi phí nước được vận chuyển bằng phương tiện thường có cùng mức độ với chi phí do tĩnh điện mặt trời tạo ra. Một đường ống có thể rẻ hơn với số lượng rất lớn. Thu hoạch nước mưa thậm chí còn là một kỹ thuật đơn giản hơn so với chưng cất bằng năng lượng mặt trời ở những khu vực không khan hiếm mưa nhưng đòi hỏi diện tích lớn hơn và thường là bể chứa lớn hơn. Nếu có các bề mặt thu gom làm sẵn (chẳng hạn như mái nhà) thì chúng có thể cung cấp nguồn nước sạch ít tốn kém hơn.

Lý thuyết

Một ví dụ rất phổ biến và cho đến nay là lớn nhất về chưng cất năng lượng mặt trời là chu trình nước tự nhiên mà Trái đất trải qua. Trong cuốn “Tìm hiểu tĩnh lặng mặt trời” có nói: ^[22]

Phải mất rất nhiều năng lượng để nước bay hơi. Trong khi cần một lượng năng lượng nhất định để tăng nhiệt độ của một kg nước từ 0 lên 100 độ C, thì phải mất gấp 5,5 lần lượng năng lượng đó để biến nó từ nước ở 100°C thành hơi nước ở 100°C. ° C. Tuy nhiên, trên thực tế toàn bộ năng lượng này được trả lại khi hơi nước ngưng tụ. Đây là cách chúng ta lấy nước ngọt trong mây từ đại dương bằng cách chưng cất bằng năng lượng mặt trời. Tất cả nước ngọt trên trái đất đều được chưng cất bằng năng lượng mặt trời.

Hành trình của một phân tử nước từ pha nước sang pha khí rất khó khăn. Một yếu tố to lớn sẽ là sự khác biệt về nhiệt độ giữa nước bề mặt và bề mặt phân cách, có thể là thủy tinh hoặc nhựa. Một số phương trình liên quan bao gồm: ^[23]

• Phương trình 1 mô tả hiệu suất nhiệt tức thời liên quan đến tốc độ truyền nhiệt bay hơi từ mặt nước đến lớp kính che phủ cường độ bức xạ mặt trời.
• Phương trình 2 biểu thị tốc độ truyền nhiệt bay hơi từ phương trình. (1) và mối quan hệ của nó với tích của hệ số truyền nhiệt đối lưu từ bề mặt nước sang thủy tinh chênh lệch giữa áp suất hơi riêng phần của nước và khí.
• Phương trình 3 là phương trình xác định sản lượng chưng cất hàng tháng.
• Phương trình 4 được phát triển để mô tả thời gian hoàn vốn, n _p là hàm của Unacost, hoặc số tiền thống nhất hàng năm cuối năm với P là chi phí ban đầu và i là lãi suất.

Năng lượng cần thiết để làm bay hơi nước là ẩn nhiệt bay hơi của nước. Giá trị này có giá trị là 2260 kilôgam trên kilôgam (kJ/kg). Điều này có nghĩa là để sản xuất 1 lít (ví dụ 1kg vì mật độ của nước là 1kg/lít) nước tinh khiết bằng cách chưng cất nước lợ cần lượng nhiệt đầu vào là 2260kJ. Điều này không cho phép hiệu quả của phương pháp gia nhiệt sẽ nhỏ hơn 100% hoặc bất kỳ sự thu hồi nhiệt ẩn nào bị loại bỏ khi hơi nước ngưng tụ.

Cần lưu ý rằng, mặc dù cần 2260kJ/kg để làm bay hơi nước nhưng để bơm một kg nước qua cột nước 20m chỉ cần 0,2kJ/kg. Do đó, việc chưng cất thường chỉ được xem xét khi không có nguồn nước ngọt tại chỗ có thể dễ dàng bơm hoặc nâng lên.

Một phương pháp gần đúng để ước tính sản lượng của một máy năng lượng mặt trời được đưa ra bởi:

Q = (E x G x A) / 2,3

Ở đâu:

• Q = sản lượng nước cất hàng ngày (lít/ngày)
• E = hiệu quả tổng thể
• G = bức xạ mặt trời toàn cầu hàng ngày (MJ/m2)
• A = diện tích khẩu độ của tĩnh vật tức là diện tích quy hoạch cho một tĩnh vật đơn giản (²)

Ở một quốc gia điển hình, bức xạ mặt trời trung bình hàng ngày trên toàn cầu thường là 18,0 MJ/m2 (5 kWh/m2). Một lưu vực đơn giản vẫn hoạt động với hiệu suất tổng thể khoảng 30%. Do đó sản lượng trên một mét vuông diện tích là:

sản lượng hàng ngày = (0,30 x 18,0 x 1) / 2,3 = 2,3 lít (trên một mét vuông)

Do đó, sản lượng hàng năm của năng lượng mặt trời thường được gọi là khoảng một mét khối trên một mét vuông.

