طرح تولید آب شیرین کن های تبخیری و خورشیدی

تاریخچه استفاده از انرژی خورشیدی

شناخت انرژی خورشیدی و استفاده از آن برای منظورهای مختلف به زمان ماقبل تاریخ باز میگردد. شاید به دوران سفالگری، در آن هنگام روحانیون معابد به کمک جامهای بزرگ طلائی صیقل داده شده و اشعه خورشید، آتشدان های محراب ها را روشن میکردند. یکی از فراعنه مصر معبدی ساخته بود که با طلوع خورشید درب آن باز و با غروب خورشید درب بسته میشد.

ولی مهمترین روایتی که درباره استفاده از خورشید بیان شده داستان ارشمیدس دانشمند و مخترع بزرگ یونان قدیم میباشد که ناوگان روم را با استفاده از انرژی حرارتی خورشید به آتش کشید گفته میشود که ارشمیدس با نصب تعداد زیادی آئینه های کوچک مربعی شکل در کنار یکدیگر که روی یک پایه متحرک قرار داشتهاست اشعه خورشید را از راه دور روی کشتیهای رومیان متمرکز ساخته و به این ترتیب آنها را به آتش کشیدهاست. در ایران نیز معماری سنتی ایرانیان باستان نشان دهنده توجه خاص آنان در استفاده صحیح و مؤثر از انرژی خورشید در زمانهای قدیم بوده است.

با وجود آنکه انرژی خورشید و مزایای آن در قرون گذشته به خوبی شناخته شده بود ولی بالا بودن هزینه اولیه چنین سیستمهایی از یک طرف و عرضه نفت و گاز ارزان از طرف دیگر سد راه پیشرفت این سیستمها شده بود تا اینکه افزایش قیمت نفت در سال 1973 باعث شد که کشورهای پیشرفته صنعتی مجبور شدند به مسئله تولید انرژی از راههای دیگر (غیر از استفاده سوختهای فسیلی) توجه جدیتری نمایند.

انرژی خورشیدی

خورشید منبع عظیم انرژی بلکه سرآغاز حیات و منشاء تمام انرژیهای دیگر است. در حدود 6000 میلیون سال از تولد این گوی آتشین میگذرد و در هر ثانیه 2/4 میلیون تن از جرم خورشید به انرژی تبدیل میشود. با توجه به وزن خورشید که حدود 333 هزار برابر وزن زمین است. این کره نورانی را میتوان به عنوان منبع عظیم انرژی تا 5 میلیارد سال آینده به حساب آورد.

خورشید از گازهایی نظیر هیدروژن (8/86 درصد) هلیوم (3 درصد) و 63 عنصر دیگر که مهمترین آنها اکسیژن ، کربن ، نئون و نیتروژن است تشکیل شدهاست. میزان دما در مرکز خورشید حدود 10 تا 14 میلیون درجه سانتیگراد میباشد که از سطح آن با حرارتی نزدیک به 5600 درجه و به صورت امواج الکترو مغناطیسی در فضا منتشر میشود. زمین در فاصله 150 میلیون کیلومتری خورشید واقع است و 8 دقیقه و 18 ثانیه طول میکشد تا نور خورشید به زمین برسد. بنابراین سهم زمین در دریافت انرژی از خورشید میزان کمی از کل انرژی تابشی آن میباشد. حتی سوختهای فسیلی ذخیره شده در زمین، انرژیهای باد ، آبشار ، امواج دریاها و بسیاری موارد دیگر از جمله نتایج همین انرژی دریافتی زمین از خورشید میباشد.

انرژی خورشید به طور مستقیم یا غیر مستقیم میتواند دیگر اشکال انرژی تبدیل شود ، همانند گرما و الکتریسیته . موانع اصلی استفاده از انرژی خورشیدی شامل متغیر و متناوب بودن میزان انرژی و توزیع بسیار وسیع آن است.
انرژی خورشید برای حرارت آب ، استفاده دینامیکی ، حرارت فضایی ساختمانها ، خشک کردن تولیدات کشاورزی و تولید انرژی الکتریسیته مورد استفاده قرار میگیرد .

موقعیت کشور ایران از نظرمیزان دریافت انرژی خورشیدی

کشور ایران در بین مدارهای 25 تا 40 درجه عرض شمالی قرار گرفته است و در منطقه ای واقع شده که به لحاظ دریافت انرژی خورشیدی در بین نقاط جهان در بالاترین ردهها قرار دارد. میزان تابش خورشیدی در ایران بین 1800 تا 2200 کیلووات ساعت بر مترمربع در سال تخمین زده شده است که البته بالاتر از میزان متوسط جهانی است. در ایران به طور متوسط سالیانه بیش از 280 روزآفتابی گزارش شده است که بسیار قابل توجه است.

