Πηγή Εικόνας: https://news.mit.edu/2024/solar-powered-desalination-system-requires-no-extra-batteries-1008Ερευνητές ανέπτυξαν ηλιακό σύστημα αφαλάτωσης του νερού που λειτουργεί ακολουθώντας στενά τις αλλαγές στην ηλιακή ενέργεια. Η συσκευή της ερευνητικής ομάδας του MIT προσαρμόζει την ταχύτητα αφαλάτωσης για να ταιριάζει με τις διακυμάνσεις του ηλιακού φωτός, αυξάνοντας την απόδοση σε ώρες με ηλιοφάνεια και μειώνοντάς την όταν ο ουρανός είναι συννεφιασμένος.
Σύμφωνα με την ομάδα, ο σχεδιασμός μεγιστοποιεί αποτελεσματικά τη χρήση της ηλιακής ενέργειας για την παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων καθαρού νερού κατά τη διάρκεια της ημέρας. Επιπλέον, σε αντίθεση με άλλα συστήματα αφαλάτωσης που λειτουργούν με ηλιακή ενέργεια, το σύστημα του MIT λειτουργεί χωρίς πρόσθετες μπαταρίες ή εξωτερικές πηγές ενέργειας, όπως η ηλεκτρική ενέργεια του δικτύου.
Το σύστημα αναμένεται να προσφέρει σημαντική εξοικονόμηση σε σύγκριση με τις συμβατικές τεχνολογίες αφαλάτωσης. Η κύρια εξοικονόμηση προέρχεται από το μειωμένο ενεργειακό κόστος, το οποίο αποτελεί σημαντική λειτουργική δαπάνη στις παραδοσιακές μεθόδους, ιδιαίτερα στην αντίστροφη όσμωση (RO), η οποία βασίζεται στην ισχύ του δικτύου.
«Σε σύγκριση με το RO, οι μεμβράνες ηλεκτροδιάλυσης συνήθως διαρκούν περίπου τρεις φορές περισσότερο», δήλωσε στο Interesting Engineering, ο Amos Winter, καθηγητής Μηχανολόγων Μηχανικών στο Germeshausen και διευθυντής του Παγκόσμιου Κέντρου Μηχανικής και Έρευνας «K. Lisa Yang» του ΜΙΤ.
Σε αντίθεση με την αντίστροφη όσμωση, η οποία χρησιμοποιεί πίεση για να φιλτράρει τα άλατα, η ηλεκτροδιάλυση χρησιμοποιεί ένα ηλεκτρικό πεδίο για την απομάκρυνση των ιόντων αλάτων μέσω μεμβρανών ανταλλαγής ιόντων.
Η λειτουργία της αφαλάτωσης με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι ιδιαίτερα δύσκολη για την αντίστροφη όσμωση, καθώς απαιτεί σταθερή παροχή ενέργειας. Η ομάδα του MIT επικεντρώθηκε στην ηλεκτροδιάλυση, δημιουργώντας ένα σύστημα που προσαρμόζεται στις διακυμάνσεις της ηλιακής ενέργειας.
Το σύστημα ελέγχου που εφάρμοσε η ερευνητική ομάδα, βελτιστοποιεί τη ροή και την τάση του νερού για μέγιστη αφαίρεση αλατιού. Οι επιτόπιες δοκιμές έδειξαν 77% χρήση ηλιακής ενέργειας, βελτιώνοντας σημαντικά προηγούμενα σχέδια.
Στην τελευταία τους εργασία, οι ερευνητές εξάλειψαν την ανάγκη για μπαταρίες μειώνοντας τον χρόνο απόκρισης του συστήματος σε μόλις ένα κλάσμα του δευτερολέπτου, προσαρμόζοντας τον ρυθμό αφαλάτωσης τρεις έως πέντε φορές ανά δευτερόλεπτο.
Αυτή η γρήγορη προσαρμογή επιτρέπει στο σύστημα να ανταποκρίνεται στις αλλαγές του ηλιακού φωτός χωρίς να βασίζεται σε επιπλέον ισχύ. Η βασική καινοτομία βασίζεται στη λογική «καθοδηγούμενη ροή με έλεγχο του ρεύματος», η οποία προσαρμόζει τη ροή του νερού και το ηλεκτρικό ρεύμα με βάση τη διαθέσιμη ηλιακή ενέργεια, μεγιστοποιώντας την απόδοση αφαλάτωσης.
Όπως εξηγεί ο καθηγητής, το σύστημα προσαρμόζει συνεχώς τον ρυθμό ροής και το ρεύμα ώστε να ταιριάζουν με την αυξανόμενη ηλιακή ισχύ, μειώνοντας την ανάγκη για αποθήκευση.
Οι μηχανικοί ενσωμάτωσαν τη νέα στρατηγική ελέγχου σε ένα πλήρως αυτοματοποιημένο σύστημα σχεδιασμένο για την αφαλάτωση των υφάλμυρων υπόγειων υδάτων σε μια μικρή κοινότητα 3.000 ατόμων.
Με τη δοκιμή να γίνεται επί έξι μήνες στο Νέο Μεξικό, το πρωτότυπο λειτούργησε υπό διαφορετικές ηλιακές συνθήκες. Κατά μέσο όρο, χρησιμοποίησε πάνω από το 94% της ηλεκτρικής ενέργειας του ηλιακού πάνελ για την τροφοδοσία της αφαλάτωσης, επιδεικνύοντας υψηλή απόδοση καθ’ όλη τη διάρκεια της δοκιμής.
Ιδανικές περιοχές για τη χρήση της νέας τεχνολογίας στην αφαλάτωση είναι, σύμφωνα με τους ερευνητές, περιοχές με κυρίαρχα υφάλμυρα υπόγεια ύδατα.
