Япония присоединяется к Дании, доказывая, что осмотическая энергетика может работать в промышленных масштабах. Она ввела в эксплуатацию свою первую осмотическую электростанцию в Фукуоке, которая стала вторым подобным объектом в мире и первым в Азии.
Агентство водоснабжения округа Фукуока сообщило, что станция начала работу 5 августа и, по прогнозам, будет вырабатывать 880 000 киловатт-часов в год. Эта энергия будет направлена на питание опреснительной установки, обслуживающей город и прилегающие районы.
«Я потрясён тем, что мы смогли применить это на практике. Надеюсь, эта технология распространится не только в Японии, но и по всему миру», — заявил Акихико Таниока, почётный профессор Токийского научного института, в интервью Kyodo News.
Объект в Фукуоке — лишь вторая электростанция такого типа в мире. Ожидается, что она сможет обеспечивать энергией около 220 японских домохозяйств. Новый импульс развитию технологии придала первая в мире коммерческая установка в Мариагере, Дания, введённая в эксплуатацию в 2023 году.
Читайте: Энергия морских волн – Seaturns развивает технологию преобразования движения моря в электричество
Как работает станция в Фукуоке
Осмотические электростанции используют принцип осмоса: движение воды из менее концентрированного раствора в более концентрированный через полупроницаемую мембрану (барьер, пропускающий воду, но задерживающий соли).
В Фукуоке электричество вырабатывается за счёт градиента солёности (разницы в концентрации солей) между двумя потоками, разделёнными мембраной. С одной стороны находится концентрированная морская вода, полученная после извлечения пресной воды; с другой — очищенная вода из очистных сооружений.
Мембрана позволяет воде проходить, но блокирует примеси. Поскольку вода естественным образом движется в сторону более солёного раствора, создаётся давление, которое используется для вращения турбины, приводящей в действие генератор.
Особо подчёркивается, что этот подход позволяет избежать прерывистости, свойственной ветровой и солнечной энергии, и, по данным, в процессе выработки не выделяет углекислый газ.
Глобальный контекст и проблемы отрасли
Объект в Фукуоке последовал за первой станцией в Дании (2023 г.).
Его появлению предшествовали демонстрационные установки в Норвегии и Южной Корее, а исследовательские группы также создавали прототипы в Сиднее (UTS), Испании и Катаре. Хотя идея проста, её масштабирование оказалось сложной задачей.
Как поясняют учёные: «Хотя при смешивании солёной воды с пресной и высвобождается энергия, значительная её часть теряется при перекачке двух потоков на электростанцию и из-за потерь на трение в мембранах. Это означает, что чистый прирост энергии может быть небольшим».
«Также примечательно, что японская станция использует в качестве сырья концентрированную морскую воду — рассол, остающийся после опреснения, — что увеличивает разницу в концентрациях солей и, следовательно, доступную энергию».
От идеи до внедрения: объяснение и перспективы
Концепция осмотической, или «голубой» энергии (термин для энергии, получаемой из разницы солёности), разрабатывалась десятилетиями.
В 1954 году Р. Э. Пэттл впервые выдвинул теорию о возможности получения энергии от смешивания пресной и солёной воды. В 1970-х годах профессор Сидней Лёб, один из изобретателей опреснения методом обратного осмоса, разработал технологическую основу для осмоса с задержанным давлением (PRO — Pressure-Retarded Osmosis), наблюдая за естественным смешением вод реки Иордан и Мёртвого моря.
Одним из главных барьеров оставались стоимость и эффективность мембран, поскольку требуются большие площади их поверхности и высокое давление, а потери, связанные с давлением и трением, снижают чистый выход энергии.
Последние достижения направлены на преодоление этих ограничений. Половолоконные мембраны прямого осмоса, разработанные компанией Toyobo, спроектированы так, чтобы пропускать молекулы воды, но задерживать соли и примеси, повышая общую эффективность современных установок.
Мембраны Toyobo были использованы на первой в мире полнофункциональной осмотической электростанции в Дании.
Параллельно развиваются новые подходы, как ионная наноосмотическая диффузия (INOD — Ionic Nano Osmotic Diffusion) от французского стартапа Sweetch Energy. В этой технологии используются биоматериалы и принципы наноосмотической диффузии для повышения ионной селективности и снижения потерь, что открывает путь к более масштабируемому получению «голубой» энергии.
Хочу первым узнавать о ТЕХНОЛОГИЯХ – ПОДПИСАТЬСЯ на Telegram
Читать свежие обзоры гаджетов на нашем сайте – TehnObzor.RU