Thành phố Fukuoka sẽ bắt đầu vận hành hệ thống phát điện thẩm thấu, cơ sở trình diễn 110kW
Đại học Yamanashi ước tính tiềm năng của các con sông hạng nhất trên toàn quốc là 660MW
Tổng quan về hệ thống phát điện áp suất thẩm thấu
Chuẩn bị: Để cung cấp thêm năng lượng cho nước chuyển động và tăng hiệu suất phát điện, nước biển cô đặc chịu áp suất cao và nước thải đã xử lý chịu áp suất thấp; 1) Khi nước biển cô đặc và nước thải đã xử lý được tách ra bằng "màng thẩm thấu", "áp suất thẩm thấu" được tạo ra; 2) Nước chuyển từ nước thải đã xử lý có độ mặn thấp sang nước biển cô đặc có độ mặn cao; 3) Nước biển cô đặc mà nước đã chuyển đến chịu áp suất cao, khiến động năng của nước chuyển động tăng mạnh; 4) Nước đã thu được năng lượng từ chuyển động được thêm vào nước biển cô đặc ban đầu, làm quay mạnh bánh xe nước để tạo ra điện (Nguồn: Cơ quan cấp nước quận Fukuoka).
Xếp hạng sản xuất điện theo chênh lệch độ mặn ở các con sông hạng nhất tại Nhật Bản
Bảy con sông đứng đầu và hai con sông đứng cuối được liệt kê trong bảng theo cả giá trị lý thuyết và trữ lượng. Hình minh họa sự phân bố của bảy con sông đứng đầu và giá trị sản lượng dự kiến của chúng (nguồn: Đại học Yamanashi).
Cơ quan quản lý nước quận Fukuoka, hợp tác với Cục đường bộ và thoát nước thành phố Fukuoka và Kyowa Kiden Kogyo (Thành phố Nagasaki), đang xây dựng một nhà máy quy mô thực tế để "sản xuất điện thẩm thấu", sử dụng sự chênh lệch nồng độ giữa nước mặn và nước ngọt để tạo ra điện. Việc xây dựng dự kiến bắt đầu vào tháng 3 năm 2024, với mục tiêu bắt đầu sản xuất điện vào năm tài chính 2025.
"Sản xuất điện thẩm thấu" là hệ thống tách nước mặn và nước ngọt bằng màng thẩm thấu và sử dụng động năng tạo ra khi nước di chuyển từ phía nước ngọt có nồng độ mặn thấp sang phía nước mặn có nồng độ mặn cao để quay tuabin và tạo ra điện. Nó cũng được gọi là phát điện chênh lệch độ mặn. Về tỷ lệ sử dụng cơ sở (phát điện thực tế so với lượng điện được tạo ra nếu điện được tạo ra liên tục ở công suất định mức), so với 10-20% đối với phát điện mặt trời, có thể mong đợi khoảng 90% vì nó có thể hoạt động ổn định 24 giờ một ngày và không bị ảnh hưởng bởi thời tiết.
Nhà máy trình diễn sẽ có công suất 110kW và dự kiến sẽ tạo ra 880.000kWh điện mỗi năm (ước tính là 110kW x 24 giờ x 365 ngày x tỷ lệ hoạt động 91%). Nó sẽ được lắp đặt tại Mamizu Pia, một cơ sở khử muối nước biển do Tổng công ty cấp nước quận Fukuoka vận hành tại Phường Higashi, Thành phố Fukuoka và ban đầu sẽ tạo ra điện bằng cách sử dụng nước biển cô đặc (nồng độ khoảng 8%) và nước thải đã xử lý được thải ra từ cơ sở. Lượng nước biển cô đặc sử dụng sẽ là 10.000m3 mỗi ngày và 9.200m3 nước thải đã qua xử lý mỗi ngày.
Khi đi vào hoạt động, lượng điện thực tế được tạo ra và hiệu suất phát điện sẽ được xác minh, cũng như hiệu suất có tính đến sự biến động của chất lượng nước (nhiệt độ, v.v.). Trong tương lai, mục tiêu là tạo ra điện bằng nước biển thông thường (nồng độ khoảng 3,5%). Khoảng 97,5% nước trên Trái đất là nước biển và nếu việc phát điện bằng nước biển thông thường có thể được đưa vào sử dụng thực tế, thì dự kiến đây sẽ trở thành công nghệ khử cacbon mới có khả năng mở rộng cao.
Đại học Yamanashi cũng đã công bố kết quả phân tích sản lượng điện trong nước dự kiến của sản lượng điện chênh lệch độ mặn vào ngày 3 tháng 3. Có tính đến những thay đổi hàng ngày về lưu lượng dòng chảy của 109 con sông hạng nhất ở Nhật Bản, lượng điện có thể thu được tại các cửa sông đã được tính toán. Kết quả là, tổng sản lượng lý thuyết (giả sử rằng toàn bộ nước sông có thể được sử dụng để phát điện và hiệu suất phát điện là 100%) là 16,518GW, và công suất tiềm năng (giả sử rằng lượng nước lấy vào có thể được sử dụng để phát điện là 10% tổng lượng nước sông và hiệu suất chuyển đổi năng lượng là 40%) là 660,7MW.
Các con sông dự kiến có sản lượng đặc biệt lớn là Sông Shinano (giá trị lý thuyết là 996MW, trữ lượng 39,9MW, tương tự bên dưới), Sông Ishikari (993MW, 39,7MW), Sông Kiso (826MW, 33,0MW), Sông Agano (726MW, 29,2MW), Sông Kitakami (702MW, 28,1MW), Sông Tone (669MW, 26,8MW) và Sông Mogami (570MW, 22,8MW). Giá trị lý thuyết trung bình là 152MW và dự trữ 6,1MW.
Kết quả Các kết quả nghiên cứu này cho thấy sản lượng điện của một nhà máy điện gradient nhiệt độ độ mặn đơn lẻ không thua kém đáng kể so với các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và năng lượng gió, cho thấy tiềm năng của nó như một nguồn năng lượng tái tạo chính sẽ hỗ trợ cho hỗn hợp năng lượng trong tương lai. Đây sẽ là thông tin cơ bản để xem xét các địa điểm phù hợp để xây dựng các cơ sở phát điện gradient nhiệt độ độ mặn tại Nhật Bản trong tương lai.
