Інженери Rice розробили резонансну енергетичну систему для ефективнішого сонячного опріснення

Інноваційна система опріснення: енергоефективний підхід з Rice University

Дослідники з Rice University представили нову технологію опріснення, яка покликана підвищити ефективність і адаптивність сонячного очищення води. Система, описана в дослідженні, опублікованому в Nature Water, використовує метод переносу резонансної енергії, який долає проблему непостійності сонячного світла — звичайне обмеження традиційних систем сонячного опріснення. Замість крихких фільтраційних мембран та централізованої інфраструктури, команда з Rice створила Solar Thermal Resonant Energy Exchange Desalination (STREED) — систему без мембран, яка захоплює і повторно використовує теплову енергію в самопідтримуючому циклі, що дозволяє безперервно виробляти прісну воду навіть при відсутності сонячного світла.

Система STREED працює, налаштовуючи потоки нагрітої солоної води та повітря для створення резонансного теплообміну, подібно до того, як енергія переміщується між магнітними й електричними полями в електричному колі. Цей метод дозволяє системі ефективно відновлювати й передавати тепло, значно знижуючи енерговитрати та потреби в обслуговуванні.

“Нашою ключовою інновацією є використання інсайтів з електротехніки та фізики осциляторів для налаштування внутрішніх швидкостей потоку системи у відповідності з мінливою потужністю сонця протягом дня,” зазначив Вільям Шмід, докторський студент з електротехніки та комп’ютерної інженерії в Rice University та стипендіат Національного наукового фонду. “Контроль потоку, що залежить від світла, ще ніколи не був реалізований раніше.”

Прототип, випробуваний у Сан-Маркос, Техас, виробляв до 0,75 літра питної води за годину і продемонстрував на 77% вищу ефективність у відновленні води у порівнянні з традиційними системами при випробуваннях з використанням різних профілів сонячного інтенсивності з регіонів по всій Америці. Ці показники свідчать про здатність системи досягати високої енергоефективності без залежності від пікових сонячних умов, що робить її придатною для використання в різних кліматах.

Простота дизайну є ще однією перевагою. Замість мембран, система STREED використовує один нагрітий канал з солоною водою у парі з сусіднім повітряним каналом, який захоплює випарувану водяну пару. Ця пара конденсується в теплообміннику, відокремлюючи чисту воду від забруднювачів без ризику забруднення мембран.

“Ми навмисно використовували довговічні, низькозатратні матеріали, щоб зробити систему легко масштабованою та доступною,” сказав Алессандро Алабастрі, доцент електротехніки та комп’ютерної інженерії в Rice University і співавтор дослідження.