آب شیرین کن خورشیدی

آب شیرین قابل شرب امروزه یک موهبت بسیار ارشمند است. در حالی که ما اغلب بهره‌مندی از آن را امری بدیهی می‌دانیم، دسترسی به آب سالم یک مشکل بزرگ در بسیاری از نقاط جهان است. تولید آب شیرین از آب شور یکی از راه های مقابله با بحران آب است. با این حال، فرآیند نمک زدایی از آب شور به طور سنتی انرژی بر و پرهزینه است. زیرا این فرآیند مستلزم جوشاندن آب شور و سپس متراکم کردن بخار آب است. بنابراین، این روش راه حل مناسبی برای آب شیرین نمی‌باشد. فرآیند مورد استفاده در آب شیرین کن خورشیدی بدین صورت است که از انرژی خورشیدی برای تامین انرژی فرآیند نمک زدایی استفاده می‌کند. این امر آن را به یک راه حل مقرون به صرفه‌تر و پایدار در مناطقی که دسترسی به آب تمیز یک چالش است تبدیل می‌کند. در این مطلب، هر آنچه را که باید در مورد آب شیرین کن خورشیدی بدانید را بررسی خواهیم کرد.

آب شیرین کن خورشیدی چیست؟

آب شیرین کن خورشیدی دستگاهی است که با استفاده از انرژی خورشیدی و به شیوه‌های مختلف آب غیر قابل استفاده را تصفیه نموده و برای کاربردهای گوناگون آماده می‌نماید. برخی از این دستگاه‌ها از انرژی خورشیدی برای تبخیر آب و سپس جمع آوری بخار آب به عنوان آب تصفیه شده اقدام می‌نمایند. با این حال، بسته به نوع سیستم مورد استفاده، ممکن است آب شور به نقطه جوش نرسد. از آنجایی که تبخیر تقریباً در هر دمایی اتفاق می‌افتد، سیستم‌ها ممکن است از دمای پایین‌تری برای تبخیر آب استفاده کنند. تصفیه آب در این روش چرخه طبیعی آب روی زمین را تقلید می‌کند که از انرژی خورشید برای تبخیر آب و تولید باران استفاده می‌کند. برخی دیگر از دستگاه‌های آب شیرین کن خورشیدی مانند دستگاه‌های آب شیرین کن صنعتی از سیستم اسمز معکوس برای فرآیند شیرین سازی آب استفاده می‌نمایند. تمام سیستم‌های تصفیه آب خورشیدی یا کاملاً به انرژی خورشیدی متکی هستند یا از ترکیبی از منابع انرژی خورشیدی و سنتی استفاده می‌کنند. برای درک نحوه عملکرد دستگاه‌های تصفیه آب خورشیدی، ابتدا باید با انواع مختلف آن آشنا شویم.

انواع آب شیرین کن خورشیدی

دستگاه‌های آب شیرین کن خورشیدی دارای انواع مختلفی هستند، اما به صورت کلی به دو دسته تک مرحله‌ای و چند مرحله‌ای تقسیم بندی می‌شوند. منظور از تک مرحله‌ای در اینجا، تهیه و تولید آب تصفیه شده در طی یک مرحله می‌باشد. آب شیرین کن‌های خورشیدی تک مرحله‌ای خود به دسته فعال و غیر‌فعال تقسیم بندی می‌شوند.

آب شیرین کن خورشیدی تک مرحله‌ای

در این نوع از آب شیرین کن‌ها، اشعه‌های خورشید با عبور از شیشه توسط سطح سیاه حوضچه جذب می‌گردد. آب شور با عبور از روی این سطح شروع به تبخیر می‌نماید. بخار آب با برخورد به سطح شیشه‌ای تقطیر می‌شود و از طریق یک کانال به داخل منبع ذخیره آب هدایت می‌شود. از معایب این دستگاه‌ها می توان به افقی بودن سطح آب در آن‌ها اشاره کرد که باعث می‌شود از تمام انرژی خورشید نتوانیم بهره‌مند شویم. آب شیرین کن‌های تک مرحله‌ای خود دارای انواع مختلفی هستند که در ادامه شرح می‌دهیم.

