30.07.2019

Неужели ученым удалось создать солнечные панели будущего?

Пока одна часть ученых и исследователей ищут инновационные способы сделать солнечные панели более эффективными и конкурентоспособными по цене, другая, в свою очередь, разработала новую технологию солнечной системы с бонусом - производством питьевой воды.

uaEnergy

228

0

Неужели ученым удалось создать солнечные панели будущего?

Ученые из Саудовской Аравии, сотрудники Университета науки и технологий имени короля Абдуллы (KAUST), спроектировали специальный девайс, который генерирует не только электричество, но и чистую, питьевую воду. Для обоих процессов используется исключительно возобновляемая энергия.  

Профессор Пэн Ван из Университета науки и техники имени короля Абдуллы

Данная технология может стать серьезным прорывом не только в солнечной энергетике. К тому же она поможет огромной части населения мира получить доступ к чистой питьевой воде. Наиболее актуальна данная тема будет в засушливых и бедных районах Африки.

Устройство, разработанное учеными из Университета Саудовской Аравии, до сих пор лишь небольшая, но проверенная технология. Пока что она находится на ранней стадии разработки, но исследователи надеются, что в будущем они смогут разработать систему в большем размере и, возможно, внедрить ее в больших масштабах производства.  

В разработке установки помогали ученые из Университетского центра опреснения и повторного использования воды. Под руководством профессора Вэньбина Вана было разработано многофункциональное устройство, которое разместили на задней панели фотоэлектрической панели, то есть снизу.

Строение новой системы

Как правило, солнечная панель превращает солнечный свет в электричество с коэффициентом полезного действия всего 20%, а это означает, что оставшиеся 80% попросту теряются, в основном уходя в виде тепла в воздух.  

Ученые сконструировали устройство с водяными каналами и мембранами, которое использует тепло от солнечной панели для испарения морской воды из одного контейнера и конденсации ее в чистую, пресную воду в другой контейнер. 

По их словам, на выработку электроэнергии никак не влияет процесс опреснения воды, происходящий под фотоэлектрической панелью.

Устройство имеет горизонтальные фотоэлектрические панели, под которыми расположены несколько слоев труб. Через них проходит морская вода или загрязненные грунтовые воды. Профессор Пэн Ван говорит, что полученное тепло от солнечных панелей нагревает загрязненную воду, которая проходит в трубе под панелью. Вода из-за тепла испаряется, проходит через специальную мембрану и конденсируется в чистую воду. При этом выделяется тепло, которое нагревает загрязненную воду ниже, в соседней трубе. Процесс повторяется уже на следующем, нижнем уровне. Полностью очищенная вода вытекает из девайся и собирается в отдельный контейнер.

Схематическое изображение интегрированных фотоэлектрических мембранных перегонных труб (PV-MD) устройства

На рисунке выше показано устройство, работающее в тупиковом режиме (слева). В этом режиме исходная вода впитывается в зону испарения в направлении красной стрелки, а конденсированная вода вытекает из зоны конденсации в направлении зеленой стрелки. Также показано, что устройство может работать в режиме поперечного потока (справа), где исходная вода попадает в зону испарения в направлении красной стрелки, а конденсированная вода вытекает из зоны конденсации в направлении зеленой стрелки.

Команда проектировщиков заявила, что устройство может очищать морскую воду, также воду, загрязненную тяжелыми металлами, включая свинец, медь, натрий, кальций и магний. Проводились исследования очищенной воды и Всемирная организация здравоохранения заявила, что она абсолютно безопасна для питья.

Дальнейшее развитие технологии

Согласно команде ученых, опубликовавших результаты своего исследования в журнале Nature Communications, устройство в будущем может превратить электростанцию, производящую электроэнергию, из потребителя в производителя пресной воды. Более того, объединение производства солнечной электроэнергии с добычей чистой воды на одном объекте может сократить огромные затраты на солнечные и опреснительные установки.   

Научная группа в настоящее время планирует расширить свои исследования и разработки устройства. Например, использовать его в сельскохозяйственной отрасли.  

«Разведение овец неподалеку от солнечных электростанций популярно, поскольку трава хорошо растет на увлажненных землях, а пресную воду используют для мытья солнечных панелей», - считает Пэн Ван. «Фотоэлектрическая ферма с выпасом овец во время опреснения морской воды с помощью нашего устройства может стать эффективным решением проблемы скотоводства в засушливых районах или вблизи побережья».

Почему это актуально?

По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) 2017 года, лишь 71% населения мира, или другими словами 5,3 миллиардов человек, имеют постоянный и непосредственный доступ к пресной, питьевой воде. 2,2 миллиарда человек не имеющих этого доступа включают в себя 1,4 миллиарда человек, у которых источник питьевой воды расположен в 30 минутах пути. Еще 435 миллионов человек получают воду из незащищенных колодцев и родников, а 144 миллиона человек собирают неочищенные поверхностные воды из озер, прудов, рек и ручьев.

Если новая установка для солнечных панелей для производства питьевой, чистой воды была запущена в массовое производство и промышленные масштабы, то можно было бы увеличить производство чистой энергии и сократить при этом количество отходов, производя при этом питьевую воду.  

Комментарии 0

Написать комментарий