Solar-powered desalination unit
સૌર સંચાલિત ડિસેલિનેશન એકમ સૂર્યપ્રકાશ દ્વારા સંચાલિત ડિસેલિનેશનની પ્રત્યક્ષ અથવા પરોક્ષ પદ્ધતિઓ દ્વારા ખારા પાણીમાંથી પીવાલાયક પાણીનું ઉત્પાદન કરે છે. સૌર સંગ્રાહક દ્વારા સીધી રીતે વધુ લોકપ્રિય થર્મલ ડિસેલિનેશન પ્રણાલીઓને ચલાવવાની અને ફોટોવોલ્ટેઇક કોષો દ્વારા પરોક્ષ રીતે ભૌતિક અને રાસાયણિક ડિસેલિનેશન પ્રણાલીઓને ચલાવવાની ક્ષમતાને કારણે સૌર ઊર્જા એ સૌથી આશાસ્પદ નવીનીકરણીય ઊર્જાનો સ્રોત છે. સીધું સૌર ડિસેલિનેશન સીધા સૌર સંગ્રાહકમાં નિસ્યંદન ઉત્પન્ન કરે છે. એક ઉદાહરણ સૌર સ્થિર હશે જે બાષ્પીભવન અને ઘનીકરણની પ્રક્રિયા દ્વારા તાજા પાણી મેળવવા માટે સૂર્યની ઊર્જાને રોકે છે. પરોક્ષ સૌર ડિસેલિનેશનમાં તાજા પાણીનું ઉત્પાદન કરવા માટે મલ્ટી-સ્ટેજ ફ્લેશ ડિસ્ટિલેશન, મલ્ટિપલ ઇફેક્ટ બાષ્પીભવન, ફ્રીઝ સેપરેશન અથવા રિવર્સ ઓસ્મોસિસ જેવી પરંપરાગત ડિસેલિનેશન સિસ્ટમ્સ સાથે સૌર ઊર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીઓનો સમાવેશ થાય છે. ડાયરેક્ટ સોલર ડિસેલિનેશન સોલર સ્ટિલ એક પ્રકારનું સોલર ડિસેલિનેશન યુનિટ સોલર સ્ટિલ છે, તે પણ કન્ડેન્સેશન ટ્રેપ જેવું જ છે. સૂર્ય સ્થિર એ પાણીને નિસ્યંદિત કરવાની એક સરળ રીત છે, જેમાં સૂર્યની ગરમીનો ઉપયોગ ભેજવાળી જમીનમાંથી બાષ્પીભવન ચલાવવા માટે અને વાતાવરણની હવાનો ઉપયોગ કન્ડેન્સર ફિલ્મને ઠંડુ કરવા માટે થાય છે. સૌર સ્થિરાંકોના બે મૂળભૂત પ્રકારો બોક્સ અને પિટ સ્થિરાંકો છે. ખાડો સ્થિરમાં, અશુદ્ધ પાણી કલેક્ટરની બહાર સમાયેલું હોય છે, જ્યાં તે સ્પષ્ટ પ્લાસ્ટિક દ્વારા ચમકતા સૂર્યપ્રકાશ દ્વારા બાષ્પીભવન થાય છે. શુદ્ધ પાણીની વરાળ પ્લાસ્ટિકની અંદરની ઠંડી સપાટી પર ઘનીકરણ કરે છે અને ભારિત નીચા બિંદુથી નીચે ટપકે છે, જ્યાં તેને એકત્રિત કરીને દૂર કરવામાં આવે છે. બૉક્સનો પ્રકાર વધુ વ્યવહારદક્ષ છે. સૌર જળ નિસ્યંદનના મૂળભૂત સિદ્ધાંતો સરળ, છતાં અસરકારક છે, કારણ કે નિસ્યંદન પ્રકૃતિ જે રીતે વરસાદ બનાવે છે તેની નકલ કરે છે. સૂર્યની ઊર્જા પાણીને બાષ્પીભવનના બિંદુ સુધી ગરમ કરે છે. જેમ જેમ પાણી બાષ્પીભવન થાય છે, તેમ તેમ પાણીની વરાળ વધે છે, જે સંગ્રહ માટે કાચની સપાટી પર ઘનીકરણ કરે છે. આ પ્રક્રિયા ક્ષાર અને ભારે ધાતુઓ જેવી અશુદ્ધિઓને દૂર કરે છે અને સુક્ષ્મસજીવોને દૂર કરે છે. અંતિમ પરિણામ એ છે કે સૌથી શુદ્ધ વરસાદી પાણી કરતાં પાણી સ્વચ્છ છે. પરોક્ષ સૌર ડિસેલિનેશન પરોક્ષ સૌર ડિસેલિનેશન પ્રણાલીઓમાં બે પેટા પ્રણાલીઓનો સમાવેશ થાય છેઃ સૌર સંગ્રહ પ્રણાલી અને ડિસેલિનેશન પ્રણાલી. સૌર સંગ્રહ પદ્ધતિનો ઉપયોગ સૌર સંગ્રાહકનો ઉપયોગ કરીને ગરમી