- L’usine de désalinisation de Carlsbad, près de San Diego, produit environ 50 millions de gallons, soit 23 000 m³, d’eau douce par jour et fournit près de 10 % de l’eau douce de la région, mais les plus de 18 000 usines de désalinisation dans le monde couvrent moins de 1 % de la demande mondiale en eau.
- L’eau de mer contient généralement environ 35 g de sel par litre ; pour atteindre un niveau potable inférieur à 1 ‰, ou la limite courante de 500 ppm pour l’eau douce, il faut éliminer plus de 98 % du sel.
- La distillation repose sur un principe simple, mais dans l’expérience, produire 200 ml a pris environ 2 heures et 1 kWh ; les installations modernes améliorent l’efficacité thermique grâce à la chaleur fatale, à l’évaporation multi-étages et à la dépressurisation.
- L’osmose inverse (RO) fait passer l’eau à travers une membrane sous une pression élevée, par exemple environ 600 psi ; le dispositif expérimental demandait environ 5 minutes et 1 200 W par litre, mais les usines RO récentes peuvent descendre à 1 à 2 kWh par m³.
- Dans la pratique, les coûts réels cumulent prétraitement, nettoyage et remplacement des membranes ou évaporateurs, post-traitement, gestion de la saumure, prix de l’électricité, ainsi que risques techniques, juridiques, politiques et environnementaux, ce qui rend souvent la désalinisation difficile à justifier face à d’autres sources d’eau.
Les chiffres de base auxquels la désalinisation est confrontée
- L’usine de désalinisation de Carlsbad, près de San Diego en Californie, prélève directement l’eau dans l’océan et produit environ 50 millions de gallons ou 23 000 m³ d’eau douce par jour.
- Cette production représente environ 10 % de l’eau douce de la région.
- Plus de 18 000 usines de désalinisation sont en service dans le monde, mais l’eau qu’elles fournissent représente moins de 1 % de la demande mondiale en eau.
- Les usines de désalinisation consomment un quart de l’énergie utilisée par l’ensemble de l’industrie de l’eau.
- La salinité de l’eau de mer varie légèrement selon les régions et les saisons, mais elle contient généralement environ 35 g de sels dissous par litre.
- Cela correspond à 35 ‰, c’est-à-dire 35 parts per thousand en pourcentage massique par mille.
- Le sérum physiologique médical est à environ 9 ‰ et presque isotonique avec le sang, mais cette concentration n’a pas non plus un goût agréable à boire.
- L’Organisation mondiale de la santé considère qu’au-delà de 1 ‰ de solides dissous, l’eau est généralement difficilement acceptable pour les consommateurs.
- La limite courante de l’eau douce est de 500 ppm, soit 0,5 ‰, une valeur qui additionne non seulement le sel, mais tous les solides dissous.
- Pour rendre l’eau de mer potable, il faut retirer plus de 98 % de son sel.
La distillation est simple, mais se heurte à l’énergie et au tartre
- La distillation est la méthode de désalinisation la plus ancienne et la plus intuitive : on laisse le sel derrière, on chauffe l’eau pour la transformer en vapeur, puis on la condense à nouveau.
- Dans un dispositif expérimental, de l’eau de mer fabriquée maison a été placée dans un ballon puis chauffée sur une hot plate, tandis qu’un circuit d’eau de refroidissement faisait revenir la vapeur à l’état liquide.
- Le produit obtenu ne contenait presque plus de solides dissous, seulement quelques ppm, mais il a fallu environ 2 heures et environ 1 kWh d’électricité pour obtenir 200 ml.
- Si l’on estime la consommation d’eau quotidienne d’un foyer américain à environ 300 gallons, soit 1 100 litres, il faudrait multiplier par environ 500 la taille d’un dispositif expérimental de même efficacité.
- Dans ce cas, il faudrait environ 6 000 kWh par jour.
- Au tarif résidentiel moyen de l’électricité aux États-Unis, cela coûterait environ 800 dollars par jour.
- Les installations de distillation modernes sont conçues pour être bien plus efficaces que ce dispositif expérimental.
- Elles sont parfois implantées avec des centrales électriques au charbon ou au gaz afin d’utiliser la chaleur fatale.
