Засоленный картофель как новое слово в альтернативной энергетике

Хотелось написать про очередное интересное достижение науки и техники, но мимо такого я пройти не мог. Настолько былинным оказался способ добычи электроэнергии, реализованный в металле и стройматериалах сумрачным норвежским гением.

В основе новой технологии лежат деньги, очень много денег. И рассол. Чтобы наиболее наглядно объяснить суть задействованных законов физики, проведем небольшой эксперимент. Возьмем кастрюлю и наполним холодной водой. Теперь высыпаем в нее, например, пять столовых ложек поваренной соли и равномерно размешиваем указанной ложкой до полного растворения. Соли в воде. Теперь у нас есть кастрюля соленой воды. Далее берем сырую неочищенную картофелину и разрезаем вдоль или напополам – разницы нет. Разрезанные куски картофеля опускаем в кастрюлю с соленой водой и, закрыв крышкой, так и оставляем. Часа через два вытаскиваем то, что получилось. Не сильно похоже на ту картошку, которую мы опускали? Грозная сила, столь сурово деформировавшая корнеплод, называется осмос (osmosis).

 

Как из этого получить электроэнергию или даже построить целую электростанцию? Самый простой и эффективный способ получить из картошки электричество — это воткнуть в нее гвоздь и медную проволоку и снимать напряжение непосредственно с них. Электростанцию можно построить, если воткнуть электроды в очень много картофелин и соединить их в зависимости от текущей необходимости: параллельно – больше сила тока, последовательно – больше напряжение. Звучит заманчиво. А главное – дешево, практично, доступно и вполне соответствует моде на зеленые технологии. 

Но картошка не растет в укушенных морозом норвежских фиордах и, по этому, там придумали более сложную конструкцию. Пример с засоленным корнеплодом наиболее наглядно демонстрирует принцип работы новой технологии на основе осмоса. Это явление представляет из себя процесс смешения воды разной степени солености. Выглядит это так: если по середине разделить сосуд полупроницаемой стенкой — мембраной и затем в образовавшиеся части налить  соленую и пресную воду, то соленая вода будет засасывать в свою часть сосуда пресную воду. Это приведет к повышению давления и уровня воды в соленой части сосуда и понижению его в пресной.

Вся хитрость здесь в полупроницаемой мембране – это фильтр, который пропускает молекулы воды, но не пропускает молекулы растворенной в воде соли и других примесей. Значит осмос – это движение воды через полупроницаемую мембрану – фильтр из более пресной области (высокая концентрация воды) в более соленую (концентрация воды ниже, т.к. присутствует соль). Обьясняется это тем, что молекулы воды будут стремиться перейти в ту часть, где их меньше, то есть туда, где концентрация растворённых веществ выше. В случае с картофелем роль мембраны играла его мякоть, а соленый раствор высосал из картофеля пресную жидкость. Совсем упрощенно – если в пресную воду поместить соленое тело, оно лопнет. Если в соленую воду поместить пресное тело – оно сплющится. Можно еще поэкспериментировать с солеными огурцами…

Энергию такого движения воды можно перевести в механическую, а ее, при помощи все тех же турбины и генератора, в электроэнергию. Экспериментальная станция, построенная компанией Statkraft в норвежском городе Tofte расположена в устье реки (фьорда) впадающей в Северное море. Пресная вода берется из реки, соленая – из моря. Разность в солености дает давление в соленой половине, равное давлению, развиваемому водным столбом высотой от 120 до многа метров, в зависимости от настроения исследователей и фазы луны. Работает все это примерно так:

Выглядит странно и неубедительно? Так оно и есть. Станция стоимостью примерно в $20 млн. вырабатывает от 2 до 4 киловатт электроэнергии (зависит от давления столба?). Как иронично замечает сам разработчик – этого достаточно для того, чтобы питать один или два электрочайника! В планах на ближайшие 5 лет – поднять мощность станции до 10 киловатт. Я не случайно назвал это станцией – вид у здания вполне солидный

Мне кажется, что если внутри разместить генераторы с велоприводами и за деньги и еду посадить крутить педали гастарбайтеров, то они выработают на несколько порядков больше киловатт при стоимости проекта на несколько порядков меньше.

Из недостатков конструкции, уже очевидных создателям – полное отсутствие необходимых мембран на рынке и невероятная стоимость производства установленных сейчас. Срок службы используемых в настоящее время мембран по самым оптимистичным прогнозам составит не более 6 месяцев (за это время они засорятся веществами, растворенными в морской и речной воде), после чего их придется менять либо чистить. Самое смелое предложение по изготовлению новых мембран – это $0,40 за 1 квадратный метр, если заказывать партии не менее 2 квадратных километров. В идеале 1 квадратный километр мембран в готовых установках даст 1,6 МВт электроэнергии. В итоге $800 тыс. нужно тратить каждые пол года, а за год $1,6 млн. только на замену, не считая стоимости остального оборудования. Как сказано на сайте компании «It’s not even close to being economical» (пер. «денег нет и в ближайшее время не будет»).
Также, не решена проблема очистки речной и морской воды, и вообще, процитирую фразу CEO  станции – «There are no doubt many challenges to come, I can’t tell you what they will be…» (Пер. «Проблем еще будет много, но я не знаю – каких»).

Разработку технологии и постройку станции проспонсировало министерство энергетики Норвегии, а на открытии присутствовала принцесса этой великой державы. В общем, все как всегда: чем больше в зеленых технологиях зеленых, тем они зеленее. А если бы они купили на эти $20 млн. картошки и повставляли электроды?…