Süßwasserproduktion

Wasser ist überall und die wichtigste Zutat für alles Leben hier auf der Erde, wobei der Zugang zu sauberem, trinkbarem Süßwasser ein großes menschliches Bedürfnis ist. Aber leider ist dieses grundlegende menschliche Bedürfnis einer großen Anzahl von Menschen auf der ganzen Welt, die in heißen und staubigen Klimazonen leben, nicht immer verfügbar, so dass die Süßwasserproduktion in diesen Gebieten lebenswichtig ist.

Es mag zwar stimmen, dass die Ozeane, das Meer und andere derartige Oberflächengewässer fast drei Viertel der Erdoberfläche bedecken, aber die Menge an sauberem, nicht kontaminiertem und trinkbarem Wasser macht weniger als 3 % aus, von denen der Großteil Grundwasser und Grundwasserleiter sind (Unterirdischer Strom).

Auch die nie endenden Auswirkungen des Klimawandels und der globalen Erwärmung aufgrund der Verbrennung nicht erneuerbarer fossiler Brennstoffe, die schädliche Treibhausgase in die Atmosphäre freisetzen, stellen eine immer größere Belastung für die Umwelt der Erde dar. Davon ist insbesondere die globale Wasserinfrastruktur betroffen, die Hochwasserschutz, Entwässerung, Wasserkraft und Bewässerungssysteme umfasst.

Die kombinierte Wirkung dieser nachteiligen Klimaveränderungen auf Süßwassersysteme wird wahrscheinlich noch stärker werden Die Weltbevölkerung wächst, wobei die Energie- und Süßwasserproduktion die beiden wichtigsten Herausforderungen sind, denen sich die Welt stellen muss.

Frisches Trinkwasser im Glas

Süßwasser (also Wasser ohne Salz) wird von Mensch und Tier nicht nur als Trinkwasser verwendet, sondern auch zur Bewässerung von Feldfrüchten zur Lebensmittelproduktion oder zur Bewässerung unserer Blumen und Rasenflächen im Garten. Außerdem kann der Anbau von Energiepflanzen für die Biomasseproduktion den Wettbewerb nicht nur um die Landnutzung, sondern auch um alle verfügbaren Süßwasserressourcen verstärken.

Natürlich ist der Zugang zu Süßwasser in ausreichender Menge und Qualität äußerst wichtig, auch wenn Süßwasserressourcen gehen aufgrund von Verschmutzung und Übernutzung durch menschliche Aktivitäten zurück.

Heute können wir sauberes Süßwasser durch die Anwendung erneuerbarer Energiesysteme wie Windkraft, Solarenergie und anderer derartiger erneuerbarer Technologien zur Energiegewinnung produzieren verschiedene Wasseraufbereitungsverfahren für die Süßwasserproduktion.

Erneuerbare Energiequellen können zur Herstellung von sauberem Süßwasser für Trinkwasser, Landwirtschaft und andere ähnliche Zwecke aus Meerwasser, mineralisiertem Grundwasser, verschmutztem oder kontaminiertem Wasser sowie Haushalts-, kommunalen und industriellen Restabwässern verwendet werden, die als Grauwasserrecycling bezeichnet werden. p>

Die Aufbereitung und Bereitstellung von “sauberem Wasser” bedeutet, dass eine Form der Aufbereitung erforderlich ist, die Energie erfordert, da die Frischwasserproduktion, insbesondere durch Entsalzung, große Mengen an Energie erfordert.

Dann ist die Wasseraufbereitung unerlässlich, um den gestiegenen Bedarf zu decken und eine Garantie für die Zukunft zu bieten Versorgung mit Süßwasser in ausreichender Menge und Qualität. Die für die Süßwasserproduktion verwendete Energie muss jedoch aus wirtschaftlich soliden und umweltfreundlichen Quellen stammen, wie z. B. die Nutzung erneuerbarer Energiequellen oder energieeffizienter, kohlenstoffarmer Methoden, die zur Eindämmung des globalen Klimawandels beitragen.