مزایای استفاده از انرژی خورشیدی

معرفی آب شیرین کن های تبخیری و خورشیدی

در پی رشد جمعیت و افزایش تقاضای جهانی برای آب شیرین ، منابع تامین مستقیم این ماده مهـم و حیاتی در حال کاهش است . بطوریکه پیش بینی می شود تا سـال 2025 مـیلادی بـیش از نیمـی از جمعیت کره زمین ، با کمبود آب شرب مواجه خواهند بود . از طرفی با وجـود منـابع بـزرگ آب شـور مانند اقیانوس ها و دریاها و یا وجود منابع محلی آب شور در مناطق کویری ، صنعت شیرین سازی آب یک راه حل منطقی و مطمئن برای حل این مشکل به شمار می آید .

از دیگر مزایای استفاده از آب شیرین کن ها نداشتن مشکلات زیست محیطی از قبیل آلودگی ناشی از استفاده منابع انرژی فسیلی ، آلودگی آبهای تخلیه شده به علت استفاده مواد شیمیایی برای تصفیه آب ورودی وآلودگی صوتی می باشند .

از طرفی با توجه به وسعت مناطق کویری و خشک در کشور و وجود نقاط پراکنـده و کـم جمعیـت در حاشیه این کویرها ، نیاز به تولید آب شیرین برای مصارف آشامیدنی و کشاورزی به شدت احساس می شود . راه حل این مشکل استفاده از آب شیرین کن های کوچک برای تولید غیر متمرکـز آب شـیرین است .

با توجه به اینکه انرژی خورشید به عنوان یک منبع رایگان ، در بیشتر نقاطی که نیاز به شیرین سـازی آب دارند با شدت تابش مناسبی در دسترس است لذا استفاده از این منبع انـرژی یکـی از مناسب ترین گزینه ها برای تولید غیر متمرکز آب شیرین می باشد .

مقایسه مصرف انرژی در روش های مختلف شیرین سازی آب

نوع فرآیند

مصرف انرژی

مصرف کل (kwh/m3)
حرارتی(MJ/M3) الکتریکی(Kwh/m3)
MSF 200-300 3 -6 14-26
ME 150-220 1 -3 9-19
MVC 8-15 8-15
TVC 220-240 1,5 -2 13-19
HD 20-30 5 -7 6 -9

لذا استفاده از این منبع انرژِ ی یکی از مناسبترین گزینه ها برای تولید غیـر متمرکـز آب شـیرین مـی باشد .
نخستین آب شیرین کن های خورشیدی از نوع تقطیر کننده های خورشیدی مستقیم بوده اند .کـه در آنها از انرژی خورشید مستقیما برای تقطیر آب شور و تهیه آب شیرین استفاده شده است .
مشکل عمده این سیستم ها ظرفیت پایین ، اشغال فضای زیاد و هزینه سرمایه گذاری بالا است . در مقابل آب شیرین کن های خورشیدی غیر مستقیم نیز وجو دارند کـه ابتـدا در یـک بخـش انـرژی خورشید جمع آوری شده و سپس در بخش دیگری ، تقطیر و شیرین سازی آب بـا اسـتف اده از انـرژی جذب شده انجام می شود . انرژی خورشیدی در روش غیـر مـستقیم بـه دو صـورت مـی توانـد مـورد استفاده قرار گیرد . در حالت اول از انرژِی خورشید برای پیش گرم کردن آب ورودی به تقطیر کننـده استفاده شده و انرژی عمده و اصلی فرآیند از طریق بخار یا الکتریسیته تامین می گردد .در حالـت دوم بخش اعظم انرژی مورد نیاز واحد از طریق خورشید تامین می شود .

در روش های متداول به دلیل اینکه دمای کاری واحدها نسبتا بالا است ، هزینه بیـشتری بایـد صـرف تامین این دما گردد . اما روش جدید رطوبت زنی و رطوبت زدایی هوا نیاز نیاز به دمای بالایی نـدارد و کل انرژی حرارتی مورد نیاز آن را می توان از طریق انرژی خورشید تامین نمود .

