Zanimljiv zeolit ​​solarni sistem

Molekuli vode su sveprisutna supstanca na planeti. Međutim, prema podacima Ujedinjenih naroda, više od 2 milijarde ljudi nema pristup bezbednoj vodi za piće, a više od 2,3 milijarde ljudi, ili 30 posto svjetske populacije, nema dovoljno hrane tijekom cijele godine.

Istraživači sa Kraljevskog univerziteta za nauku i tehnologiju Abdulah (KAUST) u Saudijskoj Arabiji razvili su sistem koji koristi otpadnu toplotu iz solarnih panela za izdvajanje tečne vode iz vodene pare u vazduhu. Sistem je samoodrživi sistem koji kombinuje proizvodnju vode/električne energije/proizvodnju useva. Rezultati studije objavljeni su u izdanju časopisa Cell Reports Physical Sciences od 1. marta 2022.

Poznato je da je solarna energija neefikasna, jer se manje od 20 posto solarne energije koja pogodi solarne panele pretvara u električnu energiju. Ostatak postaje otpadna toplota koja se stvara tokom procesa proizvodnje električne energije, što dodatno smanjuje efikasnost proizvedene električne energije.

Istraživački tim je razvio sistem koji koristi ovu otpadnu toplotu za proizvodnju vode. Sistem koristi hidrogelove, na kojima istraživački tim radi već neko vrijeme. Zeoliti su visoko higroskopne, porozne strukture sa međusobno povezanim polimernim strukturama koje mogu pohraniti velike količine molekula vode unutra. Zeoliti ne zahtevaju veoma visoke temperature da bi oslobodili vodu. Otpadna toplota koju oslobađaju solarni paneli je samo oko 50 stepeni Celzijusa iznad temperature vazduha, ali to je dovoljno za oslobađanje molekula vode iz hidrogela.

Razvijeni sistem može se prebacivati ​​između dva načina rada. Jedan je način hlađenja, u kojem je hidrogel uvijek izložen vanjskom zraku. Noću, hidrogel apsorbuje vodenu paru iz vazduha, a sledećeg dana, kada izađe sunce, otpadna toplota iz solarnih panela oslobađa vodenu paru. Korišćenje toplotne energije za hlađenje solarnih panela i povećanje efikasnosti proizvodnje energije.

U režimu proizvodnje usjeva, hidrogel je izložen atmosferi samo noću i zatvoren tokom dana. Molekuli vode prikupljeni noću isparavaju i kondenzuju se u komori tokom dana, stvarajući tečnu vodu. Ova voda se može koristiti kao voda za navodnjavanje objekata za uzgoj usjeva.

U tromjesečnom demonstracijskom eksperimentu, solarni paneli su povećali proizvodnju energije u načinu hlađenja do 9,9 posto. Osim toga, voda dobijena u načinu proizvodnje usjeva može se koristiti za uzgoj usjeva kao što je kupus. Električna energija koju proizvode solarni paneli ne koristi se za proizvodnju vode ili rast biljaka.

Sistem može istovremeno proizvesti dva važna resursa, vodu i električnu energiju, potencijalno doprinoseći neksusu voda/energija/hrana. Međutim, istraživači kažu da je LDC-ima potrebno dovoljno sredstava za kupovinu visokotehnoloških rješenja u ovoj fazi. Dok smišljaju kako da ih instaliraju po niskoj cijeni, oni traže podršku od vlada i nevladinih organizacija, ali budućnost je neizvjesna.