Lịch sử

Chưng cất nước bằng năng lượng mặt trời là công nghệ sử dụng năng lượng mặt trời có lịch sử rất lâu đời và được lắp đặt từ hơn 2000 năm trước, mặc dù để sản xuất muối thay vì nước uống. Việc sử dụng ảnh tĩnh năng lượng mặt trời được ghi nhận bắt đầu từ thế kỷ XVI. Một hệ thống năng lượng mặt trời quy mô lớn ban đầu vẫn được xây dựng vào năm 1872 để cung cấp nước uống cho cộng đồng khai thác mỏ ở Chile. Việc sản xuất hàng loạt xảy ra lần đầu tiên trong Thế chiến thứ hai khi 200.000 ảnh tĩnh bằng nhựa bơm hơi được chế tạo để lưu giữ trong các phương tiện cứu sinh cho Hải quân Hoa Kỳ.

Ảnh tĩnh năng lượng mặt trời đã được sử dụng trong hàng trăm năm. Những ví dụ sớm nhất được biết đến là vào năm 1551 khi các nhà giả kim Ả Rập sử dụng những ảnh tĩnh như vậy. Năm 1882, Charles Wilson đã phát minh ra máy chưng cất thông thường hiện đại đầu tiên - một nhà máy chưng cất năng lượng mặt trời khổng lồ được sử dụng để cung cấp nước ngọt cho cộng đồng khai thác mỏ ở miền bắc Chile. Ngày nay, hàng trăm nhà máy tĩnh điện năng lượng mặt trời và hàng ngàn tĩnh tĩnh năng lượng mặt trời riêng lẻ đã được xây dựng trên khắp thế giới.

Sự khởi đầu sớm nhất của việc sử dụng năng lượng mặt trời để khử muối trong nước được Aristotle công nhận rộng rãi vào thế kỷ thứ 4 trước Công nguyên ^{[24] [25] [26] [22]} Các ghi chép trước đó đề cập đến Kinh thánh và việc Moses sử dụng một mảnh gỗ để loại bỏ " vị đắng" từ nước (Xuất Ê-díp-tô ký 15:25, Bản tiếng Anh tiêu chuẩn). Tài liệu đầu tiên về việc sử dụng phương pháp chưng cất bằng năng lượng mặt trời để khử muối là của Giovani Batista Della Porta vào năm 1958. ^[24] Tuy nhiên, không có ấn phẩm nào về chưng cất bằng năng lượng mặt trời có bất kỳ danh tiếng nào loại bỏ Cha đẻ của phương pháp chưng cất bằng năng lượng mặt trời, Carlos Wilson, người tạo ra phương pháp chưng cất bằng năng lượng mặt trời đầu tiên. nhà máy khử muối chạy bằng điện, được xây dựng ở Las Salinas (The Salts), Chile vào năm 1872. ^{[24] [22] [27] [28] [29] [30]} Nhà máy khử muối này "có thể được coi là công trình lắp đặt công nghiệp đầu tiên cho khai thác năng lượng mặt trời.” ^[30] Nhà máy Las Salinas được hình dung là sẽ tận dụng nước thải khai thác muối diêm gần đó để cung cấp nước ngọt cho những người thợ mỏ và gia đình họ. ^[24] Cơ sở này khá lớn vào thời đó và bây giờ: ^[24]

Nhà máy được xây dựng bằng gỗ và khung gỗ được phủ một tấm kính. Nó bao gồm 64 vịnh có tổng diện tích bề mặt là 4450 m ² và tổng diện tích bề mặt là 7896 m ² . Nó sản xuất 22,70 m ³ nước ngọt mỗi ngày. Nhà máy đã hoạt động được khoảng 40 năm cho đến khi các mỏ cạn kiệt.

Sự quan tâm đến việc chưng cất bằng năng lượng mặt trời đã dao động trong một thời gian, cho đến khi các sự kiện lịch sử thúc đẩy nghiên cứu và phát triển sâu hơn. Chiến tranh thế giới thứ hai là chất xúc tác tuyệt vời để Viện Công nghệ Massachusetts phát triển các máy tĩnh điện mặt trời thích hợp để sử dụng ở những khu vực xa xôi hơn trên thế giới trong trường hợp khẩn cấp. Những tĩnh điện năng lượng mặt trời nhỏ này được chế tạo để nổi và thu nước mặn để khử muối khi chúng trôi nổi dọc theo thuyền cứu sinh và bè. ^[24] Các nghiên cứu quan trọng hơn về chưng cất năng lượng mặt trời đã được thực hiện bởi Văn phòng Nước muối, một cơ quan của chính phủ Hoa Kỳ, vào năm 1952. Nhiều thí nghiệm đã được thực hiện trên các khái niệm khác nhau về tĩnh điện mặt trời, bao gồm các bể đa tác dụng và ứng dụng bình ngưng . ^[24] Xu hướng này kết thúc vào gần đầu những năm 70 với sự ra đời của các kỹ thuật khử muối sinh lợi hơn như thẩm thấu ngược hoặc đèn flash nhiều giai đoạn đã nói ở trên, một kỹ thuật bao gồm một loạt các giai đoạn trong đó sự bay hơi phụ thuộc vào việc giảm áp suất của từng giai đoạn để giảm áp suất. điểm sôi hoặc điểm "nhấp nháy" của nước. ^{[31] [32]} Ngày nay, niềm đam mê mới đối với việc chưng cất bằng năng lượng mặt trời đến từ các cá nhân, cộng đồng và tổ chức đang tìm kiếm một công nghệ phù hợp , rẻ, đơn giản và có thể sử dụng được ở các vùng nông thôn. ^[17]

