تكنولوجيا تحلية المياه تحويل مياه البحر إلى مياه عذبة صالحة للشرب أو صالحة للاستخدام عن طريق إزالة الأملاح والشوائب. تتميز هذه التقنية باستقلاليتها عن الفيضانات والهجرة والتحيز السياسي والقيود المناخية. ولا تتأثر موثوقية إمدادات المياه وجودتها بالموقع الجغرافي أو الظروف البيئية أو الأنماط المناخية أو العوامل الاجتماعية. وفي ظل تضاؤل موارد المياه العذبة بسبب الاحتباس الحراري والتصحر والتلوث البيئي، إلى جانب تزايد عدد سكان العالم، تقدمت تحلية المياه بسرعة في السنوات الأخيرة. وأثبتت أنها خيار موثوق وفعال لإمدادات المياه، وهي بمثابة حل حيوي لمعالجة نقص الموارد في المناطق الساحلية والجزر البحرية.
في الوقت الحالي، تستخدم تحلية المياه في المقام الأول فئتين رئيسيتين من التكنولوجيا: الطرق الحرارية (التقطير) و رو طرق الغشاء (التناضح العكسي).
تشمل الطرق الحرارية الوميض متعدد المراحل (MSF) والتقطير متعدد التأثير (MED). تتضمن طريقة الوميض المتعدد المراحل إدخال مياه البحر الساخنة في وعاء منخفض الضغط للتبخير والتكثيف الفوري؛ بينما تستخدم طريقة التقطير متعدد التأثيرات عدة مرات من البخار لتسخين مياه البحر وتبخيرها بالتتابع. الطرق الحرارية ناضجة وآمنة للغاية ولكنها تستهلك طاقة كبيرة.
تتضمن طرق الغشاء في المقام الأول تقنية التناضح العكسي (RO)، التي تستخدم الضغط العالي لإجبار مياه البحر على المرور عبر غشاء شبه منفذ، مما يحتفظ بالأملاح مع السماح بمرور المياه العذبة. ويكمن الاستهلاك الأساسي للطاقة في التناضح العكسي في الكهرباء التي تستخدمها مضخات الضغط العالي، وهو ما يمثل 40%-50% من التكاليف. ومع ذلك، فإن استهلاكها الإجمالي للطاقة منخفض نسبيًا (حوالي 3-4 كيلو واط ساعة/متر مكعب)، مما يجعلها أسرع تقنيات تحلية مياه البحر نموًا.
تكاليف تحلية مياه البحر تختلف بشكل كبير بناءً على التكنولوجيا والحجم والموقع الجغرافي. ووفقاً للبحوث الدولية والخبرة العملية، تتراوح التكاليف عادةً بين 1 تيرابايت 0.5 إلى 1 تيرابايت 4 تيرابايت 3 للمتر المكعب
في الصين، تكلف تحلية المياه بالتناضح العكسي حوالي $0.61-$1.22/طن، بينما تكلف تقنيات التحلية الحرارية $0.92-$1.83/طن. وبتحويلها إلى التكلفة لكل جالون، فإن هذا يعادل تقريبًا $0.002-$0.005 لكل جالون.
وعلى الصعيد الدولي، تُظهر تكاليف تحلية المياه تنوعًا أكبر. ففي الشرق الأوسط، يمكن أن تؤدي وفورات الحجم والإعانات إلى خفض التكاليف إلى ما يتراوح بين 1 تيرابايت 0.31 و1 تيرابايت 0.61 دولار أمريكي/طن. حتى أن عطاءات مشاريع تحلية المياه الدولية الأخيرة وصلت إلى 0.4 - 0.6 دولار أمريكي/طن. وتحقق بعض المشاريع السعودية التي تستخدم تكنولوجيا اقتران الطاقة الشمسية تكاليف منخفضة تصل إلى 0.4 دولار أمريكي/طن.
فيما يلي مقارنة لتكاليف الإنشاءات لـ 15 محطة تحلية مياه نموذجية:
| اسم المشروع | المنطقة | السعة (10^4 متر مكعب/اليوم) | التكنولوجيا | سنة الإكمال | تكلفة الإنشاءات |
|---|---|---|---|---|---|
| شبيبة 3 | مكة المكرمة، المملكة العربية السعودية | 128.2 | منظمة أطباء بلا حدود، RO | 2019 | $821 مليون |
| سوريك | تل أبيب، إسرائيل | 117.2 | ريال عماني | 2023 | $1.5 مليار دولار |
| رأس الخير | المملكة العربية السعودية | 103.6 | منظمة أطباء بلا حدود، RO | 2014 | $1.76 مليار دولار |
| الطويلة | أبو ظبي، الإمارات العربية المتحدة | 90.92 | ريال عماني | 2022 | $890 مليون |
| مجمع الجبيل 3 أ الصناعي | المملكة العربية السعودية | 60 | ريال عماني | 2022 | $650 مليون |
تتأثر تكاليف تحلية مياه البحر بعوامل متعددة، تشمل في المقام الأول:
نفقات الطاقة: يشكل هذا أكبر عنصر من عناصر التكلفة. فبالنسبة للتناضح العكسي، تمثل تكاليف الكهرباء 41.491 تيرابايت 3 تيرا باسكال من إجمالي النفقات؛ وبالنسبة للتقطير متعدد التأثير، تمثل تكاليف البخار 34.761 تيرا باسكال 3 تيرا تيرا باسكال من إجمالي التكاليف. يؤدي انخفاض أسعار الكهرباء بمقدار 20% إلى خفض تكاليف إنتاج المياه بالتناضح العكسي بمقدار 11.86% للطن الواحد.
