Fotowoltaika i wiatraki odchodzą do lamusa? Japończycy pokazali nową technologię. Nie uwierzysz, z czego produkują energię
Europa stawia na fotowoltaikę i turbiny wiatrowe, tymczasem Japonia chętnie decyduje się na niecodzienne rozwiązania. W Fukuoce otwarto elektrownię osmotyczną, wykorzystującą gradient zasolenia wody do produkcji energii elektrycznej. Mimo niewielkiej mocy ta inwestycja pokazuje, że tak zwana niebieska energia może stać się ważnym elementem sieci w regionach przybrzeżnych.
- Nowa elektrownia w Japonii – pozyskują energię z wody morskiej!
- Jak działa elektrownia osmotyczna?
- Elektronie osmotyczne to przyszłość globalnej energetyki?
- Potencjał niebieskiej energii – czy to zagrożenie dla fotowoltaiki?
Nowa elektrownia w Japonii – pozyskują energię z wody morskiej!
Na początku sierpnia w Fukuoce miało miejsce oficjalne otwarcie pierwszej w Azji elektrowni osmotycznej. Skala tej inwestycji jest stosunkowo niewielka – roczna produkcja wyniesie bowiem około 880 000 kWh, co pozwoliłoby zasilić około 220 przeciętnych japońskich gospodarstw domowych. Japończykom nie zależało jednak na budowie ogromnej elektrowni. Ich głównym założeniem było efektywne wykorzystanie dostępnych zasobów – produkowany prąd w całości zasila zakład odsalania wody morskiej, tworząc zamknięty cykl produkcji energii.
To dopiero druga elektrownia osmotyczna na świecie – pierwszą uruchomiono w 2023 roku w duńskim Mariager. W Fukuoce zastosowano jednak rozwiązania zwiększające efektywność procesu – elektrownia wykorzystuje skoncentrowaną solankę powstałą po odsalaniu, co zwiększa różnicę stężeń i generowaną moc. Co ważne, elektrownia osmotyczna działa niezależnie od warunków pogodowych, w przeciwieństwie do paneli słonecznych i turbin wiatrowych. Pracuje przez cały rok i nie emituje dwutlenku węgla, dzięki czemu takie rozwiązanie może stać się interesującą alternatywą w regionach nadmorskich.
Niedawno Japończycy przeprowadzili przełomowe testy ogniw fotowoltaicznych opartych na chalkopirycie, o których pisaliśmy w naszym artykule. To pokazuje, że azjatyccy naukowcy stawiają na rozwój technologii pozwalających na produkcję zielonej energii pochodzącej zarówno z wody, jak i ze słońca.
Jak działa elektrownia osmotyczna?
Ta nowoczesna elektrownia wykorzystuje naturalne zjawisko osmozy, polegające na przepływie wody przez półprzepuszczalną membranę z roztworu mniej zasolonego do bardziej zasolonego. Powstające w ten sposób ciśnienie napędza turbiny generujące energię elektryczną. W fukuokańskiej elektrowni przez membrany przepływa słodka woda oraz skoncentrowana solanka pozostała po procesie odsalania.
Wykorzystywanie solanki znacząco zwiększa efektywność procesu. Wyższe stężenie soli generuje większe ciśnienie na membranie, a tym samym przyczynia się do produkcji większej ilości energii elektrycznej. Dzięki temu japońska instalacja jest bardziej efektywna niż ta działająca w duńskim Mariager.
Badania nad energią osmotyczną sięgają lat 50. XX wieku, gdy R.E. Pattle opisał jej podstawy teoretyczne. Dwadzieścia lat później opracowano osmozę z opóźnionym ciśnieniem, co stanowiło bazę dla współczesnych instalacji. Obecnie membrany z włókien drążonych, opracowane przez firmę Toyobo, są stosowane zarówno w Japonii, jak i w duńskim Mariager.
Elektronie osmotyczne to przyszłość globalnej energetyki?
Pomimo wielkiego potencjału, energia osmotyczna w najbliższym czasie nie będzie wykorzystywana na szeroką skalę. Największe problemy techniczne to wysoki koszt membran, stosunkowo niska wydajność oraz straty energii związane z pompowaniem wody i tarciem na membranach. Część energii tracona jest już na etapie transportu wody do instalacji, co ogranicza opłacalność systemu.
Projekty pilotażowe w Norwegii i Korei Południowej pokazują jednak, że elektrownie osmotyczne mogą być doskonałym rozwiązaniem, ale tylko w wybranych regionach. Każda kolejna elektrownia dostarcza cennych danych do optymalizacji procesów i zwiększania rentowności. Szczególnie atrakcyjne są regiony z dostępem do solanki – Australia i kraje Zatoki Perskiej mogą wkrótce stać się kolejnymi pionierami osmotycznej energii.
Badania nad energią osmotyczną trwają – membrany i systemy pompujące stają się coraz bardziej efektywne. Niebieska energia może więc zająć ważne miejsce w globalnym miksie energetycznym, szczególnie w regionach borykających się z niedoborem słodkiej wody. Tymczasem Europa wciąż skupia się na zielonej energii z wiatru i słońca – niedawno w Hiszpanii stanęła innowacyjna, bezłopatkowa turbina wiatrowa, o której pisaliśmy w tym artykule.
Potencjał niebieskiej energii – czy to zagrożenie dla fotowoltaiki?
Co prawda elektrownia osmotyczna w Fukuoce jest niewielka, ale wszystko wskazuje na to, że w przyszłości takie instalacje staną się konkurencją dla innych odnawialnych źródeł energii. Być może skorzystają na niej regiony borykające się z niedoborem słodkiej wody – w końcu taką technologię można wykorzystać do odsalania. Właściciele farm fotowoltaicznych i farm wiatrowych nie powinni się jednak obawiać – w najbliższych latach te źródła energii raczej nie zostaną wyparte przez elektrownie osmotyczne.
Technologia polegająca na pozyskiwaniu energii dzięki osmozie dopiero się rozwija. Japończycy udowadniają, że przyszłość energetyki nie musi opierać się wyłącznie na panelach i wiatrakach. Być może podobne zakłady niebawem powstaną także w innych przybrzeżnych regionach świata.