کاهش آب اتلافی در نیروگاه‌های مبتنی بر بخار با نانوذرات

محققان آزمایشگاه ملی آرگون، دسته ویژه‌ای از نانوذرات ساخته‌اند که می‌توانند مقدار آب اتلافی در نیروگاه‌های مبتنی بر بخار را کاهش دهند.

نیروگاه‌های گازی و هسته‌ای در جهان آب زیادی مصرف می‌کنند. توربین‌هایی که در آنها برای تولید الکتریسیته می‌چرخند، در هر لحظه مقادیر زیادی بخار لازم دارند و برای تولید این بخارات باید آب زیادی وارد این نیروگاه‌ها شود. از اینرو محققان آزمایشگاه ملی آرگون وزارت انرژی آمریکا نانوذراتی ساخته‌اند که می‌توان به کمک آنها مقدار آب اتلافی در نیروگاه‌های مبتنی بر بخار را کاهش داد.

دانشمندان به دنبال فناوری‌های جدیدی هستند که می‌توانند راندمان نیروگاه‌های مبتنی بر بخار را بهبود داده و میزان مصرف آب در آنها را کاهش دهند.

در نیروگاه‌های مبتنی بر بخار از بخار دما بالا که بطور جزئی کندانس شده است، برای چرخاندن توربین‌های بزرگ استفاده می‌شود. این بخارات بعد از عبور از توربین‌ها در یک کندانسور سرد می‌شوند و طی آن گرما به آب در حال گردش منتقل می‌شود. این آب برای پخش کردن گرما، در برج خنک‌کننده بطور جزئی تبخیر می‌شود و مقداری از آن وارد اتمسفر شده و تلف می‌شود.

دیلیپ سینق، یکی از این محققان، گفت: «در هر چرخه، مقدار قابل‌توجهی از آب را نمی‌توان بازیافت کرد و هدر می‌رود.» افزودن نانوذرات به سیستم آب در گردش دو مزیت دارد: اجازه می‌دهد که آب مقدار گرمای بیشتری بگیرد؛ و نیز مقدار آب اتلافی را کاهش می‌دهد در حالی که هنوز همان مقدار گرما پخش می‌شود. سینق گفت: «استفاده از این نانوذرات چندعملکردی در سیستم آب باعث تقویت گرمای ظاهری تبخیر، افزایش ظرفیت گرمایی و بهبود خواص گرمایی می‌شود.»

این نانوذرات مبتنی بر آنچه پیکربندی هسته – پوسته نامیده می‌شود، قرار دارند. در این پیکربندی یک روکش بیرونی جامد یک هسته درونی را که می‌تواند در دمای معین ذوب شود، محافظت می‌کند. این نانوذرات به محض پخش شدن در منبع آب، قادر هستند که گرما را در طی چرخه گرمایی جذب کنند. این ذرات بعد از ذوب شدن به صورت جزئی وارد برج خنک‌کننده شده و در آنجا دوباره جامد می‌شوند. بنابراین این سیستم برای گرفتن همان مقدار گرما، به آب کمتری نیاز دارد. این سیستم برای اطمینان از عدم نشت بخار به داخل محیط، به صورت بسته طراحی می‌شود.

با توجه به اینکه آب بسیار زیادی در این نیروگاه‌ها استفاده می‌شود،‌ برای کاربردی کردن این تحقیق باید این نانوذرات بصورت تجاری تولید انبوه شوند. در حقیقت در کنار تست‌های آزمایشگاهی برای استفاده عملی این نانوذرات در نیروگاه‌های واقعی، نیاز است که مواردی مانند هزینه‌ها نیز در نظر گرفته شود.