Zajímavý zeolitový solární systém

Molekuly vody jsou všudypřítomnou látkou na planetě. Podle Organizace spojených národů však více než 2 miliardy lidí nemá přístup k nezávadné pitné vodě a více než 2,3 miliardy lidí, tedy 30 procent světové populace, nemá dostatek jídla po celý rok.

Vědci z Royal Abdullah University of Science and Technology (KAUST) v Saúdské Arábii vyvinuli systém, který využívá odpadní teplo ze solárních panelů k extrakci kapalné vody z vodní páry ve vzduchu. Systém je soběstačný systém, který kombinuje vodu/energetickou výrobu/produkci plodin. Výsledky studie jsou zveřejněny v časopise Cell Reports Physical Sciences z 1. března 2022.

Je známo, že solární energie je neefektivní, přičemž méně než 20 procent sluneční energie dopadající na solární panely se přeměňuje na elektřinu. Zbytek se stává odpadním teplem generovaným během procesu výroby energie, což dále snižuje účinnost vyrobené elektřiny.

Výzkumný tým vyvinul systém, který toto odpadní teplo využívá k výrobě vody. Systém využívá hydrogely, na kterých výzkumný tým již nějakou dobu pracuje. Zeolity jsou vysoce hygroskopické, porézní struktury se vzájemně propojenými polymerními strukturami, které mohou uvnitř ukládat velké množství molekul vody. Zeolity nevyžadují příliš vysoké teploty k uvolnění vody. Odpadní teplo uvolněné solárními panely je jen asi 50 stupňů Celsia nad teplotou vzduchu, ale to stačí k uvolnění molekul vody z hydrogelu.

Vyvinutý systém lze přepínat mezi dvěma režimy. Jedním z nich je režim chlazení, ve kterém je hydrogel vždy vystaven vnějšímu vzduchu. V noci hydrogel absorbuje vodní páru ze vzduchu a druhý den, když vyjde slunce, odpadní teplo ze solárních panelů vodní páru uvolní. Využití tepelné energie k chlazení solárních panelů a zvýšení účinnosti výroby energie.

V režimu rostlinné produkce je hydrogel vystaven atmosféře pouze v noci a utěsněn během dne. Molekuly vody shromážděné v noci se vypařují a kondenzují v komoře během dne, čímž vzniká kapalná voda. Tato voda může být použita jako závlahová voda pro zařízení pro pěstování plodin.

V tříměsíčním demonstračním experimentu zvýšily solární panely svou produkci energie v režimu chlazení až o 9,9 procenta. Kromě toho lze vodu získanou v režimu rostlinné výroby použít k pěstování plodin, jako je zelí. Elektřina generovaná solárními panely se nepoužívá k výrobě vody ani k růstu rostlin.

Systém může současně produkovat dva důležité zdroje, vodu a elektřinu, které potenciálně přispívají k propojení voda/energie/potraviny. Výzkumníci však tvrdí, že nejméně rozvinuté země potřebují v této fázi dostatek finančních prostředků na nákup high-tech řešení. Zatímco zjišťují, jak je nainstalovat s nízkými náklady, hledají podporu u vlád a nevládních organizací, ale budoucnost je nejistá.