ساخت آب شیرین کن خورشیدی با الهام از طبیعت

اغلب مسوولان بر این باورند که بحران کمبود آب اصلی ترین چالش جهانی در 20 سال آینده است. یکی از راه های برون رفت از این معضل استفاده از انرژی پاک خورشیدی برای تامین آب شیرین است.

کد خبر: ۱۱۷۲۵۹۴

تاریخ: ۰۱ ارديبهشت ۱۳۹۳ - ۱۰:۵۲

اهمیت این مساله باعث شد تا خبرنگار گروه دانش خبرگزاری دانا (دانا خبر) گفت و گویی با اصغر حاجی سقطی، عضو هیات علمی  دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران پیرامون این مساله ترتیب دهد که در ادامه می آید.

چرا امروزه اغلب کشورهای جهان برای تامین آب آشامیدنی و نیاز کشاورزان اقدام به طراحی و ساخت آب شیرین کن های خورشیدی کرده اند؟ اصلا چه ضرورتی به ساخت چنین دستگاه هایی است؟

در حال حاضر با وجود اینکه سه چهارم کره زمین را آب اقیانوس ها و دریاها تشکیل داده اند اما کمبود آب یکی از مهمترین عوامل محدود کننده محیط زندگی و کشاورزی و توسعه نیافتن صنایع است زیرا نمی توانیم استفاده مستقیمی از آب اقیانوس ها به دلیل داشتن حدود 3.5 درصد املاح مختلف کنیم؛ آب آشامیدنی نباید بیش از 1000 میلی گرم در لیتر املاح داشته باشد. املاح مجاز آب کشاورزی هم حداکثر 5000 میلی گرم در لیتراست. در صنعت هم آب های سخت با املاح زیاد ، علاوه بر امکان خوردگی، با ایجاد رسوب در لوله ها و دستگاه ها، مشکلاتی در تاسیسات ایجاد و سرمایه های هنگفتی را به هدر می دهند بنابراین آب اقیانوس ها و دریاها با داشتن 35 گرم در لیتر از مواد محلول، به هیچ عنوان نمی توانند مستقیما در صنعت و کشاورزی و شرب مورد استفاده قرار گیرند به همین دلیل جامعه بشری برای رهایی از این مشکل نیازمند استفاده از انرژی خورشیدی برای تامین آب آشامیدنی و شرب است. مهمترین املاحی که باید از آب دریاها برای شیرین کردن گرفت، کلرور سدیم است (مقدار متوسط آن 34 گرم در لیتر است). همچنین مقادیری از املاح کلسیم و منیزیم هم ممکن است در این آب ها موجود باشند که باید حذف شوند.

معمولا آب شیرین کن ها چطور ساخته می شوند؟

در حال حاضر 17 نوع آب شیرین کن خورشیدی وجود دارد. اصولا ساخت تمام این آب شیرین کن ها مشابه تهیه آب شیرین  از چرخه طبیعت است یعنی انسان با مشاهده محیط اطراف خود دریافت با تابش خورشید به سطح اقیانوس ها و دریاها، آب در دمای 30 تا50 درجه سانتی گراد تبخیر و با برخورد به سطح سرد تبدیل به مجموعه ای از ابر می شود. ابر متراکم شده هم با سردی هوا تقطیر و به صورت باران، برف و تگرگ بر زمین می ریزد و آب رودخانه ها را به وجود می آورد. ساده ترین آب شیرین کن ها، آب شیرین کن های تقطیری هستند. این نوع آب شیرین کن ها به دو صورت یک طرفه یا دو طرفه ساخته می شوند. معمولا در انتهای این دستگاه ها تشتکی به رنگ سیاه وجود دارد. وقتی تابش آفتاب به شیشه اصابت می کند این تابش به صفحه سیاه بازتاب می خورد. این صفحه سیاه تبدیل به انرژی حرارتی می شوند و آب شور را گرم می کنند. آب شور به دلیل اینکه فضا بسته است، بخار می شود و به صفحه شیشه ای شیب دار برخورد می کند، اختلاف هوای بیرون و داخل سیستم باعث می شود که بخار به محض برخورد به سطح شیشه ای تقطیر شود. از آنجا که این شیشه ها شیب دار هستند، قطره آب تقطیر شده از شیشه ها به سمت پایین سر می خورد. همچنین در انتهای این ناودانی ظروف جمع آوری کننده آب شیرین وجود دارد که آب شیرین وارد آنجا می شود.

برای تهیه آبی شیرین با این روش نیازمند چقدر انرژی خورشیدی هستیم؟

فرمول خاص تهیه آب شیرین کن خورشیدی یک به یک است یعنی ما برای تهیه هر یک متر مکعب آب شیرین در حدود یک کیلو وات ساعت مقادیر زیادی انرژی خورشیدی نیاز داریم. هر متر مربعی که در مقابل انرژی خورشیدی قرار گیرد در یک سال می تواند یک متر مکعب آب شیرین تولید کند. اگر این عدد را تقسیم بر 360 روز سال کنیم ، می توانیم روزی معادل 3 تا 3.5 لیتر به ازای هر متر مربع تهیه کنیم بنابراین برای اینکه بتوانیم آب شیرین بیشتری مثلا برای مصارف کشاورزی در مزارع به دست آوریم باید سطح این آب شیرین کن را زیاد کنیم. درضمن برای تهیه آب شیرین از آب دریاها مراعات نکات اقتصادی هم از اهمیت زیادی برخوردار است مخصوصا در مورد کشاورزی باید دقت کنیم که قیمت تهیه آب شیرین از قیمت محصولات به دست آمده کشاورزی بیشتر نباشد یا محصولات کشاورزی بیش از اندازه گران تمام نشوند. همچنین در طراحی تاسیسات و دستگاه های تهیه آب شیرین در نظر گرفتن موقعیت های محلی از نظر زمان و مکان و مصرف هم از اهمیت فراوانی برخوردار است مثلا در نقاط گرمسیر برای برداشت یک تن یونجه حدود 760 متر مکعب و برای یک تن گندم حدود 8000 مکعب آب لازم است. مقدار آب لازم برای هر نفر در نقاط مختلف دنیا و در کشورها متفاوت است مثلا در کشورهایی که کشاورزی در سطح گسترده دارند مانند ایران حدود 900 متر مکعب در سال و در کشورهای صنعتی این رقم به حدود 2700 متر مکعب در سال برای هر فرد می رسد.