»» SolidTrustPay Wajib Bagi Anda Pebisnis Online ««


»» SolidTrustPay must for your online business ««

▬▬▬▬▬▬▬▬▬ஜ۩۞۩ஜ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬
»» WELCOME to DOFOLLOW BLOGs "17 January 2012"««
»» Computer & Software Technology Sharing Information««
▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬ஜ۩۞۩ஜ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬
  • Blue Energy

    Energy Biru

    Frederik Groeman, Van Kees [kandang/sarang] Ende, KEMA



    Ketika suatu sungai berlari/menjalankan ke samudra dan air bersih campur dengan air laut, sejumlah sangat besar [dari] energi adalah melepaskan tali. Energi Biru simulationUnlike kejam semburan dalam satu air terjun atau steaming panas air mancur panas, energi melepaskan tidak bisa dengan mudah dilihat dari bank [dari] muara. Meskipun demikian, energi adalah disana, dan semua orang yang telah mencoba untuk memisahkan garam dari air laut tahu dimana sejumlah besar [dari] energi adalah perlu.


    Terdapat beberapa cara untuk memanen energi dari entropi [dari] pencampuran segar atau air sungai dengan garam atau air laut. Jalan/cara terpenting Kedua-duanya, osmosa memaksa-diperlambat; kuno (AHLI) dan membalikkan electrodialysis (MERAH), tergantung dengan berat di atas/terhadap pengembangan membran dan suatu pengurangan dalam harga setiap meter-kuadrat.


    Di atas dua puluh tahun terakhir, teknologi membran telah menjadi semakin banyak penting di area seperti penanganan air limbah, desalination dan persiapan air minum, menghasilkan dalam satu pengurangan besar di/dalam harga. Hal ini telah betul-betul mendukung melakukan terobosan dari tenaga (energi) bersifat garam, merek dagang untuk AHLI dikembangkan oleh Statkraft di Norwegia pada tahun 1998, dan Blue Energy, pada suatu kondisi dimana menyebut KEMA di Belanda mulai pengembangan varian MERAH pada tahun 2002.

    Mulai dengan beberapa catatan bersejarah, Va tidak Penghargaan Nobel Hoff pada tahun 1899 akan menggambarkan, mencakup prinsip fisik-kimia. Kemudian status dan tantangan teknis saat ini akan diskusikan. Hal ini akan meliputi topik kunci, membran, tetapi juga isu lain seperti energi pompa, sebelum-penanganan air, dan lain-lain. Pertimbangan juga akan adalah diberikan kepada produksi energi potensial di/dalam area delta dan lokasi industri. Hal ini akan meliputi infrastruktur elektrik yang diperlukan untuk Blue Energy, [yang] membangitkan tenaga (energi) DC dan output tegangan rendah.

    Men-download kertas/makalah (pdf)

    Pandangan penuh kertas/makalah (html dapat dicetak)
    1. Pendahuluan

    Energi crises mendorong ke arah terobosan teknologi. Sebagian dari terobosan ini bertahan. Krisis arang di abad Inggris penambangan batubara yang lalu ditingkatkan serta pengembangan mesin uap. Lebih baru-baru ini, kekurangan [dari] banyak barang-barang seperti energi setelah Perang Dunia Kedua mempromosikan energi nuklir didukung oleh ‘Atom untuk Peace’ program. Krisis minyak di seventies abad terakhir melahirkan teknologi energi angin modern. Dalam semua perioda ini [dari] krisis energi, perhatian [adalah] berikan kepada dan pengembangan dihabiskan di atas jumlah teknologi energi baru. Di antara mereka kita menemukan proses perubahan menjadi gas batubara, fisi inti, utilisasi energi geotermal, tenaga matahari mencakup mengkonsentrasikan tenaga (energi) matahari (CSP), samudra termal konversi energi (OTEC), rapi dan tenaga getaran serta berkadar garam gradien tenaga (energi).

    Walaupun dunia meminyaki produksi adalah diramalkan untuk mencapai puncak dalam lima tahun berikutnya, tidak ada krisis energi sehubungan dengan kekurangan langsung. Batubara adalah masih berlimpah di seluruh dunia. Ketidakstabilan Geopolitical di negara-negara OPEC di seventies dan delapan puluhan [adalah] faktor kedua dalam mempromosikan mencari alternatif. Argumentasi geopolitical sama telah berlanjut di tahun-tahun ini dan mempunyai reawakened tertarik akan alternatif untuk meminyaki.

    Tetapi saat ini satu insentif baru sedang mendukung pengembangan lebih lanjut [dari] sumber energi lain. Setelah awal “Batas [dari] Growth” dokumen menerbitkan oleh Club Roma 30 tahun lalu, perubahan iklim adalah saat ini fokus [dari] perhatian politis. Pengurangan [dari] gas rumah kaca seperti CO2, dibentuk oleh produksi [dari] fosil-ditembak; tertembak menggerakan generasi, adalah gol utama. Sejumlah negara-negara menandatangani perjanjian Kyoto dalam rangka untuk pertempuran global hangat. CO2 saat ini mempunyai satu harga, satu harga negatif. Dipengaruhi oleh Al Gore bioskop “Satu kebenaran tidak menyenangkan” Uni Eropa sedang pergi bahkan lebih lanjut dibandingkan Kyoto. Pada tahun 2020, “tiga 20%s” akan wajib untuk semua negara-negara EU: 20% penyelamatan/tabungan energi, 20% Pengurangan CO2 dan 20% energi dapat diperbaharui. Setiap negara bisa menyimpang sedikit dari 20% energi dapat diperbaharui sebagai bagian dari portfolio energi keseluruhan, tetapi hal ini juga akan mengemudi/mengendalikan sepertiga faktor: pengembangan dapat diperbaharui - non-CO2 - sumber energi.

    Sebuah karakteristik umum [dari] sumber energi dapat diperbaharui adalah bahwa mereka diperoleh dari matahari dan oleh karena itu sebentar-sebentar, cukup menghamburkan dan kebutuhan besar permukaan untuk panen. Permukaan paling besar [dari] Bumi adalah melindungi/menutupi dekat laut dan samudra, [yang] menangkap sebagian besar tenaga matahari. Oleh karena itu kita melihat Ocean itu Power adalah salah satu dari pilihan dihidupkan kembali [dari] energi dapat diperbaharui. Samudra Power meliputi OTEC, gelombang dan energi serta berkadar garam rapi gradien tenaga (energi). Tenaga (energi) gradien Berkadar garam adalah juga diperoleh dari matahari sebagai dapat dilihat ketika siklus hydrological adalah mempertimbangkan. Oleh iradiasi dan pemanasan matahari laut samudra satu demixing berlangsung serta air segar atau manis adalah membentuk di/dalam awan. Bagian dari air bersih ini kembalikan ke laut melalui sungai, dimana air bersih adalah dicampur lagi dengan laut dan energi adalah dilepaskan.