Wir haben diese Alternative Energie durchweg gesehenWebsite, dass die wirtschaftlichen und industriellen Potenziale erneuerbarer Energien wie Solar-, Erdwärme-, Wind- und Wellenenergie viele ökologische Vorteile gegenüber der Verbrennung fossiler Brennstoffe haben. Die Destillation von Schmutzwasser ist eines der vielen Verfahren, die verwendet werden können, um sauberes, frisches Trinkwasser bereitzustellen, da es nur die kostenlose solarthermische Energie der Sonne benötigt, um das Wasser zu erhitzen.

Es gibt viele Möglichkeiten, Süßwasser zu produzieren, aber die beiden wichtigsten Methoden zur Nutzung von Sonnenenergie sind das direkte Erhitzen und Verdampfen von Wasser in einem passiven Solardestillierapparat (dieser Prozess wird als Solardestillation bezeichnet) oder das Einfangen der Sonnenenergie mit Turbinen, Photovoltaik usw , und wandelt sie in elektrische oder thermische Energie um, um einen Entsalzungsprozess anzutreiben.

Frischwasser aus der Entsalzung

Entsalzung (Entsalzung von Wasser) ist ein Prozess, bei dem aus normalerweise nicht trinkbarem Wasser wie schmutzigem, kontaminiertem oder Meerwasser sauberes, frisches Trinkwasser hergestellt wird. Die Entsalzung von Wasser durch Sonnenenergie ist eine gute Alternative zu den herkömmlichen Methoden der Süßwassergewinnung, insbesondere in kleinen abgelegenen oder ländlichen Gebieten, die relativ wenig Wasser verbrauchen, oder wo der Transport oder Bau einer Pipeline als Frischwasserversorgung nicht kostenintensiv ist wirksam.

Solarenergieentsalzung ist eine Methode, bei der die Energie der Sonne zur Entsalzung von Meerwasser verwendet wird, um frisches Trinkwasser zu erzeugen, und die Kopplung erneuerbarer Energiequellen mit Wasserentsalzung zur Süßwasserproduktion ist vielversprechend für Regionen mit Wasserknappheit. Theoretisch kann Solarenergie aus der Sonne jede andere Art von Energiequelle ersetzen, aber das ist noch nicht machbar, insbesondere für Entsalzungsanlagen in größerem Maßstab.

Die beiden Hauptmethoden, mit denen das Meerwasser salzt (s), Verunreinigungen und gelöste Partikel werden im Prozess der Süßwassergewinnung entfernt durch: Membranentsalzung oder durch thermische Entsalzung.

• Membranentsalzung   –   ist der Prozess, bei dem das Salz aus dem Meerwasser durch halbdurchlässige Membranen (daher der Name) entfernt wird, die als Filter und elektrische Ladungen wirken Trennen Sie die Salze vom Wasser. Membranverfahren umfassen Umkehrosmose und Elektrodialyse.
• Thermische Entsalzung   –   ist die Entfernung des Salzes, indem zuerst das Meerwasser erhitzt und dann der gereinigte Dampf (Dampf) mit kalten Rohren oder Platten kondensiert wird, um destilliertes Wasser zu erzeugen. Thermische Prozesse verwenden entweder aus geothermischen Quellen erzeugten Dampf oder Strom aus dem Netz, um das Meerwasser zu erhitzen.

Solarbetriebene Entsalzungsanlagen, die zur Frischwasserproduktion verwendet werden, kombinieren im Allgemeinen solarthermische Energie oder photovoltaische Stromerzeugung mit herkömmlichen Entsalzungsmethoden. Bei der solarthermischen Entsalzung werden Parabolrinnenreflektoren oder Sonnenkollektoren (mit Öl als Wärmeübertragungsflüssigkeit) und/oder Solarkraftwerkstürme zur Dampferzeugung verwendet, während Solar-Photovoltaik-Systeme (PV) das Sonnenlicht mithilfe von Solarzellen direkt in Strom umwandeln das Meerwasser erhitzen.

