نوشیدن آب با کیفیت بالا، عنصری حیاتی برای سلامتی و ادامه زندگی انسان است. دغدغه دسترسی به آب شرب سالم، همواره بشر را به جستجوی راهکارهای نوین برای تصفیه آب و حذف آلاینده‌ها از آن سوق داده است. در این میان، یافتن روشی که ضمن حفظ کیفیت آب، از منابع انرژی تجدید پذیر و پایدار استفاده کند، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. آب شیرین کن خورشیدی، به عنوان نسل جدیدی از دستگاه‌های تصفیه آب، با استفاده از انرژی پاک خورشید، املاح و آلاینده‌های موجود در آب را حذف و آب شرب با کیفیتی را در اختیار کاربران قرار می‌دهند.
این دستگاه‌ها با بهره‌گیری از فرآیندهای نوین تصفیه آب، به طور چشمگیری مصرف انرژی را کاهش داده و گامی مهم در جهت حفظ محیط زیست و توسعه پایدار برداشته‌اند. در ادامه به بررسی نحوه عملکرد این دستگاه‌ها، انواع مختلف آنها و کاربردهای گسترده‌شان در زمینه‌های مختلف خواهیم پرداخت. برای خرید دستگاه تصفیه آب ارزان قیمت با بهترین کیفیت از برندهای برتر موجود در بازار به نمایندگی رسمی دستگاه تصفیه آب خانگی آکوا نوین مراجعه کنید.
بررسی روش آب شیرین کن خورشیدی
یکی از عوامل اساسی در تعیین کیفیت آب، میزان املاح موجود در آن است. آب شیرین‌کن‌ها به‌طور عمومی برای حذف این املاح از آب استفاده می‌شوند. برای شیرین‌سازی آب دریاها، دو روش متداول وجود دارد: روش حرارتی و اسمز معکوس. در روش‌های حرارتی، آب را تبخیر کرده و املاح را حذف می‌کنند. اما در روش اسمز معکوس، از فیلترهای ممبران برای تصفیه و حذف آلاینده‌های موجود در آب استفاده می‌شود. برای تامین انرژی لازم برای این روش، فناوری فتوولتائیک به‌کار می‌رود.
{اگر علاقه مند هستید تا بدانید دستگاه تصفیه آب خانگی چیست، روی لینک مقاله ما کلیک کنید.}
آب شیرین کن خورشیدی با استفاده از فناوری فتوولتائیک
در دستگاه‌های آب شیرین‌کن با استفاده از روش اسمز معکوس، از فیلترهای ممبران برای تصفیه و حذف آلاینده‌های موجود در آب استفاده می‌شود. برای ایجاد فشار در فیلترهای ممبران، پمپ‌ها استفاده می‌شوند که برای کارکرد به انرژی الکتریکی نیاز دارند. با این حال، از فناوری فتوولتائیک برای تامین این انرژی استفاده می‌شود. با پیشرفت فناوری، دستگاه‌های آب شیرین‌کن می‌توانند به‌طور مستقیم به پنل‌های فتوولتائیک وصل شوند.
همچنین، برای ادامه کار دستگاه به‌صورت مداوم، منابع ذخیره‌سازی انرژی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال، توانایی تصفیه آب در آب شیرین‌کن‌های خورشیدی معمولاً محدود و بین ۰.۵ تا ۵۰ متر مکعب در روز است. انجام پروژه‌های شیرین‌سازی آب با استفاده از فتوولتائیک اغلب پرهزینه است. اما هزینه‌ای برای تأمین انرژی برای دستگاه در آب شیرین‌کن‌های خورشیدی وجود ندارد، که یکی از مزایای مهم این روش برای پروژه‌های شیرین‌سازی آب است.
{با ما بهترین دستگاه تصفیه آب خانگی را بشناسید. برای خواندن این مقاله روی لینک کلیک کنید.}
آب شیرین کن MSF و نیروگاه خورشیدی سهموی خطی
در نیروگاه‌های خورشیدی سهموی خطی، از منعکس‌کننده‌ها برای تمرکز پرتو خورشید در خط کانونی استفاده می‌شود. این پرتوهای متمرکز، با داغ شدن روغن در لوله‌های سیستم، آب را به بخار تبدیل می‌کنند. سپس این بخار به مدار نیروگاه وارد شده و با چرخش توربین‌ها، انرژی الکتریکی تولید می‌شود.
