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太陽能光熱海水淡化裝置
地球不是一個藍(lán)色的大水球么，怎么會缺水呢？
地球上的水，盡管數(shù)量巨大，而能直接被人們生產(chǎn)和生活利用的，卻少得可憐。占據(jù)96.5%的海水，又咸又苦，不能飲用，不能澆地，也難以用于工業(yè)；只有3.5%的淡水，又有絕大一部分被凍結(jié)在遠(yuǎn)離人類的南北兩極和凍土中，無法利用，只有不到1%的淡水，它們散布在湖泊里、江河中和地底下。
水是生命之源，工業(yè)化的蓬勃發(fā)展與人口的急劇增加使得淡水危機(jī)來勢洶洶，解決淡水資源問題已提到了人類的議事日程。“節(jié)約用水”說起來簡單，做起來難上加難。
人們知道，含有大量鹽類和多種元素的海水是不可以直接飲用的，但經(jīng)過淡化的海水不就可以了么？其實(shí)古時就有從海水去除鹽分的故事和傳奇，隨著科技的不斷進(jìn)步，海水淡化技術(shù)在近20多年的研發(fā)和應(yīng)用中變得更為現(xiàn)代化，使得“喝海水”變得更為科學(xué)、安全。
說到水，就不得不提被海洋環(huán)繞的海南島，表面上擁有良好水利條件的海南島，卻面臨著比較突出的工程性和季節(jié)性缺水問題。如今，在這座島嶼上，“海水”變成“淡水”的過程科技范兒十足，經(jīng)過科研人員的奇思妙想和刻苦研發(fā)，只要有陽光，海水或苦咸水都可以變成淡水，可供人飲用，也可做生活用水。
“太陽能光熱海水淡化站示范工程”項(xiàng)目已于2013年在樂東尖峰鎮(zhèn)實(shí)施建成，成功產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)淡水，也是我國首個太陽能光熱海水淡化項(xiàng)目。
海水如何變成淡水？
在淡水資源告急的當(dāng)下，如何向大海“借”更多的淡水？海水淡化應(yīng)運(yùn)而生。
什么是海水淡化？海水淡化又稱為原水脫鹽。其原理顯而易見，就是脫除原海水中的大部分鹽類，變?yōu)榉弦?guī)定用水標(biāo)準(zhǔn)的淡水。淡化工藝現(xiàn)有蒸餾法、反滲透法、冷凍法、水合物法、溶劑萃取法、電滲析法、離子交換法等20余種方法。
“目前達(dá)到商業(yè)規(guī)模的主要為反滲透法和蒸餾法，也就是常說的‘膜法’和‘熱法’。”東方驕英海洋發(fā)展有限公司董事長彭志剛介紹，而蒸餾產(chǎn)生熱能主要依靠電廠、化工廠，蒸餾法是消耗地球能源的方法，而不是較為節(jié)能環(huán)保的方法。
要“借”到淡水，就要知道淡水是怎樣來的。“人類所需要的絕大部分淡水是通過降雨得到的。”彭志剛告訴記者，總體來說，淡水是蒸發(fā)形成的，淡水孕育著豐富的物種，無論高山、湖底，有淡水的地方就有生命。
還有一個詞叫“水循環(huán)”，全世界的水是一個有聯(lián)系的整體。海水在陽光的照射下，不斷蒸發(fā)，水汽彌漫在海洋上空，一部分水汽被氣流帶到陸地上空，遇冷就凝結(jié)成細(xì)小的水滴，變成云，降落到地面就是雨或雪。雨雪水落地后，有的流到洼坑里，有的滲入地下，有的流入小溝，匯進(jìn)江河，奔向海洋。無數(shù)小水滴就是這樣一刻不停地在世界上旅游。
參照形成降雨的這個自然現(xiàn)象，彭志剛的團(tuán)隊(duì)研究了全新的工業(yè)化海水淡化技術(shù)，力求為人類的難題分憂，他們將蒸餾法的淡化工藝與太陽能光熱結(jié)合起來，打造低碳生態(tài)友好的海水淡化系統(tǒng)，這就是太陽能光熱海水淡化系統(tǒng)。
低溫多效蒸餾＋太陽能光熱=升級版海水淡化
受“太陽追蹤器”向日葵的啟發(fā)，我國科研人員利用太陽能光熱輸出中高品質(zhì)蒸汽，初步實(shí)現(xiàn)“引海止渴”，實(shí)現(xiàn)海水淡化的低耗能、低成本以及規(guī)模化。為了解釋太陽能海水淡化系統(tǒng)，彭志剛依照降雨的過程講起。
