كيف يتم توليد الكهرباء من المياه المالحة

يتم توليد الكهرباء من اختلاف الملوحة بحيث يطور العلماء باستمرار تقنيات متجددة تستمر في تزويد المستقبل بالطاقة. على الرغم من أن الأنواع الأكثر شيوعًا لإنتاج الطاقة المتجددة معروفة عمومًا بأنها الطاقة الشمسية أو الرياح أو الطاقة المائية أو المد والجزر، إلا أن هناك طريقة أخرى أقل شهرة. في المسطحات المائية ذات تركيزات الملح المختلفة، وجد مصدر طاقة غير مستغل عمليًا.

عندما يلتقي جسمان مائيان بمستويين مختلفين من الملوحة (أي المياه المالحة والمياه العذبة)، تحاول قوى الطبيعة معادلة تركيز الملح. سوف تتدفق أيونات الملح من منطقة التركيز العالي إلى المناطق ذات التركيز المنخفض حيث يختلط الماء باستمرار. في النهاية، يتساوى التدرج ويظل التركيز متطابقًا.

هذا يعني مصدر غير مستغل للطاقة المتجددة "هذا الاختلاف في تركيز الملح لديه القدرة على توليد طاقة كافية لتلبية ما يصل إلى 40 في المائة من الطلب العالمي على الكهرباء."

الطاقة التناضحية هي الطاقة المتاحة بين جسمين مائيين بتركيزات ملح متفاوتة. ويصادف أيضًا أن يكون أحد أبرز مصادر الطاقة غير المستغلة في العالم. في أي مكان تلتقي فيه المياه العذبة بالمياه المالحة، يمكن أن تولد ما يقرب من نصف الطلب العالمي على الطاقة.

ومع ذلك، يواجه الباحثون التحدي المتمثل في إيجاد وسيلة فعالة لحصاد قوتها.

حاليًا، هناك طريقتان بارزتان لتسخير الطاقة من المياه المالحة بما في ذلك التحليل الكهربائي العكسي (RED) والتناضح المتأخر بالضغط (PRO).

تعتمد أنظمة PRO بشكل خاص على تدفق المياه العذبة إلى المياه المالحة من خلال غشاء. تتضمن الطريقة ضخ المياه العذبة والمياه المالحة إلى غشاء كبير شبه نافذ. يسمح نظام غشاء التناضح الأمامي فقط بتبادل المياه من الجانب النقي إلى تدفق المياه المالحة. نتيجة لذلك، يزداد ضغط الماء المالح. يمكن لمولد التوربينات تسخير الطاقة من الماء المضغوط وتحويلها إلى كهرباء.

تُعرف الطريقة الثانية الشائعة لاستخراج الطاقة من تدرجات الملح بالتحليل الكهربائي العكسي (RED). في جوهرها، يعمل RED مثل بطارية الملح.

عادةً ما تعمل أنظمة RED عن طريق ضخ المياه المالحة في نظام يحتوي على مبادلين أيونيين منفصلين. أحدهما يسمح للصوديوم الموجب بالتدفق من خلاله، والآخر يسمح بمرور الكلور سالب الشحنة فقط. نظرًا لأن الملح يتكون من الكلور والصوديوم، فهو متوفر بكثرة في المحيطات.

التناوب بين مجموعات المرشحات هو تدفق الماء الذي يخلق اختلافًا في التركيزات يجبر الأنيونات والكاتيونات على التدفق عبر الغشاء. يولد الاختلاف في الشحنة جهدًا بين الصفيحتين يمكن تحويله إلى كهرباء عن طريق تغيير التدفق إلى تركيز أقل من الملح.

لسوء الحظ، تعاني كلتا الطريقتين من عيوب شديدة لذا فلم يتم العمل بهما حتى الآن، لكنهما معروضتان للبحث.