世界上很多地區(qū)面臨著一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)：人口不斷增長(zhǎng)，需要找到為民眾供水的方法。海水淡化，即去除海水或含鹽地下水的鹽分，是許多國(guó)家飲用水的主要來(lái)源。在很多地方，由于高昂的電力成本，海水淡化被視為最后的手段。運(yùn)營(yíng)海水淡化廠所需的能源常常降低這些項(xiàng)目的可行性，特別是與其他策略相比時(shí)。
可再生能源成本的急劇下降正在改變這種情況。
IEEE會(huì)員Rafel Muniz表示：“海水淡化技術(shù)通過(guò)幾個(gè)關(guān)鍵的進(jìn)步，在解決全球水資源短缺和改善衛(wèi)生條件方面有著巨大的前景。研究人員在開(kāi)發(fā)更節(jié)能的海水淡化工藝以降低總體能耗方面取得了進(jìn)展。通過(guò)處理除海水之外的各種類(lèi)型的不純水，海水淡化能夠變得更加通用，適用于不同的地區(qū)?！?/p>
海水淡化是能源密集型產(chǎn)業(yè)
水處理廠通常建在可利用水的自然流動(dòng)的地方。這些選址選擇有助于降低將水抽到處理設(shè)施以及用水的企業(yè)和家庭的相關(guān)成本。
海水淡化廠沒(méi)有這種優(yōu)勢(shì)。就其性質(zhì)而言，它們通常位于海平面，幾乎所有東西都流向大海。它們需要從海洋中抽水，并將水從設(shè)施中抽到終端用戶(hù)那里。
根據(jù)美國(guó)能源部的數(shù)據(jù)，海水淡化廠依靠持續(xù)的電力來(lái)產(chǎn)生加壓水流，使水通過(guò)反滲透膜以過(guò)濾鹽分。能源通常占海水淡化廠運(yùn)營(yíng)預(yù)算的36%。
利用可再生能源為海水淡化提供動(dòng)力
隨著可再生能源變得越來(lái)越便宜，工程師們面臨著如何巧妙利用它的問(wèn)題。一旦基礎(chǔ)設(shè)施到位，可再生能源成本低廉。但可再生能源并非總是可用：在人們需要電力的時(shí)候，可能沒(méi)有太陽(yáng)照射，也沒(méi)有風(fēng)吹。有時(shí)，在需求較低時(shí)會(huì)出現(xiàn)能源過(guò)剩；而在其他時(shí)候，可能沒(méi)有足夠的能源來(lái)滿(mǎn)足所有人的需求。
《IEEE現(xiàn)代電力系統(tǒng)與清潔能源》雜志最近的一項(xiàng)研究深入探討了這個(gè)問(wèn)題，重點(diǎn)關(guān)注那些依賴(lài)傳統(tǒng)發(fā)電廠和可再生能源發(fā)電、依賴(lài)海水淡化廠供水的地區(qū)（https://ieeexplore.ieee.org/document/10272360）。當(dāng)可再生能源多于即時(shí)需求時(shí)，我們是應(yīng)該投資電池來(lái)儲(chǔ)存多余的電力以備后用，還是利用這些額外的能量生產(chǎn)淡水并儲(chǔ)存在大型水箱中呢？
該研究的結(jié)果表明，理想的解決方案取決于具體情況。電池和水箱都可以通過(guò)將能源使用從一天中的繁忙時(shí)段轉(zhuǎn)移到較空閑時(shí)段來(lái)幫助降低成本。一般來(lái)說(shuō)，建造淡水水箱的成本比大規(guī)模的電池組要低。然而，電池具有靈活性的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗鼈兛梢詾槿魏文康墓╇?，而不僅僅是用于生產(chǎn)淡水。
在仍然部分依賴(lài)可再生能源的地區(qū)，建造淡水水箱往往被證明更具成本效益。但是隨著可再生能源所占比例的增加，水箱和電池成為平衡供需越來(lái)越有價(jià)值的工具。
IEEE會(huì)員Suélia Fleury表示：“為了有效地?cái)U(kuò)大這些技術(shù)的規(guī)模，必須把握關(guān)鍵的轉(zhuǎn)型階段，并促進(jìn)開(kāi)發(fā)者、企業(yè)、政府和民間社會(huì)之間的對(duì)話。當(dāng)所有利益相關(guān)者合作，兼顧環(huán)境與人類(lèi)福祉和諧發(fā)展時(shí)，才會(huì)取得真正的進(jìn)步。”
