مروری بر استفاده از انرژی‌های بادی و زمین گرمایی در آب‌شیرین‌کن‌های ایران و جهان

نوع مقاله : مقاله ترویجی

نویسندگان

1 استادیار، فیزیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

2 کارشناسی، فیزیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

چکیده

انرژی­های تجدیدپذیر جایگرین مناسبی برای سوخت­های فسیلی هستند و کاربرد­های فراوانی دارند. یکی از کاربردهای مهم آن­ها تأمین انرژی واحدهای شیرین­سازی آب است که با توجه به بحران کنونی آب، امری ضروری است. انرژی­های بادی و زمین­گرمایی دو انرژی تجدیدپذیر دارای پتانسیل بالا برای ترکیب شدن با آب­ شیرین­کن­ها هستند. اما به دلیل چالش­هایی از جمله مشکلات زیست­ محیطی و اقتصادی، پیشرفت کافی نکرده­اند. ایران به عنوان یکی از کشور­های غنی در انرژی­های تجدیدپذیر دارای پتانسیل زیادی برای استفاده از این فناوری­ها است که امروزه از آن بی­بهره است. هدف مقاله بررسی دستاوردهای ترکیب انرژی­های بادی و زمین­گرمایی با شیرین­سازی آب در ایران و جهان و هم­چنین چالش­های زیست­ محیطی و راهکارهای مناسب آن­ها است. نیروگاه­های بادی دریایی، نیروگاه­های بادی در ابعاد میکرو، توربین­های بادی بدون پره و نانوژنراتور­های تریبو الکتریک برای استخراج انرژی باد و هم­چنین نیروگاه­های زمین­گرمایی زیر آب راه حل مناسبی برای حل این چالش­ها هستند. تکنولوژی نانو نیز نقش موثری در بهبود این سیستم­ها دارد. نانوکامپوزیت­ها باعث کاهش فرسودگی توربین­ها می­شوند. نانوسیالات سبب جذب و ذخیره مقادیر بالاتر گرما‌ در تأسیسات زمین­گرمایی شده و خطر وقوع زلزله ناشی از این فعالیت­ها را کاهش می­دهند. گرافن و ترکیب زئولیت و آلومینا جداسازی نمک­ها را در شیرین­سازی آب با روش اسمز معکوس افرایش می­دهند.