通過聚焦太陽光，就可以得到超過500攝氏度的高溫，從而可以點(diǎn)燃木材。如果我們不斷累積這樣的聚焦，再使用可以自動跟蹤的反射鏡組，將陽光反射聚焦，便可以將水加熱進(jìn)而產(chǎn)生高溫蒸汽。隨后再將高溫蒸汽輸送到一個低于大氣壓力的海水淡化裝置中，高溫蒸汽將熱量傳遞給海水，裝置內(nèi)的海水溫度升高就會蒸發(fā)成蒸汽，從而將水與其他的雜質(zhì)分離變成淡水。
這一整套流程叫做“線性菲涅爾式太陽能聚光集熱系統(tǒng)”，彭志剛團(tuán)隊(duì)擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。他說，“線性菲涅爾式太陽能聚光集熱系統(tǒng)”，是一種典型的太陽能光熱技術(shù)，與太陽能光伏技術(shù)不同，光熱技術(shù)可以避開需要輸出固定能量的難題，實(shí)時“追蹤”太陽的行走路線。
彭志剛解釋，與普通蒸餾法不同的是，低溫多效蒸餾法可以更加充分地利用有效蒸汽，實(shí)現(xiàn)用較少的蒸汽產(chǎn)出更多的淡水。隨著海水在裝置中的噴灑，多效蒸汽也在其中持續(xù)流動，在高溫作用下，噴灑出的海水會被迅速蒸餾，并同步輸出可直接飲用的淡水。
“然而使用這一新能源海水淡化技術(shù)，需要兩個必不可少的要素，那就是足夠的能源和足夠的海水。”彭志剛說，這兩點(diǎn)海南完美兼?zhèn)?，既有充足的陽光，又有豐富的海水資源，二者相輔相成。
國家海水利用工程技術(shù)研究中心主任張耀江曾評價，將低溫多效海水淡化處理技術(shù)與太陽能光熱技術(shù)相結(jié)合，不僅是海水淡化規(guī)?；闹匾黄?，同時也是能源緊缺、淡水緊缺島嶼開發(fā)的有力保障。
從傳統(tǒng)能源行業(yè)中巧妙轉(zhuǎn)身
作為主研發(fā)人員，彭志剛的技術(shù)靈感并非“靈光乍現(xiàn)”，如今在新能源行業(yè)里摸索的他曾在以傳統(tǒng)能源為主的企業(yè)工作了10多年。
“恰恰因?yàn)槲遗c傳統(tǒng)能源打過很長時間的交道，我能深深地領(lǐng)悟到新能源的巨大優(yōu)勢。”彭志剛說。2011年，他踏上了新能源領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)之路，一門心思地鉆研如何用太陽能光熱來實(shí)現(xiàn)海水淡化。公司成立之初，他在上海寶山顧村租了一棟帶院子的民宅，把一塊塊工業(yè)級平面鏡鋪在院子里，根據(jù)菲涅爾光學(xué)原理反復(fù)琢磨，終于自主研發(fā)了一套太陽能光熱海水淡化的核心技術(shù)。
在與彭志剛的交談中，記者發(fā)覺他不僅嚴(yán)謹(jǐn)而且健談，不管公司創(chuàng)業(yè)之路有多艱難，他總不愿過多描述。對彭志剛來講，技術(shù)的研發(fā)和升級遠(yuǎn)沒有籌備資金艱難，為了讓公司更好地走下去，他抵押了房子；最忙的時候，連生病的時間都沒有，每天睡四五個小時早已稀松平常。
如今，彭志剛團(tuán)隊(duì)研發(fā)的技術(shù)不僅在樂東尖峰投產(chǎn)運(yùn)行，經(jīng)受住了熱帶海島地區(qū)高溫、高濕、高鹽和強(qiáng)臺風(fēng)的惡劣氣候的檢驗(yàn)，給人們帶來甘露。他們的團(tuán)隊(duì)更是走出國門，服務(wù)國家“一帶一路”戰(zhàn)略，與伊朗、巴基斯坦等國合作，用來自中國的低碳生態(tài)友好的“水智造”技術(shù)緩解人類面臨的共同問題。
原標(biāo)題：“水智造”：借太陽能向大海要淡水
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