Исследователи объединили два процесса: выработку электроэнергии и очистку воды, используя энергию солнечного света.
Ученые из Научно-технологического университета имени короля Абдаллы (Саудовская Аравия) сообщили о создании устройства, которое, по их мнению, способно улучшить жизнь на всей планете. Полный текст исследования опубликован в журнале Nature Communications.
Устройство, сочетающее принципы работы солнечной панели, очистителя и дистиллятора морской воды, функционирует по новой технологии. Разработчики считают, что оно способно оказать значительное влияние на мир, учитывая, что на данный момент более 700 миллионов человек лишены доступа к чистой воде. Однако прогресс не стоит на месте, и в последние годы опреснительные установки приобретают все большую популярность.
В арабских странах на очистку и подготовку питьевой воды расходуется приблизительно 15% всей добываемой энергии. При этом, традиционные способы производства электроэнергии также требуют значительных объемов воды.
В Соединенных Штатах и Европе примерно половина потребляемой воды используется для производства электроэнергии. В то же время, современные солнечные панели в процессе генерации электричества используют лишь 10-20% тепловой энергии, а остальное рассматривается как отходы.
По данным исследователей, был создан трехступенчатый мембранный дистиллятор, который позволяет испарять морскую воду при умеренных температурах. Устройство интегрировано с фотоэлектрической панелью и расположено на её обратной стороне.
«Ранее тепло, выделяемое фотоэлектрическими панелями, не учитывалось, его не рассматривали как потенциальный ресурс. <…> Мы использовали это тепло для производства водяного пара, который затем транспортируется через мембрану и конденсируется на другой стороне», — пояснил профессор Пэн Ван.
Многоступенчатая конструкция дистиллятора обеспечила использование «скрытого» тепла и позволила запустить второй цикл испарения воды. Благодаря этому ученым удалось получить в три раза больше воды по сравнению с обычными солнечными опреснителями и выработать электроэнергию с эффективностью, превышающей 11 процентов.
В частности, устройство, занимающее один квадратный метр, обработало 1,6 литра морской воды в час, что не привело к сбоям в процессе генерации электроэнергии.
Согласно утверждениям авторов, новая технология потенциально может обеспечить 10% от общего объема питьевой воды, потребленной человечеством в 2017 году, и подходит для применения в прибрежных зонах. Для реализации проекта такого масштаба и размещения необходимого оборудования потребуется 4000 квадратных километров территории.
По мнению исследователей, внедрение устройства в коммерческую эксплуатацию произойдет в течение пяти лет.