Норвежские лампочки заработают на соли и пресной воде

Прототип необычной электростанции заработал неподалеку от столицы Норвегии, Осло. Генератор мощностью всего в 2 КВт получает электроэнергию за счет смешивания соленой и пресной воды.

Опытная установка, монтаж которой начался больше полутора лет назад, разместилась на территории бывшего химического комбината, производившего хлор. Пока от нового генератора можно запитать разве что один утюг или стиральную машину, но производители утверждают, что это первый прототип электростанции, работающей за счет так называемого осмотического эффекта.

От мембран к лампочкам

В основе новой установки – полупроницаемая мембрана. На вид это совершенно однородная, сплошная пленка, но на микроскопическом уровне в этой пленке есть поры. Размер пор настолько мал, что они не пропускают ионы растворенных в воде солей, а пропускают только молекулы воды и если сосуд со стенками из подобного материала опустить в морскую воду, то в нем будет пресная вода.

Фильтры, использующие этот эффект избирательной проницаемости материалов (осмос) применяются для очистки и опреснения воды, причем в последнем случае воду для ускорения процесса приходится через такие мембраны прокачивать насосом, затрачивая энергию. Но если не спешить и уже иметь резервуар с пресной водой, то тот же эффект можно использовать и для получения энергии.

Разработчики норвежской компании Statkraft расположили мембрану между емкостями с пресной и соленой жидкостью и, как и следовало ожидать, молекулы воды начали проникать в сосуд с «речной» на «морскую» сторону. Этот приток молекул вел к увеличению объема постепенно разбавляемой морской воды, ее уровень в резервуаре поднимался... и далее в дело вступала обычная турбина.

Законы сохранения

То, что по одну сторону от мембраны уровень жидкости «сам собой» становится больше, чем по другую, на первый взгляд кажется нарушением законов физики. Ведь еще из школьного курса известно, что для подъема воды надо совершить работу, и что сами по себе молекулы жидкости никакой работы совершить не могут, как не может стакан чая сам по себе запрыгнуть на шкаф со стола.

Тем не менее, в осмотическом давлении ничего странного нет. С одной стороны от мембраны находится раствор, а с другой чистая жидкость, и концентрация молекул растворенного вещества по обе стороны мембраны неодинакова.

Термодинамически это невыгодное состояние: и, поскольку мембрана полупроницаема, жидкость начинает распределятся более равномерно. Конечно, когда объем по одну сторону увеличивается слишком сильно и избыток жидкости начинает создавать большое давление, осмотическая перекачка прекращается – но и той разности высот, которую создадут будущие электростанции, будет достаточно, если верить инженерам Statkraft.

Энергия для половины Европы

На небольшой установке в 60 км от Осло норвежцы останавливаться не намерены. Сейчас каждый квадратный метр мембраны дает меньше одного ватта и они намерены поднять производительность хотя бы до 2-3 ватт с метра. А если удастся достичь величины 5 ватт на метр квадратный – это, по предварительным подсчетам, позволит выйти новой энергетике на рынок.

В планах постройка генераторов мощностью 25 МВт к 2015 году, а затем и массовое освоение районов, где пресная вода вытекает в море. Уже посчитано: осмотическое давление, если суметь им воспользоваться, может дать столько электроэнергии, сколько требуется половине Европы. Вопрос только в том, удастся ли.

И сможет ли «пресно-соленая» энергетика в будущем составить конкуренцию ветрогенераторам, солнечным электростанциям в Сахаре, компактным газовым турбинам в подвалах частных домов и, конечно, традиционным гидро, тепловым и атомным электростанциям.