کلیدواژه‌ها


[1]  Fossil fuels and climate change: the facts, Accessed 8 November 2021; https://www.clientearth.org/latest/latest-updates/stories/fossil-fuels-and-climate-change-the-facts.
[2]  J. Bundschuh, M. Kaczmarczyk, N. Ghaffour, and B. Tomaszewska, State-of-the-art of renewable energy sources used in water desalination: Present and future prospects, Desalination, Vol. 508, p. 115035, 2021.
[3]  Pros and Cons of Wind Energy (Wind Power), Accessed 12 November 2021; https://www.conserve-energy-future.com/pros-and-cons-of-wind-energy.php.
[4]  V. G. Gude, Geothermal source potential for water desalination–Current status and future perspective, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 57, pp. 1038-1065, 2016.
[5]  M. H. Ahmadi et al., Renewable energy harvesting with the application of nanotechnology: A review, International Journal of Energy Research, Vol. 43, No. 4, pp. 1387-1410, 2019.
[6]  Y. Bhoj, G. Pandey, A. Bhoj, M. Tharmavaram, and D. Rawtani, Recent advancements in practices related to desalination by means of nanotechnology, Chemical Physics Impact, Vol. 2, p. 100025, 2021.
[7]  I. R. E. W. Party. Renewable Energy into the Mainstream, Accessed 8 November 2021; https://library.um.edu.mo/ebooks/b1362376x.pdf.
[8]  energy technology perspectives 2012, Accessed 12 November 2021; https://webstore.iea.org/energy-technology-perspectives-2012.
 [9]  M. Z. Jacobson et al., 100% clean and renewable wind, water, and sunlight (WWS) all-sector energy roadmaps for the 50 United States, Energy & Environmental Science, Vol. 8, No. 7, pp. 2093-2117, 2015.
[10] Wind energy, Accessed 12 November 2021; https://openei.org/wiki/Wind_energy.
[11] S. Bhattacharjee, Wind power technology, Handbook of Sustainable Fuel Technologies, pp. 123-170, Elsevier, 2021.
[12] Wind energy, Accessed 12 November 2021; https://www.irena.org/wind.
[13] Geothermal Energy, Accessed 12 November 2021; https://www.nationalgeographic.org/encyclopedia/geothermal-energy.
 [14]Geothermal explained, Accessed 12 November 2021; https://www.eia.gov/energyexplained/geothermal/use-of-geothermal-energy.php.
[15] D. Curto, V. Franzitta, and A. Guercio, A review of the water desalination technologies, Applied Sciences, Vol. 11, No. 2, p. 670, 2021.
[16] H. Nassrullah, S. F. Anis, R. Hashaikeh, and N. Hilal, Energy for desalination: A state-of-the-art review, Desalination, Vol. 491, p. 114569, 2020.
[17] S. Khalilzadeh and A. Nezhad, Utilization of waste heat of a high-capacity wind turbine in multi effect distillation desalination: Energy, exergy and thermoeconomic analysis, Desalination, Vol. 439, pp. 119-137, 2018.
[18] China’s first wind-powered desalination plant will go into service this December in Dafeng, Accessed 5 March 2022; http://english.cbcsd.org.cn/projects_and_initiatives/Energy/newenergy/20131224/75048.shtml.
[19] M. A. M. Khan et al., A hybrid renewable energy system as a potential energy source for water desalination using reverse osmosis: A review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 97, pp. 456-477, 2018.
[20] Desalination by means of wind and sun, Accessed 5 March 2022; https://www.sunwindenergy.com/system/files/swe_0702_032037_desalination.pdf.
[21] M. Prajapati et al., A review of geothermal integrated desalination: A sustainable solution to overcome potential freshwater shortages,  Journal of cleaner production, Vol. 326, p. 129412, 2021.
[22] VTE Geothermal Desalination Pilot/Demonstration Project, Accessed 5 March 2022; http://www.sephtonwatertech.com/DocumentsPDF/VTE_Geothermal_Desalination_Project_Summary_2012_02_05.pdf.
[23] J. Bundschuh et al., Low-cost low-enthalpy geothermal heat for freshwater production: Innovative applications using thermal desalination processes, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 43, pp. 196-206, 2015.
[24] A. Mollahosseini, A. Abdelrasoul, S. Sheibany, M. Amini, and S. K. Salestan, Renewable energy-driven desalination opportunities–A case study, Journal of environmental management, Vol. 239, pp. 187-197, 2019.
[25] A. Mostafaeipour, M. Saidi-Mehrabad, M. Rezaei, and M. Qolipour, The ranking of southern ports and islands of Iran for seawater desalination plants using ELECTRE III method, Journal of Renewable Energy and Environment, Vol. 4, No. 23, pp. 10-22, 2017.
 [26]Y. Noorollahi, S. Taghipoor, and B. Sajadi, Geothermal sea water desalination system (GSWDS) using abandoned oil/gas wells, Geothermics, Vol. 67, pp. 66-75, 2017.
[27] Q. Ma and H. Lu, Wind energy technologies integrated with desalination systems: Review and state-of-the-art, Desalination, Vol. 277, No. 1-3, pp. 274-280, 2011.
 [28]M. F. Goosen, H. Mahmoudi, and N. Ghaffour, Today's and future challenges in applications of renewable energy technologies for desalination, Critical Reviews in Environmental Science and Technology, Vol. 44, No. 9, pp. 929-999, 2014.
 [29]Small Wind Turbine Purchasing Guide, Accessed 24 February 2022;https://www.canadianpoultrymag.com/images/stories/small_wind_purchasing_guide.pdf.
[30] Micro Wind Turbines, Accessed 24 February 2022; https://drawdown.org/solutions/micro-wind-turbines.
[31] Z. L. Wang, Triboelectric Nanogenerators as New Energy Technology for Self-Powered Systems and as Active Mechanical and Chemical Sensors, ACS Nano, Vol. 7, No. 11, pp. 9533-9557, 2013.
[32] Y. Yang et al., Triboelectric Nanogenerator for Harvesting Wind Energy and as Self-Powered Wind Vector Sensor System, ACS Nano, Vol. 7, No. 10, pp. 9461-9468, 2013.
[33] I. Bhattacharjee and D. K. Maiti, Nano Tools and Devices for Enhanced Renewable Energy, pp. 507-518, Elsevier, 2021.
[35]N. Ghaffour, J. Bundschuh, H. Mahmoudi, and M. F. Goosen, Renewable energy-driven desalination technologies: A comprehensive review on challenges and potential applications of integrated systems, Desalination, Vol. 356, pp. 94-114, 2015.
[36] G. Cao, Nanostructures & Nanomaterials: Synthesis, Properties & Applications, pp. 1-5, Imperial College Press, 2004.
[37]W. Muzammil, M. M. Rahman, A. Fazlizan, M. Ismail, H. Phang, and M. Elias, Nanotechnology: Applications in Energy, Drug and Food, pp. 49-71, Springer, 2019.
[38] WINDGO Nanotech Thermal Coatings Help Prevent Wind Turbine Ice Build-up, Accessed 30 October 2021; https://www.prnewswire.com/news-releases/windgo-nanotech thermal-coatings-help-prevent-wind-turbine-ice-build-up 300877840.html.
[39] A. K. Hussein, Applications of nanotechnology in renewable energies—A comprehensive overview and understanding, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 42, pp. 460-476, 2015.
[40] K. S. Ahmad, M. Nawaz, and S. B. Jaffri, Role of renewable energy and nanotechnology in sustainable desalination of water: mini review, International Journal of Environmental Analytical Chemistry, pp. 1-20, 2020.