Ao pensar em energia renovável, imediatamente vem à mente a energia do vento, solar, marés e marés, e os dispositivos que as convertem são usinas eólicas, conversores solares fotovoltaicos, turbinas hidrelétricas que já são familiares hoje. Tudo isso já é usado massivamente em todo o mundo. Mas a lista de fontes de energia renovável não termina aí. Existe outro tipo de produção de energia que ainda não se espalhou, mas isso é uma questão do futuro - é a energia osmótica.

Recentemente, ficou conhecido o lançamento na Noruega da primeira usina de energia do mundo, que permite extrair energia da diferença de concentração de sal em água doce e água salgada. A produção de eletricidade é realizada como resultado do fenômeno da osmose. A estação está localizada perto da capital da Noruega, Oslo, às margens do Fiorde de Oslo. O investidor na construção foi a empresa de energia norueguesa Statkraft, que é o terceiro maior produtor de recursos energéticos da região escandinava, bem como o maior produtor de energia baseada em fontes renováveis ​​de energia na Europa. Esta notícia foi o motivo de escrever este artigo.

Então, o que é energia osmótica?

A energia osmótica é a energia obtida como resultado da osmose, ou, como se pode dizer, como resultado do processo de difusão de um solvente de uma solução menos concentrada para uma solução mais concentrada.

Segundo Wikipedia.org, o fenômeno da osmose é observado naqueles ambientes onde a mobilidade do solvente é maior que a mobilidade dos solutos. Um caso especial importante de osmose é a osmose através de uma membrana semipermeável. São chamadas membranas semipermeáveis, que têm uma permeabilidade suficientemente alta não para todos, mas apenas para algumas substâncias, em particular, para um solvente.

A osmose desempenha um papel importante nos processos biológicos. Graças a ele, os nutrientes entram na célula e vice-versa - os desnecessários são removidos. Por osmose, as folhas das plantas absorvem a umidade.

A energia osmótica refere-se a uma fonte renovável que, ao contrário da energia solar ou eólica, produz uma quantidade previsível e sustentável de energia, independentemente do clima. E esta é uma das principais vantagens desta tecnologia.

Por que a osmose não foi usada anteriormente para a produção de energia, mas apenas agora?

A principal dificuldade reside na eficiência e custo das membranas utilizadas. Este é o obstáculo. A eletricidade é produzida em geradores alimentados com água salgada de tanques onde são misturadas água doce e salgada. Quanto mais rápido o processo de mistura, mais rápido a água é fornecida às turbinas, mais energia pode ser obtida.

A ideia de produzir energia por osmose surgiu na década de 70 do século passado. Mas então as membranas ainda não eram suficientemente eficazes, como são hoje.

Usina osmótica na Noruega

A usina experimental construída utiliza a diferença na concentração de sal em água doce e salgada. A água do mar e do rio é enviada para uma câmara separada por uma membrana. Devido ao fenômeno da osmose, as moléculas tendem a se deslocar para a região da câmara onde a concentração de substâncias dissolvidas, neste caso o sal, é maior. Este processo resulta em um aumento de volume no compartimento de água salgada. Como resultado, o aumento da pressão é formado, o que cria uma pressão equivalente ao impacto de uma coluna de água de 120 metros de altura. Essa pressão é enviada para a turbina que gira o gerador.

A usina construída usa uma membrana com eficiência de 2-3 W/m2. Portanto, a principal tarefa é encontrar membranas mais eficientes. Segundo os pesquisadores, para que o uso da energia osmótica seja benéfico, é necessário atingir uma eficiência de membrana superior a 5 watts/m2.

Agora a estação não gera muita energia - 4 kW. No futuro, está planejado aumentar constantemente a capacidade. A Ststkraft planeja levar a estação a um nível autossustentável até 2015.

As desvantagens incluem o fato de que não é possível construir essa usina em todos os lugares. Afinal, isso requer simultaneamente duas fontes de água - fresca e salgada. Portanto, a construção é impossível nas profundezas do continente, mas apenas nas costas próximas à fonte de água salgada. No futuro, está prevista a criação de membranas que utilizem a diferença de concentração de sal apenas da água do mar.

