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在美國石油公司——埃克森美孚（Exxon Mobil）擔任專利律師的10年時間里，Gary Katz于2016年創立Katz Water Technologies（卡茨水技術公司）并啟動離網海水淡化項目，最初傾向于利用油井中燃燒氣體來凈化“產出水”。

然(ran)而，Katz在德克薩(sa)斯州的(de)一(yi)次電話中向SolarPACES記者(zhe)表示(shi)：石油和天然(ran)氣生(sheng)產基地非(fei)常(chang)需要凈(jing)化水，而且有相當多(duo)的(de)廢棄的(de)天然(ran)氣還(huan)可(ke)以(yi)用來取(qu)暖。但是(shi)，美國能(neng)(neng)源部（DOE）在推(tui)出太陽能(neng)(neng)海水淡化創(chuang)新的(de)征求意(yi)見書（RFP）時，讓我意(yi)識到這種技(ji)術路線可(ke)以(yi)改(gai)變。已經成立4年(nian)的(de)初創(chuang)企業Katz Water Technologies團(tuan)隊(dui)贏得(de)了(le)DOE逐步頒發的(de)一(yi)系列獎(jiang)項(xiang)的(de)前(qian)兩(liang)個階段，以(yi)開發其離(li)網淡化的(de)利用集中式(shi)太陽能(neng)(neng)（CST）的(de)版本。

“這是一場多階段(duan)的(de)價(jia)格(ge)競爭。在第(di)一輪(lun)中，我(wo)(wo)們(men)(men)獲得了(le)5萬(wan)(wan)美元(yuan)的(de)現金(jin)(jin)(jin)獎勵(li)，這使我(wo)(wo)們(men)(men)能夠構建原(yuan)型(xing)樣(yang)機，第(di)二輪(lun)我(wo)(wo)們(men)(men)獲得了(le)25萬(wan)(wan)美元(yuan)的(de)現金(jin)(jin)(jin)獎勵(li)。有了(le)這些資金(jin)(jin)(jin)，我(wo)(wo)們(men)(men)已經并將繼續大(da)力推(tui)進這項(xiang)技(ji)術。下一階段(duan)，我(wo)(wo)們(men)(men)正在準備一個可行性的(de)項(xiang)目方案，如果美國(guo)國(guo)家發展部接受它，我(wo)(wo)們(men)(men)將得到(dao)75萬(wan)(wan)美元(yuan)的(de)獎金(jin)(jin)(jin)。

工業廢熱是很難賣的

在(zai)最(zui)初的(de)可再生(sheng)能源(yuan)海水淡化申請中，創業公(gong)司(si)提到了太(tai)陽熱能，但(dan)實際上Katz最(zui)初認(ren)為(wei)工(gong)(gong)業廢熱能是理想的(de)來源(yuan)。但(dan)他遺憾地指出：“作為(wei)一家初創公(gong)司(si)，我(wo)們(men)必須轉向市(shi)場所支持(chi)的(de)方向，盡管從理論上講，運行(xing)凈化系(xi)統的(de)工(gong)(gong)業廢熱能是免(mian)費的(de)，但(dan)我(wo)們(men)接觸(chu)的(de)工(gong)(gong)業工(gong)(gong)廠并不太(tai)希(xi)望讓(rang)我(wo)們(men)在(zai)現場測試這個想法。”

在許(xu)多(duo)工業應用(yong)中，如石化(hua)精(jing)煉、化(hua)學品和采礦業，所產生的廢熱能足(zu)(zu)以凈化(hua)水(shui)。問(wen)題是，要(yao)說服這些工業工廠(chang)允(yun)許(xu)我(wo)們改造或修改他(ta)們的熱交(jiao)換(huan)器，當然這個(ge)改造過程可能是昂(ang)貴的，這取(qu)決(jue)于量(liang)的大(da)小。雖然這不是一件(jian)容(rong)易(yi)的事，工廠(chang)業主也沒(mei)有表現(xian)出足(zu)(zu)夠的興趣，但(dan)我(wo)沒(mei)有放(fang)棄(qi)這個(ge)設想(xiang)。目前我(wo)們更加渴望(wang)能應用(yong)這項技術的市場。他(ta)補充道。

