全球許多人口稠密的沿海地區(qū)遭受嚴重干旱。為了向這些地區(qū)提供淡水，同時還考慮如何利用清潔能源資源有效地生產(chǎn)水，麻省理工學院和夏威夷大學的一組研究人員創(chuàng)建了一個結(jié)合泵浦的共生系統(tǒng)的詳細分析。水電儲能系統(tǒng)和反滲透海水淡化廠，可以在一個大型工程項目中滿足這兩方面的需求。

研究人員在可持續(xù)能源技術(shù)和評估中發(fā)表的一篇論文中分享了他們的發(fā)現(xiàn)，他說這種組合系統(tǒng)最終可以帶來成本節(jié)約，收入和就業(yè)機會。

二十年前京都大學的合成化學和生物化學教授Masahiro Murakami首次提出了使用水電系統(tǒng)來支持反滲透海水淡化廠的基本思路，但從未詳細研究過。

“那時候，可再生能源太貴了，石油太便宜了，”該論文的合著者，麻省理工學院機械工程教授亞歷山大斯洛克姆說。“現(xiàn)在氣候變化，人口增加，以及逃離干旱和飽受戰(zhàn)爭蹂躪的地區(qū)的難民潮，并沒有極端的需求和緊迫感。”

現(xiàn)在認識到這個概念的潛力，Slocum和他的合著者 - 麻省理工學院的Maha Haji，Sasan Ghaemsaidi和Marco Ferrara; 夏威夷大學的Zachary Trimble開發(fā)了詳細的工程，地理和經(jīng)濟模型，以探索系統(tǒng)的規(guī)模和成本，并進一步分析，以評估其在世界任何特定地點的可行性。

通常，能源和水系統(tǒng)是分開考慮的，但將兩者結(jié)合起來有可能提高效率并降低資本成本。這種方法被稱為“一體化泵送水力反滲透(IPHRO)系統(tǒng)”，這種方法使用位于沿海地區(qū)附近高山的襯砌水庫來儲存海水，海水使用來自可再生能源或核電站的多余電力進行抽水。當電網(wǎng)需要能量時，水流下坡以產(chǎn)生水力發(fā)電。水庫高度超過500米時，壓力足以供應反滲透設備，無需單獨的泵。另一個好處是通常用于發(fā)電的水量約為產(chǎn)生淡水所需量的20倍。這意味著來自反滲透裝置的鹽水流出物在流入海洋之前可以被流經(jīng)水力渦輪機的水大大稀釋，這降低了反滲透流出系統(tǒng)的成本。

作為他們研究的一部分，Slocum的團隊開發(fā)了一種算法，可以計算出距離海洋和山脈高度的位置，以探索可以安裝IPHRO系統(tǒng)的世界各地。此外，該團隊還確定了可能提供電力和水的IPHRO系統(tǒng)位置 - 根據(jù)美國平均每天產(chǎn)生50千瓦時能量和500升淡水 - 為100萬人提供服務。在這種情況下，500米高的水庫只需要一平方公里的大小和30米深。

該團隊的分析表明，在南加州，2800萬人實際上可以滿足所有的電力和水需求。IPHRO系統(tǒng)可以位于加利福尼亞海岸的山區(qū)或墨西哥的蒂華納，還可以為成千上萬的人提供長期建設和可再生能源工作。調(diào)查結(jié)果顯示，要建立這個系統(tǒng)，每人的費用將在5,000美元到10,000美元之間。這將涵蓋系統(tǒng)所有元素的成本 - 包括可再生能源，水電系統(tǒng)和反滲透系統(tǒng) - 為每個人提供所有必要的可再生電力和淡水。

該團隊在麻省理工學院國際科學技術(shù)計劃(MISTI)計劃的支持下與以色列和約旦的同事合作，詳細研究了中東可能的地點，因為豐富的淡水和持續(xù)的可再生能源可以幫助實現(xiàn)穩(wěn)定。區(qū)域。IPHRO系統(tǒng)可能為穩(wěn)定的經(jīng)濟增長奠定基礎，提供當?shù)鼐蜆I(yè)機會和貿(mào)易機會，正如Slocum的文章中所假設的那樣，IPHRO系統(tǒng)可能有助于減輕移民問題，這是這些機會的直接結(jié)果。

“考慮到歐洲每個難民的成本大約是每年25,000歐元，難民被同化需要幾年的時間，建立在中東的IPHRO系統(tǒng)可以為新的社區(qū)和歐盟的貿(mào)易伙伴提供支持。這是世界考慮的一個非常好的選擇，“Slocum說。“如果我們創(chuàng)造一個為人們提供清潔能源，水和工作的可持續(xù)系統(tǒng)，那么人們將為自己創(chuàng)造真正想要居住的新機會，世界可以成為一個更好的地方。”