Sistema une armazenamento de gelo e dessalinização de água do mar

A crescente demanda por energia e água potável em todo o mundo tem impulsionado a busca por soluções inovadoras e sustentáveis. Uma nova pesquisa liderada pelo Dr. Chen Longxiang e sua equipe do Instituto de Pesquisa sobre a Estrutura da Matéria da Academia Chinesa de Ciências em Fujian está explorando uma solução que promete abordar o alto consumo de energia durante os processos de dessalinização e armazenamento de gelo.

Os métodos convencionais de dessalinização de água do mar, como a dessalinização multi-efeito (MED), a osmose reversa (RO) e a dessalinização por congelamento (FD), têm sido amplamente utilizados, mas enfrentam desafios significativos, como alto consumo de energia e qualidade de água inferior. O novo sistema integrado proposto aborda essas questões de maneira eficaz, como mostra o Tech Xplore.

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Dessalinização por congelamento e armazenamento de gelo

O processo de derretimento do gelo no armazenamento de gelo pode ser combinado com o processo de fabricação de gelo na dessalinização por congelamento de água do mar.

Além disso, por meio da tecnologia de bomba de calor, é possível realizar tanto a fabricação de gelo quanto os processos de aquecimento, conectando assim a dessalinização por congelamento, o armazenamento de gelo e a evaporação multi-efeito. Essa integração melhora a eficiência econômica do sistema.

Eficiência energética com armazenamento de gelo

O consumo de energia em edifícios tem aumentado constantemente nos últimos anos, e a energia utilizada para resfriamento representa uma parte significativa do consumo total de energia. A tecnologia de armazenamento de gelo desempenha um papel crucial na abordagem desse problema.

Pesquisadores aproveitaram as diferenças de preço entre as horas de pico e fora de pico para implementar um sistema de utilização de energia em múltiplos estágios, onde o gelo é produzido e armazenado durante a noite e derretido durante o dia para fornecer resfriamento.

Durante as horas fora de pico, o gelo é produzido usando eletricidade excedente a preços baixos e armazenado para uso posterior. Durante as horas de pico, o gelo armazenado é derretido para liberar resfriamento, reduzindo a utilização de eletricidade cara consumida pelos sistemas de ar condicionado.

A integração dos processos de dessalinização e armazenamento de gelo não apenas aborda o problema do alto consumo de energia, mas também maximiza a utilização dos recursos energéticos.

Sistema acoplado para sustentabilidade ambiental

Os pesquisadores desenvolveram um sistema acoplado que integra o armazenamento de gelo, a dessalinização por congelamento e a evaporação multi-efeito de água do mar usando um sistema de bomba de calor.
O evaporador do sistema de bomba de calor fornece energia de resfriamento para preparar água super-resfriada, que é transformada em gelo granulado por meio de métodos ultrassônicos.
O gelo granulado passa por um tratamento de dessalinização centrífuga em um dispositivo centrífugo.
O gelo dessalinizado entra no sistema de armazenamento de gelo para fornecer resfriamento para edifícios e serve como uma fonte de água doce após o derretimento.
Além disso, a temperatura no lado do condensador do sistema de bomba de calor fica entre 60 °C e 70 °C, muito próxima à temperatura de evaporação de primeira etapa na dessalinização multi-efeito.
O evaporador de primeira etapa do sistema de evaporação multi-efeito também serve como o condensador do sistema de bomba de calor.
O vapor secundário gerado a partir desse processo fornece energia para estágios subsequentes de evaporação e dessalinização da água do mar, resultando na produção de água doce de alta qualidade.

Solução ambientalmente superior

O novo sistema acoplado apresenta uma intensidade de emissão de CO₂ por unidade de produto (UPCE) de apenas 15,50 kg/$, o que representa uma redução de 7,68% em comparação com sistemas tradicionais. Isso o torna uma solução atraente com vantagens em termos de termodinâmica, economia e impacto ambiental.

Este estudo propõe um novo sistema acoplado que combina o resfriamento por armazenamento de gelo e a dessalinização de água do mar, oferecendo uma solução potencial para áreas com necessidades simultâneas de resfriamento e abastecimento de água potável.