Katz Water Technologies前兩年(nian)運營中，開發(fa)了一種由喇叭氣體驅動(dong)的離網海水(shui)淡(dan)化技術(shu)，因為石油和天(tian)然氣客(ke)戶比工(gong)業公司更愿意與(yu)他們合作，因此，我們開發(fa)了一個系統(tong)，可以在(zai)油氣井站(zhan)點運行天(tian)然氣以凈(jing)化受污(wu)染的水(shui)，生產高質(zhi)量的淡(dan)水(shui)。

因(yin)為美國(guo)能(neng)源部(bu)的(de)這(zhe)一獎(jiang)項，Katz目前正在開發新的(de)太(tai)陽能(neng)系統——利用集中式太(tai)陽熱能(neng)技術進行(xing)脫(tuo)鹽(yan)，可以應用于沒有天然(ran)氣(qi)的(de)油井的(de)某(mou)些偏(pian)遠(yuan)地(di)區。據(ju)他們(men)了解，太(tai)陽能(neng)海水淡(dan)化裝置不僅(jin)環(huan)保，而且可以緩(huan)解向(xiang)偏(pian)遠(yuan)地(di)區運送燃料的(de)后勤需(xu)求。我們(men)希望(wang)在明年某(mou)個時候建成每天一百立方(fang)米的(de)太(tai)陽能(neng)海水淡(dan)化廠，然(ran)后轉型成為我們(men)的(de)第一個商用太(tai)陽能(neng)產品。

農業海水淡化市場規模較大

在此過程中，Katz還發現了一個更大的(de)市場(chang)——農業海(hai)水淡化，甚至凈化水，以(yi)達(da)到人類可以(yi)直接飲(yin)用的(de)水。

“即(ji)使(shi)在(zai)美國，也(ye)(ye)存在(zai)著偏遠(yuan)的(de)(de)農村(cun)，那(nei)里的(de)(de)水(shui)(shui)源正在(zai)受到損害，地表水(shui)(shui)和(he)地下水(shui)(shui)要么(me)被污染，要么(me)鹽水(shui)(shui)侵入，因(yin)(yin)此不(bu)能(neng)用(yong)于農業生產。通常，這(zhe)些(xie)偏遠(yuan)的(de)(de)農場和(he)牧(mu)場無法(fa)獲得電(dian)(dian)力(li)或天然(ran)氣。而(er)不(bu)選擇反滲(shen)透海水(shui)(shui)淡化，也(ye)(ye)是因(yin)(yin)為用(yong)電(dian)(dian)原因(yin)(yin)。”他指(zhi)出，“而(er)另一個市場，則(ze)是位于偏遠(yuan)地區(qu)的(de)(de)軍事(shi)活(huo)動和(he)人道主義組織區(qu)域，那(nei)里的(de)(de)水(shui)(shui)不(bu)適合飲用(yong)，因(yin)(yin)此他們要么(me)必須在(zai)基地上(shang)大量供水(shui)(shui)，要么(me)運用(yong)重型噴(pen)氣燃料(liao)的(de)(de)發(fa)電(dian)(dian)機發(fa)電(dian)(dian)，以運行(xing)反滲(shen)透工廠(chang)。因(yin)(yin)此，一個離網工作的(de)(de)太陽熱(re)能(neng)驅(qu)動的(de)(de)海水(shui)(shui)淡化系統，對于緩解(jie)遠(yuan)程作業有巨大的(de)(de)價值。”

由于最初的(de)設計，是使用化(hua)石(shi)燃料作(zuo)為(wei)熱(re)能(neng)(neng)，因此滿足(zu)美國能(neng)(neng)源部獎勵要求的(de)唯一變化(hua)是，將(jiang)熱(re)源轉(zhuan)換為(wei)太陽能(neng)(neng)。

