הדור הבא של טכנולוגיה סולארית יכולה להוזיל את העלות של קרצוף מלח ממי ים.
חורף של שלג זעום במיוחד החיה את מצוקות המים של קליפורניה. סנופאק בדרך כלל מספקת למדינה הרבה מהמים שלה במהלך האביב והקיץ, אבל השנה, השלג נמצא במחסור, מה שמדרבן את הממשלה. ג'רי בראון יקבע צעדי שימור קבועים. הודות לשינויי האקלים, הבעיה רק הולכת להחמיר, ומותירה גורמים רשמיים מודאגים לגבי עתיד המים בגולדן סטייט. הנטינגטון ביץ', עיר על חוף הים בדרום קליפורניה, צופה לטווח ארוך, משקיעה במתקן התפלה חדש שיהפוך מי ים ל-H20 נקיים וניתנים לשתייה. בעוד שתומכי המפעל אומרים כי יש צורך להישמר מפני החמרה במחסור במים, מבקרים אומרים שהמפעל הוא בזבוז של כספי משלם השומה, וקורא לפקידים לנהל את המים בצורה יעילה יותר במקום זאת. ככל שהטמפרטורות עולות והבצורת מחמירה, סביר להניח שהקונפליקט הזה יתרחש בעוד ועוד ערי חוף.
מרכזי במאבק הזה היא העובדה שמפעלי התפלה דורשים כמות אדירה של אנרגיה, מה שהופך אותם ליקרים מאוד בהפעלתם. אם האנרגיה הזו מגיעה משריפת דלקים מאובנים, זה רק יחמיר את שינוי האקלים. משרד האנרגיה (DOE) מחפש למנוע בעיה זו על ידי מימון מחקר שמטרתו להפחית באופן דרמטי את עלות השימוש באנרגיה סולארית כדי להוציא את המלח ממי הים.
רוב מתקני ההתפלה, כולל זה שבבנייה בהנטינגטון ביץ', מזרימים מי ים דרך קרום המסנן מלח, תהליך המכונה אוסמוזה הפוכה, שצורך הרבה כוח, מה שהופך אותו ליקר למדי. אבי שולץ, ממלא מקום מנהל התוכנית במשרד טכנולוגיות אנרגיה סולארית במחלקת האנרגיה, מסביר כי בעוד אוסמוזה הפוכה היא עדכניות להתפלה, "זו עדיין לא הבחירה הראשונה שלך לייצור מים מתוקים, כי זה יקר", אוסמוזה הפוכה מייצר מים מתוקים בעלות של כ-1.50 דולר למטר מעוקב, "שזה באמת קצת יקר מכדי שיהיה בהם שימוש נרחב", הוא אומר. בארצות הברית, עלות המים ממוצעים קצת יותר מ-$0.50 למטר מעוקב, אם כי זה משתנה ממקום למקום.
שיטה נוספת להתפלה היא זיקוק תרמי. מרתיחים מי ים והקיטור מתעבה כמים מתוקים ומשאיר מאחור מלח ומינרלים אחרים. למרבה הצער, גישה זו אפילו יקרה יותר מאוסמוזה הפוכה. תידרש כמות אדירה של אנרגיה כדי להרתיח מספיק מים כדי לספק לעיר, אז לעת עתה אומר שולץ שאין מפעלי התפלה תרמית בשום מקום בארצות הברית.
אם מדענים יצליחו לפתח מקור חום זול, זה יכול להפוך התפלה תרמית לזולה יותר מאוסמוזה הפוכה ואולי זול כמו מים מבאר או מאגר. עם מטרה זו בחשבון, משרד האנרגיה (DOE) משקיע 21 מיליון דולר 14 פרויקטים שמטרתה להוזיל את עלות השימוש באנרגיה סולארית כדי להפעיל התפלה תרמית.
בדרך כלל, כאשר אנו חושבים על אנרגיה סולארית, אנו חושבים על אנרגיה סולארית פוטו-וולטאית - הלוחות השחורים המעטרים גגות, מחשבונים ושעוני יד המשתמשים באור השמש לייצור חשמל. יוזמה זו מתמקדת באנרגיה תרמית סולארית, המשתמשת באור השמש ליצירת חום, שניתן להשתמש בו כדי להרתיח מים. למתקני התפלה תרמית סולארית יש מספר יתרונות: הם אינם דורשים דלק, אינם מייצרים זיהום אוויר ואינם צריכים להיות מחוברים לרשת החשמל.
התפלה תרמית סולארית היא לא רעיון חדש או יוצא דופן במיוחד. כל ילד יוזם בכיתה ה' יכול לטהר מי ים עם אור שמש באמצעות חלקים שנמצאים ברחבי הבית. אנשים עושים את זה במשך מאות שנים. ההבדל הוא שכעת מומחים רוצים לעשות זאת בזול ובקנה מידה. במתקן התפלה תרמית סולארית בקנה מידה גדול, מראות פרבוליות מחזירות את אור השמש על צינור מלא במלח מותך, או נוזל אחר. המלח המותך סופג חום מאור השמש ומעביר אותו אל החלק התחתון של תא הרתיחה, המשמש לזקק מי ים.
