Възобновяемо решение за охлаждане в затоплящия се свят

Месец след месец, година след година, светът продължава да изпитва рекордно високи температури. В отговор на това и изострено от нарастващото население на света се очаква търсенето на климатици да продължи да нараства. Ново проучване, ръководено от IIASA, изследва плюсовете и минусите на климатизацията с морска вода като алтернативно решение за охлаждане, съъобщават от организацията.

Конвенционалната климатизация (AC) е най-често използваната технология за охлаждане и представлява значителен дял от енергийните нужди в по-топлите региони. Алтернатива, която не се разглежда често, е климатизацията с морска вода (SWAC) - възобновяема алтернатива за охлаждане, която включва изпомпване на морска вода от океански дълбочини от около 700 до 1200 метра и температури от 3 ° C до 5 ° C до брега, където той обменя топлина с централна система за охлаждане и връща по-топлата вода в океана.

Според проучването, публикувано в списанието „Енергийна ефективност“, само 1 м3 морска вода в инсталация SWAC може да осигури същата енергия за охлаждане като тази, генерирана от 21 вятърни турбини или слънчева централа с размер на 68 футболни игрища. Изследователите разработиха изчислителен модел и методология за оценка на разходите за охлаждане с SWAC по целия свят и също така оцениха възможността за използване на тази система като алтернатива за съхранение на енергия от променливи възобновяеми енергийни източници като вятър и слънце.

Резултатите показват, че докато конвенционалните климатични системи не изискват ниски първоначални инвестиционни разходи, но енергийните разходи за експлоатацията им са високи, за системите SWAC е точно обратното - макар че има по-високи първоначални инвестиционни разходи, енергийните разходи за експлоатация на системата са ниско.

Основният потенциал за SWAC е на малки острови в тропическите региони, където разстоянието от брега до дълбокия океан е малко, разходите за енергия са високи и средните топли температури са често срещани през цялата година. Например в Пуерто Плата, където разходите за електроенергия са $ 0,16 / KWhe, цената на конвенционалното охлаждане с променлив ток е около 0,08 $ / KWht. Решението SWAC би струвало $ 0,042 / KWht, което е с 48% по-малко от конвенционалните технологии. В Науру, ако приемем същите разходи за електроенергия, SWAC решението ще бъде $ 0,0185 / KWht, което е със 77% по-ниско в сравнение с конвенционалните технологии.

Докато централното охлаждане обикновено е по-малко жизнеспособно от системите за централно отопление, ниските разходи за охлаждане с SWAC процеси превръщат централното охлаждане на къси разстояния в жизнеспособна алтернатива. Възможните клиенти с високи изисквания за охлаждане за свързване към системи за охлаждане на SWAC включват летища, центрове за данни, хотели и курорти, държавни и военни съоръжения, университети и търговски сгради.



Констатациите освен това показват, че излишното производство на електроенергия от променливи възобновяеми енергийни източници, като вятърна и слънчева енергия, може да бъде балансирано с промените в потока на морската вода в тръбопровода на централите SWAC. След това тази студена вода ще се съхранява в резервоари за съхранение, за да отговори на нуждите от охлаждане по всяко време. През месеци или сезони, когато търсенето на охлаждане е ниско, студената морска вода може да се използва за увеличаване на ефективността за замразяване на морска или сладка вода в резервоарите за съхранение. През месеците, когато търсенето на охлаждане е високо, както системата SWAC, така и енергията, съхранявана като лед в резервоарите, могат да осигурят нуждите за охлаждане.

В допълнение, проучването също така предлага модификация на нормалния дизайн, която може да увеличи ефективността на проектите SWAC с дълги тръбопроводи, като същевременно позволява разширяване, за да отговори на нарастващото търсене на охлаждане. Предложението включва увеличаване на дълбочината на помпената станция за морска вода, което позволява увеличаване на скоростта и дебита на входящия тръбопровод за морска вода.

„Наричаме този подход„ Високоскоростен климатик с морска вода “. Тази конфигурация на дизайна позволява такива проекти да се изграждат с първоначално охлаждащо натоварване и да разширяват охлаждащото натоварване модулно чрез по-малки допълнителни капиталови разходи “, обяснява водещият автор на изследването Джулиан Хънт, който направи това изследване в IIASA.

Други предимства на SWAC включват неговата надеждност като непрекъснат възобновяем източник на охлаждане, намаляване на емисиите на парникови газове от процесите на охлаждане и намаляване на консумацията на вода в охладителните системи. В допълнение, той може да служи като евтина алтернатива за широкомащабно охлаждане в тропическите страни, където може да намали разходите за съхранение на храни и зърно, като по този начин спомогне за намаляване на уязвимостта на развиващите се страни към изменението на климата. Като се има предвид неотдавнашния интерес към производството на водород и икономиките, базирани на водород, SWAC може дори да се комбинира с инсталации за втечняване на водород, където може да помогне за намаляване на консумацията на енергия в процеса на втечняване на водорода с до 10%.
 

Изследователите обаче предупреждават, че въпреки своя потенциал и много предимства, тази технология също има предизвикателства. Например връщането на морската вода трябва да се третира изключително внимателно, за да се сведе до минимум нейното въздействие върху крайбрежната дива природа; преоборудването на инфраструктурата за охлаждане и сградите може да доведе до големи капиталови разходи; и съществува риск от термичен шок и повишено натоварване с хранителни вещества в изхода на дълбоката морска вода.

„Макар че има своите предизвикателства, климатизацията с морска вода е иновативна и устойчива технология, която има голям потенциал за разширяване в референтна система за охлаждане в тропически места в близост до дълбоките води на морето и ще ни помогне да задоволим нуждите ни от охлаждане в един затоплящ се свят, - заключава Хънт.