Outra desvantagem é a eficiência da estação, que está principalmente relacionada à eficiência das membranas utilizadas.

A tarefa da estação é principalmente pesquisar e desenvolver tecnologias para aplicações comerciais no futuro. Este é definitivamente um passo à frente. Afinal, o potencial mundial de energia osmótica, segundo a Statkraft, é estimado em 1600-1700 TWh de energia anualmente, o que equivale a 50% da produção total de energia na União Européia.

Até agora, existe apenas um protótipo operacional de uma usina osmótica no mundo. Mas no futuro haverá centenas deles.

O princípio de operação da usina osmótica

A operação da usina é baseada no efeito osmótico - a propriedade de membranas especialmente projetadas para permitir que apenas certas partículas passem. Por exemplo, instalaremos uma membrana entre dois recipientes e despejaremos água destilada em um deles e solução salina no outro. As moléculas de água passarão livremente pela membrana, mas as partículas de sal não. E como em tal situação os líquidos tenderão a se equilibrar, logo a água fresca se espalhará por gravidade para ambos os recipientes.

Se a diferença nas composições das soluções for muito grande, o fluxo de líquido através da membrana será bastante forte. Ao colocar uma turbina hidrelétrica em seu caminho, é possível gerar eletricidade. Este é o projeto mais simples de uma usina osmótica. No momento, a matéria-prima ideal para isso é a água salgada do mar e a água doce do rio - fontes de energia renováveis.

Uma usina experimental desse tipo foi construída em 2009 perto da cidade norueguesa de Oslo. Seu desempenho é baixo - 4 kW ou 1 W a partir de 1 m². membranas. Num futuro próximo, este indicador será aumentado para 5 W por 1 m2. Até 2015, os noruegueses pretendem construir uma usina de osmose comercial com capacidade de cerca de 25 MW.

Perspectivas para o uso desta fonte de energia

A principal vantagem do IPS sobre outros tipos de usinas é o uso de matérias-primas extremamente baratas. Na verdade, é gratuito, porque 92-93% da superfície do planeta é coberta com água salgada, e a água doce é fácil de obter usando o mesmo método de pressão osmótica em outra instalação. Ao instalar uma central elétrica na foz de um rio que desagua no mar, todos os problemas com o abastecimento de matérias-primas podem ser resolvidos de uma só vez. As condições climáticas para o funcionamento do IPS não são importantes - enquanto a água fluir, a instalação funciona.

Ao mesmo tempo, nenhuma substância tóxica é criada - a mesma água salgada é formada na saída. O ECO é absolutamente amigo do ambiente, pode ser instalado próximo de áreas residenciais. A usina não agride a fauna, e para sua construção não há necessidade de bloquear rios com barragens, como é o caso das hidrelétricas. E a baixa eficiência da usina é facilmente compensada pela natureza massiva de tais instalações.

O fenômeno da osmose tem sido utilizado em escala industrial há mais de 40 anos. Só que esta não é a osmose direta clássica de Abbé Nolle, mas a chamada osmose reversa - um processo artificial de penetração de um solvente de um concentrado em uma solução diluída sob a influência de uma pressão que excede a pressão osmótica natural. Esta tecnologia tem sido usada em plantas de dessalinização e purificação desde o início dos anos 1970. A água salgada do mar é injetada em uma membrana especial e, passando por seus poros, é privada de uma proporção significativa de sais minerais e, ao mesmo tempo, bactérias e até vírus. É preciso muita energia para bombear água salgada ou poluída, mas o jogo vale a pena - existem muitas regiões do planeta onde a escassez de água potável é um problema agudo.

É difícil acreditar que a diferença de concentração de duas soluções por si só possa criar uma força séria, mas é verdade: a pressão osmótica pode elevar o nível da água do mar em 120 m.

