Prototypen för den nya soldrivna avsaltningsanordningen sitter ovanpå MIT. Bild: Med tillstånd av forskarna.
Havssamhällen med mycket sol kan snart ha gott om färskt vatten utan behov av el.
Ett internationellt team av forskare har utvecklat ett billigt sätt att tillhandahålla färskt vatten till törstiga samhällen genom att göra havsvatten drickbart utan att använda el.
Så länge solen skiner, säger de, kommer deras enhet att producera tillräckligt med högkvalitativt dricksvatten för att täcka en familjs behov, till en kostnad av cirka 100 US $ (77 £).
Forskarna, från Massachusetts Institute of Technology (MIT), USA och Shanghai Jiao Tong University, Kina, tror att deras hjärnvåg erbjuder en enkel lösning på törstiga öar och torra kustområden som saknar tillförlitlig elförsörjning men har tillgång till havsvatten. Det kan till och med hjälpa till att förhindra en del av de massmigrationer som förväntas med klimatförändringar.
Forskarna redovisar sitt arbete i tidskriften Energi och miljövetenskap. Testar deras prototyp på ett tak på Massachusetts Institute of Technology, de producerade mer än 1.5 liter färskt dricksvatten varje timme för varje kvadratmeter soluppsamlingsområde.
Deras enhet är kubformad, med flera lager av solindunstare och kondensatorer staplade en på toppen av en annan, överträffade med ett lager av transparent isolering. I huvudsak är det ett flerskikt solen fortfarande, liknande de som används i århundraden för att tillverka stark vätska och används idag i många applikationer.
”Den här nya metoden är väldigt viktig. En av utmaningarna i stillbildsbaserad avsaltning av sol har varit låg effektivitet. Denna ökade effektivitet kommer att ha en total påverkan på att minska kostnaderna för producerat vatten ”
En solenergi använder fortfarande platta paneler för att absorbera värme som den sedan överför till ett vattenlager som börjar förångas. Ångan kondenseras på nästa panel och vattnet uppsamlas, medan värmen från ångkondensationen förs till skiktet ovan.
När ånga kondenserar på en yta, släpper den värme; i typiska kondensorsystem försvinner den värmen helt enkelt för miljön. Men i denna flerskiktsversion flyter den frisläppta värmen till nästa förångningsskikt, återvinner solvärmen och ökar den totala effektiviteten.
Effektiviteten kommer från att använda vart och ett av de flera stegen för att ta bort salt från havsvattnet, med värmen som släpptes från föregående steg utnyttjats istället för att slösas bort. På detta sätt uppnådde teamets demonstrationsanordning en total effektivitet på 385% för att omvandla solljusens energi till avdunstning.
Evelyn Wang, medförfattare, sade: ”När du kondenserar vatten släpper du energi som värme. Om du har mer än ett steg kan du dra nytta av den värmen. ”
Kostnadsavvägning
Även om du lägger till fler lager ökar systemets omvandlingseffektivitet, ger varje lager också kostnader och bulk. Teamet bosatte sig på ett 10-stegs system för sin proof-of-concept-enhet.
Det levererade rent vatten som överskred stadens dricksvattenstandarder, med en hastighet av 5.78 liter per kvadratmeter (cirka 1.52 gallon per 11 kvadratmeter) soluppsamlingsarea. Detta är mer än dubbelt så mycket som den rekordmängd som tidigare producerats av något sådant passivt solenergi-avsaltningssystem, säger professor Wang.
Och en stor fördel med systemet är att det har en självspolningsmekanism som kommer att rensa ut ansamling av salt varje natt och återlämna det till havet.
Ett möjligt sätt att använda systemet skulle vara med flytande paneler på en kropp av saltvatten. Panelerna kunde leverera konstant färskt vatten genom rör till stranden så länge solen sken. Andra system kan utformas för att betjäna ett enda hushåll, kanske med en platt panel på en stor ytvattenvattenbehållare.
Teamet uppskattar att ett system med ett ungefär kvadratmeter stort soluppsamlingsområde kan tillgodose en persons dagliga dricksvattenbehov. I produktionen tror de att ett system byggt för att tillgodose en familjs behov kan byggas för cirka 100 dollar.
Billigare ersättare
Den dyraste komponenten i prototypen är det transparenta lagret aerogel används som en isolator längst upp i bunten, men teamet föreslår att andra billigare isolatorer skulle kunna användas istället. (Airgel själv är tillverkad av mycket billig kiseldioxid men kräver specialiserad torkutrustning under tillverkningen.)
