河水与海水盐度不同,由此产生的渗透能正成为一种潜力巨大的可再生能源。其发电原理是利用渗透膜分隔淡水和咸水,通过产生的渗透压驱动涡轮发电。这种方式无污染、零碳排放,且不受天气影响,能够全天候持续供电。2009年,挪威国家电力公司在托夫特建成全球首座渗透能发电装置,实现了人类首次对该能源的实际应用。不过当时受技术所限,发电能力有限。
世界经济论坛网站已将渗透能发电列为2025年十大值得关注的新兴技术之一,并在稍早时间的报道中指出,纳米流体学与膜技术的最新突破,有望推动渗透能走向商业化。据迪拜未来基金会估算,渗透能未来或可满足全球近五分之一的电力需求,年发电潜力高达5177太瓦时。
技术进步加速商业化进程
自20世纪50年代起,渗透能就引起了学术界和工业界的关注。到70年代,人们开始尝试利用这种能源,但由于当时用于产生离子电流的膜效率较低,只能产生少量电力,因此未能实现商业化。
法国Sweetch能源公司致力于推广渗透能技术,其联合创始人尼古拉斯·赫泽表示,这种发电方式不产生二氧化碳或其他温室气体。与依赖天气条件的太阳能和风能不同,渗透能可以提供稳定、可预测的电力供应。更重要的是,在渗透过程中,水最终会回归原始环境,对生态系统的影响极小。据估计,全球各大三角洲和河口每年释放的渗透能接近30000太瓦时,已超过全球电力需求总量。
澳大利亚国立大学控制论学院院长凯瑟琳·丹尼尔在接受《创新者》采访时表示,近年来,纳米流体学与膜设计领域取得重要突破,使渗透能的商业化成为可能。例如,Sweetch能源公司研发了一种名为离子纳米渗透扩散的新型纳米多孔膜。该膜采用先进纳米管技术,以常见的生物材料制成,孔隙直径仅10纳米,因此具备卓越的离子迁移性能。
测试结果显示,该膜的渗透性能是当前同类产品的20至25倍。此外,由于采用行业现有的生物源材料制造,其材料成本预计可降至当前价格的十分之一,从而成为真正节能且具成本效益的解决方案。
2024年底,该公司位于罗纳河与地中海交汇处的中试工厂OsmoRhône投入运营。之所以选址于此,是因为罗纳河提供了法国境内最大的渗透能,估计约占该河流总水力能的三分之一。
从长远来看,OsmoRhône的产能有望达到500兆瓦,足以满足超过150万户家庭的用电需求。预计到2030年发电成本将降至每兆瓦时100欧元,这使其能够与核能、煤炭和天然气等主要基载能源竞争,甚至比其他可再生能源更具价格优势。
多方竞逐蓝能市场
Sweetch能源公司表示,正积极在北美和亚洲等地探索类似的开发机遇,这些地区均拥有丰富的渗透能资源。
与此同时,全球范围内也有多家机构正致力于推广渗透能应用。日本首座渗透能发电厂于今年8月5日在西南部的福冈县正式投运。据预估,该电厂每年可发电88万千瓦时,这相当于铺满两个足球场的太阳能电池板所产生的电力。这些电力将主要用于海水淡化设施,为福冈及周边地区提供稳定的淡水供应。
而成立于2015年的丹麦公司SaltPower则另辟蹊径,他们利用从地热场地涌出的超高浓度盐溶液进行发电,为渗透能开发开辟了新的技术路径。
能源韧性有望增强
世界经济论坛网站的报道强调,尽管当前仍面临环境评估、监管政策与基础设施规模化等挑战,但科学研究和早期试点项目显示,渗透能发电有望成为风能、太阳能与水力发电的有力补充。据earth.org网站报道,若能充分开发,渗透能有望在2050年前满足全球高达15%的电力需求。
此外,一旦渗透能技术实现规模化应用,公用事业公司有望开发出融合渗透能、风能、太阳能及水力技术的混合可再生能源系统,从而显著增强区域能源韧性。
迪拜未来基金会则强调,渗透能的意义远不止于发电。基于渗透能的技术还可推动海水淡化方法的革新,并在此过程中回收锂、氮等关键资源。这些应用表明,渗透能技术有望在可持续资源管理中扮演更广泛的角色,以创新方式实现能源、水与关键材料的协同循环,构建起水资源管理、能源生产与资源开采深度耦合的新型互联系统。
责任编辑:kj005
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