استثمار رأس المال: بما في ذلك تكاليف شراء المعدات وتكاليف البناء، وهذا يشكل جزءًا كبيرًا من إجمالي النفقات. تمثل مشتريات المعدات والأدوات حوالي 58% من الاستثمار الرأسمالي. ويمكن أن يؤدي تخفيض 201 تيرابايت 3 تيرابايت من الاستثمار الرأسمالي إلى خفض تكاليف إنتاج التحلية بمقدار 14.681 تيرابايت 3 تيرابايت.
وفورات الحجم: تحقق المشاريع الأكبر حجماً تكاليف أقل للوحدة. وتظهر المشاريع ذات أحجام الإنتاج اليومية الأعلى تكاليف تحلية أقل لكل طن من المياه.
الموقع الجغرافي وجودة المياه: تحدث التكاليف الأعلى في المناطق ذات النوعية الرديئة لمياه البحر أو الوصول المحدود إلى الطاقة منخفضة التكلفة. وعادة ما تكون المناطق الساحلية أقل تكلفة، بينما تميل المناطق الداخلية إلى أن تكون أكثر تكلفة.
اختيار التكنولوجيا: يوفر التناضح العكسي عادةً تكاليف أقل من الطرق الحرارية. ومع ذلك، يمكن تخفيض التكاليف الحرارية بشكل كبير إذا توفرت موارد البخار أو الحرارة المهدرة غير المكلفة.
يشكل استهلاك الطاقة المكون الرئيسي لتكاليف تحلية المياه. بالنسبة لـ عمليات تحلية المياه بالتناضح العكسي, يتراوح استهلاك الكهرباء بين 3-5 كيلوواط/ساعة لكل طن من المياه، حيث تمثل نفقات الكهرباء 401 تيرابايت إلى 501 تيرابايت/ساعة من إجمالي التكاليف.
بالنسبة لعمليات التحلية بالتقطير متعدد التأثير (MED)، يبلغ استهلاك الكهرباء 0.9-1.5 كيلو واط ساعة لكل طن، ولكن هناك حاجة أيضًا إلى طاقة بخارية. عندما يتم الحصول على البخار من بخار العادم أو الحرارة المهدرة، تصبح تكاليف البخار ضئيلة، مما يقلل بشكل كبير من نفقات إنتاج المياه.
يستخدم مشروع رابغ لتحلية المياه في المرحلة الرابعة في المملكة العربية السعودية تكنولوجيا متقدمة، مما يقلل من استهلاك الكهرباء إلى 2.78 كيلوواط ساعة لكل طن من المياه المنتجة. ووفقًا لأسعار الكهرباء الصناعية في المملكة العربية السعودية، تبلغ تكلفة تحلية طن واحد من مياه البحر 1 تيرابايت لكل طن من مياه البحر فقط.
تستلزم مشاريع تحلية المياه على نطاق واسع تكاليف استثمارية كبيرة. وتتفاوت هذه التكاليف بشكل كبير حسب التكنولوجيا والحجم:
وتتطلب مشاريع تحلية المياه بالتناضح العكسي استثمارات تتراوح بين 1,000 و1,500 دولار أمريكي لكل طن من المياه؛ وتتراوح استثمارات مشاريع التحلية بالتقطير الفراغي متعدد التأثير (MEVD) بين 1,200 و2,000 دولار أمريكي لكل طن من المياه.
تشمل أمثلة المشاريع المحددة ما يلي:
وتبلغ الطاقة الإنتاجية لمشروع الجبيل 3A لتحلية المياه في المملكة العربية السعودية، الذي شيدته الصين، 600,000 طن يوميًا باستثمار قدره 1.4 مليون تيراغرام، ومشروع رابغ 3 ينتج بالمثل 600,000 طن يوميًا بتكلفة 1.4 مليون تيراغرام و690 مليون تيرا.
