米国エネルギー省、900万ドルの太陽光淡水化賞の準々決勝進出者を発表

投稿日2020年10月19日作成者

画像@DOE

アメリカ製チャレンジ: 太陽淡水化賞は、4 段階の賞金 900 万ドルのコンテストで、追加の 100 万ドルの支援が提供され、太陽熱発電を使用してきれいな水を生成する低コストの淡水化システムの開発を加速するように設計されています。塩水。 競技者は、競技の各ステージを勝ち進むにつれて賞金を受け取り、最終的には有望な太陽熱淡水化システムのプロトタイプのテストとデモンストレーションの成功に対して 100 万ドルの大賞を獲得します。

この賞は 2019 年 9 月 23 日に発表され、2020 年 4 月 28 日に開始されました。参加者は個人またはチームとしてコンテストに参加できますが、最初のステージから先に進むすべての競技者はチームを編成する必要があります。 競合他社には、民間企業、非営利団体、学術機関、学生、国立研究所の研究者などが含まれる場合があります。

コンテストに参加するには、参加者は太陽熱淡水化コンポーネントまたはシステムのプロトタイプに関するアイデアを、商品化への道筋とともに提出する必要があります。 アイデアが採用された場合、競合他社は現金 50,000 ドルを受け取り、第 2 フェーズに進んでチームを結成し、完全に稼働する太陽熱淡水化システムの計画を練り上げます。

第 3 フェーズに進むために選ばれたチームは、現金 250,000 ドルと、システムを設計するために国立研究所および/または認定パートナー施設で引き換えられる 100,000 ドルのバウチャーを受け取ります。 第 3 フェーズでシステムの詳細な設計を完了する一方で、チームはシステムの構築に必要な許可および承認の文書も取得する必要があります。

コンテストの第 4 段階および最終段階に進むために選ばれたチームには、賞金 750,000 ドルと、さらに 100,000 ドルのバウチャーが授与されます。 これらのチームは、システムを構築し、その動作を実証し、主要なパフォーマンス指標を検証します。 米国エネルギー省が優勝者を決定し、優勝者には賞金 100 万ドルが贈られます。

競合他社は、業界の専門知識を活用し、民間資本にアクセスし、国立研究所、インキュベーター、投資家、業界専門家からなるグループである American-Made Network を通じて指導とサポートを得ることができます。 このネットワークは、淡水化システムのプロトタイプの開発を加速するのに役立つローカル機能へのアクセスも提供します。

162 名の応募者の中から、12 州の準々決勝進出者 19 名が選ばれ、第 2 段階のコンテストに進みました。 2020 年 10 月 19 日に発表されました。

24 時間太陽熱淡水化のための蓄熱場所: カリフォルニア州アルカディアプロジェクトの概要: Element 16 は、脱塩用の低圧蒸気を生成する硫黄ベースの熱エネルギー貯蔵 (TES) 技術を開発している小規模企業です。 硫黄は融点が低く (摂氏 105 度)、コストが低い (1 トンあたり 80 ドル)。 このプロジェクトは、低コストの封じ込め材料を使用することで、硫黄 TES コストを熱量 1 キロワットあたり 15 ドル未満に削減し、熱交換器のコストを削減して、水の平準化コストを立方メートル (m3) あたり 0.50 ドル未満に抑えることを目指しています。

太陽熱による蒸発促進場所: ミネソタ州ミネアポリスプロジェクト概要: ミネソタ大学の研究者らは、表面に金属をコーティングする電気めっき、染色、採掘などの作業を行う産業施設からの少量の塩水を処理する加湿除湿脱塩システムを提案しています。 このプロジェクトでは、大型ファン、蒸発器、ヒートポンプ駆動の凝縮システムを使用して、工業用金属と混合した塩水を管理します。 研究チームは、強制流蒸発器とファンを工業的に調達して、平準化された水コストを 1 立方メートルあたり 1 ドル以下に抑えることを計画しています。

NoAir: 超真空ギャップナノ膜蒸留場所: フロリダ州ゲインズビルプロジェクトの概要: 小規模企業 Focused Sun が率いるこのチームは、熱蒸気圧縮 (TVC) と呼ばれるプロセス用の蒸気を生成し、システムにポンプ動力を提供するリニア フレネル ソーラー コレクター システムを提案しています。 ブラインは膜脱塩 (MD) システムによって予熱され、TVC システムからブラインが供給されてさらに脱塩され、水を回収します。 この MD-TVC システムは、低圧で高いエネルギー効率を達成でき、電力を投入せずに石油やガスの抽出で生成される水を処理するために使用できます。