- Elles réutilisent la chaleur issue de la condensation.
- Elles emploient plusieurs étages pour évaporer le liquide plus efficacement.
- Elles abaissent la pression avec des pompes afin de provoquer mécaniquement l’évaporation.
- La distillation pose aussi un problème de tartre (scale).
- Lorsque l’eau bout et disparaît, les dépôts de sel s’accumulent, ce qui rend le transfert de chaleur plus difficile et réduit l’efficacité.
- Ces dépôts doivent être nettoyés régulièrement.
- L’évaporateur flash (flash evaporator) envoie le flux de liquide à travers une vanne de détente pour provoquer l’évaporation à une température inférieure au point d’ébullition, ce qui réduit l’accumulation de tartre.
- C’est un équipement clé qui produit de l’eau douce de manière fiable depuis des décennies dans les usines de désalinisation par distillation, notamment au Moyen-Orient.
L’osmose inverse est plus efficace, mais la pression et la gestion des membranes sont essentielles
- L’osmose inverse (reverse osmosis, RO) consiste à inverser, par la pression, le phénomène naturel d’osmose où l’eau diffuse à travers une membrane.
- La membrane pour eau de mer utilisée dans l’expérience est enroulée en spirale, ce qui offre une grande surface dans un petit volume.
- Elle ressemble à un filtre qui laisse passer l’eau et retient les solides dissous, mais elle agit à une échelle bien plus fine.
- La plupart des usines de désalinisation modernes utilisent la RO comme méthode principale de séparation.
- Elle est généralement beaucoup plus efficace que la distillation thermique.
- Elle consomme toutefois encore beaucoup plus d’énergie qu’une usine classique de traitement d’eau brute.
- Le dispositif expérimental utilise environ 600 psi, soit près de 40 fois la pression atmosphérique normale.
- Même les petits systèmes RO utilisent des pompes haute pression conçues pour fonctionner longtemps.
- Dans l’expérience, un nettoyeur haute pression bon marché a été utilisé à la place d’une pompe dédiée.
- En RO, toute l’eau entrante ne traverse pas la membrane.
- La majeure partie de l’eau passe le long de la membrane et est évacuée sous forme de saumure plus salée (brine).
- L’eau qui traverse la membrane est le perméat (permeate) et sort au centre du carter.
- Fermer la vanne de saumure augmente la pression dans le carter et le débit de perméat, mais sans eau pour emporter le sel, la membrane s’encrasse.
- Les membranes doivent généralement laisser circuler l’eau pendant plusieurs heures avant de s’approcher de leurs performances optimales.
- Le nettoyeur haute pression expérimental était difficile à faire fonctionner aussi longtemps.
- Au bout d’environ 30 minutes, l’eau obtenue contenait 1 à 2 ‰ de solides dissous : pas une eau potable de haute qualité, mais un niveau buvable.
- Dans l’expérience, la puissance cumulée de la pompe booster et du nettoyeur haute pression était d’environ 1 200 W, et produire 1 litre prenait environ 5 minutes.
- Pour produire 300 gallons par jour, il faudrait faire tourner en continu 4 nettoyeurs haute pression.
- Il faudrait plus de 100 kWh par jour, pour un coût d’environ 15 dollars par jour, soit plus de 5 000 dollars par an.
- Les usines RO modernes utilisent de grands racks de membranes de haute qualité, des pompes à haut rendement et des dispositifs de récupération d’énergie de la saumure.
- Le dispositif expérimental nécessite environ 100 kWh pour traiter 1 m³ d’eau de mer, soit 264 gallons.
- Les usines RO modernes peuvent traiter la même quantité avec 1 à 2 kWh.
Les coûts réels augmentent en dehors du procédé de séparation
- Une vraie usine de désalinisation d’eau de mer ne part pas d’eau du robinet comme dans l’expérience : elle traite de l’eau de mer brute contenant, en plus du sel, de la terre, des algues, des matières organiques et d’autres polluants.
- Ces composants peuvent encrasser ou endommager les évaporateurs ou les membranes ; toutes les usines de désalinisation commencent donc par un prétraitement.
- Le prétraitement entraîne des coûts d’injection de produits chimiques et d’entretien des filtres.
- Ces coûts et cette énergie sont engagés avant même l’étape de séparation du sel.
- Même avec un bon prétraitement, les membranes RO ou les évaporateurs doivent être arrêtés et nettoyés régulièrement.
- Avec le temps, ils doivent aussi être remplacés.
- Le perméat RO ou l’eau distillée ne peuvent généralement pas être envoyés directement aux clients.
- L’eau est trop pure : il faut un post-traitement qui réintroduit des minéraux pour obtenir le goût que la plupart des gens préfèrent.
- On ajoute aussi un désinfectant pour éviter une contamination lors du passage dans le réseau de distribution.
- La saumure (brine) est le déchet où le sel retiré de l’eau produite se retrouve concentré dans un plus petit volume d’eau.
- Les usines de désalinisation modernes récupèrent généralement environ la moitié de l’eau entrante.
- La saumure a donc une salinité environ deux fois plus élevée que l’eau de mer ordinaire.
- Rejeter directement en mer une saumure très salée peut avoir des effets environnementaux sur les plantes et animaux proches du fond marin.
- La solution concentrée a en effet tendance à couler.
- De nombreux émissaires utilisent des diffuseurs (diffuser) pour diluer rapidement l’eau salée.
- Elle peut aussi être mélangée à d’autres flux d’eau, comme l’eau de refroidissement d’une centrale ou des eaux usées traitées, afin d’être diluée avant rejet.
- Si ces méthodes ne sont pas possibles, certaines usines doivent injecter la saumure dans le sous-sol, une solution coûteuse.
Comment la désalinisation concurrence les autres sources d’eau
- Le cycle naturel de l’eau distille déjà l’eau de mer grâce à l’énergie solaire, la transporte vers l’intérieur des terres et la fait tomber à la surface.
- Les barrages, réservoirs, canaux, stations de pompage et prises d’eau de surface ont eux aussi des coûts et des impacts environnementaux importants, mais avec les coûts et les besoins énergétiques massifs de la désalinisation d’eau de mer, certaines zones très peuplées pourraient même construire et exploiter de longs pipelines.
- La désalinisation paraît simple en surface, mais lorsque l’on additionne les coûts et la complexité réels, elle est souvent plus difficile à justifier que d’autres options.
- Comme le nucléaire, elle paraît simple en théorie, mais sa complexité opérationnelle est élevée.
- C’est une technologie relativement nouvelle, ce qui rend difficile l’anticipation des problèmes techniques, juridiques, politiques et environnementaux cachés.
- En raison de sa forte demande énergétique, la désalinisation peut lier étroitement le coût de l’eau à celui de l’électricité.
- Pendant les sécheresses, le coût de l’hydroélectricité peut augmenter.
- Si les coûts énergétiques globaux montent, la désalinisation peut devenir moins rentable précisément au moment où elle est le plus nécessaire.
- Dans les régions combinant grande population et grave pénurie d’eau, la désalinisation peut être une solution viable.
- Les plus grandes usines se trouvent dans des pays du Moyen-Orient comme l’Arabie saoudite et les Émirats arabes unis.
- Dans des régions à forte variabilité climatique comme la Californie, le Texas ou la Floride, elle peut aussi devenir un élément du portefeuille d’approvisionnement en eau.
- L’eau désalinisée est plus chère que l’eau des rivières, des réservoirs ou des nappes souterraines, mais elle peut être plus fiable en situation de sécheresse lorsque les autres sources sont limitées ou inutilisables.
- Là où il existe des estuaires ou des nappes saumâtres moins salés que l’eau de mer, la désalinisation peut devenir une source d’eau douce beaucoup plus rentable.
Risques privés et signaux envoyés par le projet de Carlsbad
- Quand le secteur privé assume les risques, la faisabilité des projets de désalinisation peut augmenter.
- Une part importante des grandes usines de désalinisation est exploitée dans le cadre de partenariats avec des sociétés privées de l’eau, plutôt que par des services publics qui financent, construisent et exploitent directement des stations de traitement classiques.
