По-голямата част от енергията, която удря слънчевия панел, се губи. Изследователят на енергийните технологии Пенг Уанг казва пред IE, че по-малко от 20% от енергията, която удря слънчев панел, се превръща в електричество.
Останалото се превръща в топлина, което може да доведе до още по-малко ефективност на панела.
Изследователите са прекарали десетилетия в измисляне как да изстискат повече електроенергия от слънчевите панели.
Екипът на Уанг в университета Крал Абдула в Саудитска Арабия използва различен подход. Те намират начин да използват топлината, която панела излъчва.
Тяхната система, описана в статия, публикувана в списание Cell Reports Physical Science, използва иначе неизползваемата енергия, за да изтегля вода от пустинния въздух.
Саудитска Арабия предложи на Уанг огромно финансиране
Уанг спечели докторска степен от Калифорнийския университет в Санта Барбара през 2009 г., само няколко месеца преди тържественото откриване на Университета за наука и технологии Крал Абдула.
Журналист на NPR, докладващ от събитието описа университета като „институция за висше образование, която ще проучва как да се използва слънчевата енергия, да се обезсолява вода и генетично да се променят растенията, за да оцелеят в суровата пустиня“.
Университетът, финансиран с дарение от 10 милиарда долара, даде големи обещания, за да примами Уанг.
„Това беше първият път, когато чух думите „неограничено финансиране““, казва той.
Когато изследователят опознава новия си дом, той е поразен от това, което вижда в селските райони на Саудитска Арабия.
„Когато се отдалечавате от града и влизате в малки села, водата е се превръща в огромно предизвикателство, защото единственият начин да я получите е като я транспортирате с камион.“
Това го кара да коригира изследователската си програма и да търси извънмрежови начини за създаване на вода, храна и енергия. Той казва, че иска да се увери, че тези, които не са добре обслужвани от централизираната инфраструктура, могат да „имат приличен живот“.
Водата е навсякъде, но милиарди жадуват
От само себе си се разбира, че основният недостиг на ресурси е огромен глобален проблем, но за много от нас може да бъде лесен за пренебрегване.
ООН казва, че повече от два милиарда души нямат достъп до питейна вода, а повече от 2,3 милиарда души (или 30% от световното население) нямаха целогодишен достъп до подходяща храна.
И все пак водата – под формата на пара – е навсякъде през цялото време. Тридесет и седем трилиона тона от нея преминават през атмосферата всяка година. Проблемът е, че превръщането на водната пара в течна вода, процес, наречен събиране на атмосферна вода, е трудно да се направи в мащаб.
Преди по-малко от година изследователи, работещи в X, корпоративна изследователска лаборатория, собственост на компанията-майка на Google Alphabet, публикуваха документ в Nature, в който твърдят, че с малък технологичен напредък събирането на атмосферна вода може да осигури чиста вода на приблизително един милиард души.
Устройството, изобретено от екипа на Пенг, може да допринесе за тази висока цел.
Кажете сбогом на „отпадната топлина“
Изобретението се основава на вид хидрогел, върху който екипът на Пенг работи от няколко години. Той има два ключови елемента.
Първо, има хигроскопична сол, която привлича водните молекули. Вторият елемент е „взаимосвързана полимерна структура“, която е силно пореста, оставяйки много място за събиране на водни молекули вътре.
Двете части заедно действат като самонакисваща се гъба.
Това едва ли е забележително само по себе си. Няколко материала – включително зеолит, минерал, направен от силиций, алуминий и кислород – имат подобни свойства да привличат водата. Проблемът е, че тези материали не са много практични, когато става въпрос за извеждане на водата обратно. Зеолитът трябва да се нагрее много, преди да освободи водните молекули, заключени в него.
Хидрогелът на Уанг е специален, защото освобождава водните си молекули при много по-ниски температури. Оказва се, че излишната топлина от гърба на слънчев панел, която може да бъде с 50 градуса по-висока от температурата на въздуха, е достатъчна, за да направи това.
Изобретението е печелившо допълнение към слънчевите панели
Изобретението на Пенг може да работи по два различни начина.
В режим на охлаждане хидрогелът е изложен на открито през цялото време. През нощта материалът събира водни молекули. Когато слънцето нагрява слънчевия панел на следващия ден, молекулите се изпаряват, отнемайки излишната топлинна енергия със себе си.
„Също както човешкото тяло намалява температурата си чрез изпотяване“, казва Уанг.
Режимът на охлаждане не събира никаква вода, но може да увеличи електрическата мощност на слънчев панел с приблизително 10%.
В режим на производство хидрогелът се излага на въздух през нощта и се запечатва през деня. По този начин водата, която излиза от хидрогела, може да бъде използвана.
„Изпарената пара се кондензира вътре в камерата“, каза Уанг.
В момента, системата не създава достатъчно количество вода, за да реши огромния проблем с нея. Уанг казва, че това е просто „първото доказателство за концепцията“.
„Имаме да извървим дълъг път, защото производителността на системата не беше оптимизирана в статията, която току-що публикувахме… Да се надяваме, че много скоро може да има някакво реално въздействие.“
Слънцето „може да ни даде много неща“
„Не можете да разчитате на широкомащабно производство на вода“, казва Уанг, особено когато няма тръби, които да я изпращат до хората, които се нуждаят от нея. Ако не друго, транспортирането на вода по този начин е твърде скъпо.
Изследователят израства през 70-те и 80-те години на миналия век в село с около 400 души в Китай. Въпреки че семейството му има кладенец и не се притеснява, че ще останне без вода — съседите му нямат такъв късмет. Те събират сняг през зимата и го съхраняваха под земята като водоизточник през сухите летни месеци.
Уанг казва, че неговото високотехнологично решение ще промени играта само за хората в „най-слабо развитите страни“, ако могат да си го позволят.
Ето защо неговият екип се опитва да го направи евтин за изграждане. Той се надява, че правителствата и неправителствените организации също могат да предложат подкрепа.
„Ако можем да използваме слънчевата енергия по-ефективно, тя може да ни даде толкова много неща.“
Източник: InterestingEngineering
