Désalinisation de l'eau de mer L'appareil consiste à désaliniser de l'eau saline provenant du fond des océans pour produire une eau potable. Afin de purifier l'eau de mer, nous utilisons une membrane perméable par osmose inversé. En exerçant une pression hydrostatique sur l'eau saline, on dépasse la pression osmotique qui tend à équilibrer la concentration saline entre deux solutions de concentration différentes pour forcer l'eau à franchir la membrane dans un sens. Ainsi, cela permet d'obtenir un plus grand volume d'eau pur d'environ 50% d'un côté de la membrane et de l'autre, une solution hautement concentrée de sel. Dans le schéma proposé, nous produisons de l'énergie mécanique provenant d'un cycle de Rankine, d'échangeurs thermiques alimentés en eau froide du fond de l'océan, environ 4 C, et de l'eau de surface beaucoup plus chaude environs 30'C.
L'énergie mécanique est produite par le biais d'un gaz réfrigérant tel le butane qui est transformé
en vapeur pour activer par la suite une turbine. Cette énergie mécanique servira à
alimenter le système de pompage en eaux sous-marines provenant de plus de 1 km de profondeur ainsi que le système de pressurisation afin d'obtenir une eau saline de 4 C
suffisamment pressurisé pour que l'eau puisse traverser la membrane afin d'obtenir une eau pur. Une partie de l'eau saline non filtrée communément appelée concentrat contient tous les sels qui n'ont pas traversé la membrane, représentant environ 50% du débit entrant. Une énergie mécanique additionnelle, est également produite par le retour du concentrat dans le fond de l'océan idéalement le plus profond possible. Cette eau, deux fois plus salée atteint une densité de 1054 kg/m3 soit 27 kg/m3 de plus que l'eau de mer, obtient un différentiel de pression de 2,7 bar pour chaque km de profondeur. Par conséquent, l'évacuation du concentrât à travers un tuyau à de grande profondeur, produit une énergie hydraulique activant une deuxième turbine servant à
pomper l'eau de mer pour alimenter l'appareil. Cette énergie jumelée à
l'énergie provenant d'un cycle de Rankine (échangeur thermique décrit ci-dessus) permettra de désaliniser l'eau à très faible coût. Cependant, il est possible d'utiliser une membrane perméable à nanotube de carbone pouvant réduire de 75 % le coût énergétique en comparaison avec les membranes conventionnelles par osmose inversé puisque la pression nécessaire n'est que 10-20 bar. Nous n'écartons pas la possibilité
d'utiliser une membrane de ce genre dans notre appareil.
Un des inconvénients de ce principe est que la turbine T2 doit être placée à
une profondeur sous l'eau suffisante pour qu'il ne se crée pas de vide dans la turbine car le poids plus élevé de la colonne crée une dépressurisation relative si le bout du tuyau est ouvert. Naturellement il est possible d'utiliser le même principe en optant pour des ratios différent de concentrat débit entrant pour obtenir ainsi des densités différentes de concentrat. Dans ces cas plus la densité du concentrat sera grande plus la turbine T2 devra être placé profondément sous l'eau pour pouvoir utiliser la pression négative relative sans qu'il n'y ait de bulles au centre de la turbine causé par la force centrifuge.
Cet énergie pourra être transmis jusqu'à la surface grâce à un arbre de transmission ou à l'aide d'une génératrice.
La dernière étape consiste à acheminer l'eau vers les points de consommation.
Afin d'approvisionner le plus d'énergie possible, le système de canalisation transportera un mélange d'eau et de glace produite par une thermopompe à la sortie de l'appareil. Pour obtenir de meilleur rendement dans nos centrales solaires, nous devons garantir un approvisionnement en eau très froide pour activer les échangeurs thermiques.
L'énergie qui devra être fournie par la centrale sera par conséquent plus petite. En effet, puisqu'il faut autant d'énergie pour faire passer l'eau de l'état de glace à l'état liquide que pour passer l'eau de 1 C à 81 C soit 336kj/kg, il faudra environ vingt fois moins de mélange eau-glace pour transporter la même quantité d'énergie réfrigérante que l'eau à 4 C. De plus puisque nous avons une source pratiquement infinie d'eau froide à environs 4'C il est possible d'obtenir un coefficient de performance de 9,1 avec une pompe à chaleur pour produire de la glace a partir de l'eau préfiltré. Ce qui revient à dire que pour transférer 9,lkj il n'en coûte que lkj et que l'énergie utilisé pour transformer l'eau en glace nous sera rendu en grande partie au moment ou elle sera utilisée dans les centrales thermique.
