更便宜的綠色能源將海水轉(zhuǎn)化為飲用水

世界上很多地區(qū)面臨著一個嚴峻的挑戰(zhàn)：人口不斷增長，需要找到為民眾供水的方法。海水淡化，即去除海水或含鹽地下水的鹽分，是許多國家飲用水的主要來源。在很多地方，由于高昂的電力成本，海水淡化被視為最后的手段。運營海水淡化廠所需的能源常常降低這些項目的可行性，特別是與其他策略相比時。

可再生能源成本的急劇下降正在改變這種情況。

IEEE會員Rafel Muniz表示：“海水淡化技術(shù)通過幾個關(guān)鍵的進步，在解決全球水資源短缺和改善衛(wèi)生條件方面有著巨大的前景。研究人員在開發(fā)更節(jié)能的海水淡化工藝以降低總體能耗方面取得了進展。通過處理除海水之外的各種類型的不純水，海水淡化能夠變得更加通用，適用于不同的地區(qū)。”

海水淡化是能源密集型產(chǎn)業(yè)

水處理廠通常建在可利用水的自然流動的地方。這些選址選擇有助于降低將水抽到處理設(shè)施以及用水的企業(yè)和家庭的相關(guān)成本。

海水淡化廠沒有這種優(yōu)勢。就其性質(zhì)而言，它們通常位于海平面，幾乎所有東西都流向大海。它們需要從海洋中抽水，并將水從設(shè)施中抽到終端用戶那里。

根據(jù)美國能源部的數(shù)據(jù)，海水淡化廠依靠持續(xù)的電力來產(chǎn)生加壓水流，使水通過反滲透膜以過濾鹽分。能源通常占海水淡化廠運營預算的36%。

利用可再生能源為海水淡化提供動力

隨著可再生能源變得越來越便宜，工程師們面臨著如何巧妙利用它的問題。一旦基礎(chǔ)設(shè)施到位，可再生能源成本低廉。但可再生能源并非總是可用：在人們需要電力的時候，可能沒有太陽照射，也沒有風吹。有時，在需求較低時會出現(xiàn)能源過剩；而在其他時候，可能沒有足夠的能源來滿足所有人的需求。

《IEEE現(xiàn)代電力系統(tǒng)與清潔能源》雜志最近的一項研究深入探討了這個問題，重點關(guān)注那些依賴傳統(tǒng)發(fā)電廠和可再生能源發(fā)電、依賴海水淡化廠供水的地區(qū)（https://ieeexplore.ieee.org/document/10272360）。當可再生能源多于即時需求時，我們是應該投資電池來儲存多余的電力以備后用，還是利用這些額外的能量生產(chǎn)淡水并儲存在大型水箱中呢？

該研究的結(jié)果表明，理想的解決方案取決于具體情況。電池和水箱都可以通過將能源使用從一天中的繁忙時段轉(zhuǎn)移到較空閑時段來幫助降低成本。一般來說，建造淡水水箱的成本比大規(guī)模的電池組要低。然而，電池具有靈活性的優(yōu)勢，因為它們可以為任何目的供電，而不僅僅是用于生產(chǎn)淡水。

在仍然部分依賴可再生能源的地區(qū)，建造淡水水箱往往被證明更具成本效益。但是隨著可再生能源所占比例的增加，水箱和電池成為平衡供需越來越有價值的工具。

IEEE會員Suélia Fleury表示：“為了有效地擴大這些技術(shù)的規(guī)模，必須把握關(guān)鍵的轉(zhuǎn)型階段，并促進開發(fā)者、企業(yè)、政府和民間社會之間的對話。當所有利益相關(guān)者合作，兼顧環(huán)境與人類福祉和諧發(fā)展時，才會取得真正的進步。”