وقتی نمک‌زدایی با اقتصاد دیجیتال پیوند می‌خورد!

علاوه بر بی ثباتی ژئوپلیتیکی فعلی ، خاورمیانه و شمال آفریقا (MENA) با دو چالش مهم در سیاست روبرو هستند: بحران شدید کم آبی از یک سو و لزوم متنوع سازی اقتصاد از سوی دیگر. این منطقه از نظر منابع آب استرس زا ترین منطقه در جهان است. بیشترین از 5 کشور با بالاترین استرس آب در جهان در منطقه است و بحرین در صدر این لیست قرار دارد.

بحران آب و گزینه های موجود

به طور خاص ، کشورهای عضو GCC (GCC) دارای منابع طبیعی آب شیرین بسیار محدود هستند و به شدت به فناوری آبکاری با کیفیت بالا آب دریا برای تأمین نیازهای شهری و صنعتی خود متکی هستند. در عین حال ، این کشورها ، که اقتصاد آنها به صادرات نفت و گاز متکی است ، به دنبال کاهش وابستگی به درآمدهای نفتی از طریق توسعه صنایع پیشرفته مطابق با چشم انداز ملی مانند “چشم انداز عربستان سعودی” هستند.

در این میان ، یکی از ابتکاری ترین راه حل ها ، ترکیبی از مراکز داده با امکانات نمک زدایی و ایجاد “مراکز داده اطمینان بخش” است. یک استراتژی هوشمند که در عین حال می تواند چالش امنیت آب و تنوع اقتصادی را هدف قرار دهد. زیرساخت های دوگانه ، مانند مراکز داده تجدید نظر ، که از گرمای اضافی یا انرژی اختصاصی برای نمک زدایی استفاده می کنند ، یک راه حل کارآمد و کارآمد برای کشورهایی مانند اعضای شورای همکاری خلیج فارس است.

امنیت آب و تنوع اقتصادی

در خلیج فارس ، امنیت آب بسیار مهم است. این کشورها اکنون عمدتاً برای تأمین آب آشامیدنی خود به نمک زدایی متکی هستند. تقریبا نیمی از آب نمک جهان در خلیج فارس تولید می شود. به عنوان مثال ، عربستان سعودی به تنهایی بزرگترین تولید کننده آب نمک در جهان است و پیش بینی می شود تا سال 2 به 1.2 میلیون متر مکعب در روز برسد. تاکنون ، بیش از 5 میلیارد دلار در پروژه های آب شیرین کن سرمایه گذاری کرده و حدود 5000 بشکه نفت را برای تأمین روزانه این تأسیسات مصرف می کند.

درباره پروژه های سعودی و امارات متحده عربی

از طرف دیگر ، نوسانات جهانی بازار نفت و انتقال به انرژی پاک باعث شده است که کشورهای حوزه خلیج فارس درآمدهای نفتی را برای ایجاد اقتصادهای پایدار و مبتنی بر دانش به ارمغان بیاورند. یکی از ستون های اصلی این تنوع ، توسعه صنعت فناوری اطلاعات و ارتباطات (ICT) ، از جمله خدمات ابری ، هوش مصنوعی و زیرساخت های مراکز داده است. PWC پیش بینی کرده است که ظرفیت مراکز داده در خاورمیانه از حدود 1 گیگاوات در سال به بیش از 1.2 گیگاوات در سال افزایش می یابد. یکی از سریعترین نرخ رشد در جهان. این پروژه ها به مهارت های پیشرفته مهندسی در زمینه های مکانیک ، برق ، زیست محیطی و فناوری اطلاعات نیاز دارند. برنامه های محلی سازی کار مانند “سعودیسم” و “امارات” نیز مطابق با این نیاز هستند.

چشم انداز عربستان سعودی نمونه ای از این رویکرد است. این سند بر توسعه متنوع اقتصادی با توسعه مبتنی بر فناوری تأکید دارد. بیش از 5 میلیارد دلار سرمایه گذاری عمومی در صنایع مدرن مانند تولید پیشرفته ، هوش مصنوعی ، بیوتکنولوژی ، فضا و محاسبات ابری در نظر گرفته شده است.

مرکز داده قابل شارژ چیست؟

ایده “مرکز داده بازیابی” در سال 6 توسط یک مهندس الکتریک اشنایدر معرفی شد. در این مدل ، یک مرکز داده به گونه ای طراحی شده است که از نظر منابع حیاتی مانند انرژی و آب از نظر منابع حیاتی کاملاً کافی باشد. این مرکز انرژی تجدید پذیر خود را در محل تولید می کند (به عنوان مثال ، از طریق پانل های خورشیدی یا توربین های بادی) ، بازیافت کلیه زباله ها و بازیافت تمام آب های مصرف شده یا بازیافت یا با آب نمک زدایی.

در چنین ساختاری ، مرکز داده نه تنها با بستن منبع منابع ، منابع خارجی را مصرف می کند ، بلکه حتی می تواند انرژی یا آب مازاد تولید کند و آن را به جامعه اطراف ارائه دهد. ادغام نمک زدایی با طراحی مرکز داده ، نوآوری کلیدی این مدل است. به خصوص برای مناطق گرم و خشک مانند خلیج فارس.