એકત્રિત કરવા અને થર્મલ ડિસેલિનેશન પ્રક્રિયામાં હીટ એક્સ્ચેન્જર દ્વારા તેને પુરવઠો પૂરો પાડવા માટે અથવા વીજળી સંચાલિત ડિસેલિનેશન પ્રક્રિયાને શક્તિ આપવા માટે ફોટોવોલ્ટેઇક કોષોનો ઉપયોગ કરીને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સૌર કિરણોત્સર્ગને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે થાય છે. સૌર-સંચાલિત રિવર્સ ઓસ્મોસિસ ઓસ્મોસિસ એ એક કુદરતી ઘટના છે જેમાં પાણી પટલમાંથી નીચલા સાંદ્રતાના દ્રાવણમાં પસાર થાય છે. જો ઓસ્મોટિક દબાણ કરતાં મોટું દબાણ ઉચ્ચ સાંદ્રતા બાજુ પર લાગુ કરવામાં આવે તો પાણીનો પ્રવાહ ઉલટાવી શકાય છે. રિવર્સ ઓસ્મોસિસ ડિસેલિનેશન પ્રણાલીઓમાં, દરિયાઈ પાણીનું દબાણ કુદરતી ઓસ્મોટિક દબાણથી ઉપર ઉઠાવવામાં આવે છે, જે શુદ્ધ પાણીને પટલના છિદ્રો દ્વારા તાજા પાણીની બાજુએ દબાણ કરે છે. રિવર્સ ઓસ્મોસિસ (આરઓ) એ સ્થાપિત ક્ષમતાની દ્રષ્ટિએ સૌથી સામાન્ય ડિસેલિનેશન પ્રક્રિયા છે, જે વ્યાપક પાણીની પૂર્વ-સારવારની જરૂર હોવા છતાં, થર્મલ ડિસેલિનેશન સિસ્ટમ્સની તુલનામાં તેની શ્રેષ્ઠ ઊર્જા કાર્યક્ષમતાને કારણે છે. વધુમાં, વપરાયેલી યાંત્રિક ઊર્જાનો એક ભાગ ઊર્જા પુનઃપ્રાપ્તિ ઉપકરણ દ્વારા કેન્દ્રિત ખારા પાણીના પ્રવાહમાંથી પુનઃપ્રાપ્ત કરી શકાય છે. ફોટોવોલ્ટેઇક (પી. વી.) અને આર. ઓ. પ્રણાલીઓ બંનેની મોડ્યુલરિટી અને માપનીયતાને કારણે પ્રદર્શન પ્લાન્ટમાં સૌર સંચાલિત આર. ઓ. ડિસેલિનેશન સામાન્ય છે. એક વિગતવાર આર્થિક વિશ્લેષણ અને પી. વી. સંચાલિત આરઓ ડિસેલિનેશનની સંપૂર્ણ ઓપ્ટિમાઇઝેશન વ્યૂહરચના હાથ ધરવામાં આવી હતી, જેમાં અનુકૂળ પરિણામો નોંધાયા હતા. પીવી સંચાલિત આરઓ ડિસેલિનેશન સિસ્ટમમાં સુધારો કરવા માટે આર્થિક અને વિશ્વસનીયતાની વિચારણાઓ મુખ્ય પડકારો છે. જો કે, ઝડપથી ઘટી રહેલા પી. વી. પેનલના ખર્ચથી સૌર-સંચાલિત ડિસેલિનેશન વધુ શક્ય બની રહ્યું છે. ઓસ્ટ્રેલિયાના ઉત્તરીય પ્રદેશમાં દૂરના સમુદાયો માટે રચાયેલ સૌર સંચાલિત ડિસેલિનેશન એકમનું પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું છે. "રિવર્સ-ઓસ્મોસિસ સોલર ઇન્સ્ટોલેશન" (આરઓએસઆઈ) ખારા ભૂગર્ભજળ જેવા સ્રોતોમાંથી વિશ્વસનીય અને સ્વચ્છ પીવાના પાણીનો પ્રવાહ પ્રદાન કરવા માટે પટલ ગાળણનો ઉપયોગ કરે છે. સૌર ઊર્જા સામાન્ય રીતે ઉચ્ચ-ઊર્જા સંચાલન ખર્ચ તેમજ પરંપરાગત રિવર્સ ઓસ્મોસિસ પ્રણાલીઓના ગ્રીનહાઉસ ઉત્સર્જનને દૂર કરે છે. આરઓએસઆઈ આર્સેનિક અને યુરેનિયમ જેવા ટ્રેસ અશુદ્ધિઓને પણ દૂર કરી શકે છે જે ચોક્કસ આરોગ્ય સમસ્યાઓનું કારણ બની શકે છે, અને કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ જેવા ખનિજો જે પાણીની કઠિનતાનું