Βασικά Takeaways
- Επιστήμονες επινόησαν ένα αυτόνομο σύστημα που χρησιμοποιεί κανονικά ηλιακά πάνελ για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και νερού.
- Το σύστημα χρησιμοποιεί μια ειδική υδρογέλη που είναι ικανή να συλλέγει υδρατμούς από την ατμόσφαιρα.
-
Το νερό χρησιμοποιείται για την άρδευση φυτών και την ψύξη του πάνελ, αυξάνοντας έτσι την απόδοσή τους.
Οι ηλιακοί συλλέκτες προσφέρουν μια θαυμάσια επιλογή για την παραγωγή πράσινης ενέργειας και οι ερευνητές βρήκαν τώρα έναν τρόπο να τα κάνουν ακόμα πιο χρήσιμα.
Μια ομάδα επιστημόνων δημιούργησε ένα αυτόνομο σύστημα ηλιακής ενέργειας που όχι μόνο χρησιμοποιεί ηλιακούς συλλέκτες για να παράγει ενέργεια, αλλά χρησιμοποιεί επίσης την περίσσεια θερμότητας για να παράγει νερό από τον αέρα.
"Η βελτίωση της απόδοσης των ηλιακών σταθμών είναι η ανάγκη της ώρας", δήλωσε στο Lifewire μέσω LinkedIn η Sunil Mysore, ιδρυτής και διευθύνων σύμβουλος στην εκκίνηση εναλλακτικής εταιρείας εξοικονόμησης ενέργειας και νερού, Hinren Engineering. "Αυτή θα είναι μια εφεύρεση ορόσημο στη βιομηχανία φωτοβολταϊκών και θα συμβάλει σημαντικά στη διασφάλιση της βιωσιμότητας στον κύκλο νερού-ενέργειας-θρέψης."
Θαλάσσια Σπορ
Με επικεφαλής τον Peng Wang, καθηγητή περιβαλλοντικής επιστήμης και μηχανικής στο King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Σαουδική Αραβία, οι επιστήμονες τοποθέτησαν κανονικούς ηλιακούς συλλέκτες πάνω από μια ειδική υδρογέλη που μπορεί να συλλέγει υδρατμούς στον αέρα. Όταν η υπερβολική θερμότητα από τα πάνελ φτάσει στο τζελ, απελευθερώνει ατμό σε ένα κουτί, όπου στη συνέχεια συμπυκνώνεται σε σταγόνες νερού.
Για να δοκιμάσουν την ιδέα, οι ερευνητές κατασκεύασαν μια πρωτότυπη έκδοση του συστήματός τους και το έβαλαν σε τρεις δοκιμές σε διαφορετικές περιόδους του χρόνου. Τις δύο εβδομάδες κατά τη διάρκεια της πιο καυτής εποχής του χρόνου, το σύστημα παρήγαγε 1.519 watt-ώρες ηλεκτρικής ενέργειας και περίπου δύο λίτρα νερού από τον αέρα. Αυτά τα δύο λίτρα χρησιμοποιήθηκαν για να ποτιστούν 60 σπόροι σπανακιού νερού φυτεμένοι σε πλαστικό κουτί και οι ερευνητές παρατήρησαν ότι 57 από αυτούς φύτρωσαν και αναπτύχθηκαν κανονικά.
Σε δήλωσή του, ο Wang σημείωσε ότι οι επιστήμονες θέλουν να χρησιμοποιήσουν το σύστημα για να παρέχουν ενέργεια και νερό φθηνά για να βοηθήσουν τα εκατομμύρια των ανθρώπων που ζουν εκτός δικτύου, ιδιαίτερα σε απομακρυσμένες και ιδιαίτερα περιοχές με ξηρό κλίμα.
Αυτός είναι ένας αξιόλογος στόχος, δεδομένου ότι ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας (ΠΟΥ) εκτιμά ότι πάνω από δύο δισεκατομμύρια άνθρωποι δεν έχουν πρόσβαση σε υπηρεσίες πόσιμου νερού με ασφάλεια και διαχείριση. Στην πραγματικότητα, μια έκθεση του 2019 από το Our World In Data ανακάλυψε ότι το ανθυγιεινό νερό έχει ως αποτέλεσμα πάνω από ένα εκατομμύριο θανάτους κάθε χρόνο.
