更便宜的绿色能源将海水转化为饮用水

世界上很多地区面临着一个严峻的挑战：人口不断增长，需要找到为民众供水的方法。海水淡化，即去除海水或含盐地下水的盐分，是许多国家饮用水的主要来源。在很多地方，由于高昂的电力成本，海水淡化被视为最后的手段。运营海水淡化厂所需的能源常常降低这些项目的可行性，特别是与其他策略相比时。

可再生能源成本的急剧下降正在改变这种情况。

IEEE会员Rafel Muniz表示：“海水淡化技术通过几个关键的进步，在解决全球水资源短缺和改善卫生条件方面有着巨大的前景。研究人员在开发更节能的海水淡化工艺以降低总体能耗方面取得了进展。通过处理除海水之外的各种类型的不纯水，海水淡化能够变得更加通用，适用于不同的地区。”

海水淡化是能源密集型产业

水处理厂通常建在可利用水的自然流动的地方。这些选址选择有助于降低将水抽到处理设施以及用水的企业和家庭的相关成本。

海水淡化厂没有这种优势。就其性质而言，它们通常位于海平面，几乎所有东西都流向大海。它们需要从海洋中抽水，并将水从设施中抽到终端用户那里。

根据美国能源部的数据，海水淡化厂依靠持续的电力来产生加压水流，使水通过反渗透膜以过滤盐分。能源通常占海水淡化厂运营预算的36%。

利用可再生能源为海水淡化提供动力

随着可再生能源变得越来越便宜，工程师们面临着如何巧妙利用它的问题。一旦基础设施到位，可再生能源成本低廉。但可再生能源并非总是可用：在人们需要电力的时候，可能没有太阳照射，也没有风吹。有时，在需求较低时会出现能源过剩；而在其他时候，可能没有足够的能源来满足所有人的需求。

《IEEE现代电力系统与清洁能源》杂志最近的一项研究深入探讨了这个问题，重点关注那些依赖传统发电厂和可再生能源发电、依赖海水淡化厂供水的地区（https://ieeexplore.ieee.org/document/10272360）。当可再生能源多于即时需求时，我们是应该投资电池来储存多余的电力以备后用，还是利用这些额外的能量生产淡水并储存在大型水箱中呢？

该研究的结果表明，理想的解决方案取决于具体情况。电池和水箱都可以通过将能源使用从一天中的繁忙时段转移到较空闲时段来帮助降低成本。一般来说，建造淡水水箱的成本比大规模的电池组要低。然而，电池具有灵活性的优势，因为它们可以为任何目的供电，而不仅仅是用于生产淡水。

在仍然部分依赖可再生能源的地区，建造淡水水箱往往被证明更具成本效益。但是随着可再生能源所占比例的增加，水箱和电池成为平衡供需越来越有价值的工具。

IEEE会员Suélia Fleury表示：“为了有效地扩大这些技术的规模，必须把握关键的转型阶段，并促进开发者、企业、政府和民间社会之间的对话。当所有利益相关者合作，兼顾环境与人类福祉和谐发展时，才会取得真正的进步。”