- À travers des contrats d’achat d’eau, les services publics transfèrent les coûts de financement et les risques opérationnels à des entreprises privées, tout en obtenant une structure stable d’achat d’eau.
- Cela réduit aussi la charge pesant sur les conseils d’administration publics, qui auraient sinon à trancher directement des questions technologiques complexes et innovantes avec peu de précédents.
- L’entreprise privée qui exploite l’usine de Carlsbad, dans le comté de San Diego, construit les installations indépendantes de prise d’eau de mer nécessaires après la fermeture de la centrale voisine en 2018, avec un objectif d’achèvement en 2024.
- Les obligations de ce projet ont été relevées à la note BBB par Fitch.
- Cela signifie que les perspectives de l’installation sont jugées relativement stables et que la probabilité de défaut est faible.
- Il ne s’agit que de l’évaluation d’une agence sur un projet et une usine à membranes, mais c’est un signal que les technologies de désalinisation progressent.
1 commentaires
Commentaires sur Hacker News
J’ai l’impression que cet article évite un peu la question centrale
Je ne suis pas physicien, mais à part quelques étapes spéciales comme les UV ou l’oxydation des métaux lourds, la plupart des filtrations relèvent surtout d’une filtration mécanique : des filtres aux pores de plus en plus fins retiennent les bactéries et les particules, les UV décomposent les virus et les oxydants précipitent les métaux
Mais pour le sel, les dipôles de l’eau arrachent les liaisons ioniques et entourent chaque ion d’une coque d’hydratation ; c’est donc trop petit pour être visé par simple taille de pores, et thermodynamiquement trop stable, ce qui impose un apport d’énergie comme l’évaporation, la distillation ou des réactions de précipitation
C’est pour cela qu’on utilise comme alternative moins coûteuse l’osmose inverse, où une forte pression est appliquée à une membrane semi-perméable pour laisser passer les molécules d’eau tout en concentrant les ions dans une saumure ; cela demande moins d’énergie, mais génère un déchet liquide qu’il faut traiter
Quelle que soit la méthode, il faut bien finir par gérer quelque part toute la masse de sel qu’on a retirée
Les matériaux polymères sont des solides amorphes qui possèdent, à cause de l’agitation thermique, des interstices temporaires qui apparaissent et disparaissent ; on ne parle pas de “trous” durables, mais plutôt d’un polymère + eau modélisé comme une seule phase fluide
Il existe aussi des matériaux à pores définis comme les MOF ou les zéolithes, mais même là, l’eau s’adsorbe dans l’espace poreux comme un liquide, et le passage entre pores agit comme une sorte de porte
En pratique, dans les polymères de dessalement, l’eau pénètre très bien avec ou sans sel, et l’explication selon laquelle “les pores sont normalement trop petits pour laisser passer l’eau” n’est pas correcte
Même dans des polymères qui absorbent jusqu’à 50 % de leur poids en eau sans former de glace, on peut filtrer plus de 90 % du sel au-delà de 3000 psi
Sans pression, le sel et l’eau traversent sans sélectivité ; il est donc plus juste de dire qu’on ne tamise pas physiquement l’eau pour la séparer des ions, mais que la pression modifie l’activité de l’eau, laquelle se dissout mieux dans le polymère et s’y déplace plus vite, ce qui produit le dessalement
Si on le lit correctement, il traite bien de plusieurs méthodes de dessalement, comme la distillation et l’osmose, et sa conclusion est assez claire
Le dessalement paraît simple en surface, mais une fois les coûts et la complexité réels pris en compte, il est plus difficile à justifier que d’autres alternatives, en particulier à cause de sa forte demande énergétique ; le prix de l’eau se retrouve donc fortement lié au coût de l’électricité
Le point clé, c’est qu’en période de sécheresse, si le coût de l’hydroélectricité augmente, le coût global de l’électricité monte aussi, et la rentabilité du dessalement peut alors se dégrader précisément au moment où on en a le plus besoin
Pour le dire plus simplement, entre l’eau de mer et l’eau douce potable, il existe une différence d’énergie et d’entropie, et on ne peut pas descendre sous ce coût minimal