TSSE 超塩水の脱塩場所: カリフォルニア州サンタバーバラプロジェクトの概要: コロンビア大学主導のチームは、加熱すると高塩分水中の塩水を引きつけ、淡水から分離する溶媒を使用した脱塩技術を提案しています。 供給水の温度が上昇すると、きれいな水が溶媒の上に浮き上がり、その後のサイクルで溶媒を再利用できるようになります。 この方法は、従来の淡水化システムのように蒸発や凝縮を必要としないため、熱効率が高い可能性があります。

収着ベースの ZLD テクノロジー場所: ミシガン州ホートンプロジェクト概要: オークリッジ国立研究所、ミシガン工科大学、アーティック・ソーラー社の研究者チームは、液体排出ゼロを達成するために、多重効用脱塩システム (MED) に吸脱着システムを追加することを提案しています ( ZLD）。 彼らは、MED システムのブライン スラリーからすべての水蒸気量を抽出できる液体を特定し、エネルギー効率の高いモジュール式 ZLD 処理を可能にしました。

ZLD による石油/ガス廃水のポータブル処理場所: オレゴン州コーバリスプロジェクト概要: オレゴン州立大学とミシガン州立大学の研究者チームは、石油とガスの抽出によって生成された水からきれいな水を回収できる加湿-除湿プロセスを推進することを計画しています。 携帯性を考慮して小規模で簡単に設計できる新しいサイクロン分離器は、湿った空気から塩を分離し、プロセスを可能にします。 この技術は、湿った空気を固体の塩粒子から分離することにより、液体排出ゼロ (ZLD) を達成するための費用対効果の高い方法となる可能性があります。 チームは、太陽熱エネルギーと統合され、毎時 250 キログラムまでスケールアップされた実際の生成水ブラインを使用してシステムを実証する予定です。

正浸透 – 生体模倣の働き場所: カリフォルニア州ローナートパークプロジェクトの概要: ハワイ自然エネルギー研究所と、新しい順浸透 (FO) 淡水化技術を開発している中小企業である Trevi Systems の研究者からなるこのチームは、太陽熱集熱器を備えた 500 m3/日の FO システムを構築することを提案しています。熱源。 チームは、スループットを大幅に向上させ、システムのエネルギー要件を下げることにより、FO 描画ソリューションを進歩させます。

STREED – 共鳴エネルギー交換淡水化場所: テキサス州ヒューストンプロジェクトの概要: ライス大学の研究者が率いるチームは、ナノ粒子ベースの高効率でメンテナンスの手間がかからない太陽加熱膜蒸留技術のプロトタイプを開発しました。 チームは、プラントの物理的設置面積を最小限に抑えるためにスパイラル型アーキテクチャを使用する、商業化可能なシステム設計を開発することを計画しています。

ゼロディスチャージ多重効用吸着蒸留器所在地: ニュージャージー州トレントンプロジェクト概要: GreenBlu は、多重効用吸着蒸留技術を使用したミネラル回収機能を備えた、液体排出ゼロの太陽熱脱塩システムのフルプラント プロトタイプを開発します。 このコンセプトは、従来の蒸留技術と比較して、熱効率がはるかに高く、操作とメンテナンスがより簡単になる可能性があります。

モジュール式の安価な太陽熱蒸発脱塩装置場所: マサチューセッツ州アンドーバープロジェクトの概要: Physical Sciences, Inc. は、資本コストを削減するために、低濃度太陽光受光器と多段フラッシュ蒸発器を 1 つのデバイスに統合することを提案しています。 蒸発器は、多数の蒸留ステージを組み合わせて、それぞれが前のステージからの熱出力を利用することで水を効率的に蒸留します。 蒸発器は低温で動作するため、低コストの円筒光学系の使用が可能になります。 研究チームは、円筒管レシーバー内に 20 段の多段フラッシュ装置を構築し、100 m3/日の脱塩水を生成する予定です。

Solar Aqua Flex: オフグリッドソーラースティル場所: テネシー州ナッシュビルプロジェクト概要: ヴァンダービルト大学の研究者が率いるこのチームは、水を脱塩するための、浮遊する柔軟な層状「マット」で作られた多段階膜蒸留システムを開発します。 マットの最上層は非多孔質で熱を吸収します。 蒸発する水層。 蒸気が膜を通過して凝縮した後に最終的に到達する留出層。 供給水層と、 そして給水を加熱する導電層。 このコンセプトは、モジュール式でポータブルになり、同様の既存のシステムよりも生産性が高くなる可能性があります。

