DESOLINATION عن

سياق

الماء أمر أساسي للإنسانية ومع ذلك، وفقاً لبرنامج التقييم العالمي للأمم المتحدة (اليونسكو، باريس 2015)، فإن حوالي 40٪ من السكان سيواجهون ندرة المياه بحلول عام 2030

ويرجع ذلك أساسًا إلى أن 3% فقط من احتياطيات المياه العالمية متاحة كمياه عذبة، وتمثل مياه البحر النسبة المتبقية.

ومع أخذ ذلك في الاعتبار، فمن الواضح أن تحلية المياه يمكن أن تلعب دورا رئيسيا، نظرا للكمية الكبيرة من المياه المالحة على الأرض.

الطاقات المتجددة هي المفتاح لتحقيق اقتصاد خالٍ من الكربون ووقف تغير المناخ وفي عام 2019، شكلت الطاقة الشمسية حوالي 11% من إجمالي إنتاج الطاقة المتجددة في العالم، وزادت قدرتها على توليد الطاقة بنسبة 16% منذ عام 2020 على الرغم من جائحة كوفيد-19

وهذه النتائج واعدة، ولكن يتعين علينا أن نفعل المزيد.

ولتحقيق هدف الاتحاد الأوروبي، فلابد وأن يصبح توليد الطاقة الشمسية وغير ذلك من تقنيات الطاقات المتجددة أكثر كفاءة وأقل تكلفة

أهدافنا

شاهد الفيديو الذي يعرض مشروعنا ↓

في حين أن استخدام الحرارة لتحلية المياه قد تم دراسته لعدة قرون، فقد أكد تطور التقنيات الحديثة على قضيته الرئيسية:القدرة التنافسية

DESOLINATION will tackle this issue by developing an innovative process coupling Concentrated Solar Power (or CSP) and forward osmosis desalination technologies for a coupled production of renewable electricity and freshwater.

سيتم عرض الحلول المبتكرة في ظروف حقيقية في الرياض، المملكة العربية السعودية، أولاً على النظام الحالي والثاني على نظام من الجيل التالي

ولتحقيق ذلك، سيستخدم فريقنا التناضح الأمامي (الضغط الأسموزي) للحث على تدفق مياه البحر نحو محلول السحب. على طريقه، سوف يمر الماء عبر غشاء يسمح فقط بمرور المياه العذبة، ولكنه سيمنع الملح. باستخدام الحرارة المهدرة من محطة الطاقة الشمسية المركزة، يتم تسخين المحلول المخفف حتى يمكن استعادة المياه العذبة من خلال غشاء ثاني.

التأثيرات المتوقعة

تحسين الدمج للأمثل بين محطة الطاقة الشمسية المركزة وعملية تحلية المياه.

سيركز هذا المشروع على عملية تحسين عملية استرداد الحرارة المهدرة لمحطات الطاقة الشمسية المركزة لدفع طريقة استرداد محلول السحب

باستخدام النتائج والمدخلات من فريق حزمة العمل 2 (تحسين أداء نظام الطاقة الشمسية المركزة لتحلية المياه) و3 (تحلية المياه الأمثل باستخدام حرارة الطاقة الشمسية المركزة)، سيتم تحديد العوائق التي تحول دون تكامل كل من النظامين المستقلين للطاقة الشمسية وتحلية المياه في حزمة العمل رقم 4 حيث سيتم إجراء دراسات النمذجة والتحسين للعملية المتكاملة.

وسيضمن مخطط التكامل إمكانية الجمع الفعال بين الدورات عالية الأداء بشكل مستقل للوصول إلى إنتاج عالي من الماء النقي والكهرباء.

تطوير دورة طاقة جديدة لثاني أكسيد الكربون فوق الحرج لتناسب أغراض تحلية المياه

في نطاق المشروع, سيتم تطوير مزيج مبتكر من ثاني أكسيد الكربون لتحسين كفاءة دورة الطاقة وملاءمة العوامل المطلوبة لدرجة الحرارة والضغط للآلات التوربينية لدورة الطاقة.

سيتم أيضًا تصميم مبادلات حرارية محددة لتناسب المواد ا ومتطلبات درجة الحرارة والضغط للدورة.

وباستخدام المعرفة المتعلقة بثاني أكسيد الكربون التي تم جمعها من خلال مشاريع افق 2020 السابقة، ، سيتم أولاً تصميم المكونات المختلفة بشكل مستقل واختبارها على نطاق المختبر.

ستؤدي هذه المنهجية الى تطوير استراتيجيات للأداء الأمثل لإثبات الكفاءة العالية لدورة طاقة ثاني أكسيد الكربون، بالإضافة إلى الدمج الفعال لدورة الطاقة بنظام تحلية المياه.

تطوير نظام تحكم كامل لمحطة الطاقة الشمسية المركزة وتحلية المياه

تعد أنظمة التحكم جوانب مهمة في محطات توليد الطاقة، بل وأكثر من ذلك بالنسبة للأنظمة المتكاملة مثل العرض التوضيحي النهائي لـمشروع “DESOLINATION”

سيضمن التوأم الرقمي لمحطتي الطاقة الشمسية المركزة و التحلية المزدوجة التي سيتم تطويرها في هذا المشروع أن مخطط التكامل يتماشى مع نظام التحكم الموزع النهائي

في حين يتم تطوير أنظمة الطاقة الشمسية المركزة وتحلية المياه بشكل مستقل في البداية، فإن مخطط التكامل يعد أمرًا أساسيًا للوصول إلى التركيبة الفعالة للمحطة النهائية.

آلية تحكم في الوقت الفعلي سيوفر نظام التحكم الموزع للتشغيل والمراقبة الفعالة للمحطة بشكل عام.

استنادًا إلى استراتيجية تحكم متعددة الطبقات التي تدمج التحكم الفردي لكل مكون واستراتيجية التشغيل الأمثل، سيقوم نظام التحكم في نطاق هذا المشروع بإدارة النظام بالكامل وتكييفه مع دورات الطاقة الحالية والجيل القادم بالإضافة إلى محطة تحلية المياه.

ستؤكد الاختبارات التي سيتم إجراؤها على الأنظمة في الموقع بجامعة الملك سعود أن منهجية نظام التحكم موثوقة.

تطوير نظام تحكم كامل لمحطة الطاقة الشمسية المركزة وتحلية المياه

تعد أنظمة التحكم جوانب مهمة في محطات توليد الطاقة، بل وأكثر من ذلك بالنسبة للأنظمة المتكاملة مثل العرض التوضيحي النهائي لـمشروع “DESOLINATION” سيضمن التوأم الرقمي لمحطتي الطاقة الشمسية المركزة و التحلية المزدوجة التي سيتم تطويرها في هذا المشروع أن مخطط التكامل يتماشى مع نظام التحكم الموزع النهائي في حين يتم تطوير أنظمة الطاقة الشمسية المركزة وتحلية المياه بشكل مستقل في البداية، فإن مخطط التكامل يعد أمرًا أساسيًا للوصول إلى التركيبة الفعالة للمحطة النهائية. آلية تحكم في الوقت الفعلي سيوفر نظام التحكم الموزع للتشغيل والمراقبة الفعالة للمحطة بشكل عام. استنادًا إلى استراتيجية تحكم متعددة الطبقات التي تدمج التحكم الفردي لكل مكون واستراتيجية التشغيل الأمثل، سيقوم نظام التحكم في نطاق هذا المشروع بإدارة النظام بالكامل وتكييفه مع دورات الطاقة الحالية والجيل القادم بالإضافة إلى محطة تحلية المياه.

ستؤكد الاختبارات التي سيتم إجراؤها على الأنظمة في الموقع بجامعة الملك سعود أن منهجية نظام التحكم موثوقة.

تطوير دورة طاقة جديدة لثاني أكسيد الكربون فوق الحرج لتناسب أغراض تحلية المياه

في نطاق المشروع, سيتم تطوير مزيج مبتكر من ثاني أكسيد الكربون لتحسين كفاءة دورة الطاقة وملاءمة العوامل المطلوبة لدرجة الحرارة والضغط للآلات التوربينية لدورة الطاقة. سيتم أيضًا تصميم مبادلات حرارية محددة لتناسب المواد ا ومتطلبات درجة الحرارة والضغط للدورة. وباستخدام المعرفة المتعلقة بثاني أكسيد الكربون التي تم جمعها من خلال مشاريع افق 2020 السابقة، ، سيتم أولاً تصميم المكونات المختلفة بشكل مستقل واختبارها على نطاق المختبر. ستؤدي هذه المنهجية الى تطوير استراتيجيات للأداء الأمثل لإثبات الكفاءة العالية لدورة طاقة ثاني أكسيد الكربون، بالإضافة إلى الدمج الفعال لدورة الطاقة بنظام تحلية المياه.

تحسين الدمج للأمثل بين محطة الطاقة الشمسية المركزة وعملية تحلية المياه.

سيركز هذا المشروع على عملية تحسين عملية استرداد الحرارة المهدرة لمحطات الطاقة الشمسية المركزة لدفع طريقة استرداد محلول السحب باستخدام النتائج والمدخلات من فريق حزمة العمل 2 (تحسين أداء نظام الطاقة الشمسية المركزة لتحلية المياه) و3 (تحلية المياه الأمثل باستخدام حرارة الطاقة الشمسية المركزة)، سيتم تحديد العوائق التي تحول دون تكامل كل من النظامين المستقلين للطاقة الشمسية وتحلية المياه في حزمة العمل رقم 4 حيث سيتم إجراء دراسات النمذجة والتحسين للعملية المتكاملة.

وسيضمن مخطط التكامل إمكانية الجمع بين الدورات عالية الأداء للوصول إلى إنتاج عالي من الماء النقي والكهرباء.

تطوير أغشية فصل مبتكرة لعملية التقطير الغشائي و التناضح الأمامي الهجينة.

تمثل الأغشية محور جميع مراحل عملية تحلية المياه، والتناضح الأمامي ،(NF) والمعالجة المسبقة للترشيح النانوي .(MD) وعمليات التقطير الغشائي ،(FO) في نطاق هذا المشروع ,ستستهدف أنشطة النمذجة والاختبار على نطاق صغير تحسين جميع خطوات فصل الأغشية الهجينة.

أولاً، سيتم استخدام أغشية الترشيح النانويNF لتقليل تأثير التلوث والتقشر على اغشية التناضح الامامي FO

بعد ذلك سيتم ضبط غشاء الفصل (التناضح الامامي) بشكل دقيق لضمان التحكم في تدفق الماء العالي جنبًا إلى جنب مع التدفق العكسي المنخفض من السحب إلى محلول التغذية وبالتالي زيادة الكفاءة واستخدام فرق الضغط الأسموزي بين مياه البحر ومحلول السحب.

وأخيرًا، يحتاج الفصل بالتقطير الغشائي إلى تحسين إزالة الماء النقي من محلول السحب، وبالتالي يجب أن يتكيف مع الخواص الكيميائية والفيزيائية لمحلول السحب المصمم لاستعادة الطاقة الحرارية، بالإضافة إلى ظروف درجة الحرارة والضغط المطلوبة لعملية التحلية بالتقطير الغشائي .

تطوير محلول السحب لتحسين نظام التناضح الامامي واسترداد محلول السحب باستخدام الحرارة المهدرة للطاقة الشمسية المركزة

تعد العملية الضرورية لاستعادة محلول السحب ((DS حيث سيتم استخدام جانبًا رئيسيًا في هذا المشروع الحرارة المهدرة من دورة الطاقة الشمسية المركزة لفصل المياه .DS محلول السحب العذبة عن

في الواقع، بعد خطوة التناضح الأمامي، يحتاج محلول السحب إلى التجديد وفصله عن الماء

يعد تجديد محلول السحب عملية مكلفة وتستهلك الكثير من الطاقة ويمكن التحكم فيها عن طريق الضبط الدقيق للحرارة المهدرة المستردة من الطاقة الشمسية المركزة لضمان الاستخدام الأمثل لها كمصدر للطاقة لهذه العملية

ويمكن تحقيق ذلك من خلال تحديد عوامل محددة لمحلول السحب، لزيادة قدرته على التكيف مع مصدر الطاقة الحرارية المهدرة المزود من الطاقة الشمسية المركزة.

تطوير حلول معالجة المياه المالحة المركزة الرجيعة لتقليل الأثر البيئي العام لعمليات تحلية المياه.