آب شیرین کن خورشیدی غیر‌فعال

این نوع از دستگاه‌های آب شیرین کن خورشیدی از گرمای خورشید برای تبخیر آب استفاده می‌نمایند. این سیستم‌ها ساده‌ترین و مقرون به صرفه‌ترین گزینه برای تصفیه آب خورشیدی هستند. این کار با گرم کردن آب در یک ظرف، که سپس تبخیر می‌شود، عمل می‌کند. با بالا آمدن بخار، به صفحه یا کندانسور سرد برخورد می‌کند و در آنجا دوباره به آب شیرین تبدیل می‌شود و جمع می‌گردد. اگرچه این روش در تئوری خوب عمل می‌کند، اما چندان کاربردی نیست. زیرا این فرآیند بسیار کند است و تنها مقدار کمی آب شیرین تولید می‌کند.

مقدار آب آشامیدنی قابل تولید توسط سیستم به مساحت سطح جاذب و شدت تابش خورشید بستگی دارد. بسته به طراحی، این سیستم‌ها می توانند 2 تا 3 لیتر آب شیرین به ازای هر متر مربع در طول روز تولید کنند. سیستم‌های آب شیرین کن خورشیدی به روش تبخیر ممکن است برای کاربردهای در مقیاس کوچک یا برای رفع نیاز موقت به آب شیرین مناسب باشند. اما برای کاربردهای در مقیاس بزرگتر یا طولانی مدت کارساز نیستند. از آنجایی که انجام فرآیند تصفیه آب در این روش صرفاً به انرژی خورشیدی متکی است، شرایط آب و هوایی و سطوح مختلف تابش خورشیدی بر خروجی و کارایی سیستم تأثیر می‌گذارد.

آب شیرین کن خورشیدی فعال

یک سیستم آب شیرین کن خورشیدی غیرمستقیم، انرژی خورشیدی (از طریق پانل‌های فتوولتائیک) را با یک روش تصفیه آب مانند اسمز معکوس (RO) ترکیب می‌نماید. این سیستم‌ها می توانند حرارتی، مکانیکی یا الکتریکی باشند. این بدان معناست که سیستم می‌تواند از انرژی خورشیدی برای گرم کردن آب یا تولید برق برای تامین انرژی فرآیند تصفیه استفاده کند. سیستم‌های فعال نیز مجبور نیستند تنها به انرژی خورشیدی متکی باشند و می‌توانند انرژی خورشیدی را به عنوان منبع پشتیبان برای منابع انرژی سنتی انتخاب کنند. سیستم‌های تصفیه آب خورشیدی فعال که با انرژی حرارتی خورشیدی کار می‌کنند رایج‌ترین نوع هستند.

در این سیستم از کلکتورهای خورشیدی برای گرم کردن آب استفاده می‌شود که باعث تکمیل چرخه تصفیه آب می‌شود. با این سیستم، انرژی خورشیدی با استفاده از کلکتورهای متمرکز (PTC, LFC, TSC, SDC) یا غیر متمرکز (FPCs, HPC, SP) برای تامین انرژی عملیات تصفیه آب جذب می‌شود. نوع دیگری از آب شیرین کن‌های خورشیدی از الکتریسیته تولید شده توسط سلول‌های فتوولتائیک (PV) برای تامین انرژی تجهیزات و دستگاه‌های بکار رفته در این سیستم‌ها استفاده می  نماید.

آب شیرین کن‌های خورشیدی با بازتابنده

برای استفاده از مزایای سطوح بازتابنده نیازمند بکارگیری آینه‌هایی هستیم که در سطح عمودی عقبی به دستگاه‌های کوچک محدود می‌شود. اگرچه استفاده از این آینه‌ها میزان تولید را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد ولی قیمت این آینه‌ها بالا بوده و از طرفی دوام چندانی ندارند پس استفاده از آن‌ها مقرون به صرفه نمی‌باشد.

آب شیرین کن خورشیدی پلکانی

در نوع پلکانی از آب شیرین کن‌های خورشیدی به دلیل فاصله کمی که بین پلکان‌ها قرار دارد فاصله خالی سریع‌تر اشباع شده و در نتیجه راندمان کار بالاتر می‌رود. همچنین در آب شیرین کن‌های پلکانی امکان تنظیم زاویه نسبت به خورشید فراهم است. این قابلیت اجازه می‌دهد تا در هر عرض جغرافیایی با توجه به مکان قرارگیری خورشید در آسمان زاویه را طوری تنظیم کرد تا بیشترین انرژی دریافتی از خورشید را داشته باشیم. از دیگر قابلیت‌های این دستگاه‌ها امکان تولید آب شیرین و آب گرم به صورت همزمان می‌باشد. از معایب این دستگاه‌ها می توان به قیمت بالا و پیچیدگی ساخت آن‌ها اشاره نمود.

