Rice engineers розробили резонансну енергосистему для більш ефективного сонячного опріснення

Інноваційне рішення для сонячного опріснення води від дослідників університету Rice

Дослідники з Rice University презентували нову технологію опріснення, яка підвищує ефективність та адаптацію процесів очищення води за рахунок сонячної енергії. Нова система, описана в Nature Water, використовує підхід резонансної передачі енергії, який долає проблеми переривчастості сонячного світла – часту перешкоду традиційних сонячних систем опріснення. На відміну від звичних систем, що залежать від крихких фільтраційних мембран та централізованої інфраструктури, система Solar Thermal Resonant Energy Exchange Desalination (STREED) від Rice представлена безмембранною концепцією. Вона захоплює та повторно використовує теплову енергію у самоутримувальному циклі, що дозволяє безперервне виробництво прісної води навіть за відсутності активного сонячного освітлення.

Система STREED працює за принципом налаштування швидкостей потоку нагрітої солоної води та повітря для створення резонансного теплообміну, що нагадує осциляції енергії між магнітними та електричними полями в електричному колі. Це дозволяє ефективно відновлювати та передавати тепло, суттєво зменшуючи втрати енергії та потребу в обслуговуванні.

“Нашою основною інновацією стало використання знань з електротехніки та фізики осциляторів для інформування налаштування внутрішніх швидкостей потоку системи у відповідності з змінами сонячної потужності протягом дня,” сказав William Schmid, аспірант електро- та комп’ютерної інженерії в Rice і стипендіат Національного наукового фонду.

Aleida Machorro-Ortiz, студентка програми післядипломної підготовки в галузі прикладної фізики в Rice та співавторка дослідження, наголосила на довговічності системи. “Система працює стабільно та з мінімальним обслуговуванням цілодобово,” зазначила вона.

Прототип, випробуваний у Сан-Маркосі, Техас, виробляв до 0.75 літра питної води на годину і продемонстрував на 77% вищу ефективність в порівнянні з традиційними системами при тестуванні з використанням різних профілів сонячної інтенсивності з регіонів по всій території США. Ця продуктивність свідчить про те, що система може досягати високої ефективності енергії до води без необхідності максимальної сонячної інсоляції, що робить її придатною для широкого спектра кліматів.

Простота дизайну є ще однією перевагою. Замість використання мембран, система STREED застосовує єдиний нагрітий канал із солоною водою у парі з сусіднім повітряним каналом, що захоплює випарену водяну пару. Ця пара потім конденсується у теплообміннику, відокремлюючи чисту воду від забруднювачів без ризику засмічення мембран.

“Ми свідомо використовували довговічні матеріали з низькими вимогами до обслуговування, щоб зробити систему легко масштабованою та доступною,” сказав Alessandro Alabastri, доцент кафедри електро- та комп’ютерної інженер