Der Vorteil von Solar-Photovoltaik-Systemen besteht darin, dass das Stromnetz an Tagen mit geringer Sonneneinstrahlung als Backup-Energiequelle genutzt werden kann und überschüssige elektrische Energie, die von der PV-Anlage erzeugt wird, wenn die Entsalzungsanlage nicht produziert, in das Netz zurückgespeist werden kann keine Energiekosten festzulegen.

Auch die Windkraft kann als zuverlässige und kostengünstige Energiequelle angesehen werden. Durch Windturbinen angetriebene Entsalzungsanlagen werden immer häufiger, da Windenergie effizienter genutzt werden kann, vorausgesetzt, dass eine ausreichende Windgeschwindigkeit vorhanden ist, um die Turbinen zu drehen. Windbetriebene Entsalzung hat viele Vorteile, insbesondere an windigen und abgelegenen Orten, indem sie ihre Wasserproduktionskosten im Vergleich zur Verwendung herkömmlicher fossiler Brennstoffe als Energiequelle oder zum Transport des Frischwassers dorthin senkt, wo es benötigt wird, um sicheres, sauberes Trinkwasser zu erzeugen.

Frischwasser aus Destillation

Bei der Süßwasserproduktion ist die Destillation der Prozess der Reinigung von schmutzigem Wasser durch Kochen, Zurücklassen von Verunreinigungen und anschließendes Kondensieren des Dampfdampfes wieder zu Süßwasser. Solarbetriebene Destillation gibt es seit Anbeginn der Zeit. Die Energie der Sonne, die als immenser solarer Destillationsprozess wirkt, erzeugt das Wetter, das das Meerwasser als Teil seines Wasserkreislaufs in Süßwasser und Regen umwandelt.

Wasserreinigung von Grauwasser oder Salzwasser (z. B. Meerwasser) und sogar verunreinigtes Brunnenwasser auf einem Bauernhof kann mit einer Solardestille erreicht werden. Eine Solardestille kann ein sehr einfaches Gerät sein, das die Sonnenstrahlung der Sonne in thermische Energie umwandelt, indem es einen Speicherbereich für die Wärme bereitstellt.

Wir haben alle das Kondenswasser gesehen, das sich auf dem Glas eines Gewächshauses durch die Bewässerung der darin befindlichen Pflanzen ansammelt, und eine Solardestille, die auf diesem Treibhauseffekt basiert, ist am einfachsten zu konstruieren.

Grundsätzlich besteht ein Solargewächshaus immer noch aus einem quadratischen, runden oder rechteckigen Becken oder Trog, um das Schmutzwasser mit einer transparenten Abdeckung darüber zu halten. Diese Abdeckung dient als Hauptkondensator und ist so steil geneigt, dass sich darauf bildendes Wasser nach unten in eine Auffangwanne abfließen kann. Die Abdeckung reduziert auch Wärmeverluste und hält den Wind fern.

Die Sonnenstrahlung erwärmt und erhitzt das Wasser, das verdunstet und der entstehende Dampf kondensiert an der Innenfläche der Glasabdeckung. Natürlich muss die der Sonne zugewandte Seite der Abdeckung transparent sein, aber die in die entgegengesetzte Richtung geneigte Seite kann abgedunkelt oder reflektierend sein, um eine kühlere Kondensationsfläche bei Umgebungstemperaturen bereitzustellen.

An der Unterseite des Deckels befinden sich Auffangwannen zum Auffangen des gereinigten Destillatwassers. Es gibt viele mögliche Konstruktionen von Solardestillierapparaten in Beckenform, von denen jeder seine eigenen Vor- und Nachteile hat. Das Becken einiger Designs wird auf natürliche Weise mit Regenwasser gefüllt, während andere die Menge der einfallenden Sonnenstrahlung erhöhen, indem sie Reflektoren verwenden, um sie auf das Wasser im Inneren zu fokussieren.

