În urma unui test desfășurat în Arabia Saudită, care a durat trei luni, s-a demonstrat că un sistem integrat într-o rețea de panouri solare poate recolta apă fără a utiliza energie electrică. Acest proces are loc prin exploatarea încălzirii în timpul zilei și răcirii pe perioada nopții a panourilor solare. De fapt, sistemul crește ușor eficiența procesului de producere a energiei electrice a panourilor prin menținerea lor la o temperatură mai scăzută.
„Sunt încrezător că fabricarea sistemului nu va fi un proces costisitor. Așteptăm cu nerăbdare să lucrăm cu potențiali parteneri industriali pentru a accelera acest proces”, a declarat Peng Wang din cadrul Universității de Știință și Tehnologie King Abdullah din Arabia Saudită.
Noua abordare folosește un strat de hidrogel plasat sub fiecare panou fotovoltaic și închis într-o cutie metalică. Pe timpul nopții, cutia este deschisă pentru a permite aerului din deșert să treacă prin aceasta, iar hidrogelul absoarbe vaporii de apă.
În timpul zilei, cutia este închisă. Soarele încălzește panoul solar și, astfel, și hidrogelul de sub el, făcând ca apa să se evapore din gel. Umiditatea din cutia închisă devine atât de mare încât apa se condensează pe metal și poate fi extrasă din cutie.
În timpul testului, care s-a desfășurat în perioada mai-iunie 2021, un sistem prototip a produs 0,6 litri de apă pe metru pătrat de panou solar pe zi.
Ideea de bază nu este nouă. Alte câteva echipe de cercetare au dezvoltat sisteme de recoltare a apei care exploatează și schimbările de temperatură zi-noapte. Totuși, Wang este de părere că echipa sa este prima care a creat un sistem integrat și care extrage apă și generează energie electrică în mod simultan.
Un avantaj al utilizării sistemului este acela că nu este nevoie de teren suplimentar. Un altul este că randamentul de producere a energiei electrice a crescut ușor (cu aproape 2%) deoarece transferul de căldură produce răcirea panourilor solare. De obicei, temperaturile ridicate reduc eficiența panourilor solare.
Efectul de răcire poate fi sporit prin deschiderea cutiei de condensare și în timpul zilei. Deși extracția apei este întreruptă, în cadrul testului, această acțiune a sporit generarea de energie electrică cu până la 10%. Wang are în vedere crearea de sisteme flexibile, care ar putea comuta între extragerea apei și generarea unei cantități mai mari de energie electrică după cum este necesar.
În cadrul testului, echipa a folosit apa extrasă pentru a iriga un mic teren pe care erau cultivate plante. Wang speră că implementarea sistemelor pe scară largă ar putea ajuta la producerea de hrană, apă și electricitate în mod simultan.
Cu toate acestea, designul se află într-un stadiu incipient. În timpul testului, echipa a deschis și închis manual cutiile de condens. De asemenea, hidrogelul s-a deteriorat în timp, așadar, va fi nevoie de utilizarea unui material mai stabil, care să absoarbă apa.
O companie denumită Sundrop Farms folosește deja energia solară pentru a crește roșii într-o regiune deșertică din Australia. Cu toate acestea, sistemul acesteia se folosește energia produsă pentru a desaliniza apa de mare pompată de pe coasta din apropiere.
