Deniz suyu serası - Seawater greenhouse

Bir deniz suyu sera a, sera bitkileri büyümeyi ve tatlı su üretimine olanak yapısı kurak dünya yüzölçümünün yaklaşık üçte biri oluşturan bölgeler. Bu, küresel su kıtlığına , en yüksek suya ve tuza bulaşan toprağa yanıt olarak . Sistemde deniz suyu ve güneş enerjisi kullanılmaktadır . Ped-ve-fan serasına benzer bir yapı kullanır, ancak ek evaporatörler ve kondansatörlere sahiptir. Deniz suyu, ılıman mahsullerin yetiştirilmesi için en uygun koşullar olan serin ve nemli bir ortam yaratmak için seraya pompalanır. Tatlı su, tuzu ve yabancı maddeleri uzaklaştıran güneş enerjisiyle tuzdan arındırma ilkesi tarafından oluşturulan yoğunlaştırılmış halde üretilir. Son olarak, kalan nemlendirilmiş hava seradan dışarı atılır ve dış mekan bitkilerinin yetiştirme koşullarını iyileştirmek için kullanılır.

Projeler

Deniz Suyu Sera Ltd.

Deniz suyu sera konsepti ilk araştırılmış ve üzerinde, şimdi Ltd Charlie Paton ve Philip Davies, 1992 yılında başlayan ilk pilot proje üzerinde çalışmış Deniz suyu Greenhouse olarak bilinen Charlie Paton şirketi Işık İşleri Ltd tarafından 1991 yılında geliştirilen Kanarya Adası arasında Tenerife . Birleşik Krallık'ta prototip bir deniz suyu serası monte edildi ve Tenerife'de 360 ​​m2'lik bir alana inşa edildi. Başarılı bir şekilde yetiştirilen ılıman ürünler arasında domates, ıspanak, bodur bezelye, biber, enginar, Fransız fasulyesi ve marul vardı.

İkinci pilot tasarım, 2000 yılında Birleşik Arap Emirlikleri, Abu Dabi, Al-Aryam Adası kıyısında kuruldu. Tasarım, tamamen güneş enerjisine dayanan çok açıklıklı bir çoklu tünele benzer hafif çelik bir yapıdır. Sıcaklığı azaltarak ve tatlı su üretimini artırarak seranın tasarımını iyileştirmek için bir boru dizisi kurulur. Sera 864 m2 alana sahip olup günlük 1 m3 su üretimine sahip olup, ürünün sulama ihtiyacını hemen hemen karşılamaktadır.

864 m2 olan üçüncü pilot deniz suyu serası, günde 0,3 ila 0,6 m3 tatlı su üreten Umman'daki Maskat yakınlarındadır. Bu proje Sultan Qaboos Üniversitesi işbirliği ile oluşturulmuştur. Batinah kıyısında sürdürülebilir bir bahçecilik sektörü geliştirmek için bir fırsat sağlar. Bu projeler, uygun meteorolojik veriler verildiğinde, deniz suyu serasının dünyanın diğer bölgelerinde nasıl performans göstereceğini doğru bir şekilde tahmin eden ve ölçen bir termodinamik simülasyon modelinin doğrulanmasını sağlamıştır.

Dördüncü proje, 2010 yılında Avustralya, Port Augusta'da kurulan ticari kurulumdur. Şu anda , onu daha da geliştiren Sundrop Farms'ın sahibi olduğu ve işlettiği 20 hektarlık bir deniz suyu serasıdır .

Beşinci tasarım, 2017 yılında Somali, Berbera'da inşa edildi. Gelişmiş sera modelleme teknikleri ile tasarımın basitleştirilmesi ve ucuz olması araştırılmıştır. Bu tasarım, çekirdek buharlaşmalı soğutma elemanlarını tutan bir gölgeleme sistemi içerir.

Sahra Ormanı Projesi

Sahra Orman Projesi (SFP) deniz suyu sera teknolojisi ve konsantre güneş enerjisi ve Ürdün ve Katar inşa pilot projeler birleştirir. Deniz suyu serası günde 50 m3 deniz suyunu buharlaştırır ve hektar başına 5 m3 tatlı su hasat eder. PV paneller ile güneş enerjisi üretim kapasitesi, 1350 m2 büyüme alanı ile 3 hektarlık alanda 39 KW üretmektedir. Seralar, dış sıcaklıklardan 15 derece daha soğuk olup, yılda 130.000 kg'a kadar sebze üretimine ve günde 20.000 litreye kadar tatlı su üretimine olanak tanır. Ek olarak, proje, tarım ve tuzlu su buharlaşmasından elde edilen atık ürünlerle nitrojen sabitleyen ve tuz gideren çöl bitkilerinin toprak ıslahı yoluyla yeniden bitkilendirmeyi içerir.

İşlem

Bir deniz suyu serası, ılıman ürünler yetiştirmek ve tatlı su üretmek için çevredeki ortamı kullanır. Mikro iklimi soğutmak için tasarım öncelikle nemlendirme ve nem alma (HD) tuzdan arındırma işleminden veya Çoklu etkili nemlendirmeden oluşur . Basit bir deniz suyu serası, iki evaporatif soğutucu (evaporatör), bir kondenser, fanlar, deniz suyu ve damıtılmış su boruları ve iki evaporatör arasında ekinlerden oluşur. Bu, şematik şekil 1 ve 2'de gösterilmiştir.