Experimentos de conversão de pressão osmótica em energia elétrica têm sido realizados por vários grupos científicos e empresas desde o início da década de 1970. O esquema principal deste processo era óbvio: o fluxo de água doce (do rio), penetrando pelos poros da membrana, aumenta a pressão no tanque de água do mar, permitindo assim que a turbina gire. A água salobra residual é então lançada ao mar. O único problema era que as membranas clássicas para PRO (osmose retardada por pressão) eram muito caras, caprichosas e não forneciam a potência de fluxo necessária. As coisas decolaram no final da década de 1980, quando os químicos noruegueses Thorleif Holt e Thor Thorsen, do instituto SINTEF, assumiram a tarefa.

Nas imagens esquemáticas, a membrana osmótica é desenhada como uma parede. Na verdade, é um rolo fechado em um corpo cilíndrico. Em sua estrutura multicamadas, alternam-se camadas de água doce e salgada.

As membranas Loeb exigiam grau clínico para manter o desempenho máximo. O projeto do módulo de membrana da estação de dessalinização previa a presença obrigatória de um filtro grosseiro primário e uma bomba potente que expulsava detritos da superfície de trabalho da membrana.

Holt e Thorsen, tendo analisado as características dos materiais mais promissores, optaram pelo polietileno modificado de baixo custo. Suas publicações em revistas científicas chamaram a atenção da Statcraft e os químicos noruegueses foram convidados a continuar seu trabalho sob os auspícios da empresa de energia. Em 2001, o programa de membranas Statcraft recebeu um subsídio do governo. Os fundos recebidos foram usados ​​para construir uma unidade osmótica experimental em Sunndalsior para testar amostras de membrana e testar a tecnologia como um todo. A área de superfície ativa era ligeiramente superior a 200 m2.

A diferença entre a salinidade (em termos científicos, o gradiente de salinidade) da água doce e do mar é o princípio básico de operação de uma usina osmótica. Quanto maior, maior o volume e a vazão na membrana e, portanto, a quantidade de energia gerada pela hidroturbina. Em Toft, a água doce flui por gravidade para a membrana, como resultado da osmose, a pressão da água do mar do outro lado aumenta drasticamente. O poder da osmose é colossal - a pressão pode elevar o nível da água do mar em 120 m.

Além disso, a água do mar diluída resultante corre através do distribuidor de pressão para as pás da turbina e, tendo dado a elas toda a sua energia, é lançada no mar. O distribuidor de pressão faz parte da energia do fluxo, girando as bombas bombeando a água do mar. Assim, é possível aumentar significativamente a eficiência da estação. Rick Stover, tecnólogo-chefe da Energy Recovery, que fabrica esses dispositivos para usinas de dessalinização, estima que a eficiência de transferência de energia das distribuidoras esteja próxima de 98%. Exatamente os mesmos dispositivos durante a dessalinização ajudam a fornecer água potável para edifícios residenciais.

Como observa Skillhagen, idealmente, as usinas osmóticas devem ser combinadas com as usinas de dessalinização - a salinidade da água do mar residual nesta última é 10 vezes maior que o nível natural. Nesse conjunto, a eficiência da geração de energia aumentará em pelo menos duas vezes.

O trabalho de construção em Toft começou no outono de 2008. Foi alugado um armazém devoluto nas instalações da fábrica de pasta de celulose Sódra Cell. No primeiro andar, foi disposta uma cascata de filtros de malha e quartzo para purificar a água do rio e do mar e, no segundo andar, uma casa de máquinas. Em dezembro do mesmo ano, foi realizado o levantamento e instalação dos módulos de membrana e do distribuidor de pressão. Em fevereiro de 2009, um grupo de mergulhadores colocou dois dutos paralelos ao longo do fundo da baía - para água doce e do mar.

A entrada de água do mar é realizada em Toft de profundidades de 35 a 50 m - nesta camada sua salinidade é ótima. Além disso, é muito mais limpo do que na superfície. Mas, apesar disso, as membranas da estação requerem limpeza regular de resíduos orgânicos que entopem os microporos.

Desde abril de 2009, a usina é operada em modo de teste e, em novembro, com a mão leve da princesa Mette-Marit, foi lançada ao máximo. Skillhagen garante que depois do Tofte, a Statcraft terá outros projetos semelhantes, porém mais avançados. E não só na Noruega. Segundo ele, um complexo subterrâneo do tamanho de um campo de futebol é capaz de fornecer eletricidade continuamente a uma cidade inteira com 15 mil casas individuais. Além disso, ao contrário dos moinhos de vento, tal instalação osmótica é praticamente silenciosa, não altera a paisagem habitual e não afeta a saúde humana. E a própria natureza se encarregará de reabastecer as reservas de água salgada e doce.