أصبحت تكاليف تحلية المياه المحلاة تنافسية بشكل متزايد مقارنة بمصادر المياه التقليدية. في الصين، يتراوح متوسط تكلفة الطن الواحد من المياه المحلاة في الصين بين 0.8 و0.2 دولار أمريكي، وهو أعلى بكثير من 0.8 إلى 0.9 دولار أمريكي في المشاريع الخارجية المتقدمة. ومع ذلك، تظل أقل من تكاليف نقل المياه في بعض المناطق التي تعاني من ندرة المياه.
أنشأت تشينغداو طاقة تحلية تتجاوز 230,000 طن يومياً. تتقاضى شركة بايفا لتحلية المياه المحدودة متوسط تكلفة استخدام المياه الصناعية 0.9 دولار أمريكي للطن الواحد وتكلفة الاستخدام البلدي 0.75 دولار أمريكي للطن الواحد. وتتقاضى محطة دونغجياكو لتحلية المياه 0.65 دولار أمريكي للطن الواحد من المياه المحلاة.
في حين أن تحلية مياه البحر لا يمكن أن تحل بشكل كامل محل مشاريع تحويل المياه بين الأحواض مثل مشروع تحويل المياه من الجنوب إلى الشمال، إلا أنها تتمتع بمزايا فريدة في المناطق الساحلية. فهي بمثابة مصدر مياه تكميلي لتلبية بعض الطلبات الصناعية والمنزلية على المياه. ومع التقدم التكنولوجي وزيادة حجمها، من المتوقع أن تنخفض تكاليف تحلية المياه بشكل أكبر، مما يعزز قدرتها التنافسية أمام مصادر المياه التقليدية.
نعم، من المتوقع أن تستمر تكاليف تحلية المياه في الانخفاض. فعلى مدى العقدين الماضيين، انخفض استهلاك الكهرباء اللازمة لمعالجة متر مكعب واحد من مياه البحر باستخدام تقنية التناضح العكسي من 5 كيلوواط ساعة إلى أقل من 3 كيلوواط ساعة. وبين عامي 1999 و2017، انخفضت تكاليف التناضح العكسي والتقطير متعدد التأثيرات بدرجة حرارة منخفضة بحوالي 29.751 تيراواط/ثالثة و36.971 تيراواط/ثالثة على التوالي.
تشمل السبل الرئيسية لخفض التكاليف في المستقبل ما يلي:
الابتكار التكنولوجي: تطوير تقنيات تحلية جديدة موفرة للطاقة لتعزيز الجودة الشاملة والقدرة التنافسية الأساسية. وتشمل الأمثلة على ذلك البحث في أغشية الجرافين وأنظمة التناضح الأمامي (FO).
إنتاج المعدات المحلية: سيؤدي تحقيق التصنيع المحلي لمعدات تحلية المياه إلى خفض التكاليف الهندسية لمحطات تحلية المياه المحلية بمقدار 20-301 تيرابايت 3 تيرابايت مقارنة بنظيراتها الأجنبية، مما يخفض تكاليف تحلية المياه المقابلة بمقدار 10-151 تيرابايت 3 تيرابايت.
تحسين الطاقة: تخفيض تكاليف الطاقة بشكل كبير عن طريق استخدام مصادر الطاقة المتجددة (الطاقة الكهروضوئية وطاقة الرياح) لتوليد الطاقة، وتسخير حرارة النفايات الصناعية (مثل غاز المداخن من مداخن محطات توليد الطاقة، وعوادم التبريد من مصانع الصلب)، وتطوير حلول متكاملة “طاقة الرياح - تحلية المياه - إنتاج الهيدروجين”.
وفورات الحجم: مع توسع نطاق المشروع، سيستمر كل من استثمار الوحدة والتكاليف التشغيلية في الانخفاض. ومع توقع أن تصل الطاقة العالمية اليومية لتحلية المياه على الصعيد العالمي إلى 250 مليون متر مكعب بحلول عام 2030، ستصبح وفورات الحجم أكثر وضوحاً.
باختصار، انخفضت تكاليف تحلية مياه البحر من مستويات باهظة في السابق إلى معدلات تنافسية. ومن المتوقع أن تؤدي التطورات التكنولوجية المستقبلية وزيادة الحجم إلى مزيد من التخفيضات في التكاليف، مما يجعل تحلية المياه حلاً رئيسياً لتحديات ندرة المياه العالمية.
كيسارو هي شركة رائدة في تصنيع معالجة المياه ومقرها الصين، وهي متخصصة في تصميم وتصنيع أنظمة معالجة المياه عالية الكفاءة.
مع أكثر من 20 عامًا من الخبرة في هذا المجال، نحن متخصصون في تنشيط مصادر المياه المختلفة، بما في ذلك مياه البحر، ومياه الآبار، ومياه الآبار، ومياه الآبار، ومياه الصنبور، والمياه الجوفية وغيرها.
المنتجات
الشركة
اتصل بنا
