Key Takeaways
- Wissenschaftler haben ein in sich geschlossenes System entwickelt, das normale Sonnenkollektoren verwendet, um sowohl Strom als auch Wasser zu erzeugen.
- Das System verwendet ein spezielles Hydrogel, das in der Lage ist, Wasserdampf aus der Atmosphäre zu sammeln.
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Das Wasser wird verwendet, um Pflanzen zu bewässern und das Panel zu kühlen, wodurch deren Effizienz gesteigert wird.
Sonnenkollektoren bieten eine wunderbare Möglichkeit, grüne Energie zu erzeugen, und Forscher haben jetzt einen Weg gefunden, sie noch nützlicher zu machen.
Ein Team von Wissenschaftlern hat ein solarbetriebenes, in sich geschlossenes System entwickelt, das nicht nur Sonnenkollektoren zur Energieerzeugung verwendet, sondern auch die überschüssige Wärme nutzt, um aus Luft Wasser zu machen.
"Die Verbesserung [der] Effizienz von Solarkraftwerken ist das Gebot der Stunde", sagte Sunil Mysore, Gründer und CEO des alternativen Energie- und Wasserspar-Startups Hinren Engineering, gegenüber Lifewire über LinkedIn. "Dies wird eine bahnbrechende Erfindung in der Photovoltaikindustrie sein und einen großen Beitrag zur Gewährleistung der Nachh altigkeit im Wasser-Energie-Ernährungskreislauf leisten."
Wassersport
Unter der Leitung von Peng Wang, Professor für Umweltwissenschaften und -ingenieurwesen an der King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Saudi-Arabien, platzierten die Wissenschaftler normale Solarmodule auf einem speziellen Hydrogel, das Wasserdampf aus der Luft sammeln kann. Wenn die überschüssige Wärme von den Platten auf das Gel gelangt, gibt es Dampf in eine Box ab, wo er dann zu Wassertropfen kondensiert.
Um das Konzept zu testen, bauten die Forscher eine Prototypversion ihres Systems und testeten es in drei Tests zu verschiedenen Jahreszeiten auf Herz und Nieren. In den zwei Wochen der heißesten Zeit des Jahres erzeugte die Anlage aus Luft 1.519 Wattstunden Strom und rund zwei Liter Wasser. Diese zwei Liter wurden verwendet, um 60 Wasserspinatsamen zu bewässern, die in eine Plastikbox gepflanzt wurden, und die Forscher stellten fest, dass 57 von ihnen sprießen und normal wuchsen.
In einer Erklärung bemerkte Wang, dass die Wissenschaftler das System nutzen wollen, um Energie und Wasser günstig bereitzustellen, um den Millionen von Menschen zu helfen, die außerhalb des Stromnetzes leben, insbesondere in abgelegenen Gebieten mit besonders trockenem Klima.
Das ist ein würdiges Ziel, wenn man bedenkt, dass die Weltgesundheitsorganisation (WHO) schätzt, dass mehr als zwei Milliarden Menschen keinen Zugang zu sicher verw alteten Trinkwasserdiensten haben. Tatsächlich entdeckte ein Bericht von Our World In Data aus dem Jahr 2019, dass unhygienisches Wasser jedes Jahr zu über einer Million Todesfällen führt.
"Unser Ziel ist es, ein integriertes System für saubere Energie, Wasser und Lebensmittelproduktion zu schaffen, insbesondere den Teil der Wassererzeugung in unserem Design, der uns von der derzeitigen Agro-Photovoltaik unterscheidet", bemerkte Wang.
Weniger Abfall
Zusätzlich zur Nutzung der Wärme, um atmosphärisches Wasser einzufangen, stellen die Wissenschaftler fest, dass das Hydrogel auch dazu beiträgt, die Effizienz von Sonnenkollektoren zu steigern.
Laut Mysore werden weniger als 20 Prozent der Energie, die auf ein Solarmodul trifft, in Strom umgewandelt. Der Rest wird in Wärme umgewandelt, was dazu führt, dass die Paneele noch weniger effizient sind.
Wangs System hilft bei der Lösung dieses Problems, indem es in zwei Modi arbeitet. Im Kühlmodus ist das Hydrogel ständig atmosphärischer Luft ausgesetzt. Während der Nacht sammelt es Wassermoleküle, die beim Erhitzen am darauffolgenden Tag verdampfen und die überschüssige Wärme von der Platte aufnehmen, wodurch ihre Temperatur gesenkt wird.
"So senkt der menschliche Körper die Temperatur durch Schwitzen", sagt Wang. Der Kühlmodus sammelt kein Wasser, kann aber den Forschern zufolge dazu beitragen, die elektrische Leistung eines Solarmoduls um etwa 10 Prozent zu steigern.
Jordan Macknick, der leitende Energie-Wasser-Land-Analyst am National Renewable Energy Laboratory (NREL), sagte Lifewire per E-Mail, dass Wangs Forschung eine sinnvolle Lösung für die gleichzeitige Bewältigung der Herausforderungen in den Bereichen Energie, Wasser und Zugang zu Nahrungsmitteln bieten könnte Gebiete ohne Infrastruktur auf der ganzen Welt.
"Es gibt jedoch immer noch Herausforderungen im Zusammenhang mit den Landnutzungsanforderungen dieser Technologien im Zusammenhang damit, wie viel Wasser sie in einem bestimmten Gebiet produzieren können, was ihr Potenzial für die Skalierung auf größere Anwendungen einschränken könnte", beobachtete Macknick.
Um das Proof-of-Concept-Design in ein tatsächliches Produkt umzuwandeln, plant das Team, ein besseres Hydrogel zu entwickeln, das mehr Wasser aus der Luft absorbieren kann, bevor das System in die Praxis umgesetzt wird.
"Sicherzustellen, dass jeder auf der Erde Zugang zu sauberem Wasser und bezahlbarer sauberer Energie hat, ist Teil der von den Vereinten Nationen festgelegten Ziele für nachh altige Entwicklung", bemerkte Wang. "Ich hoffe, unser Design kann ein dezentralisiertes Strom- und Wassersystem sein, um Häuser zu beleuchten und Pflanzen zu bewässern."
