افزایش چشمگیر در تولید آب نمک زدایی شده ، موجب افزایش مصرف انرژی می شود. به گونه ای که تولید 13 میلیون متر مکعب آب آشامیدنی در هر روز به 13 میلیون تن نفت در هر سال نیاز دارد که سوزاندن این مقدار نفت با این مقیاس برای فراهم کردن آب شیرین منطقی نیست و از نظر آلودگی زیست محیطی نیز نگران کننده است؛ بنابراین منابع انرژی غیر آلاینده باید مورد توجه قرار گیرد. خوشبختانه بسیاری از قسمت های مختلف جهان که با کمبود آب مواجه هستند دارای منابع انرژی تجدید پذیر قابل استخراجی هستند که برای تحریک فرایندهای نمک زدایی می توانند استفاده شوند.

   سیستم های انرژی تجدیدپذیر انرژی را از منابعی تولید می کند که به صورت رایگان در طبیعت موجود هستند. مشخصه ی اصلی آن ها این است که این منابع با محیط به صورت مساعدی رفتار می کنند. یعنی آن ها خروجی های مضر را تولید نخواهند کرد. گمان می رود که این روش حل مناسبی برای کمبود آب در مناطق دوردستی باشد، که دارای عدم آب آشامیدنی و منابع رایج انرژی مانند گرما و شبکه برق هستند. اگرچه سیستم های نمک زدایی توسط انرژی تجدید پذیر، نمی توانند با سیستم های رایج بر حسب هزینه آب تولید شده رقابت کنند، اما این سیستم ها در مناطق خاص قابل اجرا هستند.

فرایند نمک زدایی

   نمک زدایی را می توان با استفاده از برخی تکنیک ها بدست آورد. تکنولوژی های صنعتی نمک زدایی یا از تغییر فاز استفاده می کنند یا با غشاهای نیمه تراوا برای جدا کردن حلال و ماده ی حلال شونده سر و کار دارند. دسته بندی تکنیک ها ممکن است به صورت زیر باشد:

1. فرایند های حرارتی یا تغییر فازی
2. فرایند های تک فازی یا غشایی

   تمام فرایند ها به یک پیش تصفیه شیمیایی اولیه آب دریا برای جلوگیری از رسوب، کف، خوردگی، رشد بیولوژیکی و همچنین به یک پس تصفیه شیمیایی نیاز دارند.

   در فرایند های حرارتی یا تغییر فازی، نمک زدایی آب دریا با به کارگیری یک منبع انرژی حرارتی حاصل می شود. انرژی حرارتی ممکن است از یک منبع سوخت فسیلی، انرژی هسته ای و یا یک منبع انرژی خورشیدی یا انرژی زمین گرمایی حاصل شود. در فرایند های غشایی، برق یا برای راندن پمپ های فشار بالا یا برای یونیزاسیون نمک های موجود در آب دریا استفاده می شود.

انرژی خورشیدی را می توان برای نمک زدایی آب یا با تولید انرژی حرارتی مورد نیاز برای فرایند تغییر فازی یا با تولید برق مورد نیاز برای تحریک فرایند غشایی مورد استفاده قرار داد. بدین ترتیب نمک زدایی خورشیدی در دو سته تقسیم بندی می شود: سیستم های جمع آوری مستقیم و غیر مستقیم. همانطور که از نام آن ها مشخص است، سیستم جمع آوری مستقیم، انرژی خورشیدی را برای تولید تقطیر در کلکتور خورشیدی، به طور مستقیم استفاده می کنند، در حالی که در سیستم های جمع آوری غیر مستقیم، دو زیر سیستم به کار می روند (یکی برای جمع آوری انرژی خورشیدی و دیگری برای نمک زدایی).

   تاسیسات نمک زدایی انرژی تجدیدپذیر کل جهان دارای ظرفیتی کمتر از 1% مقدار ظرفیت واحد های نمک زدایی سوخت فسیلی متعارف می باشد. این حالت عمدتا به دلیل هزینه های سرمایه گذاری و نگهداری بالایی است که توسط انرژی تجدیدپذیر مورد نیاز می باشد.

آب شیرین کن خورشیدی

   حل مشکل کمبود آب با نمک زدایی آب های اقیانوس ها جالب خواهد بود، که ممکن است برای افزایش مقدار آب شیرین و کاهش غلظت نمک ها به حدود   500ppmبا آب لب شور مخلوط شود.

   نواحی با کمبود شدید آب، کشورهای گرم و خشک در آفریقا شمالی و آسیای جنوبی در عرض های جغرافیای 15-35N می باشند. با وجود این، به نظر می رسد نمک زدایی تنها امید واقع گرایانه برای منبعی جدید برای آب شیرین می باشد. مناطق با نیاز شدیدتر به آب شیرین اضافی همچنین دارای بیشترین تشعشع خورشید هستند، به همین علت انرژی حرارتی خورشیدی در فرایندهای نمک زدایی باید امید بخش ترین کاربرد از انرژی های تجدیدپذیر برای نمک زدایی خورشیدی باشد.

   مشکل اصلی برای استفاده از انرژی حرارتی خورشیدی در واحد نمک زدایی، مقیاس بزرگ، نرخ محصول نسبتا پایین، بازده حرارتی پایین و مساحت زمین مورد نیاز قابل توجه می باشد.

   چون واحدهای تقطیر خورشیدی توسط انرژی رایگان و هزینه بهره برداری ناچیز مشخص می شوند، این تکنولوژی، از سوی دیگر برای تولید مقیاس کم، بخصوص در نواحی و جزایر خشک دور افتاده که منبع انرژی معمولتر نایاب است، مناسب می باشد. تاثیر محیطی کم و همچنین بهره برداری و نگهداری آسان برای این تکنولوژی تحریک برانگیز می باشد.

   دستگاه های تقطیر خورشیدی جزء بدوی ترین روش هایی بودند که در مقیاس بزرگ برای تولید آب نمک زدایی شده استفاده می شدند. اولین واحد تقطیر آب در لاس سالینای، شیلی در سال 1874 ساخته شد. این دستگاه مساحتی حدود 4700 را داشت و حدود 23000 لیتر آب شیرین در هر روز در شرایط آسمان صاف تولید می کرد. دستگاه تقطیر برای 40 سال بهره برداری شده بود و بعد از این که یک لوله آب شیرین برای تامین آب این ناحیه از طریق مناطق کوهستانی نصب شد، این واحد کنار گذاشته شد.

   فرایند نمک زدایی مقادیر قابل توجهی انرژی را برای انجام جداسازی نیاز دارند. این موضوع به شدت مهم می باشد چون این حالت یک هزینه دوره ای نیاز دارد که تعداد کمی از نواحی با کمبود آب در جهان می توانند از عهده ی آن بر آیند.

   نمک زدایی در طبیعت برای تولید باران، که منبع اصلی تولید آب شیرین است، استفاده می شوند. تمام سیستم های تقطیر ساخته ی دست انسان، نسخه ی کوچکی از این فرایند طبیعی هستند.