Katz解(jie)釋道："我(wo)們獲得專利(li)的(de)(de)改進(jin)是，在(zai)熱(re)交換器內進(jin)行(xing)(xing)蒸餾（包括傳熱(re)、蒸餾和(he)分離(li)）的(de)(de)能力；而過去，換熱(re)器需要多個設備和(he)工藝步驟(zou)，這意味著(zhu)更(geng)多的(de)(de)成(cheng)本(ben)和(he)更(geng)多的(de)(de)能源運行(xing)(xing)。但是，通過我(wo)們的(de)(de)簡化(hua)系統，我(wo)們只需一(yi)臺設備，即可在(zai)12秒內將水中溶解(jie)的(de)(de)污染(ran)物清除99%以上。因此，我(wo)們可以采取(qu)一(yi)些(xie)污染(ran)最嚴重(zhong)的(de)(de)水，并(bing)將其轉(zhuan)化(hua)為淡(dan)水質(zhi)量，非常快(kuai)。”

作(zuo)為一名專利律師和企業家，Katz在評估技(ji)術方(fang)(fang)面有20年的(de)(de)經(jing)驗(yan)，因此，Katz將太(tai)(tai)陽能集熱(re)器(qi)供(gong)應(ying)商外包給Rackam Group，該集團已在美國、加拿大、巴西和西班牙部署了太(tai)(tai)陽能集熱(re)器(qi)模塊。他明(ming)白(bai)，自己沒有太(tai)(tai)陽能研發的(de)(de)背景，采購太(tai)(tai)陽能集熱(re)器(qi)將是其(qi)海水淡化初創(chuang)公司的(de)(de)明(ming)智(zhi)解決方(fang)(fang)案。

預計下個(ge)月，Katz采購的(de)Rackam開發(fa)的(de)10kWth、20英(ying)尺雙(shuang)軸太陽能(neng)槽式集熱(re)(re)器即可交付，這樣他們(men)就可以用(yong)他們(men)的(de)核心海水(shui)淡化技術測(ce)試整(zheng)個(ge)系統(tong)，利用(yong)太陽能(neng)集熱(re)(re)器將水(shui)加熱(re)(re)到250℃進(jin)行熱(re)(re)海水(shui)淡化。

Heat2Hydro并入Rackam運行

“Heat2Hydro合并后，組(zu)建了(le)更大的(de)Rackam集團(tuan)，”Heat2Hydro公(gong)司首席(xi)技術官(guan)Angelo Chialva解釋道(dao)，他的(de)太陽(yang)能熱工程背(bei)景(jing)可以追溯到(dao)十多年前在(zai)美國(guo)太陽(yang)能熱發電（CSP）產(chan)品組(zu)合以及南美洲工作的(de)經驗。

Chialva希望在(zai)NREL的(de)幫助(zhu)下將其性能數據公開(kai)，以解決性能數據不足(zu)的(de)問題。他認為，對各(ge)種太陽能熱元件進行驗證測試至關(guan)重要，這給潛在(zai)客戶(hu)和供應商帶來了確(que)定性。因此，為揭開(kai)美國公司(si)技術(shu)的(de)神秘面紗，Rackam計劃通過與科羅拉多州NREL的(de)持續CST工作關(guan)系，公開(kai)自己(ji)的(de)結果（無論好壞）。

Chialva表示，我們在(zai)這(zhe)里(li)可以汲取以往的經(jing)驗教(jiao)訓，并為客(ke)戶提(ti)供最(zui)好的技術。Heat2Hydro已根據(ju)早期(qi)(qi)學習(xi)成果縮(suo)小了(le)范(fan)圍，在(zai)此過程中放棄了(le)兩(liang)個早期(qi)(qi)系(xi)統(tong)版本(ben)，轉而獲得了(le)效率達到70％的系(xi)統(tong)，而且成本(ben)更低(di)。因此，他們現(xian)在(zai)可以用不到3年的回收來滿足30年的使用壽命。

Chialva堅(jian)信，海水(shui)淡(dan)化等(deng)工業熱應用(yong)是除發電外，利(li)用(yong)集中式太(tai)陽能熱利(li)用(yong)技術的更好方法。與需要大量初(chu)始(shi)資本投資為(wei)數百萬(wan)美元的系統不同，利(li)用(yong)太(tai)陽能進行像Katz WaterTechnologies這樣的水(shui)回收應用(yong)，將是太(tai)陽能熱的下一個大用(yong)途。