Інженери Rice розробили резонансну енергетичну систему для більш ефективного сонячного десалінування

Інноваційна технологія опріснення від дослідників Rice University: стійка водна система, яка працює завдяки сонячній енергії

Дослідники Rice University презентували нову технологію опріснення, спрямовану на підвищення ефективності та адаптивності сонячного очищення води. Система, описана в журналі Nature Water, використовує підхід до резонансної енергетичної передачі, яка долає часові обмеження сонячного світла – загальноприйняті проблеми у традиційних сонячних системах опріснення. На відміну від традиційних систем, що залежать від тендітних мембранних фільтрів та централізованої інфраструктури, новітня система Solar Thermal Resonant Energy Exchange Desalination (STREED) використовує безмембранний дизайн. Це інноваційне рішення захоплює і повторно використовує теплову енергію у самопідтримуючому циклі, забезпечуючи безперервне виробництво прісної води навіть при недостатньому сонячному освітленні.

Система STREED працює шляхом налаштування швидкості потоку нагрітої солоної води та повітря для створення резонансного теплового обміну, схожого на коливання енергії між магнітними та електричними полями в електричному колі. Цей метод дозволяє ефективно відновлювати та передавати тепло, значно зменшуючи втрати енергії та вимоги до обслуговування.

Докторський студент з електротехніки та комп’ютерної інженерії Rice University і стипендіат National Science Foundation, Вільям Шмід, зазначив: “Нашою ключовою інновацією є використання інсайтів з електротехніки та фізики осциляторів для налаштування внутрішніх швидкостей потоку системи відповідно до зміни сили сонця протягом дня. Такий світловий контроль потоку ще не було реалізовано.”

Алейда Мачорро-Ортіс, студентка магістратури в програмі прикладної фізики Rice та одна з основних авторів дослідження, підкреслила міцність системи: “Система працює стійко та з мінімальним обслуговуванням протягом усього доби”.

Прототип, випробуваний у Сан-Маркосі, Техас, виробляв до 0,75 літрів питної води на годину і продемонстрував на 77% вищу ефективність відновлення води у порівнянні з традиційними системами при використанні різних профілів сонячної інтенсивності з регіонів Сполучених Штатів. Ці показники свідчать про те, що система може досягати високої енергоефективності для отримання води без залежності від пікових сонячних умов, що робить її придатною для широкого спектру кліматичних умов.

Простота дизайну є ще однією перевагою. Замість використання мембран, система STREED використовує єдиний нагрітий канал солоної води, що сусідить з повітряним каналом, який захоплює випарувані водяні пари. Ці пари конденсуються у теплообміннику, відокремлюючи чисту воду від забруднювачів без ризику згорання мембрани.

Алессандро Алабастрі, доцент кафедри електротехніки та комп’ютерної інженерії в Rice та співав