İşlem , tuzlu su kaynağından suyu buharlaştırarak seranın kontrollü ortamında doğal hidrolojik döngüyü yeniden yaratır ve yoğuşma yoluyla tatlı su olarak geri kazanır. Sistemin ilk kısmı deniz suyu, buharlaştırıcı ve yoğunlaştırıcı kullanır. Seranın ön duvarı , hakim rüzgara bakan deniz suyuyla ıslatılmış bir buharlaştırıcıdan oluşur . Bunlar çoğunlukla Şekil 3'te gösterilen oluklu mukavvadan oluşur. Rüzgar yeterince esmiyorsa, fanlar dışarıdaki havayı evaporatör aracılığıyla seraya üfler. Ortamdaki sıcak hava, ısıyı deniz suyuyla değiştirir ve bu da onu soğutur ve nemlendirir. Serin ve nemli hava, ekinler için yeterli bir büyüme ortamı yaratır. Kalan buharlaşarak soğutulmuş deniz suyu toplanır ve soğutucu olarak yoğunlaştırıcıya pompalanır.

Şekil 3: Deniz Suyu Sera Kartonu

Konvansiyonel seralarda, yeterli büyüme sıcaklığına izin vermek için güneş ısısı girişi ile sağlanan daha sıcak bir ortam yaratırken, deniz suyu serası daha serin bir ortam yaratarak tersini yapar. Çatı, kızılötesi ısıyı hapseder ve fotosentezi desteklemek için görünür ışığın geçmesine izin verir . Sistemin ikinci kısmında başka bir evaporatör bulunmaktadır. Deniz suyu, onu ön ısıtan birinci buharlaştırıcıdan akar ve ardından ikinci buharlaştırıcıya akmadan önce onu yeterince ısıtmak için çatıdaki güneş enerjisi kolektöründen akar. Deniz suyu veya soğutucu, deniz suyu alımı ve tatlı su çıkışı ile buharlaştırıcılar, güneş enerjisi ısıtma borusu ve kondansatörden oluşan bir devre boyunca akar. Tatlı su, sulama için yeterli damıtılmış su üretebilen sıcak ve nispeten yüksek nemli hava ile üretilir. Tatlı su hacmi hava sıcaklığı, bağıl nem, güneş radyasyonu ve hava akış hızı ile belirlenir. Bu koşullar, uygun meteorolojik verilerle modellenebilir ve tasarım ve sürecin herhangi bir uygun konum için optimize edilmesini sağlar.

uygulanabilirlik

Teknik, denize yakın kurak bölgelerdeki sitelere uygulanabilir. Sahaya su pompalamak için gereken enerji dikkate alınarak denizden uzaklığı ve yüksekliği değerlendirilmelidir. Kıyılarda çok sayıda uygun yer vardır; diğerleri , örneğin Kızıldeniz-Ölü Deniz Kanalı gibi , hidrolik basınçtan yararlanarak güç üretmek için hidro planların önerildiği Ölü Deniz ve Qattara Depresyonu gibi deniz seviyesinin altındadır .

Çalışmalar

1996'da Paton ve Davies, Tenerife, Cape Verde, Namibya ve Umman'daki seranın cebri havalandırmasını modellemek için MATLAB kapsamında Simulink araç setini kullandılar. Seraya hakim rüzgar, evaporatif soğutma, terleme, güneş ısıtması, duvarlar ve çatıdan ısı transferi ve çalışmada analiz edilen yoğuşma yardımcı olur. Santrallerin ihtiyaç duyduğu su miktarının %80 oranında azaldığını ve üretilen m3 tatlı su için 2,6-6,4 kWh elektrik enerjisine ihtiyaç duyulduğunu bulmuşlardır.

2005 yılında Paton ve Davis, Birleşik Arap Emirlikleri modelini temel alarak termal modelleme ile tasarım seçeneklerini değerlendirdi. Çevreyi soğutmak ve en fazla miktarda tatlı su üretmek için daha iyi bir deniz suyu devresi bulmak için delikli elek, C-şekilli hava yolu ve boru dizisi olmak üzere üç seçenek üzerinde çalıştılar. Çalışma, bir boru dizisinin en iyi sonuçları verdiğini buldu: 1 °C'lik hava sıcaklığında düşüş, 7,5 °C'lik ortalama radyant sıcaklık düşüşü ve %63'lük tatlı su üretimi artışı. Bu, Birleşik Arap Emirlikleri'ndeki ikinci pilot tasarım gibi sıcak ve kurak bölgelerde deniz suyu seralarını iyileştirmek için uygulanabilir.

2018'de Paton ve Davis, tasarlamak ve modellemek için rüzgarla çalışan deniz suyu seralarında soğutma ve tuz üretimi için tuzlu su kullanımını araştırdı. Deniz suyunun tuzdan arındırılmasıyla bertaraf edilen tuzlu su, tatlı su ile aynı miktarda tuzlu su üretildiğinden ekosistemi bozabilir. Serayı deniz suyu buharlaşmasıyla soğutarak rüzgarla çalışan hava akışının tuzlu su değerlendirme yöntemini kullanarak, Şekil 4'te gösterildiği gibi tuz üretilebilir. tuz, satılabilir bir ürün haline getirir.

Şekil 4: tuzlu su kullanımı için deniz suyu serasının temel konsepti.

Bu araştırmanın ek bir bulgusu, Şekil 5'te gösterilen çalışmada ince bir film ile modellenen gölgelik ağının önemidir. Sadece soğutma sağlamakla kalmaz, aynı zamanda buharlaştırıcıdan gelen soğuk hava bulutunu içererek soğutma bulutunu da uzatır. soğutma pedi.

Şekil 5: Modellemeyi basitleştirmek için kullanılan (a) yerel koordinat sistemini ve (b) simetri düzlemlerini (noktalı çizgiler) gösteren, basınç düşüşü tespiti için gölge ağının geometrik modeli.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar