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利用可再生能源的海水淡化技術已引起廣泛關注，目前應用于海水淡化的可再生能源主要有太陽能、風能、地熱能、海洋能等。除了可再生能源之外，核能作為可持續能源在海水淡化中的應用同樣被認為具有安全、經濟和可持續供應大量淡水的潛力。
1.利用太陽能海水淡化技術
太陽能海水淡化可以分為直接法和間接法。在直接法中，太陽能通過熱能收集的過程和脫鹽過程在同一裝置內進行。直接法主要有太陽能蒸餾，即太陽能直接加熱海水產生蒸汽，冷凝得到淡水。根據加熱原理，太陽能蒸餾可分為被動式和主動式。被動式太陽能蒸餾不需要額外的輔助設備，單純依靠陽光照射的熱量來加熱海水，主動式太陽能蒸餾在被動式的基礎上增加輔助設備，將太陽能間接導入系統強化傳熱物質，回收冷凝潛熱。目前，為了克服被動式太陽能蒸餾中低水量的問題，開發了多種主動式太陽能蒸餾。
2.利用風能的海水淡化技術
風能海水淡化主要是利用風力發電機將風的動能轉換為電能來驅動電能消耗的海水淡化方法。主要有兩種實施方式。另一種是風力發電機直接與海水淡化系統連接，利用所產生的電能或轉子葉片旋轉產生的軸功，該方法中海水淡化系統的性能相當于風力發電機的發電功率它會受到不穩定的影響(由風能的不連續性和不穩定性造成)，并且需要在整個系統中加入備用電力系統，例如電池、柴油發電機和飛輪。。風能可以驅動不同的海水淡化系統，如電滲析法(EDI)和多效率蒸餾法(MVC)，但從經濟性和低能耗等角度考慮，風能主要與反滲透相結合。