管理された塩沈殿物を含むブライン濃度場所: ニュージャージー州ホープウェルプロジェクトの概要: AIL Research が率いるこのチームは、非常に高い塩分濃度の水を処理し、回収熱を使用して供給塩水を予熱できる膜脱塩システムを提案しました。 マグネシウムやカルシウムなどの沈殿しやすいイオンは膜の上のブラインタンク内で過飽和になり結晶化する可能性があるため、膜は耐食性である必要はありません。 塩の沈殿を管理し、回収した熱を利用することで、高塩分濃度の塩水からより多くの水を回収できます。

都市型ソーラーデサルビル場所: メリーランド州カレッジパークプロジェクトの概要: メリーランド大学のエネルギー環境工学センターが率いるチームは、都市部向けの垂直型の建物一体型淡水化システムを開発します。 太陽熱収集器は、システム内の多段真空膜を加熱するためのエネルギー源となります。 この概念は、使用時点での脱塩を分散化する可能性を秘めています。

セラミック膜による膜蒸留場所: コネチカット州ストーズプロジェクト概要: コネチカット大学の研究者が率いるこのチームは、高塩分または化学的に複雑な塩水を処理するために、SETO が資金提供した新しく開発されたセラミック膜技術と太陽集熱器システムを統合します。 セラミック膜は熱的および化学的安定性を提供し、困難な塩水を処理できるようにします。

移動する液体ビーズを使用して雨のサイクルを模倣する場所: カリフォルニア州ロサンゼルスプロジェクト概要: カリフォルニア大学ロサンゼルス校の研究者が率いるこのチームは、高表面積コンポーネントの製造コストを削減する加湿-除湿プロセスを開発しています。 チームは、除湿プロセスに低コストのポリマーストリングアーキテクチャを使用することで、コスト効率とエネルギー効率に優れた高塩分水の脱塩を期待しています。

塩水からの切り替え可能な溶媒水抽出場所: カリフォルニア州ローナートパークプロジェクト概要: アイダホ国立研究所とトレビ システムズの研究者を含むチームは、逆浸透に供給される塩水からカルシウムやマグネシウムなどの「硬質」イオンを除去する、太陽熱を利用した液体/液体抽出プロセスを開発しています。 、従来の脱塩プロセス。 この方法は、プロセスをより幅広いブライン入力条件で操作できるようにし、硬イオンによって引き起こされるスケールを除去するためのメンテナンスの必要性を軽減することにより、逆浸透の効率を向上させることができます。

X-VAP: 自己完結型蒸留場所: テキサス州ヒューストンプロジェクトの概要: Katz Water Technologies は、天然ガスの代わりに太陽熱エネルギーを使用するように、自己完結型のコンパクトな蒸留システムを再設計しています。 このシステムは、閉ループ熱交換器で精製水を蒸留して分離します。 この技術は、必要な場所に真水を供給できるモジュール式のポータブルシステムになる可能性があります。

CCRのLTDisテクノロジー場所: テキサス州フリスコプロジェクトの概要: Crystal Clearwater Resources は、太陽熱を利用して困難な廃棄物の流れを処理し、液体排出ゼロを達成できる「LTDis」蒸発器技術を開発しています。 このコンセプトでは、スプレーベースの蒸発および凝縮チャンバーを使用して、従来の多重効用淡水化プラントのステージをチューブ (凝縮および蒸発に使用される表面) に置き換えます。 真空チャンバー内でのスプレーの直接蒸発と凝縮により、腐食の懸念がなくなり、容器のサイズとコストが削減されます。

100% 太陽光超臨界水淡水化場所: ペンシルベニア州ピッツバーグプロジェクト概要: Epiphany Solar Water Systems は、太陽熱エネルギーを使用して、水を超臨界相に移行させるのに十分な温度と圧力を上昇させて水を淡水化する、水の脱塩および晶析ユニットを開発しました。溶ける。 完全に統合されたシステムは、太陽熱収集器を使用して熱を提供し、超臨界水蒸留物から熱を回収して効率を向上させ、晶析装置を使用して蒸留物から塩を分離します。 この技術は、従来の蒸留技術よりも熱効率が高い可能性があります。

太陽光淡水化賞は国立再生可能エネルギー研究所によって運営されており、American-Made Challenges の一部です。

出典: 米国エネルギー省エネルギー効率・再生可能エネルギー局

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