آب شیرین کن خورشیدی

موارد مصرف و کاربرد آب شیرین کن های تبخیری و خورشیدی

اهمیت وجود آب شیرین در حیات و تمدن بشری برکسی پوشیده نیست . 70% از مساحت کره زمین از آب پوشیده شده ولی آب اقیانوسها و دریاها با در بر داشتن حدود 3/5 درصد وزنی املاح مختلف برای استفاده مستقیم در کاربردهای شرب ، بهداشتی ، کشاورزی و صنعتی مناسب نمی باشند . تاکنون روشهای مختلفی جهت جداسازی املاح از آب شور و تولید آب شیرین ابداع شده که از میان آنها روشهای تقطیری قابلیت بالایی جهت بکارگیری انرژی خورشیدی دارند. کشور ایران دارای مناطق بسیار وسیعی است که دارای پتانسیل بالای انرژی خورشیدی بوده و با مشکل آب نیز مواجه هستند . درچنین
مناطقی استفاده از آب شیرین کن های خورشیدی می تواند راه حل بسیار مناسبی برای تامین آب مورد نیاز برای آشامیدن باشد.

از مهمترین ویژگیهای آب شیرین کن های خورشیدی، میتوان به توانایی حذف ناخالصیهایی همچون نیتراتها، کلریدها، آهن و جامدات حل شونده در آب و حتی آلودگیهای میکروبی، استفاده از انرژی در دسترس و ارزان خورشید، کارکرد بدون نیاز به نیروی متخصص، قابلیت استفاده در مقیاس خانگی، عدم ایجاد هر گونه آلودگی، هزینه پایین تعمیر و نگهداری و همچنین نصب و راه اندازی آسان اشاره کرد.

بررسی کالاهای جایگزین آب شیرین کن های تبخیری و خورشیدی

از آب شیرین کن های برقی به عنوان جایگزین آب شیرین کن های خورشیدی می توان نام برد هرچند که جایگزین مناسبی نمی باشد زیرا امروزه بشر با دو بحران بزرگ روبرو است که بیش از آنچه ما ظاهرا تشخیص می دهیم با یکدیگر ارتباط دارند. از یک طرف جوامع صنعتی و همچنین شهرهای بزرگ با مشکل الودگی محیط زیست مواجهند و از طرف دیگر مشاهده می شود که مواد اولیه و سوخت مورد نیاز همین ماشین ها با شتاب روز افزون در حال اتمام است.

اثرات مصرف بالای انرژِی در زمین و آب و هوا آشکارا مشخص می باشدو ما تنها راه حل را در پایین اوردن میزان مصرف انرژی می دانیم ,حال انکه این امر نمی تواند به طور موثر ادامه داشته باشد.توجه و توصل به انرژی اتمی به عنوان جانشینی برای سوختهای فسیلی نیز چندان موفقیت آمیز نبوده است.
صرف هزینه های سنگین و همچنین تشعشعات خطر ناکی که ازنیروگاههای اتمی در فضا پخش شده نتیجه مثبتی نداشته است و اگر یکی از این نیروگاهها منفجر شود زیانهای فراوان و جبران ناپذیری به بار خواهد اورد.به علاوه به مشکل اساسی که در مورد مواد سوختی نظیر نفت ,گاز و زغال سنگ داشتیم بر می خوریم بدین معنی که معادن اورانیم که سوخت این نیروگاهها را تامین می کند منابع محدودی هستند و روزی خواهد رسیدکه این ذخایر پایان خواهد یافت و ماده ای که جایگزین آن شود وجود وجود نخواهد داشت .

خورشید به عنوان یک منبع بی پایان انرژی می تواند حلال مشکلات موجود در مورد انرژی و محیط زیست باشد.انرژی بدون خطر… باشد.حتی نور کمی که از پنجره به اتاق می تابد دارای انرژی بیشتری از سیم برقی است که به داخل اتاق کشیده شده است.از انرژی خورشیدی می توان استفاده های مهم و کاملا مفید, به عنوان یک انرژی تمیز و قابل دسترس در همه جا استفاده کرد. اما از نور خورشید به طور مستقیم نمی توان به جای سوخت های فسیلی بهره برد بلکه باید دستگاههایی ساخته شود که بتوانند انرژی تابشی خورشید را به انرژی قابل استفاده نظیر انرژی مکانیکی, حرارتی الکتریسیته و …تبدیل کنند.