Quelle que soit la méthode, les solides dissous finissent par s’accrocher aux surfaces et aux conduites, ou par rester quelque part, et il faut aussi résoudre le problème de leur retrait et de leur élimination
Au final, le rêve d’obtenir proprement une bouteille d’eau incolore et sans goût plus un tas de poudre fine est difficile ; en pratique, on finit plutôt par renvoyer une eau encore plus salée vers la source d’origine en espérant ne pas tuer trop de poissons
Le principe consiste à chauffer davantage la saumure pour que la pression de vapeur au-dessus de celle-ci soit égale à celle au-dessus de gouttelettes d’eau douce sans sel formées du côté froid
Ensuite, il faut comprimer la vapeur pour la condenser à une température légèrement supérieure à celle de la saumure, puis envoyer l’eau distillée et la saumure restante dans des échangeurs thermiques à contre-courant distincts afin de préchauffer l’eau de mer entrante jusqu’à la température de fonctionnement de la colonne
D’un point de vue thermodynamique, cela peut rivaliser avec un procédé d’osmose inverse ayant les mêmes conditions d’entrée et de sortie, et il faut aussi des pompes et des turbines pour ajuster avec peu de pertes le liquide entre la pression ambiante et la pression interne de fonctionnement
L’avantage, c’est que si l’on chauffe directement la saumure avec des capteurs solaires thermiques, on peut condenser sans compression de vapeur, ce qui permet de l’exploiter comme une pompe à chaleur à absorption ouverte de type 1 alimentée par énergie solaire
Le dessalement est moins cher qu’on ne le pense
L’eau dessalée coûte environ 50 cents pour 1000 litres, ce qui correspond à peu près à la quantité d’eau utilisée en une journée par un foyer américain typique
Si l’on peut assurer un approvisionnement entièrement dessalé pour 50 cents par jour, c’est étonnamment bon marché
Si les politiques de l’eau et la gestion/ingénierie des ressources hydriques vous intéressent, je recommande vivement "Let There Be Water: Israel's Solution for a Water-Starved World"
https://en.wikipedia.org/wiki/Desalination#Costs
Comme la Californie le montre, c’est faisable, mais comme le montre aussi la Central Valley, cela ne permet pas de fournir à grande échelle de l’eau douce pour l’agriculture
Même en Californie, où la pénurie chronique d’eau est réelle, les usages résidentiels, commerciaux et industriels, y compris l’arrosage paysager et les terrains de golf, ne représentent au total qu’environ 10 à 20 % selon les précipitations
La production alimentaire, l’eau industrielle, etc. sont autre chose
L’article montre bien les considérations supplémentaires au-delà du traitement de l’eau lui-même, tout en disant aussi que c’est pratique pour de nombreux usages
À Irvine, CA, le tarif résidentiel de base normal est de 1,78 dollar pour 748 gallons, soit presque 3000 litres, donc c’est même plus cher
Cela dit, ce chiffre correspond au coût de production ; le prix payé par le consommateur, qui inclut la distribution et la maintenance après l’usine de traitement, sera plus élevé, mais cela reste malgré tout dans une fourchette raisonnable
Un peu hors sujet, mais comme l’article mentionne l’installation de dessalement de Carlsbad, si vous allez à San Diego et aimez les huîtres, je recommande la visite de Carlsbad Aquafarm
Fait intéressant, cet élevage d’huîtres sert de filtre de prétraitement pour l’usine de dessalement, et il existe une relation symbiotique entre l’usine et l’exploitation
Le dessalement revient en quelque sorte à inverser une réaction endothermique, donc son coût énergétique est relativement élevé, et comme l’eau est utilisée en très grandes quantités, il faut aussi opérer à grande échelle
Surtout, la Terre effectue déjà gratuitement une grande partie du dessalement via des processus géologiques, si bien que le prix de référence du dessalement est proche de 0 dollar par litre
Recueillir l’eau de pluie, barrer les rivières et pomper les nappes phréatiques n’est pas totalement gratuit comme infrastructure, mais le coût marginal du litre suivant est très faible
Le problème n’est pas tant que le dessalement soit difficile en soi, mais qu’il est difficile de le faire à très bas coût et à très grande échelle
Si le besoin est réel et qu’il y a une volonté de mise en œuvre, la technologie nécessaire existe déjà
https://en.wikipedia.org/wiki/Water_supply_and_sanitation_in...