"Στόχος μας είναι να δημιουργήσουμε ένα ολοκληρωμένο σύστημα παραγωγής καθαρής ενέργειας, νερού και τροφίμων, ειδικά το κομμάτι της δημιουργίας νερού στο σχεδιασμό μας, το οποίο μας ξεχωρίζει από τα σημερινά αγρο-φωτοβολταϊκά", σημείωσε ο Wang.
Λιγότερα απόβλητα
Εκτός από τη χρήση της θερμότητας για την παγίδευση του ατμοσφαιρικού νερού, οι επιστήμονες σημειώνουν ότι η υδρογέλη συμβάλλει επίσης στην αύξηση της απόδοσης των ηλιακών συλλεκτών.
Σύμφωνα με το Mysore, λιγότερο από το 20 τοις εκατό της ενέργειας που προσπίπτει σε ένα ηλιακό πάνελ μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια. Το υπόλοιπο μετατρέπεται σε θερμότητα, με αποτέλεσμα τα πάνελ να γίνονται ακόμη λιγότερο αποδοτικά.
Το σύστημα του Wang βοηθά στην επίλυση αυτού του προβλήματος λειτουργώντας σε δύο λειτουργίες. Στη λειτουργία ψύξης, η υδρογέλη εκτίθεται στον ατμοσφαιρικό αέρα ανά πάσα στιγμή. Κατά τη διάρκεια της νύχτας, συλλέγει μόρια νερού τα οποία, όταν θερμανθούν την επόμενη μέρα, εξατμίζονται και παίρνουν την περίσσεια θερμότητας από το πάνελ, μειώνοντας τη θερμοκρασία τους.
"Είναι το πώς το ανθρώπινο σώμα μειώνει τη θερμοκρασία με την εφίδρωση", λέει ο Wang. Η λειτουργία ψύξης δεν συλλέγει νερό, αλλά σύμφωνα με τους ερευνητές, μπορεί να βοηθήσει στην αύξηση της ηλεκτρικής απόδοσης ενός ηλιακού πάνελ κατά περίπου 10 τοις εκατό.
Jordan Macknick, ο επικεφαλής αναλυτής Energy-Water-Land στο Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (NREL), είπε στο Lifewire μέσω email ότι η έρευνα του Wang θα μπορούσε να προσφέρει μια ουσιαστική λύση για την ταυτόχρονη αντιμετώπιση των προκλήσεων πρόσβασης σε ενέργεια, νερό και τρόφιμα σε περιοχές χωρίς υποδομές σε όλο τον κόσμο.
"Ωστόσο, εξακολουθούν να υπάρχουν προκλήσεις που σχετίζονται με τις απαιτήσεις χρήσης γης αυτών των τεχνολογιών στο πλαίσιο του πόσο νερό μπορούν να παράγουν σε μια δεδομένη περιοχή, γεγονός που θα μπορούσε να περιορίσει τις δυνατότητές τους στην κλιμάκωση για μεγαλύτερες εφαρμογές ", παρατήρησε Macknick.
Για να μετατρέψει το σχέδιο proof-of-concept σε πραγματικό προϊόν, η ομάδα σχεδιάζει να δημιουργήσει μια καλύτερη υδρογέλη που μπορεί να απορροφήσει περισσότερο νερό από τον αέρα προτού ωθήσει το σύστημα σε πραγματική χρήση.
"Το να διασφαλίσουμε ότι όλοι στη Γη έχουν πρόσβαση σε καθαρό νερό και οικονομικά προσιτή καθαρή ενέργεια είναι μέρος των Στόχων Βιώσιμης Ανάπτυξης που έχουν τεθεί από τα Ηνωμένα Έθνη", σημείωσε ο Wang. "Ελπίζω ότι το σχέδιό μας μπορεί να είναι ένα αποκεντρωμένο σύστημα ενέργειας και νερού για να φωτίζει τα σπίτια και τις καλλιέργειες νερού."
