Kluczowe dania na wynos
- Naukowcy opracowali samodzielny system, który wykorzystuje zwykłe panele słoneczne do wytwarzania zarówno energii elektrycznej, jak i wody.
- System wykorzystuje specjalny hydrożel, który doskonale zbiera parę wodną z atmosfery.
-
Woda jest używana do nawadniania roślin i chłodzenia panelu, zwiększając w ten sposób ich wydajność.
Panele słoneczne oferują wspaniałą opcję generowania zielonej energii, a naukowcy znaleźli sposób, aby uczynić je jeszcze bardziej użytecznymi.
Zespół naukowców stworzył zasilany energią słoneczną, samodzielny system, który nie tylko wykorzystuje panele słoneczne do generowania energii, ale także wykorzystuje nadmiar ciepła do wytwarzania wody z powietrza.
„Poprawa wydajności elektrowni słonecznych jest potrzebą chwili” – powiedział Lifewire Sunil Mysore, założyciel i dyrektor generalny alternatywnego start-upu zajmującego się oszczędzaniem energii i wody, Hinren Engineering. „Będzie to przełomowy wynalazek w branży fotowoltaicznej i znacznie przyczyni się do zapewnienia zrównoważonego rozwoju w cyklu wody-energii-odżywiania”.
Sporty wodne
Pod kierunkiem Peng Wang, profesora nauk o środowisku i inżynierii na Uniwersytecie Nauki i Technologii im. Króla Abdullaha (KAUST) w Arabii Saudyjskiej, naukowcy umieścili regularne panele słoneczne na specjalnym hydrożelu, który może gromadzić unoszącą się w powietrzu parę wodną. Gdy nadmiar ciepła z paneli dostanie się do żelu, uwalnia on parę do pudełka, gdzie jest następnie skraplana w krople wody.
Aby przetestować koncepcję, naukowcy zbudowali prototypową wersję swojego systemu i poddali go testom w trzech testach o różnych porach roku. W ciągu dwóch tygodni, w najgorętszej porze roku, system wytworzył 1519 watogodzin energii elektrycznej i około dwóch litrów wody z powietrza. Te dwa litry wykorzystano do nawodnienia 60 nasion szpinaku wodnego zasianych w plastikowym pudełku, a naukowcy zauważyli, że 57 z nich wykiełkowało i rosło normalnie.
W oświadczeniu Wang zauważył, że naukowcy chcą wykorzystać ten system do taniego dostarczania energii i wody, aby pomóc milionom ludzi żyjących poza siecią, szczególnie na odległych obszarach o suchym klimacie.
To godny cel, biorąc pod uwagę, że Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) szacuje, że ponad dwa miliardy ludzi nie ma dostępu do bezpiecznie zarządzanych usług wody pitnej. W rzeczywistości, raport Our World In Data z 2019 roku wykazał, że niehigieniczna woda jest przyczyną ponad miliona zgonów każdego roku.
„Naszym celem jest stworzenie zintegrowanego systemu produkcji czystej energii, wody i żywności, zwłaszcza części związanej z tworzeniem wody w naszym projekcie, co odróżnia nas od obecnej agro-fotowoltaiki” – zauważył Wang.
Mniej odpadów
Oprócz wykorzystania ciepła do zatrzymywania wody atmosferycznej, naukowcy zauważają, że hydrożel pomaga również zwiększyć wydajność paneli słonecznych.
Według Mysore mniej niż 20 procent energii, która trafia na panel słoneczny, zamienia się w energię elektryczną. Reszta jest zamieniana na ciepło, co powoduje, że panele stają się jeszcze mniej wydajne.
System Wanga pomaga rozwiązać ten problem, działając w dwóch trybach. W trybie chłodzenia hydrożel jest cały czas wystawiony na działanie powietrza atmosferycznego. W nocy zbiera cząsteczki wody, które po podgrzaniu następnego dnia odparowują i odbierają nadmiar ciepła z panelu, obniżając ich temperaturę.
„W ten sposób ludzkie ciało obniża temperaturę poprzez pocenie się” – mówi Wang. Tryb chłodzenia nie zbiera wody, ale według naukowców może pomóc zwiększyć moc elektryczną panelu słonecznego o około 10 procent.
Jordan Macknick, główny analityk Energy-Water-Land w National Renewable Energy Laboratory (NREL), powiedział Lifewire w e-mailu, że badania Wanga mogą dostarczyć sensownego rozwiązania, które pozwoliłoby jednocześnie sprostać wyzwaniom związanym z dostępem do energii, wody i żywności w obszary pozbawione infrastruktury na całym świecie.
„Jednak wciąż istnieją wyzwania związane z wymaganiami dotyczącymi użytkowania gruntów w tych technologiach w kontekście ilości wody, jaką mogą one wytworzyć na danym obszarze, co może ograniczyć ich potencjał w zakresie zwiększania skali dla większych zastosowań” – zauważył. Macknick.
Aby przekształcić projekt weryfikacyjny w rzeczywisty produkt, zespół planuje stworzyć lepszy hydrożel, który będzie w stanie wchłonąć więcej wody z powietrza przed wprowadzeniem systemu do użytku w świecie rzeczywistym.
„Zapewnienie wszystkim na Ziemi dostępu do czystej wody i przystępnej cenowo czystej energii jest częścią Celów Zrównoważonego Rozwoju wyznaczonych przez ONZ” – zauważył Wang. „Mam nadzieję, że nasz projekt może być zdecentralizowanym systemem zasilania i wody do oświetlenia domów i podlewania upraw”.
