[論文レビュー] Extraction of Freshwater and Energy from Atmosphere

Alexander Bolonkin|ArXiv.org|Apr 19, 2007

Electromagnetic Launch and Propulsion Technology参考文献 14被引用数 6

ひとこと要約

本論文は、二種類のバリエーションを用いて、大気から淡水を抽出し、同時にエネルギーを生成する、新規で低コストな手法を提案している。(1) 膨張性チューブを用いて温かく湿った空気を上空へ持ち上げ、圧縮淡水に凝縮させる方法、(2) 海面下20–30メートルに空気をポンプで送り込み、冷却によって凝縮させる方法である。この手法は、第一のバリエーションでは自然の風と太陽熱を活用し、第二のバリエーションでは最小限の機械的エネルギーを必要とし、生産された淡水は30 atmを超える高圧状態となる。これにより、現地で電力生成が可能となり、従来の発電所と比較して大幅にコスト削減が可能となる。

ABSTRACT

Author offers and researches a new, cheap method for the extraction of freshwater from the Earth atmosphere. The suggected method is fundamentally dictinct from all existing methods that extract freshwater from air. All other industrial methods extract water from a saline water source (in most cases from seawater). This new method may be used at any point in the Earth except Polar Zones. It does not require long-distance freshwater transportation. If seawater is not utilized for increasing its productivity, this inexpensive new method is very environment-friendly. The author method has two working versions: (1) the first variant the warm (hot) atmospheric air is lifted by the inflatable tube in a high altitude and atmospheric steam is condenced into freswater: (2) in the second version, the warm air is pumped 20-30 meters under the sea-surface. In the first version, wind and solar heating of air are used for causing air flow. In version (2) wind and propeller are used for causing air movment. The first method does not need energy, the second needs a small amount. Moreover, in variant (1) the freshwater has a high pressure (>30 or more atm.) and can be used for production of energy such as electricity and in that way the freshwater cost is lower. For increasing the productivity the seawater is injected into air and solar air heater may be used. The solar air heater produces a huge amount of electricity as a very powerful electricity generation plant. The offered electricity installation in 100 - 200 times cheaper than any common electric plant of equivalent output. Key words: Extraction freshwater, method of getting freshwater, receiving energy from atmosphere, powerful renewal electric plant.

研究の動機と目的

• 海水の逆浸透による淡水化に依存せずに、大気中の水蒸気から淡水を抽出する低コストでスケーラブルな手法の開発。
• 塩水源に依存する既存の大気中水分回収技術の限界を克服し、塩水源への依存を排除すること。
• 生成された高圧淡水を活用して電力を同時に生成し、全体のエネルギーコストを削減すること。
• 極域以外の地域に適した環境に優しく、分散型の淡水・エネルギーソリューションを設計すること。
• 本システムが、同等出力の従来型発電所と比較して、出力単位当たりの資本コストを100～200倍まで削減できることを示すこと。

提案手法

• 第一のバリエーションでは、膨張性チューブを用いて、温かく湿った大気中の空気を上空へ持ち上げ、冷却により淡水に凝縮させる。
• 第二のバリエーションでは、温かく湿った空気を海面下20–30メートルにポンプで送り込み、低温により凝縮を誘発する。
• 第一のバリエーションでは、自然の風と太陽熱による対流が空気の上昇と凝縮を駆動し、外部からのエネルギー供給が不要である。
• 第二のバリエーションでは、風とプロペラを用いて空気を移動させ、最小限の機械的エネルギーを必要とする。
• 凝縮された淡水は30 atmを超える高圧状態で収集され、タービンを介して直接電力生成が可能となる。
• 太陽熱ヒーターを統合することで、空気の温度を上昇させ、システムの生産性を向上させることができる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 海水の逆浸透処理に依存せずに、大気中の水蒸気から淡水を抽出できるか？
• RQ2 自然対流と太陽熱だけで、スケーラブルでエネルギー中立な淡水抽出システムを駆動できるか？
• RQ3 大気凝縮から得られる高圧淡水を、効率的かつ低コストで電力生成に利用できるか？
• RQ4 同出力の従来型発電所と比較して、このようなシステムのコスト削減の潜在的余地はどの程度か？
• RQ5 海水の注入と太陽熱ヒーターの統合が、システムの生産性とエネルギー収量に与える影響は何か？

主な発見

• 第一のバリエーションでは、外部からのエネルギー供給が不要であり、風と太陽熱による対流のみで空気の上昇と凝縮が実現される。
• 第一のバリエーションで得られる淡水は30 atmを超える圧力状態にあり、タービンを介して直接電力生成が可能である。
• 本システムは、同等容量の従来型発電所と比較して、出力単位当たりのコストを100～200倍まで削減できる。
• 太陽熱ヒーターの統合により、処理対象の空気の温度と体積が著しく上昇し、生産性が向上する。
• 空気流に海水を注入することで、湿度が上昇し、両方のバリエーションにおける凝縮収率が向上する。
• 本手法はすべての極域以外の地域に適用可能であり、長距離の淡水輸送の必要性を排除する。