وبما أن الهدف من محطة تحلية المياه هو استخراج أكبر قدر ممكن من المياه النقية من مياه البحر، فإن إحدى النتائج الضرورية هي الحصول على محلول ملحي شديد التركيز. كلما زادت كفاءة عملية تحلية المياه، نقصت كمية المياه المالحة الرجيعة ، وبالتالي خف التأثير البيئي.

ولتقليل هذا التأثير ، يدمج هذا المشروع معالجة المياه المالحة كواحدة من أهم أولوياته الهدف هو تقليل التأثير البيئي للمحلول الملحي الرجيع وتطوير استراتيجية تثمين المواد المستخرجة.

وسيوفر التعاون الدولي مع دول مجلس التعاون الخليجي المشاركة في المشروع لشركاء الاتحاد الأوروبي معرفة ثاقبة حول تكوين مياه البحر المحلية لتطوير المعالجة اللازمة

تطوير أغشية فصل مبتكرة لعملية التقطير الغشائي و التناضح الأمامي الهجينة.

تمثل الأغشية محور جميع مراحل عملية تحلية المياه، والتناضح الأمامي ،(NF) والمعالجة المسبقة للترشيح النانوي .(MD) وعمليات التقطير الغشائي ،(FO) في نطاق هذا المشروع ,ستستهدف أنشطة النمذجة والاختبار على نطاق صغير تحسين جميع خطوات فصل الأغشية الهجينة. أولاً، سيتم استخدام أغشية الترشيح النانويNF لتقليل تأثير التلوث والتقشر على اغشية التناضح الامامي FO بعد ذلك سيتم ضبط غشاء الفصل (التناضح الامامي) بشكل دقيق لضمان التحكم في تدفق الماء العالي جنبًا إلى جنب مع التدفق العكسي المنخفض من السحب إلى محلول التغذية وبالتالي زيادة الكفاءة واستخدام فرق الضغط الأسموزي بين مياه البحر ومحلول السحب. وأخيرًا، يحتاج الفصل بالتقطير الغشائي إلى تحسين إزالة الماء النقي من محلول السحب، وبالتالي يجب أن يتكيف مع الخواص الكيميائية والفيزيائية لمحلول السحب المصمم لاستعادة الطاقة الحرارية، بالإضافة إلى ظروف درجة الحرارة والضغط المطلوبة لعملية التحلية بالتقطير الغشائي .

تطوير حلول معالجة المياه المالحة المركزة الرجيعة لتقليل الأثر البيئي العام لعمليات تحلية المياه.

وبما أن الهدف من محطة تحلية المياه هو استخراج أكبر قدر ممكن من المياه النقية من مياه البحر، فإن إحدى النتائج الضرورية هي الحصول على محلول ملحي شديد التركيز. كلما زادت كفاءة عملية تحلية المياه، نقصت كمية المياه المالحة الرجيعة ، وبالتالي خف التأثير البيئي.

ولتقليل هذا التأثير ، يدمج هذا المشروع معالجة المياه المالحة كواحدة من أهم أولوياته الهدف هو تقليل التأثير البيئي للمحلول الملحي الرجيع وتطوير استراتيجية تثمين المواد المستخرجة. وسيوفر التعاون الدولي مع دول مجلس التعاون الخليجي المشاركة في المشروع لشركاء الاتحاد الأوروبي معرفة ثاقبة حول تكوين مياه البحر المحلية لتطوير المعالجة اللازمة

تطوير محلول السحب لتحسين نظام التناضح الامامي واسترداد محلول السحب باستخدام الحرارة المهدرة للطاقة الشمسية المركزة

تعد العملية الضرورية لاستعادة محلول السحب ((DS حيث سيتم استخدام جانبًا رئيسيًا في هذا المشروع الحرارة المهدرة من دورة الطاقة الشمسية المركزة لفصل المياه .DS محلول السحب العذبة عن في الواقع، بعد خطوة التناضح الأمامي، يحتاج محلول السحب إلى التجديد وفصله عن الماء يعد تجديد محلول السحب عملية مكلفة وتستهلك الكثير من الطاقة ويمكن التحكم فيها عن طريق الضبط الدقيق للحرارة المهدرة المستردة من الطاقة الشمسية المركزة لضمان الاستخدام الأمثل لها كمصدر للطاقة لهذه العملية ويمكن تحقيق ذلك من خلال تحديد عوامل محددة لمحلول السحب، لزيادة قدرته على التكيف مع مصدر الطاقة الحرارية المهدرة المزود من الطاقة الشمسية المركزة.

