[论文解读] 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 6

一句话总结

本文提出了一种新颖且低成本的方法，通过两种变体直接从大气中提取淡水并发电：(1) 利用充气管将温暖潮湿的空气提升至高海拔，使其冷凝成加压淡水；(2) 将空气泵送至海平面以下20–30米处，通过冷却实现冷凝。该方法利用自然风力和太阳能加热（第一种变体）或极少的机械能（第二种变体），产生压力超过30 atm的高压淡水，可直接用于现场发电，与传统火电厂相比，成本大幅降低。

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.

研究动机与目标

• 开发一种无需依赖海水反渗透技术的低成本、可扩展的大气湿度取水方法。
• 通过消除对盐水水源的依赖，解决现有大气水收集技术的局限性。
• 同时利用高压淡水发电，降低整体能源成本。
• 设计一种环境友好、去中心化的淡水与能源解决方案，适用于非极地区域。
• 证明该系统在成本效益方面可优于传统火电厂，单位输出的资本成本降低100至200倍。

提出的方法

• 第一种变体利用充气管将温暖潮湿的大气空气提升至高海拔，冷却后冷凝成淡水。
• 第二种变体将温暖潮湿的空气泵送至海面以下20–30米处，利用较低温度促使冷凝。
• 在第一种变体中，自然风力和太阳加热驱动空气对流，无需外部能量输入。
• 在第二种变体中，利用风力和螺旋桨推动空气流动，仅需极少机械能。
• 冷凝后的淡水以高压（>30 atm）收集，可直接通过涡轮机用于发电。
• 可集成太阳能空气加热器以提高空气温度，增强系统产能。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否在不依赖海水反渗透工艺的情况下，从大气湿度中提取淡水？
• RQ2 仅依靠自然对流和太阳能加热，能否驱动一种可扩展、能量自洽的淡水提取系统？
• RQ3 能否高效且低成本地利用大气冷凝产生的高压淡水发电？
• RQ4 与同等输出的传统火电厂相比，该系统的成本可降低多少？
• RQ5 海水注入与太阳能空气加热器的集成如何影响系统产能与能量产出？

主要发现

• 第一种变体无需外部能量输入，完全依赖风力和太阳加热驱动空气上升与冷凝。
• 第一种变体产生的淡水压力超过30 atm，可直接通过涡轮机发电。
• 该系统单位输出的成本可比同等容量的传统火电厂低100至200倍。
• 集成太阳能空气加热器可显著提高空气温度与处理量，从而提升产能。
• 向气流中注入海水可提高湿度，改善两种变体的冷凝效率。
• 该方法适用于所有非极地区域，且可消除远距离输水的需求。