    Ketika tiga faktor-faktor, energi crises, ketidakstabilan geopolitical dan iklim berdebat memperbaharui perhatian untuk teknik energi samudra lebih awal, satu faktor keempat adalah bersifat menentukan untuk sukses dan [yang] adalah kemajuan teknologi, [yang] adalah sebagian besar ditemukan di/dalam area lain. Untuk berkadar garam gradien menggerakan ini adalah perkembangan sangat besar di/dalam produksi membran dan harga untuk aplikasi seperti desalination serta produksi [dari] air dapat diminum.
    2. Entropi [dari] pencampuran

    Dari thermodinamika dan rumus [dari] Gibbs membebaskan energi, ?G mencakup kimia potensial µ, itu adalah diketahui bahwa satu solusi merepresentasikan satu lebih rendah kimia potensial dibandingkan bahan pelarut murni. Alam mencoba untuk menyamakan potentials kimia dua solusi berbeda di/dalam hubungan [yang] satu sama lain dalam rangka untuk menciptakan entropi maksimum. Sehingga daya penggerak untuk pengangkutan [dari] satu komponen, sebagai contoh melintasi satu membran antara dua solusi, adalah suatu gradien di/dalam ?G.

    Dalam rangka untuk memperoleh energi dari laut, dua solusi dari . berbeda konsentrasi harus tersedia. Suatu pasangan berkadar garam mungkin saja membentuk dari air laut, danau bersifat garam atau air asin meninggalkan manufaktur garam, menggabungkan dengan satu sumber konsentrasi sangat rendah seperti air sungai. Energi [yang] di-ekstrak mungkin menjadi di-ekstrak dari solusi kedua-duanya adalah berbanding lurus ke/pada suhu mutlak, T (K), dan logaritma [dari] perbandingan [dari] konsentrasi mereka (perbandingan aktivitas). Dengan cara mencampur 1 air bersih m3 per detik dengan satu ekses [dari] air laut, mempertimbangkan sebagai sebuah solusi garam dengan satu konsentrasi garam c=0.5 geraham, energi pemutusan dapat dipulihkan maksimum ?G = -2.35 MJ/s = -2.35 MW.

    Rute Lain untuk menghitung hal ini sedang menggunakan tekanan osmotis [dari] air laut. Lagi menganggap bahwa konsentrasi meneteskan ke dalam ekses [dari] air laut adalah infinitesimally kecil ketika air bersih sedang menembus, hasil ini dalam satu peningkatan dalam tekanan statis. Tekanan osmotis diperhitungkan dari

    ? = 2 RTc

    dimana konstanta gas R= 8.31 k-1 kJ.kmol-1 , T=283 K dan konsentrasi c=0.5 kmol/m3

    ? = 2.35 kN/m3

    dan ini memberikan satu energi potensial [dari] 2.35 MJ/s/m3

    Nilai ini adalah menurunkan di/dalam divais praktis ketika ekses [dari] air laut di atas air bersih adalah membatasi sehubungan dengan energi pompa yang diperlukan.

    Metoda mempertimbangkan untuk meng-ekstrak energi adalah kebalikan [dari] itu digunakan untuk desalination. Ini meliputi menggunakan perbedaan tekanan osmotis antara air laut dan air bersih (20 - 25 bar), perbedaan di/dalam energi elektrokimia [yang] jelmaan diri sendiri melintasi satu ion pertukaran membran (membalikkan electrodialysis) dan perbedaan di/dalam tekanan uap air antara garam serta air bersih.
    2.1. Tekanan Uap air

    Tekanan uap air [dari] satu solusi garam adalah lebih rendah dari dari pada air murni di temperatur sama. Hasil ini dalam satu lebih tinggi mendidih titik untuk laut. Orang telah dikenali ini selama berabad-abad.

    Jika satu melemahkan dan satu mengkonsentrasikan solusi [dari] air asin adalah menghubungkan oleh satu ruang hampa, melemahkan solusi akan menguapkan dan memadatkan ke mengkonsentrasikan solusi. Dengan cara ini, pengangkutan [dari] uap air mungkin menjadi digunakan untuk silakan bekerja. Bagaimanapun, proses akan dengan cepat mendorong ke arah mendingin menguapkan solusi, dengan begitu menurunkan tekanan uap air nya, dan penguapan akan bagaimanapun cenderung untuk menyamakan konsentrasi serta proses perhentian. Sebuah divais useable harus oleh karena itu kembali panas ditetapkan/diperbaiki oleh memadatkan uap air ke/pada menguapkan melemahkan cairan melalui satu dinding memanaskan-melakukan tipis. Hal ini akan memelihara solusi kedua-duanya pada/di hampir temperatur sama dan, jika cairan pada setiap kompartemen adalah secara kontinyu berubah, menahan/menjaga perbedaan konsentrasi tetap. Karena fluida meninggalkan setiap kompartemen akan mempunyai satu konsentrasi berbeda ke/pada itu memasuki, itu [adalah] mengusulkan bahwa satu divais multi-tahap bisa menjadi mengembangkan. Listrik akan ditetapkan/diperbaiki oleh satu turbin antara kedua kompartemen. Jenis ini [dari] divais adalah lebih tidak telah berkembang dibandingkan metoda membran kedua-duanya: membalikkan electrodialysis dan teknik osmotic.
    2.2. Tekanan osmotis

    Citra 1

    Pada tahun 1784 imam dan ahli ilmu fisika Perancis Jean-Antoine Nollet meletakkan satu kandung kecing/dalam babi mengisi dengan anggur dalam satu barrel [dari] air. Ke kejutan nya, kandung kecing/dalam membengkakkan dan akhirnya meledak. Energi osmotic [adalah] mengkonversi ke dalam satu peningkatan di/dalam tekanan. Pemenang Penghargaan Nobel Belanda (1902) Van ‘t Hoff menghasilkan rumus untuk menghitung tekanan osmotis ?.

    Sebuah divais, lihat figur 1, energi ekstrak itu berbasis pada tekanan osmotis menggunakan satu membran setengah-dapat menyerap dengan mana air bisa melewati tetapi tidak menggarami. Air dari kompartemen dengan melemahkan solusi memasukan/i kompartemen dengan mengkonsentrasikan solusi melalui membran setengah-dapat menyerap dan menaikkan level nya. Perbedaan tingginya dicapai selanjutnya mungkin menjadi digunakan untuk mengemudi/mengendalikan satu turbin air untuk menghasilkan tenaga elektris. Dalam sekitar limapuluh terdapat satu minat akan berkembang memproduksi air dapat diminum dari air laut. Sebuah terobosan [adalah] dibuat oleh Sidney Amerika Loeb dengan cara memproduksi satu membran setengah-dapat menyerap. Produksi [dari] air bersih dengan cara osmosa kebalikan (RO) adalah saat ini satu industri utama, terutama di Timur Tengah. Membran sama mungkin menjadi digunakan dalam satu instalasi untuk memproduksi listrik oleh osmosa memaksa-diperlambat; kuno (AHLI). Di Norwegia metoda AHLI adalah di bawah penyelidikan oleh Statkraft.
    2.3. Membalikkan Electrodialysis