Il y a quelques années, j’ai visité un procédé de sirop d’érable dont l’objectif était exactement l’inverse : concentrer les substances dissoutes dans l’eau
La première étape utilisait l’osmose inverse jusqu’à un certain point, puis la seconde consistait à faire bouillir, tout en récupérant activement la chaleur de la vapeur pour préchauffer le liquide entrant
Tout cela visait à maîtriser le coût énergétique
Il faut récupérer autant que possible la chaleur fatale
En théorie, une distillation continue peut être très efficace puisqu’on retire autant de chaleur qu’on en apporte, mais en pratique l’isolation, les pompes, les échangeurs thermiques, etc. ne sont pas gratuits, et les rendements décroissants arrivent vite à mesure qu’on augmente l’échelle
Ou bien les économies disparaissent-elles à cause du volume et du poids pour l’expédition et la manutention, ou bien n’existe-t-il tout simplement pas de marché du sirop dilué ?
En 2020, le distillateur solaire du MIT a montré une production de 1,5 gallon d’eau douce par heure avec un procédé de distillation membranaire à espace rapproché de 1 mètre carré
Avec 10 000 mètres carrés de ce dispositif, on pourrait produire 150 000 gallons d’eau douce pendant 10 heures de fonctionnement solaire
L’élément clé semble être un espacement de 1,2 cm ou de 80 mm entre les plaques de diffusion, permettant de combiner chauffage solaire, condensation et collecte dans une même zone
Bien sûr, le problème de la collecte des rejets salins demeure, mais on pourrait les éliminer progressivement en répétant le même procédé 3 fois pour faire baisser la salinité à 2 à 3 ‰, soit 0,2 à 0,3 %
Du point de vue énergétique, cette approche du MIT a donné à la méthode solaire passive une nette avance sur l’osmose inverse, mais en facteur de charge l’osmose inverse garde encore un avantage difficile à dépasser
https://news.mit.edu/2020/passive-solar-powered-water-desali...
Ils indiquaient qu’il est courant de prétraiter l’eau avec de l’hydroxyde de sodium, qu’il faut acheter, et proposaient ici une méthode de régénération de l’hydroxyde de sodium à partir du rejet
https://news.mit.edu/2019/brine-desalianation-waste-sodium-h...
C’est peut-être une idée complètement stupide, mais serait-il possible de pomper de l’eau de mer dans un désert chaud et sec, de l’y pulvériser pour la faire s’évaporer naturellement, puis de la récupérer sous forme de pluie douce ?
Quelle quantité d’eau faudrait-il faire évaporer pour augmenter sensiblement les précipitations ?
https://www.youtube.com/watch?v=V2b7ztWvFOg
Même si beaucoup d’eau s’évapore, il est probable que la pluie ne tombe ni là où on en a besoin, ni là où on pourrait la récupérer
Mais cela n’augmente pas les précipitations
Israël dessale plutôt de l’eau pour restaurer des rivières, et cette eau peut finir par atteindre la mer Morte
Si l’on parle d’une échelle bien plus grande, l’océan lui-même est bien plus vaste et l’eau s’évapore déjà en permanence à sa surface
L’être humain ne peut pas créer une zone d’évaporation plus grande que la mer
De plus, l’eau ne s’évapore pas principalement à cause de la chaleur, mais à cause du vent
Les déserts ont beaucoup de chaleur mais relativement peu de vent, alors que la mer est très venteuse
Faire évaporer de l’eau salée laisserait derrière soi une quantité importante de sel solide, ce qui rappelle une situation comme le Great Salt Lake
Le coût de l’énergie peut être, selon les conditions locales, un peu un faux débat
La Californie bride, autrement dit gaspille, d’énormes quantités d’énergie renouvelable au printemps
Si cette énergie pouvait être utilisée de façon saisonnière pour le dessalement et que l’eau douce pouvait être stockée pour plus tard, cela fonctionnerait comme une immense batterie à décalage temporel déplaçant l’excédent énergétique du printemps vers l’été
Même l’énergie renouvelable a un coût, même lorsqu’elle est excédentaire, et les périodes d’excédent d’électricité peuvent ne pas coïncider avec la demande en eau
Il n’y a actuellement pas, et il y en aura probablement encore moins à l’avenir, assez d’énergie renouvelable excédentaire pour distiller ne serait-ce qu’une partie de la consommation d’eau douce
Au final, il faut calculer le coût par kWh de l’électricité utilisée pour le dessalement, et même si l’on surdimensionne l’usine pour utiliser l’électricité excédentaire, cela a un coût
Ce prix risque fort de rendre le coût par gallon d’eau distillée supérieur à celui de l’osmose inverse ou de l’eau acheminée par conduite ; le dessalement reste donc proche d’un dernier recours lorsque tous les autres modes d’approvisionnement en eau douce sont difficiles sur le plan économique
Tant qu’elles ne tournent pas, on ne récupère pas l’investissement, donc cet argent est mieux employé ailleurs, là où ça fonctionne 24 h/24
Surtout en Californie, où l’évaporation augmenterait la salinité et réduirait aussi l’efficacité
Plutôt que d’être difficile, c’est surtout une montée en termes d’énergie.
