Các phương pháp khử mặn nước biển thông thường bao gồm khử muối đa tác dụng (MED), thẩm thấu ngược (RO) và khử mặn bằng đông lạnh (FD). Một số phương pháp này tiêu thụ rất nhiều năng lượng, trong khi những phương pháp khác tạo ra chất lượng nước tương đối kém. Vì vậy, có tiềm năng cải tiến các phương pháp khử muối thông thường này.
Việc tích hợp quy trình khử muối và lưu trữ đá không chỉ giải quyết vấn đề tiêu thụ năng lượng cao mà còn tối đa hóa việc sử dụng các nguồn năng lượng. Nguồn: Nhóm của Tiến sĩ Chen
Trong những năm gần đây, mức tiêu thụ năng lượng của các tòa nhà không ngừng tăng lên, trong đó mức tiêu thụ năng lượng làm mát chiếm một phần đáng kể trong tổng mức sử dụng năng lượng. Công nghệ trữ đá đóng vai trò quan trọng trong việc giải quyết vấn đề này.
Quá trình làm tan băng trong kho chứa đá có thể được kết hợp với quá trình làm đá trong quá trình khử mặn nước biển bằng đông lạnh. Đồng thời, bằng cách sử dụng công nghệ bơm nhiệt, có thể đạt được cả quá trình làm đá và làm nóng, từ đó kết hợp khử muối đóng băng, lưu trữ đá và bay hơi đa tác dụng. Sự tích hợp này nâng cao hiệu quả kinh tế của hệ thống.
Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Năng lượng , nhóm của Tiến sĩ Chen Longxiang từ Viện nghiên cứu Phúc Kiến về cấu trúc vật chất của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc nhằm mục đích đạt được việc sử dụng năng lượng sạch và hiệu quả bằng cách giải quyết mức tiêu thụ năng lượng cao trong quá trình khử muối và lưu trữ đá.
Các nhà nghiên cứu đã tận dụng sự chênh lệch về giá trong giờ cao điểm và thấp điểm để triển khai hệ thống sử dụng năng lượng nhiều giai đoạn, trong đó băng được sản xuất và lưu trữ vào ban đêm và tan chảy vào ban ngày để làm mát. Trong những giờ thấp điểm, nước đá được sản xuất bằng cách sử dụng điện dư giá rẻ và được lưu trữ để sử dụng sau. Trong giờ cao điểm, đá dự trữ sẽ tan chảy để giải phóng khả năng làm mát, giảm việc sử dụng lượng điện đắt tiền do hệ thống điều hòa không khí tiêu thụ. Việc tích hợp quy trình khử muối và lưu trữ đá không chỉ giải quyết vấn đề tiêu thụ năng lượng cao mà còn tối đa hóa việc sử dụng các nguồn năng lượng.
Các nhà nghiên cứu đã phát triển một hệ thống kết hợp tích hợp kho chứa đá, khử muối đóng băng và làm bay hơi nước biển đa tác dụng bằng hệ thống bơm nhiệt. Thiết bị bay hơi của hệ thống bơm nhiệt cung cấp năng lượng làm mát để chuẩn bị nước siêu lạnh, sau đó được chuyển thành đá tan bằng phương pháp siêu âm. Nước đá bùn trải qua quá trình xử lý khử muối ly tâm trong thiết bị ly tâm. Đá đã khử muối đi vào hệ thống lưu trữ đá để làm mát cho các tòa nhà và đóng vai trò là nguồn cung cấp nước ngọt sau khi tan chảy.
Hơn nữa, nhiệt độ ở phía bình ngưng của hệ thống bơm nhiệt xấp xỉ từ 60°C đến 70°C, rất gần với nhiệt độ bay hơi hiệu ứng đầu tiên trong quá trình khử muối đa tác dụng. Thiết bị bay hơi tác dụng thứ nhất của hệ thống bay hơi đa tác dụng cũng đóng vai trò là thiết bị ngưng tụ của hệ thống bơm nhiệt. Hơi nước thứ cấp được tạo ra từ quá trình này cung cấp năng lượng cho các giai đoạn bay hơi và khử muối tiếp theo của nước biển, dẫn đến sản xuất nước ngọt chất lượng cao.
Hệ thống kết hợp mới vượt trội về mặt môi trường so với các hệ thống truyền thống, cường độ phát thải CO 2 (UPCE) của sản phẩm đơn vị chỉ 15,50 kg/$, giảm 7,68% so với hệ thống truyền thống. Nó đại diện cho một giải pháp hấp dẫn mang lại lợi thế về mặt nhiệt động lực học, kinh tế và tác động môi trường.
Nghiên cứu này đề xuất một hệ thống kết hợp mới kết hợp làm mát kho trữ đá và khử mặn nước biển, mang đến một giải pháp tiềm năng cho các khu vực có nhu cầu làm mát đồng thời và cung cấp nước ngọt.