    Metoda membran kedua menjadi dasar di atas/terhadap dialisis kebalikan. Itu memerlukan dua jenis [dari] membran, yakni satu [yang] adalah secara selektif dapat menyerap untuk ion positif dan satu [yang] adalah secara selektif dapat menyerap untuk ion negatif, lihat figur 2. Laut terpisah dari air bersih antara dua beberapa membran akan hilang/kalah keduanya, yaitu ion dan ion negatif positif. Pemisahan muatan ini menghasilkan satu beda potensial [yang] digunakan mungkin menjadi digunakan secara langsung sebagai tenaga elektris. Tegangan memperoleh tergantung pada jumlah membran dalam tumpukan, suhu mutlak dan perbandingan [dari] konsentrasi [dari] solusi, resistansi dalam dan elektroda properties.Image 2

    Sel elektrokimia ini adalah juga disebut satu “batere dialytic” karena itu adalah diperoleh dari teknologi sekarang ini digunakan untuk darah desalinate oleh haemodialysis. Hal ini adalah mencapai dengan cara melewatkan darah antara dua jenis [dari] membran, setiap secara selektif dapat menyerap ke/pada positif atau ion negatif. Di sisi lain membran adalah air. Menerapkan satu perbedaan tegangan melintasi sistem ini mengemudi/mengendalikan ion ke luar dari darah. Electrodialysis adalah juga digunakan untuk menghasilkan air bersih dari air payau.

    Serupa dengan tindakan komplementer [dari] satu mesin elektrik dan satu dinamo, proses [dari] dialisis dan dialisis kebalikan adalah berbasis pada prinsip sama. Artinya bahwa satu desalination pabrik/tanaman berbasis pada electrodialysis, dimana satu tegangan eksternal adalah menerapkan, juga bisa adalah digunakan sebagai satu generator energi di/dalam membalikkan electrodialysis (MERAH) gaya. Prinsip [adalah] menggambarkan oleh R. Plattle secara alami untuk pertama kali (1954). Hasil Eksperimental [adalah] diperoleh di Amerika dan Israel di seventies. KEMA di Belanda hidup kembali penyelidikan pada tahun 2002 di bawah merek dagang “Energy Biru”, memusatkan di atas/terhadap produksi [dari] membran murah menggunakan “Modification Elektrik” (ELMO) metoda. KEMA menang inovasi Belanda Award selama 2004 dalam kategori “Energi dan Environment” untuk Blue Energy. Nama “Biru” [adalah] dipilih oleh KEMA dalam rangka untuk membedakan itu dari “hitam” - batubara-ditembak; tertembak - menggerakan generasi, “batubara cokelat” untuk batubara muda-ditembak; tertembak menggerakan generasi, dan “tenaga air” untuk air [dari] generasi tenaga air, dan untuk menghubungkan itu dengan warna biru [dari] (laut) air. Energy Biru adalah bagian dari kelas [dari] energi dapat diperbaharui umum atau “energi hijau” tanpa kerugian [dari] karakter sebentar-sebentar yang tak dapat diramalkan sebagian besar membentuk energi hijau.
    3. Desalination oleh RO dan ED

    Kelemahan utama [dari] energi membran-mendasarkan ini konversikan teknik adalah mahal dari membran. Harga membran [adalah] sejauh ini faktor utama di akhir kuh tinggi harga memperkirakan di delapan puluhan. Meningkat harga fosil menyulut dan ditambahkan “harga negatif” untuk CO2 dipancarkan oleh pembangkit tenaga listrik fosil membuat pertimbangan ulang [dari] proses membran-mendasarkan tersedia untuk produksi [dari] tenaga (energi) berkesinambungan dari berkadar garam-gradien bermanfaat. Bagaimanapun, penurunan harga membran untuk desalination dan air menggunakan kembali aplikasi membuat energi berkadar garam-gradien yang lebih lagi menarik. Pengalaman dengan microfiltration [adalah] serupa. Sejak 1985, satu memerlukan biaya pengurangan oleh aFigure 3 faktor 100 [adalah] mengamati, lihat figur 3, sehubungan dengan meningkatkan kompetisi, meningkatkan hidup membran, biaya produksi lebih rendah [dari] membran untuk meningkatkan volume produksi, hanyalah kursus juga karena ancillary lebih rendah memerlukan biaya, seperti menyelam sistem, dan biaya desain dikurangi melalui desain menstandardisasi.

    Tidak hanya apakah pelajaran belajar dari pengurangan harga [dari] membran untuk desalination mendukung pengembangan untuk tenaga (energi) gradien bersifat garam tetapi pengalaman lain dari desalination dengan proses membran kedua-duanya juga menghasilkan informasi relevan. Instalasi industri yang Besar untuk desalination, terutama di Timur Tengah, adalah juga berbasis pada proses membran, osmosa kebalikan, dan osmosa kebalikan adalah lebih digunakan secara luas dibandingkan electrodialysis. Hal ini adalah sebagian karena membran setengah-dapat menyerap yang lebih sederhana (, misalnya. hanya air bisa menyebar keseluruh bagian itu) di/dalam osmosa kebalikan dibandingkan ke/pada jenis kedua-duanya, anion dan kation, dari ion menukarkan membran () penting bagi electrodialysis.

    Aspek/pengarah Lain adalah (juga) konsumsi listrik tinggi di/dalam electrodialysis untuk mengemudi ion garam ke luar dari tinggi dikonsentrasikan sumber seperti air asin dan air laut. Oleh karena itu electrodialysis adalah digunakan lebih untuk desalination air payau dengan satu konsentrasi garam lebih rendah. Untuk proses kebalikan, menggerakan generasi dengan membalikkan electrodialysis, satu output elektrik tinggi dengan satu konsentrasi garam tinggi adalah satu keuntungan kuat.

    Kinerja [dari] membran memburuk dari waktu ke waktu sehubungan dengan scaling dan (bio)pencemaran. Di/dalam desalination hal ini adalah lebih kasus dibandingkan dengan osmosa kebalikan. Pencemaran mungkin menjadi ditindas dengan cara menambahkan bahan-kimia sedang dalam proses. Penggunaan bahan-kimia adalah lebih tidak diinginkan untuk satu sumber energi hijau seperti osmosa memaksa-diperlambat; kuno. Pencemaran adalah lebih sedikit suatu masalah di/dalam desalination menggunakan electrodialysis dan secara sederhana dapat dinetralkan oleh jangka pendek membalikkan arus listrik dalam instalasi.
    4. Energi Production oleh AHLI dan MEMBACA

    Proses membran Kedua-duanya untuk produksi energi berbasis pada berkadar garam gradients, osmosa memaksa-diperlambat; kuno dan membalikkan electrodialysis, mempunyai karakteristik berbeda berikut:

    * Di/dalam air AHLI, 99 massa persen air laut harus melewati membran. Dalam MERAH hanya 1% massa, garam isi air laut, harus melewati membran kedua-duanya.
    * Di/dalam AHLI, pembusukan [dari] membran dengan cara pencemaran harus adalah diperlakukan oleh bahan-kimia berpotensi, adalah lebih tidak ramah lingkungan. Bagaimanapun, ion berat hadir di air laut mungkin menjadi mengumpulkan dalam ion menukarkan membran MEMBACA. Pada ujung hidup [dari] membran MERAH mereka harus diperlakukan sebagai barang sisa kimia.
    * Lebih banyak dana pengembangan adalah menghabiskan di atas/terhadap membran RO, menghasilkan di/dalam membran menghargai yang rendah, dengan mungkin menjadi manfaat jangka pendek untuk aplikasi AHLI. Untuk MEMBACA, satu waktu pengembangan [dari] membran rendah-dihargai lebih panjang adalah diharapkan atau beberapa terobosan teknis harus mempercepat hal ini.
    * Di/dalam AHLI, beda tegangan, 20-25 bar untuk air laut dan air bersih meletakkan persyaratan parah di atas/terhadap kekuatan mekanis serta kebocoran tumpukan membran. Di sisi lainnya, dalam MEMBACA tindakan pemompaan [dari] aliran air melalui kanal kecil antara membran dalam tumpukan tidak dapat diabaikan. Ini juga memerlukan beberapa kekuatan mekanis [dari] membran, walaupun kebocoran adalah lebih tidak merugikan dalam DIBACA. Untuk mengurangi kerugian energi pompa, lebih banyak penekanan harus ditempatkan di atas/terhadap desain pengaturan jarak dalam tumpukan membran MEMBACA.
    * Di/dalam AHLI, tekanan atau tinggi, energi mekanik, harus mengkonversi ke dalam tenaga elektris oleh aplikasi [dari] generator. Untuk MEMBACA, elektroda suplai satu output elektrik secara langsung.
    * AHLI sepertinya lebih sesuai dengan benar-benar dikonsentrasikan aliran (stream) garam seperti air asin dibandingkan MEMBACA. Di atas/terhadap basis [dari] satu evaluasi saat ini belajar, MERAH melakukan lebih baik untuk satu campuran [dari] air laut dan air bersih.

    Di seluruh dunia, satu campuran [dari] air laut dan segar (sungai) air karena jauh terbesar potensial.
    5. Potensial dari produksi energi oleh Blue Energy

    Di seluruh dunia melarikan diri dari air bersih ke/pada laut sekitar 4 x 1013 m3 y 1 . Setengah itu adalah mengirimkan pada 50 sungai paling besar. Itu adalah meredakan bahwa ini akan meningkatkan sehubungan dengan efek [dari] global hangat sendiri pada tahun 11% dan satu ekstra 6% oleh transpiration dikurangi tanaman sehubungan dengan peningkatan di/dalam isi CO2 dalam atmosfir. Lebih awal memperkirakan River Elbe di Jerman dengan satu rata-rata melarikan diri dari 800 m3 /s jangka satu tahun memberikan satu 1900 tenaga mekanis MW untuk dipanen. Menganggap bahwa hanya 10% nilai keseimbangan (Epot = 2352 kWs/m3) adalah ditingkatkan dan bahwa efisiensi konversi ke dalam tenaga elektris adalah 0.5, ini memberikan satu 100 pembangkit tenaga listrik MWe. Menggunakan asumsi sama membuat untuk River Elbe, di seluruh dunia produksi bisa menjadi 150,000 MWe atau, mencakup efek [dari] global hangat di atas/terhadap melarikan diri, sampai dengan 170,000 MWe.

    Yang paling dapat diakses run-offs tidak membuka sungai. Area Rendah dengan satu ekses [dari] air biasanya memompa air ke/pada laut dalam rangka untuk mencegah menggenangi. Di Belanda sebagian dari titik ini adalah stasiun pemompaan pada/di Afsluitdijk (600 m3 /s rata-rata atas/pada tahun), Velsen (90 m3 /s) dan Katwijk di mulut [dari] sungai Rhine tua (50 m3 /s). Energy Biru bisa menghasilkan tenaga (energi) elektrik untuk stasiun pemompaan dan lebih. Terlepas dari kenyataan bahwa nilai keseimbangan dan dengan begitu nilai teoritis adalah tidak pernah dicapai, faktor-faktor lain juga berperan untuk nilai di bawah 1 efisiensi konversi ke/pada tenaga elektris. Di Blue Energy varian [dari] berkadar garam gradien tenaga (energi) energi pemompaan bisa mengkonsumsi sampai dengan 40% ketika nilai desain [dari] desalination adalah digunakan. Bagaimanapun salib aliran kecepatan mungkin menjadi 100 kali lebih rendah dari untuk electrodialysis normal.

    Kerugian Lain adalah sehubungan dengan resistansi dalam dalam tumpukan. Itu adalah diketahui bahwa konsentrasi garam dalam air bersih tidak akan terlalu rendah atau resistansi dalam meningkatkan terlalu banyak. Sebuah garam normal isi 3 g/l di air sungai adalah optimal. Resistansi dalam adalah juga diciptakan oleh membran, [yang] harus sama tipisnya dengan mungkin. Kompartemen atau lebar pengatur jarak minimum dalam tumpukan antara membran yang akan digunakan, tanpa rerugi gesek berlebihan tidak meningkat energi pompa, harus 1 mm atau menurunkan. Lebar kompartemen juga menentukan ke/pada [yang] air luas filtration adalah memerlukan sebagai sebuah sebelum-penanganan. Secara umum, diameter [dari] partikel harus lebih kecil dibandingkan satu per sepuluh lebar kompartemen. Air filtration juga mengkonsumsi listrik dan meningkatkan biaya instalasi.

    Ion adalah diangkut melalui membran dari mengkonsentrasikan solusi ke/pada larutan cair. Untuk satu solusi klorid sodium dapat dibandingkan dengan air laut, ion sodium menyebar keseluruh bagian melalui kation pertukaran membran dalam arah/arahan [dari] katode, dan ion klorid menyebar keseluruh bagian melalui membran titik pertukaran (exchange) anion ke arah anoda. Melalui satu pengurangan di permukaan katode-elektroda ada netralitas-elektro dalam kompartemen katode. Dengan cara sama, oksidasi dalam kompartemen anoda. Hasil akhir adalah pengangkutan [dari] satu elektron dari anoda ke/pada katode melalui satu rangkaian eksternal. Beberapa resistansi bisa juga muncul/bangkit di elektroda, [yang] menyokong ke/pada kerugian. Oleh karena itu, bentuk wujud tumpukan lebih besar adalah dipertimbangkan dari sampai dengan 1,000 pasang ion pertukaran membran, meningkat tegangan output dan mengurangi kontribusi relatif [dari] kerugian elektroda serta kerugian internal yang lain. Komponen yang paling kritis bagaimanapun adalah membran, seperti di sel bahan-bakar. Tidak hanya satu konduktivitas tinggi adalah yang diperlukan tetapi juga satu selektivitas-keriting tinggi, , misalnya. ion sodium akan menyebar keseluruh bagian eksklusif melalui membran titik pertukaran (exchange) anion dan bukan ion klorid, dan satu seumur hidup lama. Harga Membran juga harus mengurangi secara signifikan sejak electrodialysis tidak pernah mempunyai satu terobosan serupa di pasar desalination sebagai osmosa kebalikan.
    6. Status Development
    Gambar 4

    Heterogen polyethylene dimodifikasi berisi ion menukarkan partikel damar adalah digunakan untuk membran di/dalam membalikkan electrodialysis pada/di satu harga jauh lebih dari 10 €/m2. Kalkulasi Berbeda [dari] harga setiap kuh ditetapkan/diperbaiki oleh Blue Energy menunjukan satu membran harga menurunkan maka 10 €/m2 untuk bersaing dengan tenaga matahari. Untuk [menjadi] bersaing dengan fosil-ditembak; tertembak menggerakan generasi termasuk CO2 ini harga membran harus adalah berkurang sebagai kelanjutan beberapa €/m2.

    Penelitian Saat ini ke arah membran harga rendah menggunakan metoda [dari] modifikasi elektrik (ELMO) dari plastik komoditas seperti polyolefin. ELMO adalah aplikasi industri [dari] fenomena pohon air mengamati di/dalam isolasi kabel sejak 1967, lihat figur 4.

    Gambar 5

    Di bawah pengaruh [dari] satu bidang elektrik, embun dan pertumbuhan nano-men-track (menjejaki) garam adalah membujuk melalui tahap tak berbentuk [dari] polyolefins, hasil satu struktur ionomeric mengorientasikan. Hal ini mungkin menjadi membuat kelihatan dengan satu agen warna, sebagai mungkin menjadi dilihat di/dalam figur 5. Teknik industri adalah serupa dengan baik-mengetahui galvanis teknik. Satu struktur ionomeric satu hasil jenis di membran titik pertukaran (exchange) anion atau kation pertukaran membran.

    Hingga kini hanya mengemudikan Blue Energy instalasi [adalah] membangun. Sebuah instalasi saat ini [dari] Blue Energy di laboratorium KEMA mungkin menjadi dilihat di/dalam figur 6.

    Desain penelitian untuk satu Blue Energy pembangkit tenaga listrik adalah berbasis pada satu sistem modular. Laut peti-kemas adalah diisi dengan rak buku-buku perpustakaan dari kira-kira 1 m3 dengan lebih dari 1,000 pasang ion pertukaran membran.

    Gambar 6With 0.078 V setiap pasangan, tegangan output adalah sekitar 80 V setiap tumpukan. Tergantung pada kinerja [dari] membran, kapasitas elektrik setiap kontainer laut adalah memperkirakan untuk [menjadi] 50 - 150 ku. Sejumlah laut peti-kemas membentuk satu Blue Energy menanam. Seluruh laut peti-kemas adalah mudah dapat diakses. Dengan satu seumur hidup membran meredakan hanya lima tahun, prosedur penggantian kontinyu laut peti-kemas adalah dipertimbangkan. Untuk satu Blue lebih besar pembangkit tenaga listrik Energy di urutan 200 MW satu membran terpisah manufaktur instalasi adalah diramalkan untuk menghasilkan puluhan membran km2.
    7. Integrasi ke sistem listrik

    DC (arus searah) output [dari] Blue Energy System diperlukan untuk adalah mengkonversi ke dalam ARUS BOLAK-BALIK (arus alternating) untuk saling behubungan dengan jaringan listrik publik. Tergantung pada menggerakan ukuran [dari] rak buku-buku perpustakaan individual, konverter elektronik tenaga (energi) akan melakukan konversi diperlukan. Konverter ini akan bagian dari Blue Energy Plant.

    Blue Energy Plant akan berisi satu atau berbagai Kendali dan sistem perlindungan dalam rangka untuk mengendalikan operasi serta untuk meminimumkan konsekuensi [dari] kesalahan. Konverter juga akan adalah diperlengkapi dengan satu Kendali dan sistem perlindungan [yang] diintegrasikan adalah mengintegrasikan ke keseluruhan sistem perlindungan.

    Daya keluaran [dari] satu atau berbagai rak buku-buku perpustakaan akan mengumpulkan bersama-sama di atas sistem busbar sebelum tenaga (energi) adalah mengirimkan kepada publik deretan.

    Koneksi deretan teknis akan berlangsung pada/di:

    * tegangan rendah tingkat 0.4 mV (sampai dengan secara tipikal ~1 MVA),
    * tegangan-medium tingkat 10-35 mV (sampai dengan secara tipikal ~20-50 MVA), atau
    * tegangan tinggi tingkat 36-170 mV.

    Level tegangan aktual tergantung pada tingkat kekuatan dan ketersediaan [dari] tenaga (energi) transmisi di di sekitar itu jaringan publik.

    Pembangkit tenaga listrik Blue dan koneksi deretan nya akan perlu untuk memenuhi beberapa teknis serta persyaratan koneksi deretan bukan-teknis & syarat-syarat. Untuk Blue Energy menanam, persyaratan ini bukan diharapkan untuk membatasi kelayakan teknis.

    Biaya koneksi deretan dan untuk mengadaptasikan pembangkit tenaga listrik ke/pada syarat-syarat koneksi deretan teknis adalah relevan untuk kelayakan ekonomi serta adalah satu aspek/pengarah untuk tepat dipertimbangkan dalam memproyeksikan tahap persiapan.
    8. Developments meramalkan

    Gambar 7

    Satu peningkatan di/dalam fosil bahan bakar harga dan pengembangan geopolitical akan memaksa mencari sumber energi baru. Oleh karena global hangat dan CO2 harga ini pencarian akan untuk CO2 membebaskan sumber energi. Terobosan di/dalam teknologi membran menjadi calon desalination akan membuka rute untuk berkadar garam gradien menggerakan generasi. Pengembangan lebih lanjut adalah perlu, tetapi suatu pasar membran untuk menggerakan produksi juga akan secara signifikan mengurangi harga membran oleh karena skala. Energy Biru sepertinya berkadar garam yang paling realistis gradien pilihan untuk penggunaan laut-sungai interface potensial. Energy Biru bisa berperan untuk beberapa luas ke/pada global (listrik) kebutuhan. Terdapat beberapa rencana untuk mendirikan mengemudikan Blue Energy tanaman [dari] ukuran [dari] suatu kontainer laut pada/di lokasi berbeda dalam tahun [akan] datang di Belanda. Salah satu dari lokasi potensial adalah Afsluitdijk, lihat figur 7. Pengembangan dan atas-scaling lebih lanjut Blue Energy akan betul-betul tergantung pada sukses [dari] test demonstrasi ini.

    Gambar 7 - The Afsluitdijk di Belanda dengan pada sisi kanan reservoir air bersih Ijsselmeer serta pada sisi kiri laut Waddenzee.


    Versi Inggris :
    Frederik Groeman, Kees van den Ende, KEMA

    When a river runs into the ocean and fresh water mixes with saltwater, huge amounts of energy are unleashed. Blue energy simulationUnlike violent torrents in a waterfall or steaming hot geysers, the energy released cannot easily be seen from the banks of the estuary. Nevertheless, the energy is there, and everyone who has tried to separate salt from seawater knows that large amounts of energy are needed.


    There are several ways to harvest energy from the entropy of mixing fresh or river water with salt or sea water. The two most important ways, pressure-retarded osmosis (PRO) and reverse electrodialysis (RED), depend heavily on membrane development and a reduction in the price per square meter.

    Over the last twenty years, membrane technology has become more and more important in areas such as waste water treatment, desalination and drinking water preparation, resulting in a great reduction in prices. This has strongly supported the breakthrough of saline power, the brand name for PRO developed by Statkraft in Norway in 1998, and Blue Energy, under which name KEMA in the Netherlands started the development of the RED variant in 2002.

    Starting with some historical notes, Van’t Hoff’s Nobel Prize in 1899 will be described, including the physical-chemical principles. Then the current technical status and challenges will be discussed. This will include the key topic, membranes, but also other issues such as pump energy, water pre-treatment, etc. Consideration will also be given to the potential energy production in delta areas and industrial sites. This will include the necessary electrical infrastructure for Blue Energy, which generates DC power and low voltage output.

    Download paper (pdf

    View full paper (printable html)
    1. Introduction

    Energy crises lead to technological breakthrough. Some of these breakthroughs survive. The charcoal crisis in England centuries ago boosted coal mining and the development of the steam engine. More recently, the shortages of many goods such as energy after the Second World War promoted nuclear energy supported by the ‘Atoms for Peace’ program. The oil crisis in the seventies of the last century gave birth to modern wind energy technology. In all these periods of energy crisis, attention was given to and development spent on a number of new energy technologies. Among them we find coal gasification, nuclear fission, geothermal energy utilization, solar energy including concentrated solar power (CSP), ocean thermal energy conversion (OTEC), tidal and wave energy and salinity gradient power.

    Although world oil production is predicted to peak within the next five years, there is no direct energy crisis due to shortage. Coal is still abundant throughout the world. Geopolitical instabilities in the OPEC countries in the seventies and eighties were a second factor in promoting the search for alternatives. The same geopolitical argument has continued in recent years and has reawakened interest in alternatives to oil.

    But now a new incentive is contributing to the further development of other energy sources. After the initial “Limits of Growth” document published by the Club of Rome 30 years ago, climate change is now the focus of political attention. Reduction of greenhouse gases such as CO2, formed by the production of fossil-fired power generation, is the main goal. A number of countries signed the Kyoto treaty in order to combat global warming. CO2 now has a price, a negative price. Influenced by Al Gore's movie “An inconvenience truth” the European Union is going even further than Kyoto. In 2020, the “three 20%s” will be mandatory for all EU countries: 20% energy saving, 20% CO2 reduction and 20% renewable energy. Each country can deviate slightly from the 20% renewable energy as part of the whole energy portfolio, but this will also drive a third factor: the development of renewable – non-CO2 – energy sources.

    A general characteristic of renewable energy sources is that they are derived from the sun and therefore intermittent, rather diffuse and need large surfaces for harvesting. The largest surface of the Earth is covered by the sea and the oceans, which capture most of the solar energy. Therefore we see that Ocean Power is one of the revived options of renewable energy. Ocean Power includes OTEC, wave and tidal energy and salinity gradient power. Salinity gradient power is also derived from the sun as can be seen when the hydrological cycle is considered. By solar irradiation and heating of the salt water of the ocean a demixing takes place and fresh or sweet water is formed in clouds. A part of this fresh water returns to the sea through rivers, where the fresh water is mixed again with the salt water and energy is released.

    As the three factors, energy crises, geopolitical instabilities and the climate debate renewed the attention for earlier ocean energy techniques, a fourth factor is decisive for the success and that is technological advancements, which are mostly found in other areas. For salinity gradient power these are the enormous advances in membrane production and price for applications such as desalination and the production of potable water.
    2. Entropy of mixing

    From thermodynamics and the formulas of Gibbs free energy, ΔG including the chemical potential µ, it is known that a solution represents a lower chemical potential than the pure solvent. Nature tries to equalize the chemical potentials of two different solutions in contact which each other in order to create maximum entropy. So the driving force for the transport of a component, for example across a membrane between two solutions, is such a gradient in ΔG.

    In order to obtain energy from salt water, two solutions of different concentration must be available. Such a salinity pair might be formed from sea water, saline lakes or brines left from salt manufacture, coupled with a very low concentration source such as river water. The energy that can be extracted from the two solutions is directly proportional to the absolute temperature, T (K), and the logarithm of the ratio of their concentrations (activity ratios). By mixing 1 m3 fresh water per second with an excess of seawater, considered as a salt solution with a salt concentration c=0.5 molar, the maximum recoverable dissolution energy is ΔG = -2.35 MJ/s = -2.35 MW.

    Another route for calculating this is using the osmotic pressure of sea water. Again assuming that the concentration drop in the excess of sea water is infinitesimally small when fresh water is penetrating, this results in an increase in the static pressure. The calculated osmotic pressure from

    П = 2 RTc

    in which the gas constant R= 8.31 kJ.kmol-1 K-1 , T=283 K and the concentration c=0.5 kmol/m3 is

    П = 2.35 kN/m3

    and this gives a potential energy of 2.35 MJ/s/m3

    This value is lower in practical devices when the excess of sea water above fresh water is limited due to the necessary pump energy.

    The methods considered for extracting the energy are the reverse of those used for desalination. These include using the osmotic pressure difference between sea water and fresh water (20 – 25 bar), the difference in electrochemical energy which manifests itself across an ion exchange membrane (reverse electrodialysis) and the difference in vapor pressure between salt and fresh water.
    2.1. Vapor pressure

    The vapor pressure of a salt solution is lower than that of pure water at the same temperature. This results in a higher boiling point for salt water. People have known this for centuries.

    If a dilute and a concentrated solution of brine are connected by a vacuum, the dilute solution will evaporate and condense into the concentrated solution. In this way, the transport of vapor can be used to do work. However, the process would rapidly lead to cooling of the evaporating solution, thus lowering its vapor pressure, and the evaporation would anyway tend to equalize the concentrations and stop the process. A useable device should therefore return the heat generated by the condensing vapor to the evaporating dilute liquid via a thin heat-conducting wall. This would maintain the two solutions at almost the same temperature and, if the liquid in each compartment is continuously changed, keep the concentration difference constant. Because the fluid leaving each compartment will have a different concentration to that entering, it has been suggested that a multi-stage device could be developed. Electricity would be generated by a turbine between the two compartments. This type of device is less developed than the two membrane methods: reverse electrodialysis and osmotic techniques.
    2.2. Osmotic pressure




    In 1784 the French priest and physicist Jean-Antoine Nollet put a pig’s bladder filled with wine in a barrel of water. To his surprise, the bladder swelled and finally burst. The osmotic energy was converted into an increase in pressure. The Dutch Nobel Prize winner (1902) Van ‘t Hoff derived the formula for calculating the osmotic pressure П.

