Key takeaways
- Forskere har udtænkt et selvstændigt system, der bruger almindelige solpaneler til at generere både elektricitet og vand.
- Systemet bruger en speciel hydrogel, der er dygtig til at opsamle vanddamp fra atmosfæren.
-
Vandet bruges til at vande planter og køle panelet og derved øge deres effektivitet.
Solpaneler tilbyder en vidunderlig mulighed for at generere grøn energi, og forskere har nu fundet en måde at gøre dem endnu mere nyttige.
Et team af videnskabsmænd har skabt et solcelledrevet selvstændigt system, der ikke kun bruger solpaneler til at generere energi, men også bruger overskudsvarmen til at lave vand fra luft.
"At forbedre [effektiviteten] af solkraftværker er tidens behov," fort alte Sunil Mysore, grundlægger og administrerende direktør ved alternativ energi- og vandbesparelsesstartup, Hinren Engineering, til Lifewire via LinkedIn. "Dette vil være en skelsættende opfindelse i solcelleindustrien og vil gå langt i at sikre bæredygtighed i vand-energi-ernæringscyklussen."
Vandsport
Anført af Peng Wang, professor i miljøvidenskab og ingeniørvidenskab ved King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Saudi-Arabien, placerede forskerne almindelige solpaneler oven på en speciel hydrogel, der kan opsamle luftbåren vanddamp. Når den overskydende varme fra panelerne kommer til gelen, frigiver den damp til en kasse, hvor den derefter kondenseres til dråber vand.
For at teste konceptet byggede forskerne en prototypeversion af deres system og gennemgik det i tre tests på forskellige tidspunkter af året. I de to uger i løbet af den varmeste tid på året genererede systemet 1.519 watt-timer elektricitet og omkring to liter vand fra luft. Disse to liter blev brugt til at vande 60 vandspinatfrø plantet i en plastikkasse, og forskerne bemærkede, at 57 af dem spirede og voksede norm alt.
I en erklæring bemærkede Wang, at forskerne ønsker at bruge systemet til at levere energi og vand billigt for at hjælpe de millioner af mennesker, der lever off-grid, især i fjerntliggende områder og især tørt klima.
Det er et værdigt mål i betragtning af, at Verdenssundhedsorganisationen (WHO) vurderer, at over to milliarder mennesker mangler adgang til sikkert administrerede drikkevandstjenester. Faktisk opdagede en 2019-rapport fra Our World In Data, at uhygiejnisk vand resulterer i over en million dødsfald hvert år.
"Vores mål er at skabe et integreret system af ren energi, vand og fødevareproduktion, især vandskabelsesdelen i vores design, som adskiller os fra nuværende agro-fotovoltaik," bemærkede Wang.
Mindre spild
Ud over at bruge varmen til at fange atmosfærisk vand, bemærker forskerne, at hydrogelen også hjælper med at øge effektiviteten af solpaneler.
Ifølge Mysore bliver mindre end 20 procent af den energi, der rammer et solpanel, til elektricitet. Resten bliver til varme, hvilket resulterer i, at panelerne bliver endnu mindre effektive.
Wangs system hjælper med at løse dette problem ved at arbejde i to tilstande. I køletilstanden udsættes hydrogelen for atmosfærisk luft hele tiden. I løbet af natten opsamler den vandmolekyler, som, når de opvarmes i løbet af den efterfølgende dag, fordamper og tager overskudsvarmen fra panelet, hvilket sænker deres temperatur.
"Det er sådan, den menneskelige krop reducerer temperaturen ved at svede," siger Wang. Køletilstanden opsamler ikke noget vand, men ifølge forskerne kan den hjælpe med at øge den elektriske effekt fra et solpanel med omkring 10 procent.
Jordan Macknick, den ledende Energy-Water-Land-analytiker ved National Renewable Energy Laboratory (NREL), fort alte Lifewire via e-mail, at Wangs forskning kunne give en meningsfuld løsning til samtidig at løse udfordringer med adgang til energi, vand og fødevarer i områder, der mangler infrastruktur rundt om i verden.
"Der er dog stadig udfordringer forbundet med arealanvendelseskravene for disse teknologier i sammenhæng med, hvor meget vand de kan producere i et givet område, hvilket kan begrænse deres potentiale i at skalere op til større applikationer," bemærkede Macknick.
For at gøre proof-of-concept-designet til et egentligt produkt planlægger teamet at skabe en bedre hydrogel, der kan absorbere mere vand fra luften, før systemet skubbes til brug i den virkelige verden.
"At sikre, at alle på Jorden har adgang til rent vand og økonomisk overkommelig ren energi er en del af de bæredygtige udviklingsmål, der er fastsat af FN," bemærkede Wang. "Jeg håber, vores design kan være et decentraliseret strøm- og vandsystem til at oplyse hjem og vandafgrøder."
