Ključni izsledki
- Znanstveniki so zasnovali samostojen sistem, ki uporablja običajne sončne celice za proizvodnjo elektrike in vode.
- Sistem uporablja poseben hidrogel, ki je spreten pri zbiranju vodne pare iz ozračja.
-
Voda se uporablja za namakanje rastlin in hlajenje plošče, s čimer se poveča njihova učinkovitost.
Solarni paneli ponujajo čudovito možnost za pridobivanje zelene energije in raziskovalci so zdaj našli način, kako jih narediti še bolj uporabne.
Skupina znanstvenikov je ustvarila samostojen sistem na sončno energijo, ki ne uporablja samo sončnih kolektorjev za ustvarjanje energije, ampak uporablja tudi odvečno toploto za izdelavo vode iz zraka.
»Izboljšanje [učinkovitosti] sončnih elektrarn je trenutna potreba,« je za Lifewire prek LinkedIna povedal Sunil Mysore, ustanovitelj in izvršni direktor zagonskega podjetja Hinren Engineering za varčevanje z alternativno energijo in vodo. "To bo pomemben izum v fotovoltaični industriji in bo veliko prispeval k zagotavljanju trajnosti v ciklu voda-energija-prehrana."
Vodni športi
Pod vodstvom Penga Wanga, profesorja znanosti o okolju in inženiringa na Univerzi za znanost in tehnologijo kralja Abdullaha (KAUST), Savdska Arabija, so znanstveniki postavili običajne sončne celice na poseben hidrogel, ki lahko zbira vodno paro v zraku. Ko odvečna toplota iz plošč pride do gela, ta sprosti paro v škatlo, kjer se nato kondenzira v kapljice vode.
Da bi preizkusili koncept, so raziskovalci izdelali prototipno različico svojega sistema in ga preizkusili v treh preizkusih v različnih obdobjih leta. V dveh tednih v najbolj vročem letnem času je sistem iz zraka proizvedel 1519 vatnih ur električne energije in približno dva litra vode. Ta dva litra sta bila porabljena za namakanje 60 vodnih semen špinače, posajenih v plastični škatli, in raziskovalci so ugotovili, da jih je 57 vzklilo in normalno raslo.
V izjavi je Wang opozoril, da želijo znanstveniki uporabiti sistem za poceni oskrbo z energijo in vodo, da bi pomagali milijonom ljudi, ki živijo izven omrežja, zlasti v oddaljenih območjih s suhim podnebjem.
To je vreden cilj glede na to, da Svetovna zdravstvena organizacija (WHO) ocenjuje, da več kot dve milijardi ljudi nima dostopa do varno upravljanih storitev pitne vode. Pravzaprav je poročilo iz leta 2019 revije Our World In Data ugotovilo, da nehigienična voda vsako leto povzroči več kot milijon smrti.
"Naš cilj je ustvariti integriran sistem proizvodnje čiste energije, vode in hrane, zlasti dela za ustvarjanje vode v naši zasnovi, ki nas ločuje od trenutne agro-fotovoltaike," je dejal Wang.
Manj odpadkov
Poleg tega, da uporablja toploto za lovljenje atmosferske vode, znanstveniki ugotavljajo, da hidrogel pomaga povečati tudi učinkovitost sončnih kolektorjev.
Po Mysoreju se manj kot 20 odstotkov energije, ki zadene sončno celico, spremeni v elektriko. Preostanek se spremeni v toploto, zaradi česar postanejo plošče še manj učinkovite.
Wangov sistem pomaga rešiti ta problem z delovanjem v dveh načinih. V načinu hlajenja je hidrogel ves čas izpostavljen atmosferskemu zraku. Ponoči zbira molekule vode, ki ob segrevanju v naslednjem dnevu izhlapijo in odvzamejo odvečno toploto plošči, kar zniža njihovo temperaturo.
"Človeško telo s potenjem zniža temperaturo," pravi Wang. Način hlajenja ne zbira vode, vendar po mnenju raziskovalcev lahko pomaga povečati električno moč solarne plošče za približno 10 odstotkov.
Jordan Macknick, vodilni analitik za energijo, vodo in zemljo pri Nacionalnem laboratoriju za obnovljivo energijo (NREL), je za Lifewire po e-pošti povedal, da bi Wangova raziskava lahko zagotovila smiselno rešitev za sočasno reševanje izzivov dostopa do energije, vode in hrane v območja brez infrastrukture po vsem svetu.
"Vendar še vedno obstajajo izzivi, povezani z zahtevami glede rabe zemljišč teh tehnologij v kontekstu količine vode, ki jo lahko proizvedejo na določenem območju, kar bi lahko omejilo njihov potencial pri povečanju obsega za večje aplikacije," je opazil Macknick.
Da bi zasnovo dokaza koncepta spremenili v dejanski izdelek, ekipa načrtuje ustvariti boljši hidrogel, ki lahko absorbira več vode iz zraka, preden sistem potisne v uporabo v resničnem svetu.
"Zagotavljanje, da imajo vsi na Zemlji dostop do čiste vode in cenovno dostopne čiste energije, je del ciljev trajnostnega razvoja, ki so jih določili Združeni narodi," je dejal Wang. "Upam, da bo naša zasnova lahko decentraliziran sistem napajanja in vode za osvetljevanje domov in zalivanje pridelkov."