در حقیقت ، مراکز داده مجهز به فناوری نمک زدایی همان صنایع مبتنی بر دانش را نشان می دهند که خلیج فارس به دنبال توسعه است. حتی اگر تنها بخشی از ظرفیت مراکز داده منطقه از فناوری بازیابی گرمای اضافی برای آب شیرین کن استفاده کند ، می توان روزانه صدها هزار متر مکعب آب تولید کرد. تقریباً رایگان است. این رقم برابر با تولید یک گیاه نمک زدایی متوسط است.

چالش های پیش رو

با این حال ، تحقق این دیدگاه چالش برانگیز نیست. یکی از اصلی ترین موانع ، پیچیدگی فنی ادغام دو سیستم پیشرفته – مرکز داده و واحد آب شیرین کن – است که به مهندسی دقیق و پیشرفته نیاز دارد. چالش دیگر هزینه اولیه است. اگرچه این پروژه ها در طولانی مدت با صرفه جویی در مصرف سوخت و آب مقرون به صرفه هستند ، اما سرمایه گذاری اولیه سنگین ممکن است بازدارنده باشد. بنابراین ، اجرای موفقیت آمیز پروژه های آزمایشی مانند “Neom” و “Masdar” بسیار مهم است.

همچنین ، نیاز بالای انرژی این مراکز یک چالش جدی است. از آنجا که آب شیرین کن در خلیج فارس هنوز به سوخت های فسیلی وابسته است. در این زمینه ، انرژی های مدرن ، مانند راکتورهای مدولار کوچک (SMR) که در ایالات متحده در نظر گرفته شده اند (برای مثال در پروژه جدید آمازون) می توانند جایگزین باشند.

از دیدگاه محیطی ، اگرچه با این فناوری بسیاری از چالش ها کاهش می یابد ، اما مشکل “آب شور” باقی مانده است. آبی که پس از شیرین شدن باقی می ماند بسیار شور و آلوده به مواد شیمیایی است. برای هر لیتر آب شیرین ، حدود 1.5 لیتر پساب شور تولید می شود. هدف نهایی دستیابی به “تخلیه صفر مایع” است. یعنی بهبودی کامل نمک و مواد معدنی ، طبق برنامه Neum. امارات متحده عربی همچنین به دنبال یافتن راه حل های خلاقانه برای استفاده مفید از این پساب ها با راه اندازی یک چالش نوآورانه “بازتاب آب شور” است.

تقطیر چند رنگ

یکی از کاربردی ترین راه های تولید آب شیرین در مراکز داده استفاده از گرمای اضافی برای راه اندازی فرآیند آب شیرین کن حرارتی است. مراکز داده تقریباً تمام انرژی الکتریکی مصرفی خود را به گرما تبدیل می کنند. گرمایی که در حلقه های خنک کننده مایع یا مدارهای کندانسور به 1 تا 2 درجه سانتیگراد می رسد. به جای دفع این گرما ، می توان از آن برای نمک زدایی استفاده کرد.

فاصله چند اثر از فاصله چند اثر از تکنیک از این نظر گزینه بسیار خوبی است. در این روش ، آب دریا در چندین مرحله با فشارهای مختلف گرم می شود و بخار ناشی از آن به طور مداوم تبخیر می شود. این سیستم همچنین با گرمای نسبتاً کم (زیر 2 درجه سانتیگراد) کار می کند و بنابراین با سیستم خنک کننده مراکز داده سازگار است.

تحقیقات نشان می دهد که یک مرکز داده IT می تواند تا 2 لیتر آب شیرین در دقیقه تولید کند. یعنی حدود 2 متر مکعب در روز – مبلغی که می تواند هزاران نفر را ملاقات کند.

این فرایند نمونه ای از “اقتصاد چرخشی” در مهندسی است. به جای از دست دادن انرژی ، از گرمای زباله برای تولید آب استفاده می شود. در نتیجه ، بهره وری کل سیستم افزایش می یابد و انتشار گازهای گلخانه ای گلخانه ای کاهش می یابد.

ایده اطمینان از مراکز داده ، جلب توجه محققان با ادغام واحد آب شیرین کن و مدل سازی آزمایشگاهی نشان داده است که این رویکرد عملی و امیدوار کننده است.

آب مبتنی بر آب مبتنی بر آب

به نظر می رسد چالش های کمبود منابع آب و اقتصاد با محوریت نفت دو موضوع جداگانه است ، اما می توان آنها را با نوآوری تکنولوژیکی یکپارچه برطرف کرد. مراکز داده تقویت شده نمک نمونه بارز این هم افزایی است. جایی که تحول دیجیتال نیز مستقیماً به زندگی انسان کمک می کند. شرایط منحصر به فرد خلیج فارس – انرژی خورشیدی خورشیدی ، کم آبی بدن ، سرمایه گذاری گسترده دولت و سیاست واضح برای توسعه پایدار – بستری مطلوب را فراهم کرده است. داده های اولیه و پروژه های آزمایشی امیدوار کننده هستند: فقط یک مگاوات از قدرت پردازش می تواند روزانه حدود 2 متر مکعب آب تولید کند. در آینده فراتر از نفت ، این راه حل های دو جانبه می تواند کلید رشد اقتصادی پایدار باشد.