河水与海水盐度不同,由此产生的渗透能正成为一种潜力巨大的可再生能源。其发电原理是利用渗透膜分隔淡水和咸水,通过产生的渗透压驱动涡轮发电。这种方式无污染、零碳排放,且不受天气影响,能够全天候持续供电。2009年,挪威国家电力公司在托夫特建成全球首座渗透能发电装置,实现了人类首次对该能源的实际应用。不过当时受技术所限,发电能力有限。
纳米流体学与膜技术的最新突破,有望推动渗透能走向商业化。据迪拜未来基金会估算,渗透能未来或可满足全球近五分之一的电力需求,年发电潜力高达5177太瓦时。
70年代,人们开始尝试利用渗透能,但由于当时用于产生离子电流的膜效率较低,只能产生少量电力,因此未能实现商业化。这种发电方式不产生二氧化碳或其他温室气体。与依赖天气条件的太阳能和风能不同,渗透能可以提供稳定、可预测的电力供应。
更重要的是,在渗透过程中,水最终会回归原始环境,对生态系统的影响极小。据估计,全球各大三角洲和河口每年释放的渗透能接近30000太瓦时,已超过全球电力需求总量。
纳米流体学与膜设计领域取得重要突破,使渗透能的商业化成为可能。例如,Sweetch能源公司研发了一种名为离子纳米渗透扩散的新型纳米多孔膜。该膜采用先进纳米管技术,以常见的生物材料制成,孔隙直径仅10纳米,因此具备卓越的离子迁移性能。
测试结果显示,该膜的渗透性能是当前同类产品的20至25倍。此外,由于采用行业现有的生物源材料制造,其材料成本预计可降至当前价格的十分之一,从而成为真正节能且具成本效益的解决方案。
基于渗透能的技术还可推动海水淡化方法的革新,并在此过程中回收锂、氮等关键资源。
2024年底,该公司位于罗纳河与地中海交汇处的中试工厂投入运营。之所以选址于此,是因为罗纳河提供了法国境内最大的渗透能,估计约占该河流总水力能的三分之一。
从长远来看,OsmoRhône的产能有望达到500兆瓦,足以满足超过150万户家庭的用电需求。预计到2030年发电成本将降至每兆瓦时100欧元,这使其能够与核能、煤炭和天然气等主要基载能源竞争,甚至比其他可再生能源更具价格优势。
渗透能发电有望成为风能、太阳能与水力发电的有力补充。据earth.org网站报道,若能充分开发,渗透能有望在2050年前满足全球高达15%的电力需求。
一旦渗透能技术实现规模化应用,公用事业公司有望开发出融合渗透能、风能、太阳能及水力技术的混合可再生能源系统。