Исследователи из Имперского колледжа Лондона изобрели новое листообразное устройство, которое собирает и генерирует фотоэлектрическую солнечную энергию и производит пресную воду, имитируя процессы, встречающиеся в реальных растениях.
Технология, получившая название PV-leaf («PV-лист») вырабатывает на 10 процентов больше электроэнергии по сравнению с обычными солнечными батареями, а также попутно опресняет воду. По словам ученых, если масштабировать технологию по всему миру, то к 2050 она сможет производить более 40 млрд. кубометров пресной воды в год. «Эта инновационная конструкция обладает огромным потенциалом для значительного повышения производительности солнечных батарей, в то же время обеспечивая экономическую эффективность и практичность», - говорит доктор Гань Хуан автор разработки.
Как это работает?
В основе PV-листа лежит способность живых растений к транспирации. Транспирацией называет процесс доставки воды от корней растения к самым кончикам листьев. Учитывая, что у растений нет сердца, это происходит без каких-либо активных насосов, в основном, за счет капиллярного эффекта и разности давлений.
Конструкция PV-листа включает стекло, фотоэлектрические ячейки, бамбуковые волокна и гидрогель. Все это скомпоновано таким образом, что получается что-то вроде синтетической копии живого листа. Благодаря сети бамбуковых капилляров и гидрогелю вода из специального резервуара может равномерно перемещаться и распределяться по всей площади искусственного листа. Затем вода испаряется с поверхности солнечного элемента, охлаждая его. Охлаждение повышает выработку энергии, заставляя солнечный элемент вырабатывать примерно на 10% больше энергии.
Важно, что охлаждение происходит пассивным образом. То есть, нагреваясь, элемент сам “тянет” на себя воду из резервуара. Такая конструкция устраняет потребность в насосах, вентиляторах, блоках управления и других дорогостоящих компонентах.
Еще один приятный бонус - для охлаждения может использоваться грязная или соленая морская вода. Но после испарения и конденсации она превращается в чистую пресную. Таким образом, система PV-leaf работает и как высокоэффективный солнечный генератор, и как опреснитель.
Также важно, что это довольно дешевая технология. По словам ученых, стоимость всех дополнительных компонентов PV-листа составляет примерно 2% от стоимости обычных солнечных панелей. Таким образом, система немного повышает цену солнечной батареи, но очень быстро окупается.
Исследование опубликовано в Nature Communications.