    A device, see figure 1, that extracts energy based on the osmotic pressure uses a semi-permeable membrane through which water can pass but not salt. Water from the compartment with the dilute solution enters the compartment with the concentrated solution through the semi-permeable membrane and raises its level. The difference in height achieved can then be used to drive a water turbine to produce electrical energy. In the fifties there was a growing interest in producing potable water from sea water. A breakthrough was made by the American Sidney Loeb by producing a semi-permeable membrane. Production of fresh water by reverse osmosis (RO) is now a major industry, especially in the Middle East. The same membranes can be used in an installation for producing electricity by pressure-retarded osmosis (PRO). In Norway the PRO method is under investigation by Statkraft.
    2.3. Reverse Electrodialysis

    A second membrane method is based on reverse dialysis. It requires two types of membranes, namely one that is selectively permeable for positive ions and one that is selectively permeable for negative ions, see figure 2. Salt water separated from fresh water between two such membranes will lose both positive ions and negative ions. This charge separation produces a potential difference that can be utilized directly as electrical energy. The voltage obtained depends on the number of membranes in the stack, the absolute temperature and the ratio of the concentrations of the solutions, the internal resistance and the electrode properties.



    This electrochemical cell is also called a “dialytic battery” because it is derived from the technology currently used to desalinate blood by haemodialysis. This is achieved by passing blood between two types of membranes, each selectively permeable to positive or negative ions. On the other side of the membranes is water. Applying a voltage difference across this system drives ions out of the blood. Electrodialysis is also used to produce fresh water from brackish water.

    Similar to the complementary action of an electrical engine and a dynamo, the processes of dialysis and reverse dialysis are based on the same principle. This means that a desalination plant based on electrodialysis, where an external voltage is applied, could also be used as an energy generator in reverse electrodialysis (RED) mode. The principle was described by R. Plattle in Nature for the first time (1954). Experimental results were obtained in America and Israel in the seventies. KEMA in the Netherlands revived the investigation in 2002 under the brand name “Blue Energy”, focusing on the production of cheap membranes using the “Electrical Modification” (ELMO) method. KEMA won the Dutch innovation Award for 2004 in the category “Energy and Environment” for Blue Energy. The name “Blue” was chosen by KEMA in order to differentiate it from “black” – coal-fired – power generation, “brown coal” for lignite-fired power generation, and “white coal” for the water of hydropower generation, and to associate it with the blue color of (sea) water. Blue Energy is a part of the general class of renewable energy or “green energy” without the disadvantage of the unpredictable intermittent character of most forms of green energy.
    3. Desalination by RO and ED

    The main drawback of these membrane-based energy conversion techniques was the high price of membranes. The price of membranes was by far the main factor in the final high kWh price estimated in the eighties. The increasing price of fossil fuels and the added “negative price” for the CO2 emitted by fossil power plants made reconsideration of the available membrane-based processes for the production of sustainable power from salinity-gradient worthwhile. However, the decreasing price of membranes for desalination and water reuse applications make salinity-gradient energy even more interesting. The experience with microfiltration has been similar. Since 1985, a cost reduction by aFigure 3 factor 100 has been observed, see figure 3, due to increased competition, increased membrane life, the lower manufacturing costs of the membranes for increased production volumes, but of course also due to lower ancillary costs, such as submerged systems, and reduced design costs through standardized designs.



    Not only do the lessons learned from the price reduction of membranes for desalination support the development for saline gradient power but other experiences from desalination with the two membrane processes also yield relevant information. Large industrial installations for desalination, especially in the Middle East, are also based on membrane processes, reverse osmosis, and reverse osmosis is more widely used than electrodialysis. This is partly due to the more simple semi-permeable membrane (i.e. only water can permeate it) in reverse osmosis than to the two types, anion and cation, of ion exchange membranes necessary for electrodialysis.

    Another aspect is the (too) high electricity consumption in electrodialysis for driving the salt ions out of high concentrated sources such as brine and sea water. Therefore electrodialysis is used more for the desalination of brackish water with a lower salt concentration. For the reverse process, power generation with reverse electrodialysis, a high electrical output with a high salt concentration is a strong advantage.

    The performance of membranes deteriorates over time due to scaling and (bio)fouling. In desalination this is more the case than with reverse osmosis. The fouling can be suppressed by adding chemicals in the process. The use of chemicals is less desirable for a green energy source such as pressure-retarded osmosis. Fouling is less of a problem in desalination using electrodialysis and can be simply counteracted by short periods of reversing the electric current in the installation.
    4. Energy Production by PRO and RED

    The two membrane processes for energy production based on salinity gradients, pressure-retarded osmosis and reverse electrodialysis, have the following different characteristics:

    * In PRO water, 99 mass percent of sea water has to pass the membrane. In RED only 1% of the mass, the salt content of sea water, has to pass the two membranes.
    * In PRO, deterioration of the membranes by fouling has to be treated by chemicals potentially, which is less environmentally friendly. However, heavy ions present in sea water can be accumulated in the ion exchange membranes of RED. At the end of the life of the RED membranes they should be treated as chemical waste.
    * More development funds are spent on RO membranes, resulting in low priced membranes, with can be of short term benefit for PRO application. For RED, a longer development time of low-priced membranes is to be expected or some technical breakthrough has to accelerate this.
    * In PRO, the pressure differences, 20-25 bar for sea water and fresh water put severe requirements on the mechanical strength and leakage of the membrane stack. On the other hand, in RED the pumping action of the water streams through the tiny channels between the membranes in the stack cannot be ignored. This also requires some mechanical strength of the membranes, although leakages are less detrimental in RED. For reducing pump energy losses, more emphasis should be placed on the spacing design in the membrane stack of RED.
    * In PRO, pressure or high, mechanical energy, should be converted into electrical energy by the application of generators. For RED, the electrodes supply an electrical output directly.
    * PRO seems to be more appropriate for highly concentrated salt streams such as brines than RED. On basis of a recent evaluation study, RED performs better for a mixture of sea water and fresh water.

    Worldwide, a mixture of sea water and fresh (river) water has by far the greatest potential.
    5. Potential of energy production by Blue Energy

    The worldwide run-off of fresh water to the sea is about 4 x 1013 m3 y -1 . Half of it is delivered by the 50 largest rivers. It is assumed that this will increase due to the effect of the global warming alone by 11% and an extra 6% by the reduced transpiration of plants due to the increase in CO2 content in the atmosphere. Earlier estimates of the River Elbe in Germany with an average run-off of 800 m3 /s over one year gives a 1900 MW mechanical power to be harvested. Assuming that only 10% of the equilibrium value (Epot = 2352 kWs/m3) is gained and that the conversion efficiency into electrical energy is 0.5, this gives a 100 MWe power plant. Using the same assumptions made for the River Elbe, the worldwide production could be 150,000 MWe or, including the effect of global warming on the run-off, up to 170,000 MWe.

