طرح تولید آب از هوا با انرژی خورشیدی

تأمین آب در عصر حاضر یکی از بزرگترین دغدغه های دولت ها و آحاد مردم است؛ خصوصا در نواحی خشک و کم باران چون خاورمیانه که تهیه آب آشامیدنی و آب مورد نیاز برای فعالیت های گوناگون مانند کشاورزی، به امری مسئله ساز بدل می شود و در این شرایط، استفاده از تکنولوژی های مذکور، می تواند حلال بسیاری از مشکلات باشد.

در بسیاری از مناطق کشورمان ایران، مانند استان های جنوبی، با وجود دسترسی به منابع رطوبت و رطوبت مطلق و نسبی بالا، تحت تأثیر عوامل جوی و جغرافیایی، امکان تشکیل ابر و بارش وجود ندارد و در نتیجه، تأمین آب شیرین برای مصارف گوناگون، با مشکلات و دشواری های فراوانی همراه است.

تولید آب از هوا علاوه بر تأمین آب آشامیدنی، در زمینه های دیگر نیز کاربرد دارد. به عنوان مثال می توان آب مورد نیاز گیاهان در گلخانه ها را از این طریق به دست آورد و یا از آن برای آبیاری محصولات در مزارع کشاورزی استفاده نمود.

به علاوه، نکته حائز اهمیت دیگری که در خصوص این روش تولید آب وجود دارد، این است که این آب تولید شده از هوا، عموما به تصفیه فیزیکی احتیاجی ندارد! از این رو در مواردی که امکان ایجاد زیرساخت و تجهیزات مناسب برای تصفیه فیزیکی آب وجود ندارد، این فناوری کاملا کاربردی و مفید خواهد بود.

روش های تولید آب از هوا

با گذرشت زمان و رشد فن آوری، طرح و تجهیزات مختلفی برای این منظور ارائه شده و هر یک دارای مزیا و معایبی بوده و سعی در بهینه سازی طرح های گذشته وجود دارد. از رایج ترین روش های نوین برای تولید آب به هوا می توان به موارد زیر اشاره نمود:

تراکم سرمایشی هوا
یکی از رایج ترین و کاربردی ترین روش ها برای جذب رطوبت هوا و تبدیل آن به قطرات آب می توان به استفاده از تراکم سرمایشی اشاره نمود. اساس کار این دستگاه و فرآیند، سرد کردن هوا و کمک به متراکم شدن آن و کاهش حجم هوا در نگهداری از آب می باشد. این فرآیند به صورت زیر عمل می کند:

با کمک کمپرسور هوا، هوای سرد وارد لوله های مارپیچ (کویل) میشوند و وجود پنکه های سرد کننده قبل از این لوله ها به کاهش دمای آنها کمک زیادی می کند.
هوای دارای رطوبت همزمان از سمت دیگر دستگاه وارد شده و در بین لوله های مارپیچ به جریان در می آید. با برخورد هوا با لوله های سرد تبادل دمایی صورت گرفته و هوا سرد شده و قطرات آب از آن جدا می گردند.
قطرات آب تولید شده در گام قبل وارد محفظه های مخصوص میشوند تا از ورود باکتری و ویروس و سایر آلاینده ها در امان باشند.
با توجه به گرم شدن هوای داخل لوله های کویل، مجدد وارد کمپرسور هوا میشوند و پس از خنک شدن وارد لوله های مارپیچ شده و این فرآیند تکرار می گردد.
میزان آب تولید شده توسط این روش در مرحله اول به میزان رطوبت موجود در هوا بستگی دارد و بدون شک هر چه این مقدار بیشتر باشد، آب بیشتری در نهایت داخل مخزن جمع آوری خواهد شد. علاوه براین، ظرفیت دستگاه و همچنین دمای هوای موجود در لوله ها نیز می توانند همگی تاثیر زیادی داشته باشند.
رطوب گیر مرطوب
این روش که توسط FEMA برای نیروهای دریایی ایالت متحده آمریکا طراحی شده است، با کمک جذب رطوبت آب توسط محلول آب نمک عمل می کند. با توجه به اینکه محلول آب نمک قدرت بالایی در جذب رطوبت دارد، لذا می توان تا حد زیادی رطوبت موجود در هوا را به سمت این مخازن جذب نمود و در نهایت با تصفیه آب از آنها استفاده کرد.

علاوه بر موارد فوق، می توان به کمک سیستم های تهویه مطبوع که در نقش رطوبت زدا عمل می کنند برای تولید آب از هوا استفاده نمود. این سیستم ها با خنک کردن هوا منجر به متراکم شدن آنها شده و در نتیجه قطرات آب به دلیل عدم گنجایش هوا برای نگهداری از آنها جدا شده و جمع آوری می گردند.

تبدیل هوا به آب با دستگاه خورشیدی

از دیگر فرآیندهای تولید آب از هوا، استفاده از دستگاه های خورشیدی می باشد. صفحات خورشیدی با استفاده از یک فن، هوایی را که از طریق ماده اسفنجی شکل به درون دستگاه هدایت می کند ،بخار آب را به دام می اندازد. در همین حال، منیزیم و کلسیم به آب اضافه می شود تا طعم آن بهبود یابد و مزایای بالقوه سلامتی آن فراهم شود، که در نهایت به این معنی است که آب آشامیدنی معدنی می تواند از هوا با انرژی تجدید پذیر و بدون اتلاف تولید شود.

صفحات خورشیدی آن با استفاده از یک فن، هوایی را که از طریق ماده اسفنجی شکل به درون دستگاه هدایت می کند ،بخار آب را به دام می اندازد. در همین حال، منیزیم و کلسیم به آب اضافه می شود تا طعم آن بهبود یابد و مزایای بالقوه سلامتی آن فراهم شود، که در نهایت به این معنی است که آب آشامیدنی معدنی می تواند از هوا با انرژی تجدید پذیر و بدون اتلاف تولید شود.