"Den här nya metoden är väldigt viktig", säger Professor Ravi Prasher från Lawrence Berkeley National Laboratory och University of California i Berkeley, som inte deltog i forskningen.
”En av utmaningarna i stillbildsbaserad avsaltning av sol har varit låg effektivitet på grund av förlust av betydande energi i kondens.
"Genom att effektivt skörda kondensationsenergin förbättras den totala solenergieffektiviteten dramatiskt ... Denna ökade effektivitet kommer att ha en total påverkan på att minska kostnaden för producerat vatten." - Klimatnyhetsnätverket
Om författaren
Paul Brown är gemensam redaktör för Climate News Network. Han är en före detta miljökorrespondent för förmyndaren och skriver också böcker och lär journalistik. Han kan nås på [e-postskyddad]
Rekommenderad bok:
Global varning: Den sista risken för förändring
Paul Brown.
Global uppvärmning är en auktoritativ och visuellt fantastisk bok
Denna artikel uppträdde ursprungligen på Climate News Network
relaterade böcker
Klimat Anpassning Finans och Investeringar i Kalifornien
av Jesse M. Keenan
Den här boken är en vägledning för lokala myndigheter och privata företag eftersom de navigerar i det outcharterade vattnet för att investera i anpassning och klimatförändring av klimatförändringar. Denna bok tjänar inte bara som en resursguide för att identifiera potentiella finansieringskällor utan också som en färdplan för kapitalförvaltning och offentliga finanser. Den lyfter fram praktiska synergier mellan finansieringsmekanismerna och de konflikter som kan uppstå mellan olika intressen och strategier. Medan huvudfokus för detta arbete är på delstaten Kalifornien, erbjuder den här boken bredare insikter för hur stater, lokala myndigheter och privata företag kan ta de kritiska första stegen för att investera i samhällets kollektiva anpassning till klimatförändringar. Finns på Amazon
Naturbaserade lösningar för anpassning av klimatförändringar i stadsområden: Kopplingar mellan vetenskap, politik och praxis
av Nadja Kabisch, Horst Korn, Jutta Stadler, Aletta Bonn
Denna open access-bok sammanför forskningsresultat och erfarenheter från vetenskap, politik och praxis för att lyfta fram och diskutera vikten av naturbaserade lösningar för klimatanpassning i stadsområden. Betoning läggs på potentialen i naturbaserade tillvägagångssätt för att skapa flera fördelar för samhället.
Expertbidragen presenterar rekommendationer för att skapa synergier mellan pågående politiska processer, vetenskapliga program och praktiskt genomförande av klimatförändringar och naturvårdsåtgärder i globala stadsområden. Finns på Amazon
En kritisk tillvägagångssätt för anpassning av klimatförändringar: Diskurser, politik och praxis
av Silja Klepp, Libertad Chavez-Rodriguez
Denna redigerade volym samlar kritisk forskning om diskussioner, policyer och praxis från klimatförändringarna ur ett tvärvetenskapligt perspektiv. Med hjälp av exempel på länder som Colombia, Mexiko, Kanada, Tyskland, Ryssland, Tanzania, Indonesien och Stilla havet, beskriver kapitlen hur anpassningsåtgärder tolkas, förvandlas och implementeras på gräsrotsnivå och hur dessa åtgärder förändras eller stör varandra maktförhållanden, juridisk pluralism och lokal (ekologisk) kunskap. I sin helhet utmanar boken utarbetade perspektiv på anpassning av klimatförändringen genom att ta hänsyn till frågor om kulturell mångfald, miljömässig rättvisa och mänskliga rättigheter samt feministiska eller korsningsmässiga tillvägagångssätt. Detta innovativa tillvägagångssätt möjliggör analyser av de nya konfigurationerna av kunskap och kraft som utvecklas i namn av klimatförändring. Finns på Amazon
Från Utgivaren:
Inköp på Amazon går för att täcka kostnaden för att få dig InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, och ClimateImpactNews.com utan kostnad och utan annonsörer som spåra dina surfvanor. Även om du klickar på en länk men inte köper dessa valda produkter, betalar allt annat du köper i samma besök på Amazon oss en liten provision. Det finns ingen extra kostnad för dig, så var vänlig bidra till insatsen. Du kan också använd denna länk att använda till Amazon när som helst så att du kan hjälpa till att stödja våra ansträngningar.
