比来宣布了在圣地亚哥北部地区制作海水淡化举措措施的打算。
    淡化举措措施建成后，每天可以供应5000万加仑的水，到2020年可以知足本地需求的7%。制作费用大年夜约是10亿美元。均派下来，就是说每天增加1加仑水的转换费用为20美元。估计的开消是4.8美元每百立方英尺，这个代价比现在小我用户交的水价要高。但我想要讲的可不是代价的问题，没有了化石能源，我们将来要面对的很大概会是许多更加昂贵的选项。
    从能量的角度来看，最直接的海水淡化方式是蒸馏法。将水蒸发后，汇集水蒸汽冷凝获得的淡水。详细做法是将咸水（或任何潮湿的东西）放在底部和周围不透光的容器里，只在上部以淡色塑料或玻璃包庇，然后置于阳光下。容器内部会变热，导致水分蒸发，并在温度较低的塑料上凝集。可以将掩板形状设为朝两侧倾斜，以便于汇集冷凝的淡水。     
    每克（毫升）水在蒸发的时候会接收2257焦耳的能量。这是一份不小的能量，1克水加热1℃只接收4.18焦耳以是想煮干一锅沸水是很耗时候的，以这类体例蒸馏出一加仑水须要花的能量是2.4千瓦时，也就是每立方米633千瓦时！
    在当真脱手计算之前，我总胡想着可以将海水指导进一个封顶的狭长沟槽里，然后便可以获得新颖的蒸馏冷凝水。如许技术含量低，又可以利用太阳能，多棒！乐不雅地估计，这类方式可以或许利用到50%的进射到集热沟槽中的光能，假定每平方米可以或许接到5千瓦时/日的进射能量，那么每日便可以产出1加仑水。如许假定要产出全加州需水量的10%，须要的沟槽面积是3600平方千米，直不雅点说就是沿加州全海岸线的2.5千米宽的带状地区的面积,好吧，这是没法实现的。
    不外实际中有更好的方式。好比说，发电厂（包含核电厂）的高温废水可以用作蒸馏的增补热源（热电联产的一种模式）。同时在大年夜多数减压设备里，只要将压强降到大年夜气压强的1/40摆布（大年夜约20托），水就可以在室温下沸腾蒸发了。这类计划下，获得1000升（1立方米）水只须要34千瓦时的能量，比起直接加热633千瓦时的耗能，减压法但是省多了。
    大年夜部门海水淡化厂利用的是一种叫做多级闪蒸的方式，不但用到多个低压室，并且水蒸汽会回流过新进海水旁边，利用冷凝释放的热量为新进海水加热，以提高能量利用效力。如许的设备比纯真用减压室更加节流热能，末了能达到每立方米18～25千瓦时的能耗，比起直接加热就更是大年夜大年夜的节俭了。
    别的，另有一招叫反渗入法（reverse osmosis，简称RO）。一样平常来讲，将淡水和咸水用只承诺水分子经由过程的半透膜隔开，水分子会从淡水一侧流向咸水一侧，直到两边张压相称，这就是天然渗入。但假定在盐水一侧施加压力，可以迫使水分子从咸水一侧流向淡水一侧，就是反渗入法。典范的反渗入装配可以达到每立方米5～7千瓦时的热能花费，不外渗入方式须要用到电能，假定利用热力发电，反渗入法出产出1立方米的淡水的总耗能是17千瓦时。
    以是说，最为常常利用的几种淡化海水方式在热能花费上其实并没有太大年夜的不同。不外RO法因利用的海水须要颠末预措置和过滤，和利用半透膜等等，大概会显得比较贫苦。但是，假定RO利用的电能是经由过程非热能的体例产生的（好比风力发电、太阳能发电或水力发电等等），那么RO在热能花费这一点上就稳赢别的方式。
    经由过程以上的介绍，各位对海水淡化已有了或许的领会。那么假定加州要用海水淡化的体例来获得一部门的供水，从能量花费的角度上来看意味着甚么呢？以下我会用每立方米20千瓦时来估计海水淡化的能耗。
    圣地亚哥市打算要用一座日产淡水5000万加仑的淡化厂来供应其日需水量的7%，这便是要花费平均1.6亿瓦特的功率。该地区总的用电功率是23亿瓦特，以是淡化海水的功率可不算小了。而假定想完整用海水淡化来供水的话，须要花费的平均热功率也是23亿瓦特，这意味着圣地亚哥地区的总能耗会大年夜幅增加。详细到代价上，估计每百立方英尺水4.80元的代价中，有大年夜约一半是能耗成本，假定船脚一向稳定，要15年才干返还海水淡化厂的制作成本。
    水和能量之接洽的首要性不但止于学术研讨的意义，水对我们的实际糊口是必不成少的，而能量则是我们社会发展的基石。这二者之间有着千丝万缕的接洽，假定二者之一呈现了不敷，大概会导致二者都产生短缺的环境。在这小我口压力愈来愈大年夜、天色转变影响愈来愈大年夜的天下，水和能量的紧密干系仿佛成了一个贫苦的问题。