Исследователи нашли способ очищать воду и производить электричество из одного устройства, работающего от солнечного света. Они смогли адаптировать солнечную панель, которая теперь может не только генерировать энергию, но и использует часть полученной тепловой энергии для дистилляции и очистки морской воды. Они полагают, что эта идея может иметь большое значение в первую очередь в странах с жарким солнечным климатом и с ограниченными запасами воды. Ведущий автор этого изобретения ожидает, что коммерческое устройство может быть доступно через пять лет.
Нехватка ресурсов
Чистая энергия и чистая вода являются одними из основных проблем устойчивого развития, особенно в развивающихся странах. Но традиционные подходы к производству электроэнергии требуют расхода огромного количества воды. В США и Европе около 50 % забора воды идет на производство энергии.
Точно так же производство воды путем опреснения в странах с дефицитом этого ресурса связано с огромным потреблением энергии. По оценкам, в арабских странах около 15 % всей электроэнергии используется для производства питьевой воды. Теперь исследователи считают, что они нашли способ объединить эти действия в одном устройстве.
Новое слово в выработке энергии
Существующие современные солнечные панели сталкиваются с физическими ограничениями, касающимися количества солнечного света, которое они могут фактически превратить в электричество. Обычно около 10-20 % лучей, попадающих на панель, становятся энергией. Остальная часть этого тепла считается отходами.
В этом эксперименте ученые сконструировали трехступенчатый мембранный дистиллятор и прикрепили его к задней части фотоэлектрической (PV) панели. Мембрана, по существу, испаряет морскую воду при относительно низких температурах. Исследователи смогли произвести в три раза больше воды, чем обычные устройства, а также выработать электричество с эффективностью более 11 %. Это означало, что устройство генерировало в девять раз больше энергии, чем было достигнуто в ранее опубликованных исследованиях.
Отработанное тепло от фотоэлектрических панелей действительно игнорировалось, никто не думал об этом как о ресурсе. Ученые попытались использовать тепло для генерации водяного пара, который транспортируется через мембрану, а затем конденсируется на другой стороне.
Поскольку это многоступенчатое дистилляционное устройство, оно также позволяет использовать скрытое тепло конденсации для запуска второго цикла испарения воды. Именно поэтому теперь есть возможность получить очень высокий уровень производительности свежей воды.
Возможности и дальнейшее развитие
По мнению авторов, если бы эта технология использования солнечной энергии была расширена и использовалась во всем мире, она теоретически могла бы производить 10 % от общего количества питьевой воды, потребленной в 2017 году. Однако для разработки и коммерциализации этого типа устройства необходимо пройти еще несколько сложных этапов. Существуют некоторые недостатки, связанные с тем, что для сбора достаточного количества солнечного света, обеспечивающего эффективное производство воды, требуется большая площадь поверхности земли.
Этот способ подходит для прибрежных районов, если речь не идет о доставке питьевой воды в город с населением более одного миллиона человек. Эта технология подходит для малых и средних масштабов.