ה-DOE מנסה להוזיל את העלות של התפלה תרמית סולארית על ידי מימון פרויקטים שיהפכו כל חלק בתהליך לזול יותר. ראשית, הם בדקו יוזמות שיפחיתו את סך האנרגיה הדרושה. שולץ מצביע על פרויקט ב- אוניברסיטת צפון דקוטה שמטרתו לטהר מים מלוחים מבארות נפט וגז. "אם אתה באמת לוקח מים עם הרבה מלח מומס לתוכם, מחמם אותם ולחץ עליהם, אתה יכול למעשה לגרום למים להיכנס למה שנקרא מצב סופר קריטי. זה מצב של חומר שהוא קצת כמו גז, קצת כמו נוזל", אומר שולץ. כשהמים הופכים להיות סופר-קריטיים, "כל המלח פשוט נופל מהם ישר". הגברת הלחץ פירושה שאינך צריך ליצור חום רב כדי להיפטר מהמלח.
שנית, ה-DOE מימן פרויקטים להורדת העלות של איסוף ואגירת חום מהשמש. סטארטאפ מבוסס קליפורניה אדי שמש, למשל, מפתחת חומר שיכול לאגור חום שנאסף ממראות פרבוליות. "אם יש לך מיכל אחסון גדול מספיק, אתה יכול לקבל אנרגיה סולארית 24 שעות ביממה", אומר שולץ. Sunvapor עובד עם אגוז אופק כדי לבדוק את החומר, באמצעות חום מאוחסן לייבוש ולצליית פיסטוקים.
שלישית, ה-DOE מממן מחקר כדי לגרום לכל המערכת לעבוד טוב יותר. שולץ מצביע על פרויקט הנתמך על ידי DOE ב- מעבדת אנרגיה טבעית של רשות הוואי שעושה שימוש באנרגיה תרמית סולארית ובאוסמוזה, במקרה זה קָדִימָה סְפִיגָה. מי מלח עוברים על צד אחד של הממברנה ופתרון "לצייר" עובר בצד השני. מולקולות מים חוצות מצד המים המלוחים לצד תמיסת המשיכה. העלאת הטמפרטורה של תמיסת המשיכה המדוללת כעת עם חום שמש, אומר שולץ, "באופן ספונטני גורם לטומאה שהכנסת ספציפית לתמיסת הציור להיפרד מה- מים מתוקים."
לבסוף, ה-DOE מממן מחקר כדי לגלות היכן התפלה תרמית סולארית יכולה לעבוד. צוות ב אוניברסיטת קולומביה מפתחת תוכנה זמינה לציבור שתקבע אילו טכנולוגיות התפלה תרמית סולארית יקבעו מתפקד בצורה הטובה ביותר באיזה אזורים, שכן התהליך תלוי בכמות אור השמש הזמינה ובמליחות של מים.
המטרה של כל המאמץ היא להוריד את עלות ההתפלה לסביבות 0.50$ למטר מעוקב, הרבה פחות מ-1.50$ למטר מעוקב שאופייני למפעלי אוסמוזה הפוכה. שולץ אומר שבעוד אוסמוזה הפוכה היא כרגע האפשרות הזולה יותר, להתפלה תרמית סולארית יש הרבה יותר טוב סיכוי להגיע ליעד של 0.50 דולר למטר מעוקב, ובשלב זה הוא יכול להתחרות עם מים מהרגיל מקורות. שולץ מסביר כי הורדת העלות של אוסמוזה הפוכה פירושה מציאת מקור חשמל זול משמעותית. יהיה קל יותר לשפר את ההתפלה התרמית הסולארית, שעושה שימוש בחום שמספק השמש בחינם.
יש לציין שעלויות גבוהות אינן החסם היחיד בפני פריסה נרחבת של מתקני התפלה. אחר הוא ההשפעה הסביבתית. מפעלי התפלה על שפת הים בולעים ביצים, פלנקטון ויצורי ים קטנים אחרים בצינורות הצריכה שלהם ומוציאים מים מלוחים מלוחים מיותרים בחזרה לאוקיינוס, וזורעים הרס על החיים הימיים המקומיים. מתנגדי מתקן ההתפלה של הנטינגטון ביץ' חזרו על עצמם מְצוּטָט הסיכונים הללו.
אולם מתישהו בקרוב, ייתכן שיהיה צורך בהתפלה כדי לספק מים מתוקים לאזורים צחיחים. ישראל כבר מציירת יותר מחצי ממימיו ממפעלי התפלה. מתמודד עם משבר מים מתמשך, גם קייפטאון, דרום אפריקה חיבק הַתפָּלָה. עכשיו, קליפורניה היא עושה את אותו הדבר. ההכרח בהיותו אם ההמצאה, ה-DOE מנסה להפוך את ההתפלה לזולה ונקייה יותר. הדור הבא של טכנולוגיה תרמית סולארית יכולה להיות מחליף משחק.
ג'רמי דיטון כותב עבור Nexus Media, רשת חדשות סינדיקט שמסקרת אקלים, אנרגיה, מדיניות, אמנות ותרבות. אתה יכול לעקוב אחריו @deaton_jeremy.
