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工程地質(zhì)

碳中性的海水淡化？也許利用地?zé)峋湍茏龅?/h1>
  地?zé)崮?/a>將用于能源生產(chǎn)，和兩種海水淡化（MED和AD）。紅線表示熱水，藍(lán)線表示冷水。在這個過程的最后，蒸餾水將可供消費(fèi)者和蓄水層儲存，冷凍水可以用于工廠的空調(diào)。整個理論體系是碳中性的。全球部分地區(qū)水資源嚴(yán)重短缺，隨著全球氣溫上升，更多地區(qū)可能正在經(jīng)歷干旱。
  沙特阿拉伯等國家依靠海水淡化廠為居民提供飲用水，每天生產(chǎn)500萬立方米的水。這種方法需要大量的能量，這可能會限制在世界許多地方使用這種方法。
  研究人員一直致力于利用太陽能和風(fēng)能等可再生能源為海水淡化廠提供電力，并減少對傳統(tǒng)化石燃料發(fā)電方式的需求。現(xiàn)在，新的研究提出了一種尚未開發(fā)的用于海水淡化的資源：地?zé)崮?/a>。
  佛羅里達(dá)灣海岸大學(xué)的Thomas Missimer說，我們現(xiàn)在正在全世界尋找更好的、低碳的方法來創(chuàng)造能源。我們想要的是在基本負(fù)荷下產(chǎn)生的電力，換句話說，就是一天24小時不間斷地產(chǎn)生電力。地?zé)?/a>就是其中一種能源。
  Missimer說，地?zé)?/a>以兩種方式提供能量：濕巖石和干巖石。像冰島這樣的潮濕地區(qū)，利用來自地球深處的熱水提供能量來驅(qū)動渦輪機(jī)并產(chǎn)生能量。但是這種地?zé)?/a>是很罕見的。
  另一方面，干巖地?zé)?/a>潛力在全球范圍內(nèi)分布更為廣泛。Missimer建議利用這些地區(qū)——如南加州、北非和紅海地區(qū)——來加熱可用于生產(chǎn)能源的水。
  目前，世界部分地區(qū)正在使用干巖地?zé)岚l(fā)電方式，但Missimer說，這種熱能可以以更有效的方式利用，尤其是在海水淡化方面。在印第安納州印第安納波利斯舉行的2018年美國地質(zhì)學(xué)會年會上，將詳細(xì)介紹建設(shè)地?zé)崮茉?/a>-水工廠的新研究。
  通常，地?zé)峒訜岬乃畯牡孛孓D(zhuǎn)化為蒸汽，蒸汽為渦輪機(jī)提供動力發(fā)電，然后加熱的水在仍然很熱的時候排入大氣——在大多數(shù)情況下仍然超過100攝氏度。該團(tuán)隊(duì)希望在脫鹽過程中使用熱蒸汽而不是把它們排放掉。
  Missimer說，第一個脫鹽過程是多效蒸餾（MED），它需要100攝氏度以上的熱水，但第二個過程，吸附脫鹽（AD），可以在冷卻水上運(yùn)行。當(dāng)蒸汽通過系統(tǒng)并冷卻時，它仍然有效地為海水淡化提供動力。現(xiàn)在你有了一個高效的系統(tǒng)，通過三個過程保存了你在地下捕獲的潛熱：渦輪發(fā)電，MED和AD。
  在脫鹽過程的最后，Missimer說蒸餾水和冷凍水（來自AD過程）是最終產(chǎn)品。蒸餾水可以使用，即使冷凍水也可以重復(fù)使用——它們可以通過工廠循環(huán)使用來幫助空調(diào)制冷。
  最后，研究人員建議將多余的水儲存在含水層中，以備日后使用，Missimer說，這是一種未來的節(jié)能措施。通過儲存一些多余的水，當(dāng)需要更多的水的時候，你可以季節(jié)性地使用這些水并且平衡系統(tǒng)需求的變化。
  這樣一個系統(tǒng)的好處是廣泛的：電站不產(chǎn)生二氧化碳，因?yàn)樗亲越o自足的，由地熱能驅(qū)動，而不是化石燃料。它也有經(jīng)濟(jì)效益。Missimer說，如果想象下在沙特阿拉伯這樣的地方使用這種系統(tǒng)的好處，每天可以節(jié)省600萬桶石油，每桶100美元，這真是一筆巨大的財(cái)富。
  Missimer說，它甚至比太陽能發(fā)電廠更有效，因?yàn)樗梢砸惶?4小時運(yùn)行，而不只是在白天。他補(bǔ)充說，效益確實(shí)來自于運(yùn)營的效率。Missimer說，在這樣的設(shè)施中，如果運(yùn)行得當(dāng)，就不會消耗任何資源。他還說，熱量一直在流動，而且是可再生的。
  目前，這一想法還停留在理論階段，尚未付諸實(shí)踐。不過Missimer補(bǔ)充說，電站的各個部分和這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)存在一段時間了，只是還沒有將它們結(jié)合在一起組成一座完整的海水淡化發(fā)電站。他說：我們已經(jīng)認(rèn)識到，有時候你不需要新技術(shù)來取得進(jìn)展。有時它以一種建設(shè)性的方式拼湊舊技術(shù)，以提供更有效的操作。他和他的同事們希望在不久的將來把他們的碳中和海水淡化的想法付諸實(shí)踐。