تطوير خارطة طريق للوصول إلى مستويات استعداد تكنولوجي أعلى و بناء استراتيجية قوية لاستيعاب السوق واستغلالها

والشركاء المحليين الآخرين للتنفيذ القوي ACSPباستخدام للمجلس الصناعي في المنطقة وخبرتهم في كل من محطات الطاقة الشمسية المركزة وتحلية المياه سيضمن شركاء المشروع تحديد خط واضح للتطور من مستوى الاستعداد التكنولوجي6 الى مستوى 9 ).

في الواقع، لكي يتمكن النظام من معالجة انبعاثات الكربون الناتجة عن محطات تحلية المياه بكفاءة، فإن الهدف هو ضمان إمكانية تكرار واستيعاب السوق للنماذج المعروضة النهائية

إن مشاركة المجموعات الصناعية القوية في مجمع هذا المشروع ستضمن استجابة التقنيات المطورة في اطاره لمتطلبات التسويق .

التحقق من موثوقية التكنولوجيا وكفاءة استخدامها للطاقة من خلال التجارب المكثفة في بيئة حقيقية في المملكة العربية السعودية

سيتم بناء واختبار النماذج التوضيحية النهائية التي تم تطويرها في اطار هذا المشروع

سيتم تنفيذ التكامل بين نظام الطاقة الشمسية المركزة الحالي و نظام الجيل القادم في منشأة جامعة الملك السعودي للاختبار في بيئة حقيقية.

سيتم إجراء مرحلتين من الاختبارات (الحالة العابرة والطويلة الأجل) في كل دورة وسيتم التحقق من دقة نتائج البرامج النموذجية وكفاءة الطاقة المتوقعة للأجهزة المعروضة.

الهدف من الاختبارات هو التحقق من صحة استراتيجية التكامل من نظام استرداد الحرارة إلى طريقة استرداد محلول السحب بالإضافة إلى قدرتها على التكيف مع دورات الطاقة المختلفة.

علاوة على ذلك، سيتم التحقق من صحة الجيل التالي من دورة الطاقة باعتباره اقتران فعال لإنتاج الكهرباء بالطاقة المتجددة وما يكفي من المياه المحلاة لتكون قادرة على المنافسة مع أنظمة تحلية المياه الأخرى.

سيتم مقارنة سعر الطاقة وسعر المياه المحلاة المنتجة بتقنيات هذا المشروع مع ما ينتج بأحدث التقنيات المتاحة.

ضمان إمكانية وقابلية تكرار تقنيات المشروع في دول مجلس التعاون الخليجي

واستنادًا إلى معرفة شركاء دول مجلس التعاون الخليجي المشاركين في التحالف، سيتم اختبار في هذا المشروع تقنيات تحلية تحت الظروف البيئية المحددة للمنطقة، مثل نسبة المواد الصلبة الذائبة العالية جدًا في مياه البحر في البحرين، والتي تتمتع جامعة البحرين بخبرة في دراستها.

وسيسمح ذلك بتكييف النظام مع الظروف المحلية وزيادة إمكانية تكراره في مواقع أخرى في دول الخليج.

علاوة على ذلك، فإن الابتكارات التي تم إدخالها إلى دورة الطاقة من خلال دمج مزيج ثاني أكسيد الكربون والآلات التوربينية المعدلة، وبالتالي الأصغر حجمًا، بالإضافة إلى العمل في تحسين مخطط التكامل، تستهدف خفضًا مهما في النفقات الرأسمالية للمحطة.

