Осмотическая электростанция: теория и практика

В Норвегии появилась первая в мире осмотическая электростанция, вырабатывающая энергию за счет использования принципа диффузии жидкостей. Строительство инновационного объекта обошлось в 10 лет исследований и разработки технологии, и 20 млн.долларов. Существующая технология позволяет вырабатывать пока 2-4 киловатта энергии, но на данном этапе электростанция считается экспериментальной и исследовательские работы по увеличению выработки энергии до 10 киловатт продолжаются.

В случае удачного завершения испытаний, объект поступит в эксплуатацию для коммерческого использования. Работа осмотической электростанции основана на контроле смешивания пресной и соленой воды, и извлечении энергии из возрастающей энтропии жидкостей. Для смешивания жидкостей приспособлен резервуар, разделенный на два отсека полупроницаемой мембраной. Оба отсека заполняются отдельно пресной и соленой водой. Разница концентраций солей в отделах начинает выравниваться за счет перехода молекул воды пресного отсека через мембрану в морской отсек. В итоге в морском отсеке формируется избыточное давление, которое и используется для вращения гидротурбины, которая в свою очередь вырабатывает электроэнергию. Французские ученые из Национального центра научных исследований считают, что благодаря их новой технологии с использованием нанотрубок из нитрида бора, пронизывающих мембранную перегородку, осмотические электростанции могут стать намного рентабельней. Подобная технология способна в тысячи раз увеличить эффективность извлечения осмотической энергии.

По подсчетам ученых, теоретический предел перепада солености в устьях рек планеты может обеспечить около одного тераватта энергии (эквивалентно работе 1000 ядерных реакторов). Применяя нанотрубки из нитрида бора можно добиться возникновения сильных электрических токов. К такому выводу ученые пришли в ходе изучения динамики жидкостей в нанометровом пространстве. Продев нанотрубку через электроизоляционную непроницаемую мембрану иглой сканирующего туннельного микроскопа, погруженные в жидкость электроды, размещенные по обе стороны мембраны, помогли зафиксировать возникающий при этом заряд электричества. Разделенные таким образом резервуары с пресной и морской водой, позволили получить довольно существенные показатели электрического тока, обусловленные значительным отрицательным поверхностным зарядом от нитрида бора, притягивающего катионы из солевой жидкости. Проходящий через нанотрубку ток достигнул силы порядка наноампера, что в 1000 раз больше, чем в других известных современных технологиях получения осмотической энергии. Большая площадь наномембран в результате экстраполяции дает производительность в 4000 Вт/м2, а это в тысячи раз выше возможностей современных установок, расчетный порог рентабельности которых пока лишь 5Вт/м2.