در فرآیند MSF برای شیرین‌کردن آب دریا، از نیروگاه خورشیدی سهموی خطی برای تصفیه آب استفاده می‌شود. در این روش، بخار آب در آب شیرین‌کن‌های MSF، انرژی لازم برای تبخیر آب شور در بویلرها را فراهم می‌کند. سیستم ذخیره‌سازی حرارتی نیز باید در دستگاه تعبیه شود تا انرژی مورد نیاز برای تصفیه آب به‌طور مداوم فراهم شود.
{اگر علاقه مند هستید تا بدانید دستگاه تصفیه آب برقی چیست، روی لینک مقاله کلیک کنید.}
عملکرد دستگاه تصفیه آب با انرژی خورشیدی
همانطور که اشاره شد، آب شیرین کن‌های خورشیدی از انرژی خورشیدی برای تصفیه آب شور و تولید آب آشامیدنی استفاده می‌کنند. این دستگاه ها از دو نوع سیستم اصلی غیرفعال و فعال تشکیل شده‌اند:
- سیستم غیر فعال
در این سیستم‌ها، انرژی خورشیدی به طور مستقیم برای گرم کردن آب شور و تبخیر آن استفاده می‌شود. بخار آب حاصل از طریق تقطیر به آب شیرین تبدیل می‌شود. این سیستم‌ها به دلیل سادگی و عدم نیاز به تجهیزات پیچیده، مقرون به صرفه هستند. با این حال، به دلیل وابستگی به تابش مستقیم خورشید، ظرفیت تولید آنها محدود و به شرایط آب و هوایی بستگی دارد.
- سیستم فعال
در این سیستم‌ها، از انرژی خورشیدی برای گرم کردن یک سیال واسطه (مانند روغن) استفاده می‌شود. این سیال گرم، آب شور را در یک مبدل حرارتی گرم می‌کند و باعث تبخیر آن می‌شود. بخار آب حاصل از طریق تقطیر به آب شیرین تبدیل می‌شود. سیستم‌های فعال به دلیل استفاده از سیال واسطه، کارایی بیشتری نسبت به سیستم‌های غیرفعال دارند و در شرایط آب و هوایی مختلف قابل استفاده هستند. با این حال، به دلیل پیچیدگی بیشتر، هزینه ساخت و نگهداری آنها نیز بیشتر است.
مزایای تصفیه آب خورشیدی
مزایای نوشیدن آب توسط دستگاه تصفیه آب خورشیدی زیاد است. همچنین ما در این باره مقاله ای با عنوان مزایای نوشیدن آب تصفیه شده برای شما عزیزان تهیه کرده‌ایم که خواندن آن را به شما عزیزان پیشنهاد می‌کنیم. در ادامه به برخی از مزایای این دستگاه میپردازیم:
- تولید آب خالص و بهداشتی
این سیستم‌ها با حذف آلاینده‌ها، فلزات سنگین و میکروب‌ها، آب آشامیدنی سالم و باکیفیت تولید می‌کنند.
- قابلیت تبدیل آب مقطر به آب شرب
آب شیرین کن‌های خورشیدی می‌توانند حتی آب مقطر را نیز به آب آشامیدنی تصفیه کنند.
- عدم نیاز به منابع انرژی متداول
این سیستم‌ها با استفاده از انرژی خورشید کار می‌کنند و نیازی به برق یا سوخت‌های فسیلی ندارند.
- هزینه‌های پایین و اقتصادی
آب شیرین کن‌های خورشیدی در مقایسه با سایر روش‌های تصفیه آب، هزینه‌های عملیاتی و نگهداری پایین‌تری دارند.
- عدم نیاز به تجهیزات جانبی
این سیستم‌ها به تجهیزات جانبی و اضافی برای راه اندازی نیاز ندارند و به راحتی قابل نصب و استفاده هستند.
- قابلیت ساخت و تعمیر در محل
ساخت و تعمیر این سیستم‌ها به تخصص و دانش فنی پیچیده‌ای نیاز ندارد و می‌توان در محل نصب آنها را انجام داد.
- عدم نیاز به اپراتور متخصص
آب شیرین کن‌های خورشیدی به اپراتور متخصص برای راه اندازی و نگهداری نیاز ندارند و به راحتی قابل استفاده هستند.
