Klíčové poznatky
- Vědci vymysleli samostatný systém, který využívá běžné solární panely k výrobě elektřiny i vody.
- Systém používá speciální hydrogel, který je zběhlý ve sběru vodní páry z atmosféry.
-
Voda se používá k zavlažování rostlin a chlazení panelu, čímž se zvyšuje jejich účinnost.
Solární panely nabízejí skvělou možnost generování zelené energie a výzkumníci nyní našli způsob, jak je učinit ještě užitečnějšími.
Tým vědců vytvořil solárně poháněný samostatný systém, který nejen využívá solární panely k výrobě energie, ale také využívá přebytečné teplo k výrobě vody ze vzduchu.
„Zlepšení účinnosti solárních elektráren je nutností,“řekl Sunil Mysore, zakladatel a generální ředitel startupu Hinren Engineering pro alternativní zdroje energie a vody, Lifewire přes LinkedIn. "Bude to přelomový vynález ve fotovoltaickém průmyslu a bude to znamenat dlouhou cestu k zajištění udržitelnosti v cyklu voda-energie-výživa."
Vodní sporty
Vedení Peng Wangem, profesorem environmentální vědy a inženýrství na King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Saúdská Arábie, vědci umístili běžné solární panely na speciální hydrogel, který dokáže sbírat vzduchem přenášenou vodní páru. Když se přebytečné teplo z panelů dostane do gelu, uvolňuje páru do krabičky, kde následně kondenzuje na kapky vody.
K otestování konceptu výzkumníci postavili prototypovou verzi svého systému a testovali jej ve třech testech v různých ročních obdobích. Za dva týdny nejteplejšího období roku systém vyrobil ze vzduchu 1 519 watthodin elektřiny a asi dva litry vody. Tyto dva litry byly použity k zavlažování 60 vodních semen špenátu zasazených v plastové krabici a výzkumníci zaznamenali, že 57 z nich vyklíčilo a rostlo normálně.
X
To je hodný cíl, vezmeme-li v úvahu odhady Světové zdravotnické organizace (WHO), že více než dvě miliardy lidí nemají přístup k bezpečně spravovaným službám pitné vody. Ve skutečnosti zpráva z roku 2019 od Our World In Data zjistila, že nehygienická voda má za následek více než milion úmrtí ročně.
„Naším cílem je vytvořit integrovaný systém výroby čisté energie, vody a potravin, zejména část tvorby vody v našem návrhu, která nás odlišuje od současné agrofotovoltaiky,“poznamenal Wang.
Méně odpadu
Kromě využití tepla k zachycení atmosférické vody vědci poznamenávají, že hydrogel také pomáhá zvyšovat účinnost solárních panelů.
Podle Mysore se méně než 20 procent energie, která dopadne na solární panel, přemění na elektřinu. Zbytek se přemění na teplo, což vede k tomu, že panely jsou ještě méně účinné.
Wangův systém pomáhá vyřešit tento problém tím, že pracuje ve dvou režimech. V režimu chlazení je hydrogel neustále vystaven atmosférickému vzduchu. Během noci shromažďuje molekuly vody, které se při zahřátí během následujícího dne vypařují a odebírají přebytečné teplo z panelu, čímž snižují jejich teplotu.
„Takto lidské tělo snižuje teplotu pocením,“říká Wang. Režim chlazení neshromažďuje žádnou vodu, ale podle výzkumníků může pomoci zvýšit elektrický výkon solárního panelu asi o 10 procent.
Jordan Macknick, hlavní analytik Energy-Water-Land z National Renewable Energy Laboratory (NREL), řekl Lifewire e-mailem, že Wangův výzkum by mohl poskytnout smysluplné řešení pro současné řešení problémů s přístupem k energii, vodě a potravinám v oblasti po celém světě bez infrastruktury.
„Stále však existují problémy spojené s požadavky na využívání půdy těmito technologiemi v souvislosti s tím, kolik vody mohou v dané oblasti vyprodukovat, což by mohlo omezit jejich potenciál při rozšiřování pro větší aplikace,“poznamenal Macknick.
Chcete-li proměnit návrh konceptu ve skutečný produkt, plánuje tým vytvořit lepší hydrogel, který dokáže absorbovat více vody ze vzduchu, než bude systém uveden do reálného provozu.
„Zajištění přístupu každého na Zemi k čisté vodě a cenově dostupné čisté energii je součástí cílů udržitelného rozvoje stanovených OSN,“poznamenal Wang. "Doufám, že náš návrh může být decentralizovaným systémem napájení a vody pro osvětlení domů a zalévání plodin."