همانطور که در فیلم بالا نشان داده شده است، یک فرآیند ۳ مرحله ای است:
هوای محیط به داخل کشیده می شود و بخار آب آن (یا به عبارت دیگر رطوبت) توسط مواد مهندسی شده جذب می شود. به این مواد جاذب، رطوبت سنجی می گویند.
گرمای خورشیدی بخار آب را دفع می کند. این اجازه می دهد تا بخار متراکم شود و به یک مخزن در پایه پانل جریان یابد.
آب از مخزن از طریق یک کارتریج پولیش به یک شیر آب یا آب پخش کننده پمپ می شود. این سیستم فیلتر هرگونه ناخالصی احتمالی را از آب حذف می کند. نتیجه آب آشامیدنی است.

هم اکنون بخش گردشگری در خاورمیانه علاقه زیادی به این فناوری نشان داده است، زیرا اکنون آب آشامیدنی در یک کمپ لوکس بیابانی در دبی و با استفاده از تجهیزات این شرکت ارائه می شود.

یک مخزن ۳۰ لیتری تعبیه شده روی دستگاه نیز در طول روز آب تهیه شده را ذخیره می کند. خروجی این دستگاه نیز می تواند به طور مستقیم به سیستم شبکه آب ساختمان و یا یخچال متصل شود. بر اساس اظهارات شرکت سازنده، این سیستم نیاز به هیچ گونه نگهداری به جز تعویض سالانه پنل های آبی و همچنین تعویض کارتریج مواد معدنی هر ۵ سال یکبار، ندارد. طبق گفته این شرکت، حتی در مناطق بسیار خشک نیز می توان از این پنل ها جهت تولید آب استفاده کرد. بر اساس آزمایشات این شرکت، این پنل ها در منطقه خشک آریزونا که رطوبت هوا بسیار پایین است، نیز می تواند آب تولید کند. در منطقه شهری فونیکس که رطوبت هوا در تابستان می تواند به کمتر از ۵ درصد برسد نیز، این پنل ها توانایی تولید آب را دارند.

در حال حاضر هیدروپنل های شرکت Source بسیار گران هستند و هر پنل قیمتی در حدود ۴۰۰۰ دلار داشته و ۵۰۰ دلار نیز هزینه نصب آن است. طبق گفته مهندسین، هر پنل می تواند حداقل ۱۰ سال عمر مفید داشته باشد. اگر این هزینه را نسبت با آب تولیدی و زمان مصرف در نظر بگیریم هزینه روزانه هر پنل در حدود ۱.۲۳ دلار و هزینه تولید هر لیتر آب بین ۱۲ تا ۳۰ سنت خواهد بود.

متاسفانه، تصفیه آب توسط انرژی خورشیدی بسیار گران‌قیمت است؛ سه برابر تولید آب توسط برق شبکه برقی تقریبا هزینه دارد. نیروگاه خورشیدی باید ۲۴ ساعت در روز کار کند و سیستم ذخیره انرژی گرانی داشته باشد تا به هنگام شب انرژی تولید کند. با توجه به رشد‌های تکنولوژی و ساخت قیمت انرژی خورشیدی بسیار کاهش یافته و در حال کاهش بیشتر است: از قیمت ۵۰ دلار برای ۱۰۰۰ گالن در سال ۲۰۵۰ به نصف این هزینه در خاورمیانه خواهیم رسید.

مورد دیگر که این انرژی را بسیار هزینه‌بر کرده است فضای مورد نیاز برای کارگذاشتن ردیف‌های پنل‌های خورشیدی است. در نتیجه شاید این واحد‌های تصفیه آب در مقیاس کوچک به صرفه‌تر باشند. برای مثال در دانشگاه کالیفرنیا واحد‌های کوچکی برای تصفیه آب کشاورزی برای جمعیت نزدیکی این زمین‌ها در حال توسعه و ساخت است. دلیل دیگر استفاده واحدهای بزرگ از روش اوسموزی برای تصفیه آب دریا است. یعنی آب شور را با فشار از یک لایه دیافراگمی پلیمر عبور می‌دهند تا نمک جدا شود، این درحالی است که واحد‌هایی که با گرما دادن و بخار آب برای تصفیه آن مورد استفاده قرار میگیرد بسیار اقتصادی‌تر نسبت به تولید آب از شبکه برقی خواهند بود .

مزایای روش های تولید آب از هوا

از مهم ترین مزایای استفاده از رطوبت آب موجود در هوا می توان به موارد زیر اشاره نمود:

کاهش مصرف انرژی برای تصفیه آب های شور و تبدیل آنها به آب شیرین و شرب
استفاده از رطوبت موجود در هوا در مناطق شرجی
خودکفا کردن گلخانه ها در مصرف آب

پیش بینی وضعیت سرمایه گذاری طرح تولید آب از هوا با انرژی خورشیدی

ظرفیت : ۱۲۰۰ مترمکعب
نرخ برابری دلار : ۳۹۰۰۰ تومان
مساحت زمین موردنیاز : ۱۵۰۰ مترمربع
تعداد نیروی انسانی مورد نیاز : ۱ نفر
میزان سرمایه گذاری ثابت : ۲۶۰ هزاردلار (بدون احتساب هزینه زمین)
ارزش ماشین آلات و تجهیزات : ۲۴۰ هزاردلار
نرخ بازده داخلی در سال مبنا : ۱۹ درصد



درصورت تمایل به این مطلب امتیاز دهید:

۵/۵ - (۵ امتیاز)