کاربرد تصفیه آب با انرژی خورشیدی
این دستگاه در صنایع و مکان های مختلفی قابل استفاده است، از جمله:
- صنایع مخابراتی: به عنوان آب باتری
- صنایع: به منظور رفع نیازهای صنعتی
- بیمارستان‌ها: به منظور استریل کردن تجهیزات و لوازم پزشکی
- تعمیرگاه‌های خودرو: به عنوان آب رادیاتور و آب باتری
- آزمایشگاه‌ها: برای تجزیه مواد
- مناطق مجاور دریا و بنادر: برای تهیه آب آشامیدنی و خالص
انواع تصفیه آب با سیستم خورشیدی
انواع مختلفی از آب شیرین کن‌های خورشیدی وجود دارد که در ادامه توضیح بیشتر درباره آنها خواهیم پرداخت.
آب شیرین کن خورشیدی تک مرحله ای
این نوع آب شیرین کن از انرژی تابشی خورشید برای گرم کردن آب شور و تبخیر آن استفاده می‌کند. بخار آب حاصل، پس از چگالش، به آب آشامیدنی تبدیل می‌شود. ساختار این سیستم نسبتاً ساده است و به تعمیر و نگهداری کمی نیاز دارد. این سیستم‌ها به شبکه برق نیاز ندارند و می‌توان از آنها در مناطق دورافتاده که به شبکه برق دسترسی ندارند، استفاده کرد. این سیستم ها در مقایسه با آب شیرین کن های غشایی، ظرفیت تولید آب شیرین کمتری دارند. راندمان این سیستم ها به طور مستقیم به میزان تابش خورشید بستگی دارد. به دلیل نیاز به صفحات خورشیدی، این سیستم‌ها فضای نسبتاً زیادی را اشغال می کنند.
آب شیرین کن خورشیدی چند مرحله ای
این نوع آب شیرین کن از فرآیند تقطیر برای جداسازی نمک از آب شور استفاده می‌کند. صفحات موازی و مایل در این سیستم، عمل تقطیر را به صورت مرحله ای انجام می‌دهند. این دستگاه‌هها در مقایسه با آب شیرین کن‌های تک مرحله‌ای، ظرفیت تولید آب شیرین بیشتری دارند. استفاده از صفحات جاذب و سیستم های پیش گرمکن، راندمان این سیستم‌ها را افزایش می‌دهد. آب تولید شده توسط آب شیرین کن خورشیدی چند مرحله‌ای از کیفیت بالاتری برخوردار است و قیمت بالاتری نیز دارد.
آب شیرین کن خورشیدی فتیله ای
آب شیرین‌کن خورشیدی فتیله‌ای، یک سیستم تصفیه آب ساده و موثر است. این دستگاه دارای یک فتیله سیاه از جنس پارچه است که تعداد زیادی منافذ دارد و آب شور به آرامی از روی آن عبور می‌کند. نور خورشید که از روی شیشه عبور می‌کند، فتیله را گرم می‌کند و فرآیند تبخیر آغاز می‌شود. بخار آب در برخورد با شیشه تقطیر شده و سپس در کانالی جمع‌آوری می‌شود.
در نهایت، آب‌های شور از ابتدای فتیله به بیرون از آب شیرین‌کن ریخته می‌شوند. این سیستم به دلیل قرار گرفتن در مقابل اشعه خورشید و داشتن ظرفیت گرمای کمتر، می‌تواند به ازای هر مترمربع از سطح جاذب، میزان تولید بیشتری داشته باشد. از جمله معایب آن می‌توان به عدم اقتصادی بودن به دلیل پوسیدگی سریع فتیله اشاره کرد.
آب شیرین کن خورشیدی پلکانی
دستگاه تصفیه آب خورشیدی پلکانی به دلیل داشتن فضای خالی، اشباع سریع‌تر و فاصله کم بین شیشه‌ها، نسبت به دیگر سیستم‌ها راندمان بالاتری دارد و آب شیرین بیشتری تولید می‌کند. این سیستم قابلیت تنظیم زاویه خود را نسبت به نور خورشید دارد و قابلیت تولید آب شیرین و آب گرم به طور همزمان را دارد. از معایب آن می‌توان به پیچیدگی مدل سازی و گرانی ساخت و تولید آن اشاره کرد.