اهمیت استراتژیک آب شیرین کن های تبخیری و خورشیدی

محدودیت منابع انرژی های فسیلی ، در کنار اثرات انکار ناپذیر آنها در آلودگی محیط زیست ، از دغدغه هایی است که دانشمندان و محققان را برآن داشته است تا به تولید و استفاده از انرژی های تازه و پاک بیندیشند. در این راستا، خورشید به عنوان دوست طبیعت و منبع انرژی رایگان ، بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است.

همچنین با توجه به شرایط اقلیمی کشور، نیاز به تولید آب شرب در ظرفیت های پایین و برای مناطق کم جمعیت و دور افتاده ، موضوعی است که تاکنون کمتر مورد توجه قرار گرفته است ؛ در حالی که در مناطق خشک و کویری که وسعت زیادی در نقاط مرکزی ایران دارند، از یک طرف نیاز به آب شیرین به عنوان یکی از مشکلات اساسی مردم این مناطق به شمار می آید و از طرف دیگر انرژی خورشید با شدت تابش مناسب در این مناطق در دسترس است .

در پی رشد جمعیت افزایش تقاضای جهانی برای آب شیرین ، منابع تامین مستقیم این ماده مهم و حیاتی در حال کاهش است ، به طوری که پیش بینی می شود تا سال 2025 میلادی ، بیش از نیمی از جمعیت کره زمین با مشکل کمبود آب شرب مواجه خواهند بود. از طرفی با وجود منابع بزرگ آب شور مانند اقیانوس ها، دریاها یا وجود منابع محلی آب شور در مناطق کویری ، صنعت شیرین سازی آب یک راه حل منطقی و مطمئن برای حل این مشکل به شمار می آید. در حال حاضر بیش از 13 هزار آب شیرین کن در سراسر جهان در حال بهره برداری است که روزانه حدود 38 میلیون مترمکعب آب شیرین در روز تولید می کنند که بخشی از آن برای مصارف صنعتی و بخش دیگری به مصارف آشامیدنی و کشاورزی اختصاص دارد.

کشورهای عمده تولید کننده و مصرف کننده آب شیرین کن های تبخیری و خورشیدی

چین ، امریکا و انگلیس و فرانسه از بزرگترین تولید کنندگان این محصول می باشند. تمام کشورهایی که از نظر جغرافیایی در مناطقی از زمین قرار گرفته اند که میزان تابش آفتاب زیاد ایت از جمله ایران می توانند جزء بزرگترین مصرف کنندگان باشند .

بررسی اجمالی تکنولوژی آب شیرین کن های تبخیری و خورشیدی

پیشنهاد منطقه مناسب برای اجرای طرح تولید آب شیرین کن های تبخیری و خورشیدی

با توجه به Tech-HIبودن محصول و لزوم واردات قطعات مختلف آن و دسترسی به امکانات مورد نیاز جهت مونتاژ تنها کلان شهرها به عنوان مکان های مناسب جهت احداث واحدهای مزبور پیشنهاد می گردد .

تجزیه و تحلیل و ارائه جمع بندی

از روش رطوبت زنی و رطوبت زدایی هوا ، جهت تولید آب شیرین در ظرفیت های پایین استفاده می شود . از این سیستم می توان برای تامین آب شرب واحدهای مسکونی ، با حداقل انرژی مصرفی ،استفاده نمود .

کاربرد دیگر آن برای مناطق دور افتاده و کم جمعیت است . میزان مصرف انرژی در این روش نسبت به روش های معمول تولید آب شیرین ، پایین تر است و فشار و دمای کاری آن به گونه ای است که می توان از انرژی خورشید جهت تامین انرژی حرارتی مورد نیاز واحد استفاده نمود . تکنیک های متفاوت جهت رطوبت زنب و رطوبت زدایی هوا وجود دارد که روش HDخورشیدی با گرمایش آب کاربرد بیشتری دارد . از دیدگاه انرژی اگر از سیکل بسته هوا در این روش استفاده شود مصرف انرژی واحد به حداقل خواهد رسید .

همواره نقطه بهینه ای برای عملکرد سیستم HD از نظر مصرف انرژی وجود دارد که با استفاده از بهینه سازی می توان به آن دست یافت . طراحی آسان ، هزینه بهره برداری پایین و عمر طولانی از جمله خصوصیات این روش می باشد .لذا پیش بینی می شود که در آینده این روش کاربرد گسترده تری در تولید آب شیرین داشته باشد .

امتیاز کاربران: 1.65 ( 2 رای)
گرد آورنده
ایـ توجیهی
خروج از نسخه موبایل