Dieses einfache Beispiel ist einfach zu bauen, aber fortschrittlichere Solar-Destillationssysteme, entweder direkt oder indirekt, können verwendet werden, um eine größere Menge Süßwasser zu produzieren oder die Wärme im Inneren zurückzugewinnen, um mehr Wasser zu erhitzen. Große geothermische Kraftwerke, die entlang der Küstenlinie eines Meeres oder Ozeans platziert werden, können ihren Abdampf verwenden, um Meerwasser in Trinkwasser zu entsalzen oder zur Bewässerung zu verwenden. Dann ist die Süßwasserproduktion mit erneuerbaren Energiequellen mit ein paar handwerklichen Fähigkeiten und etwas Vorstellungskraft leicht zu erreichen.

Zusammenfassung der Süßwasserproduktion

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Eine saubere und zuverlässige Quelle für frisches Trinkwasser wird allmählich zu einer knappen Ressource. Obwohl die Erde mit Wasser bedeckt ist, sind nur etwa 3 % davon trinkbares Süßwasser, der Rest sind etwa 97 % Meerwasser. Auch mit dem Bevölkerungswachstum tragen Umwelteinflüsse auf der Erde, Umweltverschmutzung und der Klimawandel dazu bei, die Verfügbarkeit dieser Süßwasserversorgung zu verringern.

Wir haben hier kurz gesehen, dass verschiedene Arten erneuerbarer Energiequellen dies können zum Betrieb einer Entsalzungsanlage verwendet werden. Die Eignung und Nutzung einer gegebenen erneuerbaren Energieversorgung zum Antreiben der Entsalzungsprozesse für die Süßwasserproduktion hängt sehr stark von den Energieanforderungen eines solchen Prozesses und der Art der verfügbaren erneuerbaren Energie ab, Wind, Sonne, Geothermie usw.

Die passive solare Destillation von Wasser ist eines der vielen einfachen Verfahren, die zur Wasserreinigung und Süßwassergewinnung eingesetzt werden können. Der einfachste und grundlegendste Prozess der Süßwasserproduktion ist die Verwendung einer Solardestille.

Solardestillierapparate können einfache selbstgebaute Kästen oder ausgeklügelte Systeme mit Multi-Kondensatorplatten, Spiegeln und Reflektoren sein, um ihre Wärmeabsorption zu erhöhen, oder mit großen Wassertürmen und Teichen, um ihre Süßwasserproduktion zu erhöhen. Wie auch immer, alle Solardestillierapparate arbeiten nach dem gleichen Prinzip, dass Wasser erhitzt, verdampft wird, um den Wasserdampf von allen gelösten Stoffen zu trennen, und dann kondensiert wird, um sauberes Trinkwasser zu erzeugen.

Der Hauptvorteil von passiven Solar-Destillierapparaten besteht darin, dass es keine beweglichen Teile gibt und nur eine Zufuhr von Wärmeenergie benötigt wird, um zu funktionieren, was Sonnenstrahlung direkt von der Sonne sein kann. Die passive Solardestillation in Solardestillierapparaten kann wie in aktiven Solardestillierapparaten durch die Zufuhr einer zusätzlichen Energiequelle aus externen Solarthermie-Kollektoren oder durch die Nutzung der Abwärme aus geothermischen Kraftwerken oder der Industrie weiter verbessert werden.

< Die starke >Süßwasserproduktion mit erneuerbaren Energiequellen hat noch einen langen Weg vor sich, aber heute werden bereits solare Entsalzungsanlagen und -systeme gebaut, deren Wasserqualität sehr hoch ist.

Dennoch wird die solare Entsalzung zu einer kostengünstigeren Form der Wasseraufbereitung und im Gegensatz zu anderen Formen industrieller Techniken, die auf der physikalischen Trennung von Wasser und Feststoffen wie Umkehrosmose, Elektrodialyse usw thermische Energie ist kostenlos.

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