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滲透能將成可再生能源新“潛力股”

2025年10月17日09:09 | 來源:科技日報222
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河水與海水鹽度不同,由此產生的滲透能正成為一種潛力巨大的可再生能源。其發電原理是利用滲透膜分隔淡水和咸水,通過產生的滲透壓驅動渦輪發電。這種方式無污染、零碳排放,且不受天氣影響,能夠全天候持續供電。2009年,挪威國家電力公司在托夫特建成全球首座滲透能發電裝置,實現了人類首次對該能源的實際應用。不過當時受技術所限,發電能力有限。

世界經濟論壇網站已將滲透能發電列為2025年十大值得關注的新興技術之一,並在稍早時間的報道中指出,納米流體學與膜技術的最新突破,有望推動滲透能走向商業化。據迪拜未來基金會估算,滲透能未來或可滿足全球近五分之一的電力需求,年發電潛力高達5177太瓦時。

技術進步加速商業化進程

自20世紀50年代起,滲透能就引起了學術界和工業界的關注。到70年代,人們開始嘗試利用這種能源,但由於當時用於產生離子電流的膜效率較低,只能產生少量電力,因此未能實現商業化。

法國Sweetch能源公司致力於推廣滲透能技術,其聯合創始人尼古拉斯·赫澤表示,這種發電方式不產生二氧化碳或其他溫室氣體。與依賴天氣條件的太陽能和風能不同,滲透能可以提供穩定、可預測的電力供應。更重要的是,在滲透過程中,水最終會回歸原始環境,對生態系統的影響極小。據估計,全球各大三角洲和河口每年釋放的滲透能接近30000太瓦時,已超過全球電力需求總量。

澳大利亞國立大學控制論學院院長凱瑟琳·丹尼爾在接受《創新者》採訪時表示,近年來,納米流體學與膜設計領域取得重要突破,使滲透能的商業化成為可能。例如,Sweetch能源公司研發了一種名為離子納米滲透擴散的新型納米多孔膜。該膜採用先進納米管技術,以常見的生物材料制成,孔隙直徑僅10納米,因此具備卓越的離子遷移性能。

測試結果顯示,該膜的滲透性能是當前同類產品的20至25倍。此外,由於採用行業現有的生物源材料制造,其材料成本預計可降至當前價格的十分之一,從而成為真正節能且具成本效益的解決方案。

2024年底,該公司位於羅納河與地中海交匯處的中試工廠OsmoRhône投入運營。之所以選址於此,是因為羅納河提供了法國境內最大的滲透能,估計約佔該河流總水力能的三分之一。

從長遠來看,OsmoRhône的產能有望達到500兆瓦,足以滿足超過150萬戶家庭的用電需求。預計到2030年發電成本將降至每兆瓦時100歐元,這使其能夠與核能、煤炭和天然氣等主要基載能源競爭,甚至比其他可再生能源更具價格優勢。

多方競逐藍能市場

Sweetch能源公司表示,正積極在北美和亞洲等地探索類似的開發機遇,這些地區均擁有豐富的滲透能資源。

與此同時,全球范圍內也有多家機構正致力於推廣滲透能應用。日本首座滲透能發電廠於今年8月5日在西南部的福岡縣正式投運。據預估,該電廠每年可發電88萬千瓦時,這相當於鋪滿兩個足球場的太陽能電池板所產生的電力。這些電力將主要用於海水淡化設施,為福岡及周邊地區提供穩定的淡水供應。

而成立於2015年的丹麥公司SaltPower則另辟蹊徑,他們利用從地熱場地涌出的超高濃度鹽溶液進行發電,為滲透能開發開辟了新的技術路徑。

能源韌性有望增強

世界經濟論壇網站的報道強調,盡管當前仍面臨環境評估、監管政策與基礎設施規模化等挑戰,但科學研究和早期試點項目顯示,滲透能發電有望成為風能、太陽能與水力發電的有力補充。據earth.org網站報道,若能充分開發,滲透能有望在2050年前滿足全球高達15%的電力需求。

此外,一旦滲透能技術實現規模化應用,公用事業公司有望開發出融合滲透能、風能、太陽能及水力技術的混合可再生能源系統,從而顯著增強區域能源韌性。

迪拜未來基金會則強調,滲透能的意義遠不止於發電。基於滲透能的技術還可推動海水淡化方法的革新,並在此過程中回收鋰、氮等關鍵資源。這些應用表明,滲透能技術有望在可持續資源管理中扮演更廣泛的角色,以創新方式實現能源、水與關鍵材料的協同循環,構建起水資源管理、能源生產與資源開採深度耦合的新型互聯系統。

(責編:羅知之、陳鍵)
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