آب شیرین کن‌های خورشیدی فتیله‌ای

در ساختار آب شیرین کن خورشیدی فتیله‌ای، فتیله‌ای پر از منفذی از جنس پارچه سیاه وجود دارد که آب شور به آرامی از روی آن جریان می‌یابد. نور خورشید با عبور از شیشه باعث افزایش دمای این پارچه شده و در نتیجه تبخیر آب اتفاق می‌افتد. بخار آب در اثر برخورد با پوشش شیشه‌ای تقطیر شده و از طریقی کانالی که در پوشش پایینی قرار گرفته جمع آوری می‌گردد.این نوع از دستگاه‌ها به دلیل توانایی بالا در جذب انرژی خورشیدی میزان تولید آب شیرین مناسبی نسبت به سایر دستگاه‌ها دارند اما به دلیل آنکه فتیله در گذر زمان دچار پوسیدگی و خرابی می‌شود استفاده از آن از لحاظ اقتصادی چندان به صرفه نیست.

آب شیرین کن‌های خورشیدی چند مرحله‌ای

به طور کلی این نوع از آب شیرین کن‌ها دارای صفحات موازی و مایلی هستند که با فاضله از یکدیگر نصب شده اند. یک مرحله از عمل تقطیر در بین این صفحات انجام می‌گیرد. بدین صورت که هر صفحه‌ای که نقش تبخیرکننده در یک مرحله را دارد به صورت همزمان نقش تقطیرکننده در مرحله دیگر را ایفا می‌کند. در این دستگاه‌ها اشعه خورشید با عبور از شیشه توسط صفحات جاذب، جذب شده و تولید گرما می‌نماید و صفحه بعدی در اثر جریان آب شور سرد می‌گردد. در صفحه زیرین با عبور جریان آب شور از سطح زيرين صفحه جاذب، آب تبخير شده و روي سطح بالايي صفحه ديگر، تقطير مي‌شود. در نهایت آب‌های تقطیر شده جمع آوری می‌شوند و آب‌های شور باقی مانده از سیستم دفع می‌شوند.

مزایای آب شیرین کن خورشیدی

استفاده از انرژی خورشیدی برای تصفیه آب مزایای زیادی دارد. در ادامه چند مورد از قابل توجه ترین آنها آورده شده است:

استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر

انرژی خورشیدی یک منبع تجدیدپذیر است، بنابراین گزینه‌ای پایدارتر از استفاده از سوخت‌های فسیلی برای تامین انرژی فرآیند نمک‌زدایی است. حتی فرآیند نمک‌زدایی سنتی که متکی به تامین برق از سوخت‌های فسیلی است، می‌تواند با انرژی خورشیدی تکمیل شود. این امر میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای منتشر شده در جو را کاهش می‌دهد و به مبارزه با تغییرات آب و هوایی کمک می‌کند.

کاهش هزینه های انرژی

از آنجایی که انرژی مورد استفاده در این دستگاه‌ها رایگان است، می‌تواند هزینه تصفیه آب را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.

ممکن است واجد شرایط دریافت یارانه های دولتی باشد

بسیاری از دولت ها برای کمک به جبران هزینه های نصب سیستم‌های انرژی خورشیدی، مشوق ها و یارانه هایی ارائه می دهند. بنابراین اگر تصفیه آب با ابن روش را به‌عنوان راهی برای تأمین آب سالم جامعه خود در نظر می‌گیرید، باید بررسی کنید که آیا یارانه‌ها یا کمک‌های مالی موجود وجود دارد که می‌تواند به کاهش هزینه کمک کند.

قیمت آب شیرین کن خورشیدی

قیمت آب شیرین کن خورشیدی بر اساس عوامل مختلفی تعیین می‌شود. این عوامل عبارتند از نوع، اندازه، جنس بدنه و مدل آب شیرین کن که هرکدام به نوبه خود در تعیین قیمت این دستگاه‌ها بسیار تاثیرگذار هستند. هر چند که هزینه اولیه برای تهیه این دستگاه‌ها بالاست اما از انرژی رایگان خورشید استفاده می‌کنند که برای مناطق روستایی و جاهایی که دسترسی به شبکه برق میسر نیست بسیار کاربردی می‌باشد. بهتر است قبل از اقدام به خرید دستگاه آب شیرین کن خورشیدی با کارشناسان ما در شرکت پارساب مشورت نمایید تا دستگاه متناسب با نیاز شما معرفی گردد.