Lorsque les installations seront placées sur une plateforme de forage. Nous utiliserons une canalisation d'environ 3 mètres de diamètre afin d'éviter le maximum de friction à travers la tuyauterie pour franchir rapidement de grande distances. Si un apport d'énergie est utile pour optimiser le système cet énergie pourra être transmit à l'aide de câbles électriques placé sur la paroi du tuyau servant à acheminer le mélange eau glace jusqu'à la terre ferme. Cette énergie proviendra idéalement de centrales thermiques solaires installées sur la terre ferme. Desalination of seawater The unit consists of desalinizing saline water from the ocean floor for produce drinking water. In order to purify the seawater, we use a membrane permeable by reverse osmosis. By exerting a hydrostatic pressure on the water saline, we exceed the osmotic pressure which tends to balance the saline concentration enter two different concentration solutions to force the water to cross the membrane in a sense. Thus, this allows to obtain a greater volume of pure water about 50% on one side of the membrane and on the other, a highly concentrated solution of salt. In the proposed scheme, we produce mechanical energy from a Rankine cycle, heat exchangers fed cold water from the bottom of the ocean, about 4 C, and much hotter surface water about 30'C.
energy mechanical is produced through a refrigerant gas such as butane which is converted steam to activate a turbine later. This mechanical energy will serve feed the underwater pumping system from more than 1 km of depth as well as the pressurization system in order to get a water 4 C saline pressurized enough so that the water can cross the membrane so to get a pure water. Part of the unfiltered saline water commonly known as concentrate contains all salts that have not passed through the membrane, representing about 50% of the Incoming flow. Additional mechanical energy is also produced by the back of the concentrate in the ocean bottom ideally the deepest possible. This twice as much salt reaches a density of 1054 kg / m3 or 27 kg / m3 of more than seawater, achieves a pressure differential of 2.7 bar for each km of depth. Therefore, the evacuation of the concentrate through a pipe to big depth, produces a hydraulic energy activating a second turbine serving pump seawater to power the unit. This energy paired with energy from a Rankine cycle (heat exchanger described above) will allow desalinize water at very low cost. However, it is possible to use a membrane permeable to carbon nanotubes that can reduce energy costs by 75%
comparison with conventional reverse osmosis membranes since the required pressure is only 10-20 bar. We do not discard the possibility to use a membrane of this kind in our device.
One of the drawbacks of this principle is that the turbine T2 must be placed at a depth under water enough that it does not create a vacuum in the turbine because the higher weight of the column creates a relative depressurization if the last pipe is open. Naturally it is possible to use the same principle by opting for some different ratios of incoming flow concentrate to obtain densities different concentrate. In these cases the density of the concentrate will be higher T2 turbine should be placed deep under water to be able to use pressure negative relatively without bubbles at the center of the turbine caused by the centrifugal force.
This energy can be transmitted to the surface thanks to a tree of transmission or using a generator.
The last step is to bring the water to the points of consumption.
To to supply as much energy as possible, the piping system will carry a mixture of water and ice produced by a heat pump at the exit of the device. For get better performance in our solar plants, we have to guarantee a supply of very cold water to activate the heat exchangers.
energy which will have to be provided by the plant will therefore be smaller. In indeed, since as much energy to move the water from the ice state to the liquid state than to pass the water from 1 C to 81 C or 336 kj / kg, it will take about twenty times less water-ice cream for carry the same amount of refrigerant energy as water at 4 C. In addition because we have a virtually infinite source of cold water at around 4'C it's possible to obtain a coefficient of performance of 9.1 with a heat pump to produce the ice cream prefiltered water. Which is to say that to transfer 9, lkj it does not costs that lkj and that the energy used to turn water into ice will be returned to us part at the moment or it will be used in thermal power plants.
When facilities will be placed on a drilling platform. We will use a duct approximately 3 meters in diameter to avoid the maximum of friction through the piping to quickly cross great distances. If a contribution of energy is useful for optimize the system this energy can be transmitted using cables electric placed on the pipe wall used to convey the ice water mixture to the ground closed. This energy will come ideally from solar thermal power plants installed on the earth closed.