Revenir sur l’entropie demande de l’énergie, c’est la deuxième loi de la thermodynamique.
Il devient moins cher à mesure que le prix des énergies renouvelables baisse.
Le prix de l’électricité sur le réseau pour les consommateurs inclut la marge des fournisseurs d’énergie ainsi que les coûts d’investissement des moyens de production existants et coûteux comme le gaz, le charbon ou le nucléaire, donc il ne faut pas l’utiliser tel quel.
Dans les régions sèches situées à moins de 40 degrés de l’équateur, le solaire est bien adapté à une production d’énergie abondante et bon marché, à quelques centimes par kWh, et il pourrait passer sous 1 centime dans un avenir proche.
L’eau peut être stockée dans des réservoirs, donc il n’est pas nécessaire de dessaler 24 heures sur 24.
Il faut environ 3kWh pour 1a0000 litres, et même en prenant comme référence l’usage domestique quotidien inefficace d’un foyer américain, cela ne représente que quelques centimes par jour et par ménage.
Ce n’est pas totalement négligeable, mais c’est suffisamment bon marché pour que le dessalement, souvent perçu aux États-Unis comme de la science-fiction, soit une solution courante même dans des régions où le revenu moyen est bien plus faible.
L’énergie libérée quand le sel se mélange à l’eau est faible, environ 3,9kJ/mol.
La masse molaire du sel est de 58g/mol, et la salinité moyenne de l’eau de mer est d’environ 3,6a0%, donc 1㎥ d’eau de mer contient 1000×0.036/0.058=620 moles de sel.
Un dispositif de dessalement parfait n’aurait besoin que de 2,4MJ, soit environ 0.75kWh, pour retirer ce sel.
Si l’électricité coûte 10 centimes par kWh, le prix théorique minimal de 1㎥ d’eau douce est d’environ 8 centimes.
Comme soulever 500 livres ou courir un marathon.
Pensez à un trieur de pièces qui n’utilise que la gravité et des trous de tailles différentes.
Si vous vivez dans une région aride près d’eau salée, savoir fabriquer provisoirement un distillateur solaire vaut la peine comme compétence de base de survie.
C’est vraiment simple, aussi facile à fabriquer qu’un alambic de fortune, et il ne demande aucune énergie externe autre que le soleil.
De même, tout le monde devrait connaître un système élémentaire de purification de l’eau utilisant successivement gravier, sable et charbon.
Cela a aussi de la valeur comme expérience de sciences appliquées à faire avec des enfants.
À mon avis, l’utilisation solaire fondée sur l’eau est aussi un domaine qui mériterait davantage de recherche.
Le photovoltaïque a aussi ses avantages, mais l’eau est bon marché, propre et fiable.
Chauffer de l’eau au soleil pendant la journée pour l’utiliser ensuite au chauffage la nuit est une approche simple et familière, et il existe peut-être, à une certaine échelle, un cycle de Carnot économiquement intéressant.
Il existe aussi des installations de solaire thermodynamique à sels fondus qui fonctionnent de manière similaire.