કારણ બને છે. વોલોંગોંગ યુનિવર્સિટીના ફેકલ્ટી ઓફ એન્જિનિયરિંગના પ્રોજેક્ટ લીડર ડૉ. એન્ડ્રીયા શેફરે જણાવ્યું હતું કે આરઓએસઆઈમાં સમગ્ર ઓસ્ટ્રેલિયામાં દૂરના સમુદાયોમાં સ્વચ્છ પાણી લાવવાની ક્ષમતા છે, જેમની પાસે નગરના પાણી પુરવઠા અને/અથવા વીજળી ગ્રીડની પહોંચ નથી. ભૂગર્ભજળ (જેમાં ઓગળેલા ક્ષાર અથવા અન્ય અશુદ્ધિઓ હોઈ શકે છે) અથવા સપાટીનું પાણી (જેમાં ઊંચી ગંદકી હોઈ શકે છે અથવા સુક્ષ્મસજીવો હોઈ શકે છે) અલ્ટ્રાફિલ્ટ્રેશન પટલ સાથે ટાંકીમાં પમ્પ કરવામાં આવે છે, જે વાયરસ અને બેક્ટેરિયાને દૂર કરે છે. આ પાણી સફાઇ અને સ્નાન માટે યોગ્ય છે. તેમાંથી દસ ટકા પાણી શુદ્ધિકરણના બીજા તબક્કામાં નેનોફિલ્ટ્રેશન અને રિવર્સ ઓસ્મોસિસમાંથી પસાર થાય છે, જે પીવાનું પાણી ઉત્પન્ન કરીને ક્ષાર અને ટ્રેસ અશુદ્ધિઓને દૂર કરે છે. ફોટોવોલ્ટેઇક સોલર એરે સૂર્યને ટ્રેક કરે છે અને પાણી પર પ્રક્રિયા કરવા માટે જરૂરી પંપને શક્તિ આપે છે, જેમાં ઓસ્ટ્રેલિયાના દૂરના વિસ્તારોમાં ઉપલબ્ધ પુષ્કળ સૂર્યપ્રકાશનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે જે પાવર ગ્રીડ દ્વારા સેવા આપતા નથી. રિવર્સ ઓસ્મોસિસ ડિસેલિનેશન પ્લાન્ટને પાવર આપવા માટે સૌર ફોટો વોલ્ટેઇક પાવરને વ્યવહારુ વિકલ્પ માનવામાં આવે છે. આઈ. આઈ. ટી. મદ્રાસના સંશોધકો દ્વારા 0.05 એમએલડીથી 300 એમએલડી સુધીની ક્ષમતાઓ માટે એકલ મોડ અને પીવી-બાયોડિઝલ હાઇબ્રિડ મોડ બંનેમાં તકનીકી-અર્થશાસ્ત્રની તપાસ કરવામાં આવી હતી. ટેક્નોલોજી નિદર્શનકાર તરીકે, ત્યાં 500 લિટર/દિવસની ક્ષમતાનો પ્લાન્ટ ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યો છે, સ્થાપિત કરવામાં આવ્યો છે અને કાર્યરત છે. ઊર્જા સંગ્રહ જ્યારે સૂર્યપ્રકાશની તૂટક તૂટક પ્રકૃતિ અને સમગ્ર દિવસ દરમિયાન તેની પરિવર્તનશીલ તીવ્રતા રાત્રિના સમયે ડિસેલિનેશનને પડકારજનક બનાવે છે, ત્યારે 24 કલાકની કામગીરીને મંજૂરી આપવા માટે ઘણા ઊર્જા સંગ્રહ વિકલ્પોનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. બૅટરીઓ રાત્રે ઉપયોગ માટે સૌર ઊર્જાનો સંગ્રહ કરી શકે છે. થર્મલ ઊર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીઓ રાત્રે અથવા વાદળછાયું દિવસોમાં સતત કામગીરી સુનિશ્ચિત કરે છે, જેનાથી એકંદર કાર્યક્ષમતામાં સુધારો થાય છે. વૈકલ્પિક રીતે, સંગ્રહિત ગુરુત્વાકર્ષણીય ઊર્જાનો ઉપયોગ બિન-સૂર્યપ્રકાશના કલાકો દરમિયાન સૌર સંચાલિત રિવર્સ ઓસ્મોસિસ એકમને ઊર્જા પ્રદાન કરવા માટે કરી શકાય છે. આ પણ જુઓ સૌર ડિસેલિનેશન સૌર હજુ પણ સંદર્ભો ઓસ્ટ્રેલિયામાં સૌર ઊર્જા યોગ્ય ટેકનોલોજી જળ શુદ્ધિકરણ સૌર સંચાલિત ઉપકરણો ઝિલ્લી ટેકનોલોજી