Japonia robi coś, czego Europa jeszcze nie rozumie. Wyprodukują prąd z… wody
Europa kładzie nacisk na energię słoneczną i wiatrową, podczas gdy Japonia z entuzjazmem wybiera nietypowe rozwiązania. W Fukuoce uruchomiono elektrownię osmotyczną, która używa różnicy zasolenia wody do wytwarzania energii elektrycznej. Choć jej moc jest niewielka, ta inwestycja wskazuje, że tak zwana niebieska energia ma potencjał, by stać się istotnym komponentem sieci energetycznej w nadmorskich rejonach.
- Innowacyjna elektrownia osmotyczna w Fukuoce
- Energia osmotyczna: przyszłość elektrowni
- Osmotyczna energia: wyzwania i nadzieje
- Przyszłość energii: elektrownie osmotyczne
Innowacyjna elektrownia osmotyczna w Fukuoce
Na początku sierpnia w Fukuoce odbyło się oficjalne otwarcie pierwszej w Azji elektrowni osmotycznej. Skala tej inwestycji jest stosunkowo mała – roczna produkcja wyniesie bowiem około 880 000 kWh, co wystarczyłoby na zasilenie około 220 przeciętnych japońskich gospodarstw domowych. Japończykom nie zależało jednak na budowie dużej elektrowni. Ich głównym celem było efektywne wykorzystanie dostępnych zasobów – produkowany prąd w całości zasila zakład odsalania wody morskiej, tworząc zamknięty cykl produkcji energii.
To zaledwie druga elektrownia osmotyczna na świecie – pierwszą uruchomiono w 2023 roku w duńskim Mariager. W Fukuoce zastosowano jednak rozwiązania zwiększające efektywność procesu – elektrownia wykorzystuje skoncentrowaną solankę powstałą po odsalaniu, co zwiększa różnicę stężeń i generowaną moc. Co istotne, elektrownia osmotyczna działa niezależnie od warunków pogodowych, w przeciwieństwie do paneli słonecznych i turbin wiatrowych. Funkcjonuje przez cały rok i nie emituje dwutlenku węgla, dzięki czemu takie rozwiązanie może stać się atrakcyjną alternatywą w regionach przybrzeżnych.
Niedawno Japończycy przeprowadzili przełomowe testy ogniw fotowoltaicznych opartych na chalkopirycie, o których wspominaliśmy w naszym artykule. To pokazuje, że azjatyccy naukowcy koncentrują się na rozwoju technologii umożliwiających produkcję zielonej energii zarówno z wody, jak i ze słońca.
Energia osmotyczna: przyszłość elektrowni
Ta zaawansowana elektrownia korzysta z naturalnego procesu osmozy, który opiera się na ruchu wody przez półprzepuszczalną membranę z roztworu o niższym zasoleniu do roztworu o wyższym zasoleniu. Wytworzone w ten sposób ciśnienie zasila turbiny produkujące energię elektryczną. W elektrowni w Fukuoka przez membrany przepływa świeża woda oraz skoncentrowana solanka pozostająca po procesie odsalania.
Użycie solanki znacząco poprawia efektywność procesu. Wyższe stężenie soli wytwarza większe ciśnienie na membranie, a tym samym zwiększa produkcję energii elektrycznej. Dzięki temu japońska instalacja jest bardziej wydajna niż ta, która działa w duńskim Mariager.
Badania nad energią osmotyczną sięgają lat 50. XX wieku, kiedy R.E. Pattle przedstawił jej teoretyczne podstawy. Dwadzieścia lat później opracowano osmozę z opóźnionym ciśnieniem, co stało się fundamentem dla nowoczesnych instalacji. Obecnie membrany z włókien drążonych, stworzone przez firmę Toyobo, są wykorzystywane zarówno w Japonii, jak i w duńskim Mariager.
Osmotyczna energia: wyzwania i nadzieje
Mimo ogromnego potencjału, energia osmotyczna w najbliższej przyszłości nie zostanie szeroko rozpowszechniona. Główne trudności techniczne to duży koszt membran, relatywnie mała efektywność oraz straty energii związane z przepompowywaniem wody i tarciem na membranach. Część energii jest tracona już podczas transportu wody do instalacji, co zmniejsza opłacalność systemu.
Pilotowe projekty w Norwegii i Korei Południowej pokazują jednak, że elektrownie osmotyczne mogą być znakomitym rozwiązaniem, lecz jedynie w wybranych obszarach. Każda nowa elektrownia dostarcza wartościowych danych do doskonalenia procesów i podnoszenia rentowności. Szczególnie interesujące są regiony z dostępem do solanki – Australia i kraje Zatoki Perskiej mogą wkrótce stać się kolejnymi liderami energii osmotycznej.
Badania nad energią osmotyczną trwają – membrany i systemy pompujące stają się coraz bardziej wydajne. Niebieska energia może więc zdobyć istotne miejsce w globalnym miksie energetycznym, zwłaszcza w regionach zmagających się z brakiem słodkiej wody. Tymczasem Europa nadal koncentruje się na zielonej energii z wiatru i słońca – niedawno w Hiszpanii zainstalowano innowacyjną, bezłopatkową turbinę wiatrową, o której pisaliśmy w tym artykule.
Przyszłość energii: elektrownie osmotyczne
Chociaż elektrownia osmotyczna w Fukuoce ma niewielkie rozmiary, wszystko wskazuje na to, że w przyszłości tego typu instalacje mogą stać się konkurencją dla pozostałych odnawialnych źródeł energii. Prawdopodobnie skorzystają z niej obszary zmagające się z brakiem słodkiej wody – w końcu technologia ta może być użyta do odsalania. Mimo to właściciele farm fotowoltaicznych i wiatrowych nie powinni się martwić – w nadchodzących latach te źródła energii raczej nie zostaną zastąpione przez elektrownie osmotyczne.
Technologia pozyskiwania energii poprzez osmozę dopiero zaczyna się rozwijać. Japończycy pokazują, że przyszłość energetyki nie musi opierać się jedynie na panelach słonecznych i turbinach wiatrowych. Może wkrótce podobne zakłady pojawią się także w innych nadmorskich rejonach świata.