Belangrijkste afhaalrestaurants
- Wetenschappers hebben een op zichzelf staand systeem bedacht dat gewone zonnepanelen gebruikt om zowel elektriciteit als water op te wekken.
- Het systeem gebruikt een speciale hydrogel die bedreven is in het opvangen van waterdamp uit de atmosfeer.
-
Het water wordt gebruikt om planten te irrigeren en het paneel te koelen, waardoor hun efficiëntie wordt verhoogd.
Zonnepanelen bieden een prachtige optie voor het opwekken van groene energie, en onderzoekers hebben nu een manier gevonden om ze nog nuttiger te maken.
Een team van wetenschappers heeft een autonoom systeem op zonne-energie ontwikkeld dat niet alleen zonnepanelen gebruikt om energie op te wekken, maar ook de overtollige warmte gebruikt om water uit lucht te maken.
"Het verbeteren van [de] efficiëntie van zonne-energiecentrales is de noodzaak van het uur", vertelde Sunil Mysore, oprichter en CEO bij het opstarten van alternatieve energie en waterbesparing, Hinren Engineering, aan Lifewire via LinkedIn. "Dit wordt een baanbrekende uitvinding in de fotovoltaïsche industrie en zal een grote bijdrage leveren aan het waarborgen van duurzaamheid in de water-energie-voedingscyclus."
Watersport
Onder leiding van Peng Wang, een professor in milieuwetenschappen en techniek aan de King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Saoedi-Arabië, plaatsten de wetenschappers gewone zonnepanelen op een speciale hydrogel die waterdamp in de lucht kan verzamelen. Wanneer de overtollige warmte van de panelen bij de gel komt, komt er stoom vrij in een doos, waar het vervolgens wordt gecondenseerd tot waterdruppels.
Om het concept te testen, bouwden de onderzoekers een prototypeversie van hun systeem en testten het in drie tests gedurende verschillende perioden van het jaar. In de twee weken van de heetste tijd van het jaar wekte het systeem 1.519 wattuur elektriciteit en ongeveer twee liter water op uit lucht. Die twee liter werden gebruikt om 60 spinaziezaden met water te irrigeren die in een plastic doos waren geplant, en de onderzoekers merkten op dat 57 van hen ontkiemden en normaal groeiden.
In een verklaring merkte Wang op dat de wetenschappers het systeem willen gebruiken om energie en water goedkoop te leveren om de miljoenen mensen te helpen die off-grid leven, met name in afgelegen en vooral droge gebieden.
Dat is een waardige doelstelling, aangezien de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) schat dat meer dan twee miljard mensen geen toegang hebben tot veilig beheerde drinkwatervoorzieningen. Een rapport uit 2019 van Our World In Data ontdekte zelfs dat onhygiënisch water jaarlijks meer dan een miljoen doden tot gevolg heeft.
"Ons doel is om een geïntegreerd systeem van schone energie, water en voedselproductie te creëren, met name het watercreatie-gedeelte in ons ontwerp, dat ons onderscheidt van de huidige agro-fotovoltaïsche energie," merkte Wang op.
Minder afval
Naast het gebruik van de warmte om atmosferisch water vast te houden, merken de wetenschappers op dat de hydrogel ook helpt de efficiëntie van zonnepanelen te verhogen.
Volgens Mysore wordt minder dan 20 procent van de energie die een zonnepaneel raakt, omgezet in elektriciteit. De rest wordt omgezet in warmte, waardoor de panelen nog minder efficiënt worden.
Wang's systeem helpt dit probleem op te lossen door in twee modi te werken. In de koelmodus wordt de hydrogel te allen tijde blootgesteld aan atmosferische lucht. Tijdens de nacht verzamelt het watermoleculen die, wanneer ze de volgende dag worden verwarmd, verdampen en de overtollige warmte van het paneel opnemen, waardoor hun temperatuur da alt.
"Het is hoe het menselijk lichaam de temperatuur verlaagt door te zweten", zegt Wang. De koelmodus verzamelt geen water, maar volgens de onderzoekers kan het helpen om de elektrische output van een zonnepaneel met ongeveer 10 procent te verhogen.
Jordan Macknick, de hoofdanalist Energie-Water-Land bij het National Renewable Energy Laboratory (NREL), vertelde Lifewire via e-mail dat het onderzoek van Wang een zinvolle oplossing zou kunnen bieden om tegelijkertijd de uitdagingen op het gebied van energie, water en voedsel aan te pakken in gebieden zonder infrastructuur over de hele wereld.
"Er zijn echter nog steeds uitdagingen in verband met de landgebruiksvereisten van deze technologieën in de context van hoeveel water ze kunnen produceren in een bepaald gebied, wat hun potentieel bij opschaling voor grotere toepassingen zou kunnen beperken," merkte op Macknick.
Om het proof-of-concept-ontwerp om te zetten in een echt product, is het team van plan een betere hydrogel te maken die meer water uit de lucht kan opnemen voordat het systeem in de praktijk wordt gebruikt.
"Ervoor zorgen dat iedereen op aarde toegang heeft tot schoon water en betaalbare schone energie, maakt deel uit van de doelstellingen voor duurzame ontwikkeling die zijn vastgesteld door de Verenigde Naties", merkte Wang op. "Ik hoop dat ons ontwerp een gedecentraliseerd stroom- en watersysteem kan zijn om huizen te verlichten en gewassen water te geven."
