Key takeaways
- Forskere har utviklet et selvstendig system som bruker vanlige solcellepaneler til å generere både strøm og vann.
- Systemet bruker en spesiell hydrogel som er dyktig til å samle opp vanndamp fra atmosfæren.
-
Vannet brukes til å vanne planter og avkjøle panelet, og dermed øke effektiviteten.
Solpaneler tilbyr et fantastisk alternativ for å generere grønn energi, og forskere har nå funnet en måte å gjøre dem enda mer nyttige.
Et team av forskere har laget et solcelledrevet selvstendig system som ikke bare bruker solcellepaneler til å generere energi, men også bruker overskuddsvarmen til å lage vann fra luft.
"Å forbedre [effektiviteten] til solkraftverk er tidens behov," sa Sunil Mysore, grunnlegger og administrerende direktør ved alternativ energi- og vannsparingsoppstart, Hinren Engineering, til Lifewire via LinkedIn. "Dette vil være en landemerkeoppfinnelse i solcelleindustrien og vil gå langt i å sikre bærekraft i vann-energi-ernæringssyklusen."
Vannsport
Ledet av Peng Wang, professor i miljøvitenskap og ingeniørvitenskap ved King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Saudi-Arabia, plasserte forskerne vanlige solcellepaneler på toppen av en spesiell hydrogel som kan samle luftbåren vanndamp. Når overskuddsvarmen fra panelene kommer til gelen, slipper den damp inn i en boks, hvor den deretter kondenseres til vanndråper.
For å teste konseptet bygde forskerne en prototypeversjon av systemet deres og testet det i tre tester på forskjellige tider av året. I løpet av de to ukene i løpet av den varmeste tiden på året genererte systemet 1 519 wattimer med strøm og omtrent to liter vann fra luft. Disse to literne ble brukt til å vanne 60 vannspinatfrø plantet i en plastboks, og forskerne la merke til at 57 av dem spiret og vokste norm alt.
I en uttalelse bemerket Wang at forskerne ønsker å bruke systemet til å skaffe energi og vann billig for å hjelpe millioner av mennesker som lever utenfor nettet, spesielt i fjerntliggende områder og spesielt tørt klima.
Det er et verdig mål tatt i betraktning Verdens helseorganisasjon (WHO) anslår at over to milliarder mennesker mangler tilgang til trygt administrerte drikkevannstjenester. Faktisk oppdaget en 2019-rapport fra Our World In Data at uhygienisk vann resulterer i over en million dødsfall hvert år.
"Målet vårt er å skape et integrert system for ren energi, vann og matproduksjon, spesielt vannskapingsdelen i designen vår, som skiller oss fra dagens agro-fotovoltaikk," bemerket Wang.
Mindre avfall
I tillegg til å bruke varmen til å fange atmosfærisk vann, bemerker forskerne at hydrogelen også bidrar til å øke effektiviteten til solcellepaneler.
Ifølge Mysore blir mindre enn 20 prosent av energien som treffer et solcellepanel omgjort til elektrisitet. Resten blir til varme, noe som resulterer i at panelene blir enda mindre effektive.
Wangs system hjelper til med å løse dette problemet ved å operere i to moduser. I kjølemodus er hydrogelen eksponert for atmosfærisk luft til enhver tid. I løpet av natten samler den opp vannmolekyler som, når de varmes opp i løpet av den påfølgende dagen, fordamper og tar overskuddsvarmen fra panelet, og senker temperaturen.
"Det er hvordan menneskekroppen reduserer temperaturen ved å svette," sier Wang. Kjølemodusen samler ikke opp vann, men ifølge forskerne kan den bidra til å øke den elektriske effekten til et solcellepanel med omtrent 10 prosent.
Jordan Macknick, ledende energi-vann-land-analytiker ved National Renewable Energy Laboratory (NREL), fort alte Lifewire over e-post at Wangs forskning kan gi en meningsfull løsning for samtidig å ta tak i utfordringer med tilgang til energi, vann og mat i områder som mangler infrastruktur rundt om i verden.
"Det er imidlertid fortsatt utfordringer knyttet til arealbrukskravene til disse teknologiene i sammenheng med hvor mye vann de kan produsere i et gitt område, noe som kan begrense deres potensiale for å skalere opp for større bruksområder," observerte Macknick.
For å gjøre proof-of-concept-designet til et faktisk produkt, planlegger teamet å lage en bedre hydrogel som kan absorbere mer vann fra luften før de skyver systemet til virkelig bruk.
"Å sørge for at alle på jorden har tilgang til rent vann og rimelig ren energi er en del av bærekraftsmålene satt av FN," bemerket Wang. "Jeg håper designen vår kan være et desentralisert kraft- og vannsystem for å lette hjem og vannavlinger."
