Посилення кліматичних змін, зростання дефіциту прісної води та деградація традиційних водних ресурсів зумовлюють необхідність пошуку інноваційних технологій водопостачання.
У статті розглянуто концепцію глибоководного опріснення морської води з використанням природного гідростатичного тиску океану як альтернативу традиційним береговим опріснювальним установкам.
Проаналізовано енергетичні, екологічні та економічні аспекти технології, а також виконано орієнтовну розрахункову оцінку її потенційного застосування для прибережних регіонів України.
1. Вступ
Водні ресурси України зазнають зростаючого антропогенного та кліматичного навантаження. Зміна режиму атмосферних опадів, зменшення річкового стоку, виснаження підземних вод та підвищення температури призводять до хронічного дефіциту води, особливо в південних регіонах країни. У цих умовах актуалізується питання диверсифікації джерел водопостачання та підвищення стійкості водогосподарських систем до кліматичних ризиків.
Опріснення морської води розглядається як один із можливих резервних джерел водопостачання, проте його традиційні технології характеризуються високою енергоємністю та значним впливом на морські екосистеми.
2. Обмеження традиційних технологій опріснення
Сучасні берегові опріснювальні установки зворотного осмосу мають низку системних недоліків:
-
питомі витрати електроенергії становлять у середньому 3,5–4,5 кВт·год/м³ прісної води
-
утворюється висококонцентрований розсіл, скидання якого негативно впливає на прибережні біоценози
-
водозабірні споруди спричиняють загибель планктону, личинок риб та інших гідробіонтів
-
зростання вартості води для кінцевого споживача.
З урахуванням екологічної цінності прибережних акваторій Чорного та Азовського морів зазначені обмеження є критично важливими для України.
3. Принцип глибоководного опріснення
Глибоководне опріснення передбачає розміщення модулів зворотного осмосу на глибинах близько 300–500 м, де гідростатичний тиск морської води (3–5 МПа) частково або повністю компенсує енергетичні витрати на подачу води через мембрани.
Основні технічні особливості:
-
використання природного тиску замість насосного нагнітання
-
автономні підводні модулі з мінімальним фундаментом
-
транспортування прісної води на берег підводними трубопроводами
-
зменшена концентрація розсолу та його природне розсіювання у товщі води.
4. Екологічні переваги технології
Глибоководні системи мають суттєві екологічні переваги:
-
Мінімізація впливу на прибережні екосистеми, що є найбільш уразливими до антропогенного навантаження
-
Зменшення загибелі гідробіонтів завдяки низькошвидкісному водозабору та спеціальним фільтрувальним елементам
-
Зниження солоності у зоні скидання, що зменшує ризики для донних організмів
-
Скорочення викидів парникових газів унаслідок зменшення споживання електроенергії
5. Розрахункова оцінка потенціалу для України
5.1. Орієнтовна енергетична оцінка
Для порівняння приймемо продуктивність установки 100 тис. м³/добу, що є типовою для регіональних потреб.
Показник Берегове опріснення Глибоководне опріснення
Питомі витрати енергії, кВт·год/м³ 4,0 2,4
Добове споживання енергії, МВт·год 400 240
Річне споживання енергії, ГВт·год 146 87,6
Орієнтовне скорочення викидів CO₂*, т/рік – ≈ 29 000
* Розрахунок виконано за середнім коефіцієнтом 0,4 т CO₂/МВт·год для енергосистеми.
5.2. Вартісна оцінка води (орієнтовно)
Джерело води Собівартість, USD/м³
Поверхневі води (південь України) 0,20–0,40
Очищення та повторне використання стічних вод 0,30–0,60
Традиційне опріснення морської води 0,80–1,20
Глибоководне опріснення (прогноз) 0,60–0,90
6. Місце глибоководного опріснення у водному господарстві України
Для України доцільно розглядати глибоководне опріснення як:
-
резервне джерело водопостачання у періоди тривалих посух
-
джерело технічної води для промисловості та енергетики
-
елемент комплексної стратегії адаптації до кліматичних змін разом із водозбереженням та повторним використанням стічних вод
Використання технології може бути особливо актуальним для Одеської, Миколаївської та Херсонської областей.
7. Висновки
-
Глибоководне опріснення морської води є перспективним напрямом підвищення енергоефективності та екологічної безпеки водопостачання
-
Технологія дозволяє скоротити енергоспоживання до 40 % і зменшити вплив на морські екосистеми
-
Для України глибоководне опріснення доцільно розглядати як стратегічний резервний інструмент, а не повну заміну традиційних джерел води
-
Подальші дослідження мають бути спрямовані на техніко-економічне обґрунтування пілотних проектів у Чорноморському регіоні
Рекомендована література
-
UNESCO. Water Security and Climate Change Adaptation.
-
International Desalination Association (IDA). Desalination Yearbook.
-
FAO, WHO. Desalination for Safe Water Supply.
-
Національна доповідь «Водні ресурси України в умовах зміни клімату»
Замовте консультацію на ensave.org — зробіть свій внесок до пошуку інноваційних технологій водопостачання вже сьогодні! >
based on material from : матеріал підготовлений співробітниками ЦПДвЕ and apnews.com/hub/climate-and-environment