Инженеры из Массачусетского технологического института разработали новую систему опреснения воды, которая использует энергию солнца и не нуждается в резервных батареях.
Система работает в унисон с естественными ритмами солнца. По мере усиления дневного света процесс опреснения также усиливается, а когда солнце закрывают облака, система автоматически регулирует свою производительность.
Эта адаптивность сочетается с высокой эффективностью, поскольку технология использует более 94% электроэнергии, вырабатываемой солнечными панелями. Производительность системы также впечатляет: прототип производит до 5000 литров чистой воды в день.
Возможно, самое примечательное то, что система работает без необходимости в батареях, что отличает ее от традиционных систем опреснения, которые обычно полагаются на хранение энергии.
«Традиционные технологии опреснения требуют стабильного питания и нуждаются в хранении энергии для сглаживания нестабильного источника энергии, такого как солнечный. Постоянно изменяя потребление энергии в соответствии с солнцем, наша технология напрямую и эффективно использует солнечную энергию для получения воды», — говорят исследователи.
Как это работает?
Изобретение основано на электродиализе, методе, который использует электрическое поле для удаления ионов соли из воды. Система состоит из насосов для воды, мембранного блока для ионообмена и массива солнечных панелей.
Но ключевая особенность - стратегия управления, названная «управление током по потоку». Система может динамически регулировать свою скорость опреснения несколько раз в секунду, обычно от трех до пяти обновлений в секунду. Когда система обнаруживает избыток доступной мощности, она реагирует, увеличивая скорость, с которой вода прокачивается через электродиализные блоки. Одновременно она перенаправляет избыток солнечной энергии для усиления электрического тока внутри блока.
Инженеры MIT подвергли свое изобретение испытаниям в реальных условиях, развернув прототип в масштабе сообщества на подземных скважинах в Нью-Мексико, где он работал в течение шести месяцев при переменных погодных условиях и с разными типами воды. Прототип обеспечил достаточное количество воды для небольшого сообщества из примерно 3000 человек.
Эта технология может стать революционной для мест, где доступ к морской воде и электросети ограничен. Она особенно подходит для опреснения солоноватой подземной воды, которая более распространена, чем ресурсы пресной подземной воды.
«Большинство населения на самом деле живет достаточно далеко от побережья, так что опреснение морской воды никогда не сможет до них добраться. Поэтому они сильно зависят от подземных вод, особенно в отдаленных, малообеспеченных регионах. И к сожалению, эти подземные воды становятся все более и более солеными из-за изменения климата», — сказал Джонатан Бессетт, аспирант MIT по механической инженерии.
Команда MIT планирует провести дальнейшие испытания и масштабировать систему, чтобы снабжать более крупные сообщества и даже целые муниципалитеты недорогой питьевой водой, получаемой с помощью солнца.
Исследователи также готовятся в ближайшие месяцы запустить компанию в надежде ускорить развертывание этих систем в нуждающихся регионах по всему миру.
Исследование опубликовано в журнале Nature Water.
