سیستم های نمکزدایی خورشیدی

آب یکی از مهمترین منابع بزرگ روی زمین است که سه چهارم سطح زمین را تشکیل میدهد. حدود ۹۷ درصد آب زمین، آب شور اقیانوس ها است. ۳ درصد آب شیرین موجود در زیر زمین، دریاچه ها و رودخانه ها بیشتر نیازهای انسان و حیوانات را تأمین می کند. آب لازمه حیات است. انسان به دلیل نیاز به آب شیرین در زندگی بومی، کشاورزی و صنعت وابسته به رودخانه ها، دریاچه ها و ذخایر آبهای زیر زمینی است.
به هر حال سرعت رشد صنعت و ازدحام جمعیت به رشد زیاد مصرف آب شرب منجر شده است. علاوه بر این مشکل آلودگی رودخانه ها و دریاچه ها بوسیله زباله های صنعتی و مقدار زیادی از فاضلاب تخلیه شده نیز وجود دارد.
در یک بستر جهانی، تنها عامل اصلی کمبود آب شرب، آلودگی منابع طبیعی آب توسط انسان ها است. تنها منبع پایان ناپذیر آب، اقیانوس ها است که به هر حال مسأله اصلی آنها شوری زیاد آن است. ا
ز این رو برای استفاده از آن، روشهای نمکزدایی توسعه داده شده اند. با استفاد از تکنیکهای مختلف می توانیم به نمکزدایی دست یابیم. به طور کل این روشها به دو دسته تقسیم میشوند
١- تغییر فاز یا فرآیند حرارتی
۲- فرآیندهای تک فاز یا جدا سازی با استفاده از غشا
* معرفی تغییر فاز یا فرآیند حرارتی
در فرآیندهای حرارتی با تغییر فاز، نمکزدایی آب دریا بوسیله بهره برداری از انرژی حرارتی به دست می آید. انرژی حرارتی ممکن است از منبع سوخت فسیلی متعارف، انرژی هسته ای با از یک منبع انرژی خورشیدی غیرمتعارف به دست آید. در فرآیندهای برق همچنین برای حرکت پمپ های فشار بالا یا پلاریزه کردن نمکهای به دست آمده از آب دریا استفاده میشود.
فرایندهای نمکزدایی به مقادیر زیادی انرژی برای جداسازی نمک نیاز دارند. استفاده از این روش ها برای آن دسته از مناطق کم آب قابل استفاده است که بتوانند از بخش عمده هزینه های آن برآیند. کشورهای زیادی در خاورمیانه به علت وجود نفت، سرمایه کافی برای سرمایه گذاری و انجام فرآیندهای نمک زدایی دارند. مردم برخی دیگر از مناطق جهان که از منابع نفتی یا مالی بی بهره اند، نمی توانند این سیستم را توسعه دهند.
همزمان افزایش جمعیت کره زمین و جهت تامین آب مصرفی این جمعیت، نیاز به منابع آب شرب بیشتری است. در نتیجه نیاز به نمک زدایی آب های شور یکی از مهمترین دغدغه های عصر حاضر می باشد. اما، افزایش زیاد در تولید آب نمکزدایی شده، یک سری مشکلاتی را به دنبال دارد و مسأله اصلی با مصرف انرژی آن مرتبط است.
تخمین زده شده که تولید ۲۵ میلیون مترمکعب آب در سال برابر ۲۳۰ میلیون تن نفت در سال نیاز دارد. حتی اگر نفت به میزان زیاد در دسترس بود، آیا ما می توانیم از عهده سوختن آن در حجم مورد نیاز که نیاز هر کسی را برآورده کند برآییم؟ این شکل از مصرف نفت قابل بحث است و فهم جدیدی درباره اثر گازهای گلخانه ای و مخصوصأ مقدار دی اکسید کربن به ما می دهد.
بنابراین جدا از مصرف انرژی اضافی، آلودگی محیطی هم بسیار حائز اهمیت است. بخشهای زیادی از جهان کمبود آب دارند، اما خوشبختانه منابع تجدید شدنی انرژی که بتواند برای حرکت فرآیندهای نمکزدایی استفاده شود، قابل بهره برداری است.
و انرژی خورشیدی با تولید انرژی حرارتی مورد نیاز برای فرآیندهای تغییر فاز یا با تولید برق مورد نیاز برای فرآیندهای جداکننده غشایی می تواند برای نمکزدایی آب دریا استفاده شود.
سیستم های نمک زدایی خورشیدی به دو دسته سیستم های جمع کننده مستقیم و غیرمستقیم تقسیم میشوند. به عنوان مثال، سیستم های جمع کننده مستقیم برای تولید نمک زدایی به طور مستقیم انرژی خورشیدی را در جمع کننده های خورشیدی استفاده می کنند، در حالی که در سیستمهای جمع کننده غیرمستقیم به کار برده شده، از یک سیستم برای جمع آوری انرژی خورشیدی و از سیستم دیگر برای نمکزدایی استفاده میشود.
از زمانی که تجهیزات مشابهی به کار برده شده است، سیستم های نمکزدایی متعارف مشابه سیستم های نمکزدایی خورشیدی شده اند. اولین اختلاف در این است که در نوع اول از بویلرهای مرسوم برای تولید گرما استفاده می شود یا از شبکه برق برای تأمین توان الکتریکی مورد نیاز استفاده می شود، در حالی که در نوع بعدی انرژی خورشیدی به کار برده می شود. یک مثال جایگزین برای سیستمهای جمع کننده مستقیم، دستگاه تقطیر خورشیدی مرسوم است، که از تأثیر گلخانه برای تبخیر آب شور استفاده میشود. این سیستم شامل یک محفظه شیشه ای شکل است که مقدار ثابتی آب در آن جا داده شده است. پرتوهای خورشید با عبور از سقف شیشه ای توسط ته ظرف سیاه شده جذب میشوند. با گرمایش آب، فشار بخار آن افزایش پیدا می کند. بخار آب بوجود می آید زیرا سقف متراکم میشود و با قرار گیری در مسیر مشخصی، آب نمک گیری شده را به مخزن هدایت می کند.