[논문 리뷰] Extraction of Freshwater and Energy from Atmosphere

Alexander Bolonkin|ArXiv.org|2007. 04. 19.

Electromagnetic Launch and Propulsion Technology참고 문헌 14인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 해수저화 공정에 의존하지 않고 대기 중에서 담수를 추출하고 에너지를 생성하는 새로운 저비용 방법을 제안한다. 두 가지 변형 방식을 사용한다: (1) 풍선형 관을 이용해 따뜻하고 습한 공기를 고고도로 끌어올려 압축된 담수로 condensation시키는 방식, (2) 해면 20–30미터 아래로 공기를 펌프질하여 응축시키는 방식. 첫 번째 변형은 자연적인 바람과 태양열을 활용하고, 두 번째 변형은 최소한의 기계적 에너지를 사용한다. 이 방법은 30 atm 이상의 고압 담수를 생성하여 현장에서 에너지를 생성할 수 있게 하며, 기존 발전소에 비해 비용을 크게 절감한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 해수저화 공정에 의존하지 않고 대기 습도에서 담수를 추출할 수 있는 저비용이고 확장 가능한 방법을 개발하는 것.
• 기존 대기 중 수분 수확 기술의 한계를 극복하기 위해 염수 자원 의존도를 제거하는 것.
• 생산된 고압 담수를 이용해 전기를 동시에 생성함으로써 전체 에너지 비용을 낮추는 것.
• 비극지역에 적합한 환경에 친화적이고 탈중앙화된 담수 및 에너지 솔루션을 설계하는 것.
• 이 시스템이 동등한 출력을 가진 기존 발전소에 비해 자본비용 단위당 100~200배 감소하는 비용 효율성을 입증하는 것.

제안 방법

• 첫 번째 변형은 풍선형 관을 이용해 따뜻하고 습한 대기 공기를 고고도로 끌어올려 냉각으로 인한 응축을 유도하여 담수를 생성한다.
• 두 번째 변형은 따뜻하고 습한 공기를 해면 20–30미터 아래로 펌프질하여 더 낮은 온도에서 응축을 유도한다.
• 첫 번째 변형에서는 자연적인 바람과 태양열에 의해 공기 대류가 발생하므로 외부 에너지 입력이 필요 없다.
• 두 번째 변형에서는 바람과 펌프를 이용해 공기를 이동시키며, 최소한의 기계적 에너지만 필요하다.
• 응축된 담수는 고압 (>30 atm)으로 수집되어 터빈을 통해 직접 전기를 생산할 수 있다.
• 태양열 공기 난방기기를 통합하여 공기 온도를 높이고 시스템의 생산성을 향상시킬 수 있다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 해수저화 공정에 의존하지 않고 대기 중 수증기를 담수로 추출할 수 있는가?
• RQ2 자연 대류와 태양열만으로도 확장 가능하고 에너지 중립적인 담수 추출 시스템을 구동할 수 있는가?
• RQ3 대기 응축으로 생성된 고압 담수를 효율적이고 저비용으로 전기를 생산하는 데 사용할 수 있는가?
• RQ4 이러한 시스템이 동등한 출력을 가진 기존 발전소에 비해 비용을 얼마나 절감할 수 있는가?
• RQ5 해수를 공기 흐름에 혼입하고 태양열 공기 난방기를 통합할 경우 시스템의 생산성과 에너지 수확에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 첫 번째 변형은 외부 에너지 입력이 전혀 필요 없으며, 바람과 태양열에 의해 공기 상승과 응축을 유도한다.
• 첫 번째 변형에서 생성된 담수의 압력은 30 atm 이상으로, 터빈을 통해 직접 전기를 생산할 수 있다.
• 이 시스템은 동등한 용량의 기존 발전소에 비해 출력 단위당 자본비용이 100~200배 낮아 훨씬 저렴하다.
• 태양열 공기 난방기의 통합은 공기의 온도와 처리량을 크게 높여 생산성을 향상시킨다.
• 공기 흐름에 해수를 주입하면 수증기 농도가 증가하고, 두 변형 모두에서 응축 수확률이 향상된다.
• 이 방법은 모든 비극지역에 적용 가능하며, 장거리 담수 운반의 필요성을 제거한다.