Các dự án liên quan

Máy lọc nước năng lượng mặt trời thùng 55 gallon

Dự án khử muối bằng năng lượng mặt trời Assomada

Ảnh hưởng của nước đến sự truyền ánh sáng của thủy tinh

Cải thiện lưu vực năng lượng mặt trời

Solar Pura: Máy tĩnh điện mặt trời thẳng đứng hiệu suất cao

Chưng cất rượu nhiên liệu năng lượng mặt trời

Hệ thống lọc nước bằng năng lượng mặt trời với hệ thống sưởi bằng năng lượng mặt trời

Máy chưng cất năng lượng mặt trời UTC

nón nước

Máy khử muối hình kim tự tháp WetLand

Xem thêm

• Tìm hiểu về Solar Stills (Ấn phẩm VITA)
• Bộ tập trung parabol phức hợp
• TB chưng cất năng lượng mặt trời

liện kết ngoại

• Wikipedia:Tĩnh năng lượng mặt trời
• Wikipedia:Kim tự tháp nước - Máy thu năng lượng mặt trời thương mại
• Máy tĩnh điện năng lượng mặt trời dựa trên PV: thiết kế hiệu quả hơn - Việc tách 2 buồng có thể được thực hiện tốt hơn
• Aquaver WTS-40 - Có thể sử dụng năng lượng nhiệt/nhiệt từ mặt trời
• Nước ngọt với máy chưng cất nước in 3D

đọc thêm

• Malik AS và. al. (1982) Chưng cất bằng năng lượng mặt trời , máy ép Pergamon - Cung cấp văn bản kỹ thuật toàn diện
• Phát triển công nghệ phù hợp ở Peru (1988) Tạp chí Waterlines, Tập 7, Số 2.

Người giới thiệu

Thực đơn năng lượng mặt trời

Chủ đề chính	Năng lượng mặt trời Năng lượng mặt trời Quang điện ( Nghiên cứu ) Năng lượng mặt trời tập trung Năng lượng nhiệt mặt trời Nhiệt mặt trời quang điện năng lượng mặt trời thụ động
Công nghệ	Bếp năng lượng mặt trời ( Dự án ) Hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời ( Dự án ) Máy năng lượng mặt trời ( Dự án ) Máy khử nước năng lượng mặt trời ( Dự án ) Nhà kính ( Dự án ) Khử trùng nước bằng năng lượng mặt trời ( Dự án ) Hệ thống quang điện thiết bị quang điện

Dữ liệu trang

Từ khóa	lọc nước , năng lượng mặt trời
SDG	SDG06 Nước sạch và vệ sinh môi trường , SDG07 Năng lượng sạch và giá cả phải chăng
tác giả	Diễn viên: Jaran Ellermeyer , Eric Blazek , Lonny Grafman
Giấy phép	CC-BY-SA-3.0
Các dẫn xuất	Thiết bị khử khí bằng năng lượng mặt trời
Ngôn ngữ	Tiếng Anh (en)
Có liên quan	trang con , liên kết trang ở đây
Bí danh	Chưng cất bằng năng lượng mặt trời (Tóm tắt kỹ thuật hành động thực hành) , TB chưng cất bằng năng lượng mặt trời , Chưng cất nước bằng năng lượng mặt trời , Máy chưng cất năng lượng mặt trời , Máy chưng cất năng lượng mặt trời , Sổ tay cấp nước phù hợp 2.13 , Chưng cất bằng năng lượng mặt trời , Máy chưng cất năng lượng mặt trời , Máy chưng cất bằng năng lượng mặt trời
Sự va chạm	70.579 lượt xem trang
Tạo	29 tháng 3 năm 2006 bởi Eric Blazek
Đã sửa đổi	Ngày 1 tháng 3 năm 2024 bởi Kathy Nativi
Trích dẫn như	Jaran Ellermeyer , Eric Blazek , Lonny Grafman (2006–2024). "Chưng cất năng lượng mặt trời" . Appropedia . Truy cập ngày 10 tháng 4 năm 2024 .
Truy vấn API	cơ bản , ngữ nghĩa , html , tập tin , v.v.