    The most accessible run-offs are not open rivers. Low areas with an excess of water usually pump water to the sea in order to prevent flooding. In the Netherlands some of these points are the pumping stations at Afsluitdijk (600 m3 /s average over the year), Velsen (90 m3 /s) and Katwijk at the mouth of the old Rhine river (50 m3 /s). Blue Energy can produce the electrical power for the pumping stations and more. Apart from the fact that the equilibrium value and thus the theoretical value is never achieved, other factors also contribute to the value below 1 of the conversion efficiency to electrical energy. In the Blue Energy variant of salinity gradient power the pumping energy could consume up to 40% when design values of desalination are used. However the cross flow velocity can be 100 times lower than for normal electrodialysis.

    Other losses are due to the internal resistance in the stack. It is known that the salt concentration in the fresh water should not be too low or the internal resistance increases too much. A normal salt content of 3 g/l in river water is optimal. Internal resistance is also created by the membranes, which should be as thin as possible. The minimum compartment or spacer width in the stack between the membranes that will be used, without excessive friction losses not increasing the pump energy, should be 1 mm or lower. The compartment width also determines to which extent water filtration is required as a pre-treatment. In general, the diameter of particles should be smaller than one tenth of the compartment width. Water filtration also consumes electricity and increases the cost of the installation.

    Ions are transported through the membranes from the concentrated solution to the diluted solution. For a sodium chloride solution comparable to sea water, sodium ions permeate through the cation exchange membrane in the direction of the cathode, and the chloride ions permeate through the anion exchange membranes towards the anode. Via a reduction at the electrode-cathode surface there is electro-neutrality in the cathode compartment. Similarly, oxidation takes places in the anode compartment. The final result is the transport of an electron from the anode to the cathode through an external circuit. Some resistance can also arise at the electrodes, which contributes to the losses. Therefore, larger stack configurations are considered of up to 1,000 pairs of ion exchange membranes, increasing the output voltage and reducing the relative contribution of the electrode losses and other internal losses. The most critical component however is the membranes, as in fuel cells. Not only a high conductivity is necessary but also a high perm-selectivity, i.e. sodium ions will permeate exclusively through the anion exchange membrane and not the chloride ions, and a long lifetime. Membrane prices also have to reduce significantly since electrodialysis has never had a similar breakthrough in the desalination market as reverse osmosis.
    6. State of Development



    Heterogeneous modified polyethylene containing ion exchange resin particles are used for membranes in reverse electrodialysis at a price far in excess of 10 €/m2. Different calculations of the price per kWh generated by Blue Energy indicated a membrane price of lower then 10 €/m2 in order to be competitive with solar energy. To be competitive with fossil-fired power generation including CO2 this membrane price has to be reduced further to a few €/m2.

    Recent research towards low price membranes uses the method of electrical modification (ELMO) of commodity plastics such as polyolefin. ELMO is the industrial application of the water tree phenomena observed in cable insulation since 1967, see

    Figure 5

    Under the influence of an electrical field, moisture and salt nano-track growth is induced through the amorphous phase of polyolefins, yielding an oriented ionomeric structure. This can be made visible with a color agent, as can be seen in figure 5. The industrial technique is similar to the well-know galvanic techniques. An ionomeric structure of one type results in the anion exchange membrane or the cation exchange membrane.

    Up to now only pilot Blue Energy installations have been built. A recent installation of Blue Energy at the KEMA laboratories can be seen in figure 6.

    Design studies for a Blue Energy power plant are based on a modular system. Sea containers are filled with stacks of circa 1 m3 with more than 1,000 pairs of ion exchange membranes.

    Figure 6With 0.078 V per pair, the output voltage is around 80 V per stack. Depending on the performance of the membranes, the electrical capacity per sea container is estimated to be 50 – 150 kW. A number of sea containers form a Blue Energy plant. All the sea containers are easy accessible. With an assumed membrane lifetime of only five years, continuous replacement procedure of the sea containers is envisaged. For a larger Blue Energy power plant in the order of 200 MW a separate membrane manufacturing installation is foreseen to produce the tens of km2 membranes.
    7. Integration into the electricity system

    The DC (direct current) output of the Blue Energy System needs to be converted into AC (alternating current) to interconnect with the public electricity network. Depending on the power size of the individual stacks, power electronic converters will perform the required conversion. These converters will be part of the Blue Energy Plant.

    The Blue Energy Plant will contain one or multiple control and protection systems in order to control the operation and to minimize the consequences of faults. The converter will also be equipped with a control and protection system that is integrated into the overall protection system.

    The output power of one or multiple stacks will be collected together on a busbar system before the power is delivered to the public grid.

    The technical grid connection will take place at:

    * low voltage level of 0.4 kV (up to typically ~1 MVA),
    * medium-voltage level of 10-35 kV (up to typically ~20-50 MVA), or
    * high-voltage level of 36-170 kV.

    The actual voltage level depends on the power level and the availability of transmission power in the nearby public network.

    The Blue Power plant and its grid connection will need to meet several technical and non-technical grid connection requirements & conditions. For the Blue Energy plant, these requirements are not expected to limit the technical feasibility.

    The cost of the grid connection and for adapting the power plant to the technical grid connection conditions are relevant for economic feasibility and are an aspect to be duly considered in the project preparation stage.
    8. Foreseen Developments

    Figure 7

    An increase in fossil fuel prices and geopolitical development will force the search for new energy sources. Because of global warming and the CO2 price this search will be for CO2 free energy sources. Breakthroughs in membrane technology started for desalination will open the route for salinity gradient power generation. Further development is needed, but a membrane market for power production will also significantly reduce membrane prices because of the scale. Blue Energy seems to be the most realistic salinity gradient choice for the use of the river-sea interface potential. Blue Energy can contribute to some extent to global (electricity) needs. There are several plans for erecting pilot Blue Energy plants of the size of a sea container at different locations in the coming years in the Netherlands. One of the the potential locations is the Afsluitdijk, see figure 7. Further development and up-scaling of Blue Energy will strongly depend on the success of these demonstration tests.

    Figure 7 - The Afsluitdijk in the Netherlands with on the right the fresh water reservoir Ijsselmeer and on the left the sea Waddenzee.


    sumber : http://www.leonardo-energy.org/drupal/book/export/html/2243

    keyword : blue energy, energi biru, solar murah, cara hemat bbm, cara hemat solar, energi alternatif.

0 komentar:

Penting Menurut Anda ? Bantu Sebarkan ...
  • Share
  • [i]
Warning :
This articles is the property of http://www.tambelanblog.com
Copying and publishing any articles from our site to your websites is strictly NOT allowed


Protected by Copyscape Online Plagiarism Check

#################################################


.::Latest Comments

Recent Comments Widget

.::Search On This Blog

.::About us : Do Follow Blog !!

TambelanBlog, Care to Shared Do Follow Blog

.::Media

.::Translate This Page

Arabic Korean Japanese Chinese Simplified Russian Portuguese
English French German Spain Italian Dutch

.::Subscribe Now For Free

Our Readers

Your email here

Received Update for FREE:

Delivered by FeedBurner

.::Be My Circles

.::Popular Post by Readers

.::Follower to be Followed!

.::First Class Exchange Link!