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全球缺水:海上核動力淡水工廠能幫助解決問題嗎?

作者:8288  於 2022-6-24 11:24 發表於 最熱鬧的華人社交網路--貝殼村

作者分類:網路文摘|通用分類:熱點雜談

  • 克里斯.巴拉紐克(Chris Baraniuk)
  • BBC商務技術記者

A sign warns visitors of the droughts effect at Hemenway Harbor, Lake Mead, Nevada Monday, June 28, 2021.

圖像來源,GETTY IMAGES

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人類可能面臨越來越嚴重的缺水問題

聯合國統計表明,地球上每塊大陸上都有缺水的社區。

不幸的是,雖然大部分被海洋覆蓋,但是地球上的水只有一小部分 -- 約2.5%是淡水,到2030年前,飲用水需求供應短缺預計將超過數萬億立方米。

除鹽工廠能夠去掉海水裡的鹽,有助於提供人類所需的淡水。

不過,除鹽工廠是生成飲用水最昂貴的途徑之一,因為要抽取大量的海水,用高壓讓水透過濾膜,那是一個很耗費能源的過程。

一個可能的激進的方案是在浮動的船隻上安裝除鹽設備。

使用核反應堆做動力,這種船可以駛往受到乾旱影響的島嶼或海岸,帶去清潔的飲用水和電力。

位於英國的Core Power是設計此類除鹽工廠的公司,該公司的總裁伯伊(Mikal Bøe)說,「這種船能經常性的四處移動,為人們注滿水箱。」

聽上去有點異想天開,但是美國海軍過去在發生災害期間已經利用核動力船提供除鹽服務,而俄羅斯已經有了一艘核動力船,船上的核能被用來驅動除鹽設備。

目前在世界上已經有約兩萬個除鹽工廠,幾乎所有這些工廠都建在陸地上。大部分除鹽工廠位於沙烏地阿拉伯,阿聯酋和科威特,其他建有除鹽工廠的國家還包括英國,中國,美國,巴西,南非和澳大利亞等。

但是一些工程師說,如果在海上利用這些除鹽技術會更廉價,因為在海上抽取海水更容易。

數十年來,工程師一直夢想著建造一種浮動在海上、核動力的除鹽系統。

Nuclear desalination plant large design

圖像來源,CORE POWER

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Core Power公司設計的核動力海上淡化水工廠

Core Power希望使用一艘像小型油輪那樣的船隻,在船上安裝除鹽技術設備,船上的核反應堆提供所需的巨大能量。

該公司的總裁伯伊說,他們構想的浮動核能海水淡化船能夠有不同水平的電力輸出,從5百萬瓦到7千萬瓦都有,每天能夠提供35,000立方米的淡水,相當於注滿14個奧林匹克標準游泳池的水量。

從水中除鹽的技術是用壓力讓海水穿過半滲透濾膜。在滲透(osmosis)過程中,水分子通過濾膜時將礦物質除去,將淡水和含鹽量高的濃鹽水分離。

這種技術有不同的具體做法,近年來效率不斷提高。但是,浮動在海面上的除鹽系統仍然不多見。

不過沙烏地阿拉伯剛得到第一艘淡化海水的駁船,之後他們還會得到兩艘迄今為止最大的這一類除鹽船隻。

那麼,浮動除鹽工廠的時代到來了嗎?

A view of a desalination plant in the Omani port city of Sur, south of the capital Muscat

圖像來源,GETTY IMAGES

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海面上浮動的淡化水工廠不必把海水抽到岸上可能比陸地上的淡水工廠成本更低

位於挪威的Oisann工程公司研發了一個名為「噴泉」(Waterfountain)的系統,他們希望,浮動除鹽技術已經進入起飛階段。

該公司的行政主管霍普金斯(Kyle Hopkins)說,他們設計了多種系統,有大船,有小船,工作原理都一樣。

不同的是,他們沒有使用核動力,而是用了十年前開發的技術,這種技術被稱作海水下除鹽(subsea desalination)。

霍普金斯說,「這是從未商業化的技術,因為仍然需要海面下面的泵把海水抽到表面,我們把泵去掉。」

他拒絕詳細說明這種系統的工作原理,僅僅說「噴泉」的整體系統利用海床上的高壓推動海水,省去了昂貴的能源費用。

他還提到從船到岸的管路,淡水要經過那些管道運送上岸,管道被抬高,引力讓水流動,進一步節省能源費用。

霍普金斯估計這種技術相比傳統的陸地除鹽系統能夠把能源效率提高30%。他們的公司目前正按照設計在建造一座小型設備,並且希望能在2023年在菲律賓建造第一個商用的設施。

Illustration of Water Fountain's bouy

圖像來源,WATER FOUNTAIN

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「噴泉」的設計中有能夠利用海床高壓的浮動裝置

伯明翰大學的可持續能源技術實驗室負責人拉婭·阿-達德(Raya Al-Dadah)說,像Core Power這樣的設計構想很有前途。

不過她說,浮動除鹽系統有優勢也有劣勢。在把去鹽的水抽上岸以及找到既有海上工作經驗又有除鹽專業知識的人等方面,都面臨挑戰。

拉婭·阿-達德博士說,人類終究需要更多的水資源,因為如果世界變暖幅度超過了1.5度的界限,氣候變化的後果可想而知。她說,「那對水資源的影響是災難性的。」

南加州大學的阿米·柴爾德雷斯(Amy Childress)談到海上系統的時候說,更小的除鹽系統能夠有助於減少技術對環境的衝擊。

淡化海水后把濃鹽水留在大海里可能毒害海洋生物,現在的除鹽設施產生的濃鹽水要多於他們生產的淡水。

霍普金斯說,「噴泉」系統產生的副產品鹽分不會那麼高,不算濃鹽水。

加利福尼亞大學洛杉磯拉斯金創新中心的負責人格里戈·皮爾斯(Greg Pierce)說,浮動除鹽系統最重要的應用可能是在救災方面。

他在談到救災努力的標準化做法時解釋說,「我們空運或用卡車運輸瓶裝水......這是能想象的最無效的辦法。」

「如果浮動除鹽設備能夠解決這個問題,我全力支持。」

不過皮爾斯博士的問題是,這種方法在其他方面是否有足夠好的成本效益,因為獲得清潔用水還有許多其他的辦法。例如在加利福尼亞,皮爾斯博士估計改善水資源保護措施能夠把該州目前消耗的淡水當中的30-40%節約下來。

社區還可能將採取其他措施,諸如循環利用水資源,處理雨水。但是他說這些還不夠,除鹽無論代價多高,在世界一些地方看來都是不可避免的一步。

目前Core Power的計劃僅僅是設計方案。但是該公司總裁伯伊希望,在十年內他們生產的系統能進入商業運營。他強調說,因為存在實際的需求。


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