Não há erro no título, não de "espaço", mas de "osmose"

Todos os dias estamos convencidos de que estamos cercados por uma massa das mais inesperadas fontes de energia renovável. Além do sol, vento, correntes e marés, geradores que funcionam com sal podem ser usados ​​para gerar eletricidade – ou melhor, na diferença que ela cria entre água doce e água do mar. Essa diferença é chamada de gradiente de salinidade e, graças ao fenômeno da osmose, pode ser usada para obter o excesso de pressão do líquido, que é convertido em eletricidade por turbinas convencionais.

Existem várias maneiras de converter a energia do gradiente de salinidade em eletricidade. O mais promissor para hoje é a conversão assistida por osmose, então a energia do gradiente de salinidade é muitas vezes referida como a energia da osmose. Mas outras formas de converter a energia do gradiente de salinidade também são fundamentalmente possíveis.

O fenômeno da osmose é o seguinte. Se você pegar uma membrana semipermeável (membrana) e colocá-la como divisória em um recipiente entre água doce e salgada, então as forças osmóticas começarão, por assim dizer, a bombear água doce para água salgada. As moléculas de água doce passarão pela membrana de separação para a segunda metade do recipiente cheio de água salgada, e a membrana não permitirá que as moléculas de sal entrem na primeira metade com água doce. Por esta propriedade, a membrana é chamada de semipermeável. A energia liberada durante esse processo se manifesta na forma de aumento de pressão que ocorre na parte do vaso com água salgada. Esta é a pressão osmótica (às vezes chamada de cascata osmótica). O valor máximo da pressão osmótica é a diferença de pressão entre a solução (ou seja, água salgada) e o solvente (ou seja, água doce) em que a osmose para, o que ocorre devido à formação de igualdade de pressão em ambos os lados de uma membrana semipermeável. O aumento da pressão resultante em metade do vaso com água salgada equilibra as forças osmóticas que forçaram as moléculas de água doce através de uma membrana semipermeável para a água salgada.

O fenômeno da osmose é conhecido há muito tempo. Foi observado pela primeira vez por A. Podlo em 1748, mas um estudo detalhado começou mais de um século depois. Em 1877, W. Pfeffer mediu a pressão osmótica pela primeira vez ao estudar soluções aquosas de cana-de-açúcar. Em 1887, van't Hoff, com base nas experiências de Pfeffer, estabeleceu uma lei que determina a pressão osmótica em função da concentração do soluto e da temperatura. Ele mostrou que a pressão osmótica de uma solução é numericamente igual à pressão que as moléculas do soluto exerceriam se estivessem em estado gasoso nos mesmos valores de temperatura e concentração.

Para obter energia osmótica, é necessário ter uma fonte com baixa concentração de sal próxima a uma solução mais ou menos concentrada. Nas condições do Oceano Mundial, essas fontes são a foz dos rios que deságuam nele.

A energia do gradiente de salinidade calculada a partir da pressão osmótica não está sujeita às limitações de eficiência associadas ao ciclo de Carnot; esta é uma das características positivas deste tipo de energia. A questão é como melhor convertê-lo em eletricidade.

A primeira usina de energia do mundo usando osmose para gerar eletricidade foi inaugurada recentemente na Noruega. Usando apenas água salgada e doce em seu trabalho, o protótipo atual da usina gerará de 2 a 4 quilowatts, mas no futuro esse número aumentará significativamente. Para produzir energia, a estação, construída pela empresa norueguesa Statkraft, utiliza o fenômeno de osmose, ou seja, o movimento de soluções através da membrana para o lado de maior concentração de sal. Como a concentração de sais na água do mar comum é maior do que na água doce, o fenômeno de osmose se desenvolve entre a água doce e a salgada separadas por uma membrana, e o movimento do fluxo de água faz com que a turbina que gera energia funcione. do protótipo já lançado é pequeno e equivale a dois a quatro quilowatts-hora. Como explicou o gerente de projeto da Stein, Eric Skilhagen, a empresa não tinha o objetivo de construir imediatamente uma usina em escala industrial, era mais importante mostrar que essa tecnologia poderia, em princípio, ser usada no setor de energia. , observa o site da Statkraft. Segundo os cálculos dos engenheiros, hoje é possível construir uma usina osmótica com capacidade de 1700 quilowatts por hora. Ao mesmo tempo, ao contrário de outras estações de fontes alternativas de energia - solar ou eólica - o clima não afetará o funcionamento da estação. A energia do protótipo existente é suficiente para fornecer eletricidade a apenas uma cafeteira, mas até 2015 a Statkraft espera construir uma usina que forneça eletricidade a uma vila de 10.000 casas particulares.

Entre os desafios futuros está a busca por membranas com maior eficiência energética. Para os usados ​​na estação de Hurum, que fica a 60 km ao sul de Oslo, esse valor é de 1 W/m2. Depois de algum tempo, a Statkraft aumentará a potência para 2-3 watts, mas para atingir um nível econômico, você precisa atingir 5 watts.

Osmose (da palavra grega Osmos - empurrar, pressão), difusão de uma substância, geralmente um solvente, através de uma membrana semipermeável que separa uma solução e um solvente puro ou duas soluções de diferentes concentrações. Membrana semipermeável - uma partição que permite a passagem de pequenas moléculas do solvente, mas é impermeável a grandes moléculas do soluto. O fenômeno da osmose (nivelamento das concentrações de soluções separadas por uma membrana semipermeável) está subjacente ao metabolismo de todos os organismos vivos. Por exemplo, as paredes celulares de plantas, animais e humanos são uma membrana natural que é parcialmente permeável porque permite a passagem livre de moléculas de água, mas não de moléculas de outras substâncias. Quando as raízes das plantas absorvem água, suas paredes celulares formam uma membrana osmótica natural que permite que as moléculas de água passem e a maioria das impurezas seja rejeitada. Ervas e flores ficam em pé apenas devido à chamada pressão osmótica. Portanto, com a falta de água, eles parecem murchos e letárgicos. A capacidade de filtragem da membrana natural é única, separa as substâncias da água a nível molecular e é isso que permite a existência de qualquer organismo vivo.

O uso de membranas para separar um componente de uma solução de outro é conhecido há muito tempo. No primeiro, Aristóteles descobriu que a água do mar se torna dessalinizada quando passa pelas paredes de um vaso de cera. O estudo deste fenômeno e de outros processos de membrana começou muito mais tarde, no início do século XVIII, quando Réaumur utilizou membranas semipermeáveis ​​de origem natural para fins científicos. Mas em meados dos anos 20 do século passado, todos esses processos eram de interesse puramente teórico, não indo além dos laboratórios. Em 1927, a empresa alemã "Sartorius" recebeu as primeiras amostras de membranas artificiais. E somente em meados do século passado, os desenvolvedores americanos lançaram a produção de membranas de acetato de celulose e nitrocelulose. No final da década de 1950 e início da década de 1960, com o início da ampla produção de materiais poliméricos sintéticos, surgiram os primeiros trabalhos científicos, que serviram de base para a aplicação industrial da osmose reversa.

