מערכת אנרגיה סולארית זאוליט מעניינת
Oct 18, 2022
מולקולות מים הן חומר שנמצא בכל מקום על פני כדור הארץ. עם זאת, לפי האומות המאוחדות, ליותר מ-2 מיליארד בני אדם אין גישה למי שתייה בטוחים ולמעלה מ-2.3 מיליארד בני אדם, או 30% מאוכלוסיית העולם, אין מספיק לאכול כל השנה.
חוקרים מאוניברסיטת עבדאללה המלכותית למדע וטכנולוגיה (KAUST) בערב הסעודית פיתחו מערכת המשתמשת בחום פסולת מפאנלים סולאריים כדי להפיק מים נוזליים מאדי המים באוויר. המערכת הינה מערכת מקיימת עצמית המשלבת מים/ייצור חשמל/ייצור יבולים. תוצאות המחקר מתפרסמות בגיליון 1 במרץ 2022 של כתב העת Cell Reports Physical Sciences.
אנרגיה סולארית ידועה כלא יעילה, כאשר פחות מ-20 אחוז מאנרגיית השמש הפוגעת בפאנלים הסולאריים מומרת לחשמל. השאר הופך לחום פסולת שנוצר במהלך תהליך ייצור החשמל, מה שמפחית עוד יותר את יעילות החשמל שנוצר.
צוות המחקר פיתח מערכת שמשתמשת בחום הפסולת הזה להפקת מים. המערכת משתמשת בהידרוג'לים, עליהם עבד צוות המחקר כבר זמן מה. זאוליטים הם מבנים נקבוביים מאוד היגרוסקופיים עם מבנים פולימריים מחוברים שיכולים לאגור בתוכם כמויות גדולות של מולקולות מים. זאוליטים אינם דורשים טמפרטורות גבוהות מאוד כדי לשחרר מים. חום הפסולת שמשחרר הפאנלים הסולאריים הוא רק כ-50 מעלות צלזיוס מעל טמפרטורת האוויר, אך זה מספיק כדי לשחרר מולקולות מים מההידרוג'ל.
המערכת שפותחה ניתנת למעבר בין שני מצבים. האחד הוא מצב הקירור, שבו ההידרוג'ל חשוף תמיד לאוויר החיצוני. בלילה ההידרוג'ל סופג אדי מים מהאוויר ולמחרת, כשהשמש יוצאת, פסולת החום מהפאנלים הסולאריים משחררת את אדי המים. שימוש באנרגיה תרמית לקירור פאנלים סולאריים ולהגברת יעילות ייצור החשמל.
במצב ייצור גידולים, ההידרוג'ל נחשף לאטמוספרה רק בלילה ואטום במהלך היום. מולקולות המים שנאספות בלילה מתאדות ומתעבות בחדר במהלך היום, ומייצרות מים נוזליים. מים אלו יכולים לשמש כמי השקיה למתקני גידול יבולים.
בניסוי הדגמה של שלושה חודשים, הפאנלים הסולאריים הגדילו את ייצור החשמל שלהם במצב קירור בעד 9.9 אחוזים. בנוסף, המים המתקבלים במצב ייצור גידולים יכולים לשמש לגידול גידולים כגון כרוב. החשמל המופק מהפאנלים הסולאריים אינו משמש לייצור מים או גידול צמחים.
המערכת יכולה לייצר שני משאבים חשובים, מים וחשמל, בו זמנית, התורמים פוטנציאלית לקשר מים/אנרגיה/מזון. עם זאת, החוקרים אומרים כי המדינות הבינתחומיות זקוקות למימון מספיק כדי לרכוש פתרונות היי-טק בשלב זה. בעודם מבינים כיצד להתקין אותם בעלות נמוכה, הם מחפשים תמיכה מממשלות וארגונים לא ממשלתיים, אך העתיד אינו ברור.
