جلوگیری از هدررفت آب در نیروگاه‌های تولید برق

به گزارش برق نیوز، حدود ۴۰ درصد از آب رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و منابع طبیعی آب در اغلب کشور‌های توسعه یافته به منظور خنک کردن نیروگاه‌های برق که از سوخت‌های فسیلی یا انرژی هسته‌ای استفاده می‌کنند، اختصاص داده می‌شود، ضمن اینکه بخش اعظم این آب به شکل بخار به هدر می‌رود؛ اما سیستم جدید MIT می‌تواند مقدار قابل توجهی آب از دست رفته را نجات دهد و حتی تبدیل به منبع مهم آب آشامیدنی تمیز و مطمئن شود.

در دنیای امروز کاهش هدررفت منابع طبیعی موجود و توسعه سیستم‌های کارآمد بازیافت آب از طریق جمع آوری قطرات آب، رویایی است که همواره ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده است. فناوری جدید از تبخیر و هدررفت آب در برج‌های خنک کننده در نیروگاه‌های برق جلوگیری می‌کند. قرار است نمونه اولیه این طرح در کارخانه مرکزی در MIT نصب شود و مورد آزمایش قرار گیرد. با این سیستم جدید، زمانی که هوا و ذرات غبار با پرتو ذرات باردار الکتریکی به نام یون‌ها درآمیخته می‌شود، قطرات آب به صورت الکتریکی شارژ شده و به همین ترتیب به سمت شبکه سیمی مش (چیزی شبیه به یک صفحه نمایش پنجره مانند) هدایت می‌شود. سپس قطره‌ها در مش جمع می‌شود، به داخل ظرف جمع آوری می‌رود و می‌تواند مجددا در نیروگاه استفاده شود یا به سیستم تامین آب شهرستان منتقل شود.

این سیستم توسط یک شرکت استارت آپ نوپا به نام" Infinite Cooling "طراحی شد و ماه گذشته در مسابقات کارآفرینی ۱۰۰ هزار دلاری MIT موفق به کسب مقام شد. طرح اولیه این تحقیق موضوع پایان نامه دکتری "ماهر داماک" است که امروز در مقاله‌ای در مجله Science Evances منتشر شده است. هدف از اجرای این پروژه، بهبود بهره وری سیستم‌های برداشت خنک کن فاگ است که در بسیاری از مناطق کم آب به عنوان منبع تامین آب آشامیدنی استفاده می‌شود. سیستم‌های خنک کننده قدیمی عموما شامل استفاده از نوعی شبکه پلاستیکی یا مش فلزی است به صورت عمودی در مسیر قرار داده می‌شود و به شدت ناکارآمد بوده و تنها حدود یک تا سه درصد قطرات آب را حفظ می‌کند.

در روش شبکه مش، آب مورد نیاز برای خنک کردن هوای ورودی پس از عبور از یک سری نازل، به صورت قطرات بسیار ریز (ذرات مه) به درون هوای ورودی توربین پاشیده می‌شود. این قطرات به علت ریز بودن، سریعاً گرمای نهان تبخیر خود را از هوا اخذ کرده و تبخیر می‌شوند و از طرف دیگر هوای عبوری که گرما از دست داده است، خنک می‌شود.

علت ناکارآمدی سیستم‌های موجود، مشکل در آیرودینامیک سیستم عنوان می‌شود. درحالی که هوا در جریان است، منجر به انحراف قطرات آب در اطراف برج‌ها می‌شود که قسمت اعظم آب به صورت بخار به هوا می‌رود، اما زمانی که فاگ ثابت وارد یک پرتو یونی می‌شود، اثر متفاوتی اتفاق می‌افتد. در این حالت، نه تنها تمام قطراتی که در مسیر سیم قرار دارند بر روی آن‌ها فرود می‌آید، بلکه حتی قطراتی که در سوراخ‌های مش به سمت سیم‌ها کشیده شده بود، نیز جمع می‌شود؛ بنابراین سیستم جدید می‌تواند بخش بیشتری از آب موجود را عبور دهد. به همین ترتیب، با کاهش در هزینه می‌تواند به طور چشمگیری موجب بهبود بهره وری سیستم شود. محققان این پروژه می‌گویند تجهیزات استفاده شده در این سیستم بسیار ساده است و میزان نیروی مورد نیاز نیز حداقل است.

زمانی که این تیم تحقیقاتی تمرکز خود را بر روی جذب آب از برج‌های خنک کننده نیروگاه‌ها متمرکز کرد، محققان دریافتند که در این بخش، جریان بخار آب بسیار زیاد است و سیستم جدید، باعث می‌شود که سیستم کارآمدتر شود و از آنجا که تصفیه آب تبخیر شده به خودی خود یک فرآیند تقطیر است، آب گرفته شده بسیار خالص و بهینه می‌شود. تیم تحقیقاتی معتقدند این آب مقطر از کیفیت بالایی برخوردار است که اکنون به صورت کامل هدر می‌رود. تیم امیدوارند با بهبود بیشترسیستم، بتوانند میزان آب بیشتری جذب کنند.

بهره وری این سیستم جدید دنیای امروز که تمایل به سمت حفظ هرچه بیشتر منابع طبیعی است، راهکاری ویژه عنوان می‌شود؛ بر اساس آمار موجود، یک نیروگاه برق معمولی ۶۰۰ مگاوات می‌تواند ۱۵۰ میلیون گالن آب در سال را جذب کند. این نشان می‌دهد حدود ۲۰ تا ۳۰ درصد از آب از دست رفته از برج‌های خنک کننده را می‌توان به این روش حفظ کرد.