Key takeaways
- Forskare har tagit fram ett fristående system som använder vanliga solpaneler för att generera både el och vatten.
- Systemet använder en speciell hydrogel som är skicklig på att samla upp vattenånga från atmosfären.
-
Vattnet används för att bevattna växter och kyla panelen, vilket ökar deras effektivitet.
Solpaneler erbjuder ett underbart alternativ för att generera grön energi, och forskare har nu hittat ett sätt att göra dem ännu mer användbara.
Ett team av forskare har skapat ett solcellsdrivet fristående system som inte bara använder solpaneler för att generera energi utan också använder överskottsvärmen för att göra vatten från luft.
"Att förbättra [effektiviteten] hos solkraftverk är tidens behov", sa Sunil Mysore, grundare och VD på alternativa energi- och vattenhushållningsstartup, Hinren Engineering, till Lifewire via LinkedIn. "Detta kommer att bli en milstolpe uppfinning inom solcellsindustrin och kommer att gå långt för att säkerställa hållbarhet i vatten-energi-näringscykeln."
Vattensport
Ledda av Peng Wang, professor i miljövetenskap och ingenjörsvetenskap vid King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Saudiarabien, placerade forskarna vanliga solpaneler ovanpå en speciell hydrogel som kan samla upp luftburen vattenånga. När överskottsvärmen från panelerna kommer till gelén släpper den ut ånga i en låda, där den sedan kondenseras till vattendroppar.
För att testa konceptet byggde forskarna en prototypversion av sitt system och testade det i tre tester under olika tider på året. Under de två veckorna under den varmaste tiden på året genererade systemet 1 519 wattimmar el och cirka två liter vatten från luft. De två literna användes för att bevattna 60 vattenspenatfrön planterade i en plastlåda, och forskarna noterade att 57 av dem grodde och växte norm alt.
I ett uttalande noterade Wang att forskarna vill använda systemet för att tillhandahålla energi och vatten billigt för att hjälpa de miljontals människor som lever utanför nätet, särskilt i avlägsna och särskilt torra klimatområden.
Det är ett värdigt mål med tanke på att Världshälsoorganisationen (WHO) uppskattar att över två miljarder människor saknar tillgång till säkert hanterade dricksvattentjänster. Faktum är att en rapport från 2019 från Our World In Data upptäckte att ohygieniskt vatten resulterar i över en miljon dödsfall varje år.
"Vårt mål är att skapa ett integrerat system för ren energi, vatten och livsmedelsproduktion, särskilt den del av vattenskapande i vår design, som skiljer oss från dagens agro-solcell", noterade Wang.
Mindre avfall
Förutom att använda värmen för att fånga in atmosfäriskt vatten, noterar forskarna att hydrogelen också bidrar till att öka effektiviteten hos solpaneler.
Enligt Mysore förvandlas mindre än 20 procent av energin som träffar en solpanel till elektricitet. Resten omvandlas till värme, vilket resulterar i att panelerna blir ännu mindre effektiva.
Wangs system hjälper till att lösa detta problem genom att arbeta i två lägen. I kylläget utsätts hydrogelen för atmosfärisk luft hela tiden. Under natten samlar den upp vattenmolekyler som, när de värms upp under efterföljande dag, avdunstar och tar överskottsvärmen från panelen och sänker deras temperatur.
"Det är hur människokroppen sänker temperaturen genom att svettas", säger Wang. Kylningsläget samlar inget vatten, men enligt forskarna kan det hjälpa till att öka den elektriska effekten från en solpanel med cirka 10 procent.
Jordan Macknick, ledande energi-vatten-land-analytiker vid National Renewable Energy Laboratory (NREL), sa till Lifewire via e-post att Wangs forskning kan ge en meningsfull lösning för att samtidigt ta itu med utmaningar med tillgång till energi, vatten och mat i områden som saknar infrastruktur runt om i världen.
"Det finns dock fortfarande utmaningar förknippade med markanvändningskraven för dessa tekniker i samband med hur mycket vatten de kan producera i ett givet område, vilket kan begränsa deras potential att skala upp för större tillämpningar", observerade Macknick.
För att förvandla proof-of-concept-designen till en verklig produkt planerar teamet att skapa en bättre hydrogel som kan absorbera mer vatten från luften innan systemet börjar användas i verkligheten.
"Att se till att alla på jorden har tillgång till rent vatten och prisvärd ren energi är en del av FN:s mål för hållbar utveckling", konstaterade Wang. "Jag hoppas att vår design kan vara ett decentraliserat kraft- och vattensystem för att tända hem och vattengrödor."
