Clau per emportar
- Els científics han ideat un sistema autònom que utilitza plaques solars habituals per generar electricitat i aigua.
- El sistema utilitza un hidrogel especial que és capaç de recollir vapor d'aigua de l'atmosfera.
-
L'aigua s'utilitza per regar les plantes i refredar el panell, augmentant així l'eficiència.
Els panells solars ofereixen una opció meravellosa per generar energia verda, i els investigadors ara han trobat una manera de fer-los encara més útils.
Un equip de científics ha creat un sistema autònom d'energia solar que no només utilitza panells solars per generar energia, sinó que també utilitza l'excés de calor per fer aigua a partir de l'aire.
"Millorar [l'eficiència] de les plantes d'energia solar és la necessitat de l'hora", va dir a Lifewire Sunil Mysore, fundador i director general de l'inici de conservació d'energia i aigua alternativa, Hinren Engineering, a Lifewire. "Aquest serà un invent històric en la indústria fotovoltaica i contribuirà molt a garantir la sostenibilitat del cicle aigua-energia-nutrició."
Esports aquàtics
Dirigits per Peng Wang, professor de ciència i enginyeria ambiental a la Universitat de Ciència i Tecnologia Rei Abdullah (KAUST), Aràbia Saudita, els científics van col·locar panells solars regulars a sobre d'un hidrogel especial que pot recollir vapor d'aigua a l'aire. Quan l'excés de calor dels panells arriba al gel, allibera vapor en una caixa, on després es condensa en gotes d'aigua.
Per provar el concepte, els investigadors van crear una versió prototip del seu sistema i el van posar a prova en tres proves durant diferents èpoques de l'any. En les dues setmanes de l'època més calorosa de l'any, el sistema va generar 1.519 watts-hora d'electricitat i uns dos litres d'aigua de l'aire. Aquests dos litres es van utilitzar per regar 60 llavors d'espinacs d'aigua plantades en una caixa de plàstic, i els investigadors van observar que 57 d'elles van germinar i van créixer amb normalitat..
En un comunicat, Wang va assenyalar que els científics volen utilitzar el sistema per proporcionar energia i aigua a un preu barat per ajudar els milions de persones que viuen fora de la xarxa, especialment a les zones remotes i especialment de clima sec..
Aquest és un objectiu digne tenint en compte que l'Organització Mundial de la Salut (OMS) estima que més de dos mil milions de persones no tenen accés a serveis d'aigua potable gestionats de manera segura. De fet, un informe de 2019 de Our World In Data va descobrir que l'aigua poc higiènica provoca més d'un milió de morts cada any.
"El nostre objectiu és crear un sistema integrat d'energia neta, aigua i producció d'aliments, especialment la part de creació d'aigua en el nostre disseny, que ens diferenciï de l'agro-fotovoltaica actual", va assenyalar Wang..
Menys residus
A més d'utilitzar la calor per atrapar l'aigua atmosfèrica, els científics assenyalen que l'hidrogel també ajuda a augmentar l'eficiència dels panells solars.
Segons Mysore, menys del 20 per cent de l'energia que arriba a un panell solar es converteix en electricitat. La resta es converteix en calor, la qual cosa fa que els panells siguin encara menys eficients.
El sistema de Wang ajuda a resoldre aquest problema funcionant en dos modes. En el mode de refrigeració, l'hidrogel està exposat a l'aire atmosfèric en tot moment. Durant la nit, recull les molècules d'aigua que, quan s'escalfen durant el dia següent, s'evaporen i prenen l'excés de calor del panell, fent baixar la seva temperatura.
"És com el cos humà redueix la temperatura mitjançant la suor", diu Wang. El mode de refrigeració no recull aigua, però segons els investigadors, pot ajudar a augmentar la producció elèctrica d'un panell solar al voltant d'un 10 per cent.
Jordan Macknick, l'analista principal d'Energia-Aigua-Terres del Laboratori Nacional d'Energies Renovables (NREL), va dir a Lifewire per correu electrònic que la investigació de Wang podria proporcionar una solució significativa per abordar simultàniament els reptes d'accés a l'energia, l'aigua i els aliments a zones que no tenen infraestructures arreu del món.
"No obstant això, encara hi ha reptes associats als requisits d'ús del sòl d'aquestes tecnologies en el context de la quantitat d'aigua que poden produir en una àrea determinada, cosa que podria limitar el seu potencial d'ampliació per a aplicacions més grans", va observar. Macknick.
Per convertir el disseny de prova de concepte en un producte real, l'equip té previst crear un hidrogel millor que pugui absorbir més aigua de l'aire abans d'empènyer el sistema a utilitzar-lo en el món real.
"Assegurar-se que tothom a la Terra tingui accés a aigua neta i energia neta assequible forma part dels Objectius de Desenvolupament Sostenible establerts per les Nacions Unides", va assenyalar Wang. "Espero que el nostre disseny pugui ser un sistema d'energia i aigua descentralitzat per il·luminar les cases i els cultius d'aigua."