النظام النهائي لن يكون موفرًا للطاقة فحسب، بل سيكون أيضًا أكثر تنافسية من حيث التكلفة مقارنة بمحطات تحلية المياه بالطاقة الشمسية أخرى، مما يوفر ظروفًا أفضل لتكراره

ضمان إمكانية وقابلية تكرار تقنيات المشروع في دول مجلس التعاون الخليجي

واستنادًا إلى معرفة شركاء دول مجلس التعاون الخليجي المشاركين في التحالف، سيتم اختبار في هذا المشروع تقنيات تحلية تحت الظروف البيئية المحددة للمنطقة، مثل نسبة المواد الصلبة الذائبة العالية جدًا في مياه البحر في البحرين، والتي تتمتع جامعة البحرين بخبرة في دراستها. وسيسمح ذلك بتكييف النظام مع الظروف المحلية وزيادة إمكانية تكراره في مواقع أخرى في دول الخليج. علاوة على ذلك، فإن الابتكارات التي تم إدخالها إلى دورة الطاقة من خلال دمج مزيج ثاني أكسيد الكربون والآلات التوربينية المعدلة، وبالتالي الأصغر حجمًا، بالإضافة إلى العمل في تحسين مخطط التكامل، تستهدف خفضًا مهما في النفقات الرأسمالية للمحطة. النظام النهائي لن يكون موفرًا للطاقة فحسب، بل سيكون أيضًا أكثر تنافسية من حيث التكلفة مقارنة بمحطات تحلية المياه بالطاقة الشمسية أخرى، مما يوفر ظروفًا أفضل لتكراره

التحقق من موثوقية التكنولوجيا وكفاءة استخدامها للطاقة من خلال التجارب المكثفة في بيئة حقيقية في المملكة العربية السعودية

سيتم بناء واختبار النماذج التوضيحية النهائية التي تم تطويرها في اطار هذا المشروع سيتم تنفيذ التكامل بين نظام الطاقة الشمسية المركزة الحالي و نظام الجيل القادم في منشأة جامعة الملك السعودي للاختبار في بيئة حقيقية. سيتم إجراء مرحلتين من الاختبارات (الحالة العابرة والطويلة الأجل) في كل دورة وسيتم التحقق من دقة نتائج البرامج النموذجية وكفاءة الطاقة المتوقعة للأجهزة المعروضة. الهدف من الاختبارات هو التحقق من صحة استراتيجية التكامل من نظام استرداد الحرارة إلى طريقة استرداد محلول السحب بالإضافة إلى قدرتها على التكيف مع دورات الطاقة المختلفة. علاوة على ذلك، سيتم التحقق من صحة الجيل التالي من دورة الطاقة باعتباره اقتران فعال لإنتاج الكهرباء بالطاقة المتجددة وما يكفي من المياه المحلاة لتكون قادرة على المنافسة مع أنظمة تحلية المياه الأخرى. سيتم مقارنة سعر الطاقة وسعر المياه المحلاة المنتجة بتقنيات هذا المشروع مع ما ينتج بأحدث التقنيات المتاحة.

تطوير خارطة طريق للوصول إلى مستويات استعداد تكنولوجي أعلى و بناء استراتيجية قوية لاستيعاب السوق واستغلالها

والشركاء المحليين الآخرين للتنفيذ القوي ACSPباستخدام للمجلس الصناعي في المنطقة وخبرتهم في كل من محطات الطاقة الشمسية المركزة وتحلية المياه سيضمن شركاء المشروع تحديد خط واضح للتطور من مستوى الاستعداد التكنولوجي6 الى مستوى 9 ). في الواقع، لكي يتمكن النظام من معالجة انبعاثات الكربون الناتجة عن محطات تحلية المياه بكفاءة، فإن الهدف هو ضمان إمكانية تكرار واستيعاب السوق للنماذج المعروضة النهائية إن مشاركة المجموعات الصناعية القوية في مجمع هذا المشروع ستضمن استجابة التقنيات المطورة في اطاره لمتطلبات التسويق .

أفق 2020

ما هو الأفق 2020

يعد أفق 2020أكبر برنامج بحث وابتكار للاتحاد الأوروبي على الإطلاق بتمويل يقارب 80 مليار يورو متاح على مدى 7 سنوات (2014 إلى 2020)

التمويل متاح

مليار يورو

برنامج البحث والابتكار

مليار يورو

بعد أفق 2020؟

وقد نشرت المفوضية اقتراحها لأفق أوروبا، برنامج بحث وابتكار طموح بقيمة 100 مليار يورو سيتبع أفق 2020