آب شیرین کن خورشیدی دودکشی
در این سیستم، آب شور روی صفحه‌ی سیاه رنگ قرار می‌گیرد و در اثر تابش نور خورشید، آب تبخیر می‌شود. بخار حاصل از تبخیر آب شور، وارد دودکش می‌شود و آنجا در اثر برخورد با یک مبادله‌کن گرمایی، تقطیر می‌شود. در نهایت، آب شور ورودی به دستگاه، گرم می‌شود و آب شیرین تولید شده در بخش پایین دودکش جمع و مورد استفاده قرار می‌گیرد.
آب شیرین کن خورشیدی لوله ای هم مرکز
آب شیرین‌کن خورشیدی لوله‌ای هم‌مرکز از دو لوله هم‌محور تشکیل شده است، که لوله بزرگتر آن از جنس پلاستیک شفاف و لوله کوچکتر که درون لوله بزرگتر قرار می‌گیرد، از جنس فلز است. لوله کوچکتر سیاه رنگ و به عنوان صفحه جاذب عمل می‌کند. آب شور در داخل دستگاه جریان می‌یابد و از طریق سوراخ‌هایی که روی لوله‌ها ایجاد شده‌اند، به بیرون ریخته می‌شود.
در این نوع آب شیرین‌کن، هوا به داخل فضای حلقوی بین دو لوله فرستاده می‌شود و اشعه خورشید به وسیله لوله کوچک جذب می‌شود. این باعث افزایش رطوبت هوا به دلیل تبخیر آب شور می‌شود، هوای مرطوب وارد بخش داخلی لوله کوچکتر می‌شود و رطوبت هوا روی سطح داخلی لوله کوچک جمع‌آوری می‌شود.
آب شیرین کن خورشیدی بازتابنده
آب شیرین‌کن خورشیدی بازتابنده برای عملکرد درست و کارآمد بودن به آیینه‌هایی نیاز دارد که در سطح عمودی به دستگاه وصل می‌شوند. استفاده از این آیینه‌ها راندمان و بازدهی کار را بالا می‌برد، اما این آیینه‌ها گران قیمت هستند و مقاومت خیلی بالایی ندارند.
آب شیرین کن خورشیدی فعال
این مدل دستگاه تصفیه آب، حرارت را به صورت مستقیم و با کمک یک جاذب منتقل می‌کند و عمل تبخیر را به صورت مستقیم روی صفحه جاذب انجام نمی‌دهد. همین کار باعث می‌شود میزان تبخیر افزایش یابد.
دستگاه تصفیه آب خورشیدی غیرفعال
آب شیرین‌کن خورشیدی غیرفعال دارای ۲ نوع حوضچه‌ای و شیب‌دار است و در اکثر موارد شبیه به دستگاه تصفیه آب فعال است، فقط برخی از تجهیزات بیرونی آن مانند صفحه جاذب و پمپ سیرکولاسیون، با هم ترکیب شده‌اند.
اهمیت استفاده از دستگاه تصفیه آب با انرژی خورشیدی
با وجود کمبود آب شیرین در جهان، استفاده از آب شیرین کن خورشیدی به عنوان یک راه حل پایدار و مقرون به صرفه اهمیت فزاینده‌ای پیدا کرده است. در حال حاضر، از حدود 22 میلیون مترمکعب آب شیرین تولید شده روزانه، کمتر از 1 درصد آن با استفاده از انرژی خورشیدی تولید می‌شود. مزیت اصلی آب شیرین کن‌های خورشیدی، استفاده از انرژی پاک و تجدیدپذیر خورشید به جای سوخت‌های فسیلی است.
این امر نه تنها به حفظ منابع انرژی و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای کمک می‌کند، بلکه هزینه‌های تولید آب شیرین را نیز به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد. در حال حاضر، تحقیقات و توسعه‌های زیادی در زمینه آب شیرین کن‌های خورشیدی در حال انجام است و انتظار می‌رود که در آینده شاهد پیشرفت‌های چشمگیری در این زمینه باشیم. با افزایش راندمان و کاهش هزینه‌های تولید، آب شیرین کن‌های خورشیدی می‌توانند نقش مهمی در تامین آب آشامیدنی و کشاورزی در سراسر جهان ایفا کنند.
