Kľúčové poznatky
- Vedci vymysleli samostatný systém, ktorý využíva bežné solárne panely na výrobu elektriny aj vody.
- Systém využíva špeciálny hydrogél, ktorý je zbehlý v zachytávaní vodnej pary z atmosféry.
-
Voda sa používa na zavlažovanie rastlín a chladenie panelu, čím sa zvyšuje ich účinnosť.
Solárne panely ponúkajú skvelú možnosť na výrobu zelenej energie a výskumníci teraz našli spôsob, ako ich urobiť ešte užitočnejšími.
Tím vedcov vytvoril solárny samostatný systém, ktorý nielenže využíva solárne panely na výrobu energie, ale využíva prebytočné teplo aj na výrobu vody zo vzduchu.
„Zlepšenie účinnosti solárnych elektrární je nevyhnutnosťou,“povedal Sunil Mysore, zakladateľ a generálny riaditeľ startupu Hinren Engineering pre alternatívnu energiu a vodu, pre Lifewire cez LinkedIn. „Toto bude prelomový vynález vo fotovoltaickom priemysle a bude to mať veľký vplyv na zabezpečenie udržateľnosti v cykle voda-energia-výživa.“
Vodné športy
Vedci pod vedením Penga Wanga, profesora environmentálnej vedy a inžinierstva na Univerzite vedy a techniky kráľa Abdullaha (KAUST), Saudská Arábia, vedci umiestnili bežné solárne panely na špeciálny hydrogél, ktorý dokáže zachytávať vzdušnú vodnú paru. Keď sa prebytočné teplo z panelov dostane ku gélu, uvoľní paru do boxu, kde sa potom skondenzuje na kvapky vody.
Na otestovanie konceptu výskumníci postavili prototypovú verziu svojho systému a vyskúšali ho v troch testoch v rôznych obdobiach roka. Za dva týždne v najteplejšom období roka systém vyrobil zo vzduchu 1 519 watthodín elektriny a asi dva litre vody. Tieto dva litre sa použili na zavlažovanie 60 vodných semien špenátu zasadených v plastovej škatuli a výskumníci zistili, že 57 z nich vyklíčilo a rástlo normálne.
Vo vyhlásení Wang poznamenal, že vedci chcú tento systém využiť na lacnú dodávku energie a vody, aby pomohli miliónom ľudí žijúcich mimo siete, najmä v odľahlých a obzvlášť suchých oblastiach.
To je hodný cieľ vzhľadom na odhady Svetovej zdravotníckej organizácie (WHO), že viac ako dve miliardy ľudí nemajú prístup k bezpečne spravovaným službám pitnej vody. V skutočnosti správa z roku 2019 od Our World In Data zistila, že nehygienická voda má za následok viac ako milión úmrtí každý rok.
„Naším cieľom je vytvoriť integrovaný systém výroby čistej energie, vody a potravín, najmä časť tvorby vody v našom dizajne, ktorá nás odlišuje od súčasnej agrofotovoltaiky,“poznamenal Wang.
Menej odpadu
Okrem využitia tepla na zachytávanie atmosférickej vody vedci poznamenávajú, že hydrogél tiež pomáha zvyšovať účinnosť solárnych panelov.
Podľa Mysore sa menej ako 20 percent energie, ktorá dopadne na solárny panel, premení na elektrinu. Zvyšok sa premení na teplo, čo vedie k tomu, že panely sú ešte menej účinné.
Wangov systém pomáha vyriešiť tento problém tým, že pracuje v dvoch režimoch. V režime chladenia je hydrogél neustále vystavený atmosférickému vzduchu. Počas noci zhromažďuje molekuly vody, ktoré sa po zahriatí počas nasledujúceho dňa odparujú a odoberajú prebytočné teplo z panelu, čím znižujú ich teplotu.
„Takto ľudské telo znižuje teplotu potením,“hovorí Wang. Chladiaci režim nezhromažďuje žiadnu vodu, ale podľa výskumníkov môže pomôcť zvýšiť elektrický výkon solárneho panelu o približne 10 percent.
Jordan Macknick, hlavný analytik Energy-Water-Land v National Renewable Energy Laboratory (NREL), povedal Lifewire e-mailom, že Wangov výskum by mohol poskytnúť zmysluplné riešenie na súčasné riešenie problémov s prístupom k energii, vode a potravinám v oblasti po celom svete bez infraštruktúry.
„Stále však existujú výzvy spojené s požiadavkami na využívanie pôdy týmito technológiami v kontexte toho, koľko vody dokážu vyprodukovať v danej oblasti, čo by mohlo obmedziť ich potenciál pri rozširovaní na väčšie aplikácie,“poznamenal Macknick.
Na premenu dizajnu overeného konceptu na skutočný produkt tím plánuje vytvoriť lepší hydrogél, ktorý dokáže absorbovať viac vody zo vzduchu pred tým, než sa systém začne používať v reálnom svete.
„Zabezpečiť, aby mal každý na Zemi prístup k čistej vode a dostupnej čistej energii, je súčasťou cieľov trvalo udržateľného rozvoja stanovených Organizáciou Spojených národov,“poznamenal Wang. „Dúfam, že náš dizajn môže byť decentralizovaným systémom napájania a vody na osvetlenie domov a zalievanie plodín.“