Os primeiros sistemas industriais de osmose reversa surgiram apenas no início da década de 1970, portanto, esta é uma tecnologia relativamente jovem em comparação com a mesma troca iônica ou adsorção em carvões ativados. No entanto, nos países ocidentais, a osmose reversa tornou-se um dos métodos mais econômicos, versáteis e confiáveis ​​​​de purificação de água, o que permite reduzir a concentração de componentes na água em 96-99% e se livrar de microorganismos e vírus em quase 100%. O mecanismo para a transferência de moléculas de água através de uma membrana osmótica é mais frequentemente uma filtração convencional, na qual são retidas partículas maiores que o diâmetro da membrana porosmótica. A equalização das concentrações em ambos os lados de tal membrana só é possível com difusão unidirecional do solvente. Portanto, a osmose sempre vai de um solvente puro para uma solução, ou de uma solução diluída para uma solução concentrada. Em particular, o fenômeno da osmose é observado quando duas soluções salinas com diferentes concentrações são separadas por uma membrana semipermeável. Essa membrana permite a passagem de moléculas e íons de um determinado tamanho, mas serve como barreira para substâncias com moléculas maiores. Assim, as moléculas de água são capazes de penetrar na membrana, mas as moléculas de sal dissolvidas na água não. Se em lados opostos de uma membrana semipermeável houver soluções salinas de água com diferentes concentrações de sal, as moléculas de água se misturarão através da membrana de uma solução fracamente concentrada para outra mais concentrada, causando um aumento no nível de líquido nesta última. Através do fenômeno de osmose, o processo de penetração da água através da membrana é observado mesmo quando ambas as soluções estão sob a mesma pressão externa. A diferença na altura dos níveis de duas soluções de diferentes concentrações é proporcional à força sob a qual a água passa através da membrana. Essa força é chamada de "pressão osmótica". No Arroz. 23.1. Um diagrama ilustrando o fenômeno da osmose é dado.

Arroz. 23.1.

O princípio de operação de uma usina osmótica é baseado na formação de pressão osmótica. Nos lugares onde o rio desagua no mar, a água doce do rio simplesmente se mistura com a água salgada do mar, e não há pressão que possa servir como fonte de energia. No entanto, se, antes da mistura, a água do mar e a água doce forem separadas por um filtro - uma membrana especial que permite que a água passe, mas não passe o sal, então o desejo de soluções para equilíbrio termodinâmico e equalização de concentrações pode ser realizado apenas devido ao fato de que a água penetrará na solução salina e o sal na água doce não entrará. Uma membrana especial que permite a passagem da água, mas impermeável às moléculas de sal, é colocada entre os dois tanques. Um deles está cheio de água doce, o outro está cheio de água salgada. Como tal sistema tende a se equilibrar, a água mais salgada puxa a água doce para fora do reservatório. Se isso acontecer em um tanque fechado, o excesso de pressão hidrostática surge do lado da água do mar. Ao mesmo tempo, a pressão aparece, cria um fluxo de água. Se agora instalarmos uma turbina com gerador, o excesso de pressão fará girar as pás da turbina e produzirá eletricidade. Arroz. 23.2. Um diagrama simplificado da estação osmótica é mostrado. Nesta Fig.: 1 - água do mar; 2 águas do rio; 3 - filtros; 4 - membrana; 5 - câmara de trabalho; 6 - saída de águas residuais do rio; 7 - turbina com gerador elétrico; 8 - saída.

Arroz. 23.2.

Os desenvolvimentos teóricos nesta área surgiram já no início do século XX, mas o principal que faltava para a sua implementação era uma membrana osmótica adequada. Tal membrana tinha que suportar uma pressão de 20 vezes a pressão de um abastecimento de água doméstico convencional e ter uma porosidade muito alta. A criação de materiais com propriedades semelhantes tornou-se possível com o desenvolvimento de tecnologias para a produção de polímeros sintéticos. De fato, a espessura da membrana efetiva é de cerca de 0,1 micrômetro. Para comparação: um cabelo humano tem um diâmetro de 50 a 100 micrômetros. É esse filme mais fino que separa a água do mar da água doce. É claro que uma membrana tão fina não pode, por si só, suportar alta pressão osmótica. Portanto, é aplicado em uma base porosa semelhante a uma esponja, mas extremamente durável. A propósito, uma membrana para osmose direta não é uma parede fina, desenhada em diagramas simplificados, mas um longo rolo fechado em um corpo cilíndrico. A ligação com o casco é feita de tal forma que em todas as camadas do rolo haja sempre água doce de um lado da membrana e água do mar do outro, conforme mostra a figura Arroz. 23.3. Nesta Fig.: 1 - água doce; 2 - água do mar; 3 - membrana. No Arroz. 23.4. O dispositivo da membrana colocado em uma caixa de metal é mostrado, de forma cilíndrica. Nesta Fig.: 1 - água doce; 2 - água do mar; 3 - membrana; 4 - caixa metálica. As membranas compostas atualmente usadas podem reduzir significativamente a resistência hidrodinâmica. Neles, uma fina camada seletiva é depositada quimicamente sobre uma base porosa (substrato). A espessura da camada seletiva é de 0,1-1,0 µm, e a espessura da base porosa é de 50-150 µm. O substrato praticamente não cria resistência ao fluxo devido aos poros largos, e a resistência da camada seletiva é significativamente reduzida devido a uma redução significativa em sua espessura. Em geral, a estrutura composta da membrana proporciona resistência mecânica devido à

Arroz. 23.3.

