Elektrownia w Fukuoce oficjalnie rozpoczęła działalność 5 sierpnia i planuje produkować około 880 000 kilowatogodzin energii rocznie. Choć te liczby nie robią specjalnego wrażenia w porównaniu z konwencjonalnymi elektrowniami, to warto spojrzeć na nie w odpowiednim kontekście. Ta energia nie trafi do zwykłych odbiorców, lecz zasili pobliską instalację odsalania wody morskiej, tworząc ciekawy układ symbiotyczny.
Moc tej nietypowej elektrowni wystarczy do zasilenia około 220 japońskich gospodarstw domowych. To skromny początek, ale w technologiach energetycznych każdy, nawet najmniejszy krok do przodu, ma znaczenie. Japoński projekt jest dopiero drugą taką instalacją na świecie – pierwszą uruchomiono w 2023 roku w duńskim Mariager, gdzie firma SaltPower jako pierwsza zdecydowała się na komercyjne wykorzystanie energii osmotycznej.
Skala i możliwości produkcyjne instalacji
Roczna produkcja na poziomie 880 000 kWh brzmi dość skromnie, ale w przeliczeniu na realne potrzeby wygląda to już ciekawiej. Biorąc pod uwagę, że przeciętne japońskie gospodarstwo domowe zużywa rocznie około 4000 kWh, elektrownia rzeczywiście mogłaby zasilić ponad 200 rodzin.
Czytaj także: Przyszłość energetyki właśnie się zmienia. Amerykanie testują supernowoczesny atom
Najważniejsze jest jednak strategiczne podejście do całego projektu. Energia wytwarzana przez elektrownię osmotyczną zasili zakład odsalania wody morskiej, tworząc niemal zamknięty obieg. Solanka pozostająca po procesie odsalania jest następnie wykorzystywana do produkcji kolejnej porcji energii, co stanowi eleganckie rozwiązanie problemu utylizacji tego odpadu.
Jak działa energia osmotyczna?
Osmoza to naturalne zjawisko polegające na przemieszczaniu się wody przez półprzepuszczalną membranę z roztworu o mniejszym stężeniu do tego o większym stężeniu. Elektrownie osmotyczne wykorzystują tę zasadę, tworząc gradient zasolenia między skoncentrowaną wodą morską a oczyszczoną wodą. Powstające w ten sposób ciśnienie napędza turbiny generujące energię elektryczną.
W praktyce wygląda to następująco: po przeciwnych stronach specjalnej membrany umieszcza się słodką wodę i wodę morską. Woda z mniej zasolonej strony przepływa na stronę bardziej zasoloną, generując przy tym ciśnienie, które można zamienić na energię elektryczną.
Japońska instalacja ma jednak istotną przewagę nad teoretycznymi modelami – zamiast zwykłej wody morskiej wykorzystuje skoncentrowaną solankę pozostałą po procesie odsalania. To zwiększa różnicę stężeń soli, a co za tym idzie – ilość dostępnej energii, czyniąc cały proces bardziej efektywnym.
Główną zaletą technologii osmotycznej jest jej niezależność od kaprysów pogody. W przeciwieństwie do elektrowni słonecznych i wiatrowych może pracować non-stop przez cały rok, nie emitując przy tym dwutlenku węgla.
Historia rozwoju technologii osmotycznej
Koncepcja energii osmotycznej, znanej również jako niebieska energia, sięga lat 50. XX wieku, kiedy R.E. Pattle po raz pierwszy opisał jej teoretyczne podstawy. Przełomowe prace profesora Sidney’a Loeba z lat 70. stworzyły ramy dla osmozy z opóźnionym ciśnieniem, która stanowi podstawę współczesnych rozwiązań.
Najnowsze postępy obejmują membrany z włókien drążonych opracowane przez firmę Toyobo – te same, które wykorzystuje duńska elektrownia. Równolegle rozwijają się innowacyjne podejścia jak technologia INOD firmy Sweetch Energy, która może jeszcze bardziej zwiększyć efektywność procesu.
Wyzwania i perspektywy rozwoju energii osmotycznej na świecie
Mimo obiecujących możliwości energia osmotyczna wciąż boryka się z poważnymi wyzwaniami technicznymi. Główne problemy to wysokie koszty membran, ich stosunkowo niska wydajność oraz znaczne straty energii związane z pompowaniem wody i tarciem podczas przepływu przez membrany.
Duża część energii tracona jest już na etapie pompowania dwóch strumieni wody do elektrowni. Dodatkowe straty powoduje tarcie na membranach, przez co netto uzyskana energia jest wciąż stosunkowo niewielka. Postępy w technologii membran i systemów pompujących stopniowo redukują te problemy, ale droga do pełnej efektywności ekonomicznej wciąż jest długa.
Projekty pilotażowe prowadzone w Norwegii i Korei Południowej pokazują jednak, że technologia ma realny potencjał. Każda kolejna instalacja dostarcza cennych danych, które pomagają udoskonalać proces i zwiększać jego rentowność.
Rozwój energii osmotycznej może szczególnie przyspieszyć w krajach z dostępem do naturalnych źródeł solanki. Australia, z jej słonymi jeziorami w Nowej Południowej Walii, mogłaby stać się kolejnym pionierem tej technologii przy odpowiednim wsparciu rządowym.
Potencjał globalny i przyszłe zastosowania
Globalne możliwości energii osmotycznej są naprawdę imponujące, szczególnie w regionach o wysokim zasoleniu wód naturalnych. Kraje prowadzące intensywne odsalanie wody morskiej – jak państwa Zatoki Perskiej, Australia czy Izrael – mogą wykorzystywać odpady solankowe do produkcji energii, zamiast je utylizować.
Japońska elektrownia stanowi ważny dowód na to, że technologia może być wykorzystywana na większą skalę. Choć obecne instalacje są jeszcze stosunkowo niewielkie, każda z nich przybliża moment, gdy energia osmotyczna stanie się konkurencyjna względem innych odnawialnych źródeł energii.
Czytaj także: Potężna, to za mało powiedziane. Ta turbina zasili 10000 gospodarstw domowych, choć zmieści się pod biurkiem
Połączenie odsalania wody z produkcją energii tworzy synergię, która może być szczególnie atrakcyjna dla regionów borykających się z niedoborem wody słodkiej. W miarę postępu zmian klimatycznych i rosnącego zapotrzebowania na odsalanie, energia osmotyczna może znaleźć swoją niszę w globalnym miksie energetycznym.
Fukuokańska elektrownia to dopiero początek tej drogi. Jeśli japońskie doświadczenia okażą się sukcesem, możemy spodziewać się kolejnych instalacji nie tylko w Azji, ale na całym świecie. Niebieska energia powoli przestaje być tylko teoretyczną ciekawostką, stając się realną alternatywą dla tradycyjnych źródeł energii.
Co dalej z niebieską energią
Patrząc na projekt z Państwa Kwitnącej Wiśni, trudno nie odnieść wrażenia, że mamy do czynienia z technologią, która dopiero raczkuje, ale ma ogromny potencjał. Sukces japońskiej instalacji może otworzyć drogę dla podobnych projektów w innych regionach świata, szczególnie tam, gdzie odsalanie wody morskiej jest już codziennością. To może być jeden z tych przypadków, gdzie pozornie niszowe rozwiązanie okaże się brakującym elementem układanki zrównoważonej energetyki.