Arroz. 23.4.

espessura do substrato poroso e, além disso, permite reduzir a resistência geral da membrana devido à espessura da camada seletiva. A camada seletiva de membranas de osmose reversa é feita de material de poliamida.

Na Fig. 23.S. o dispositivo de uma estação osmótica é mostrado, ele usa membranas enroladas.

Nesta Fig.: 1 - a introdução de água do mar; 2 - introdução de água fluvial; 3 - filtros; 4 - membranas em rolo; 5 - câmara selada com alta pressão osmótica; 6- turbina com gerador elétrico.

Em 2009, em Toft, na Noruega, começou a operar a primeira usina de energia do mundo, utilizando a diferença de salinidade entre o mar e a água doce para gerar eletricidade. Na usina osmótica construída, no compartimento com água do mar, é criada uma pressão equivalente à pressão de uma coluna d'água de 120 metros de altura. Essa pressão aciona o eixo da turbina que está conectado a um gerador elétrico. A água doce flui por gravidade para a membrana. A entrada de água do mar é realizada em Toft de profundidades de 35 a 50 metros - nesta camada sua salinidade é ótima. Além disso, é muito mais limpo do que na superfície. Mas, apesar disso, as membranas da estação exigem limpeza regular de resíduos orgânicos, entupindo seus microporos. Até à data, esta estação osmótica produz cerca de 1 kW de energia. Num futuro próximo, este número pode aumentar para 2-4 kW. Para poder falar sobre a rentabilidade da produção, é necessário

Arroz. 23.5. Estação osmótica com membranas laminadas

obter uma potência de cerca de 5 kW. No entanto, este é um desafio muito real. Até 2015, está prevista a construção de uma grande usina que gerará 25 MW, que fornecerá eletricidade a 10.000 residências médias. No futuro, supõe-se que as usinas de energia osmótica se tornarão tão poderosas que serão capazes de produzir 1700 TW por ano, tanto quanto metade da Europa produz atualmente.

Vantagens das estações osmóticas. Em primeiro lugar, a água salgada (água do mar comum é adequada para o funcionamento da estação) é um recurso natural inesgotável. A superfície da Terra é 94% coberta de água, sendo 97% salgada, então sempre haverá combustível para essas estações. Em segundo lugar, a construção de usinas osmóticas não requer a construção de estruturas hidráulicas especiais. A compatibilidade ambiental deste método de geração de eletricidade. Sem resíduos, materiais oxidados do tanque, fumos nocivos. As usinas osmóticas podem ser instaladas mesmo dentro da cidade sem causar nenhum dano aos seus habitantes.

Recentemente, o Japão anunciou que planeja produzir energia usando estações de osmose. O Japão é cercado por todos os lados pelo oceano, no qual fluem numerosos rios. Por estarem fluindo constantemente, o processo de geração de eletricidade se tornará contínuo. Entre as vantagens do método osmótico de obtenção de energia está a independência do terreno, a estação poderá trabalhar na planície. As principais são as condições geográficas em que ocorre a mistura de água doce e salgada. Assim, usinas de energia osmótica podem ser instaladas em qualquer área do Japão onde os rios desaguam no oceano. A usina de osmose será capaz de produzir 5-6 milhões de kW de energia, em comparação com 5-6 usinas nucleares, de acordo com Akihiko Tanioka, professor da Universidade Técnica de Tóquio. Além disso, o Japão é um dos principais fabricantes de membranas osmóticas. Agora, as empresas japonesas respondem por 70% das importações globais de membranas.