VALTEC

Пассивный солнечный опреснитель воды

С. Митченко

Новая система солнечного пассивного опреснения воды достигла сверхвысокого уровня эффективности использования солнечного тепла. Установка для получения чистой питьевой воды из морской или солончаковой воды способна опреснить более 5,78 л в час на каждый квадратный метр площади специальных солнечных панелей

Опресненная вода В системе, разработанной в Массачусетском технологическом институте (MIT), США, и Шанхайском университете Цзяо Тонг в Китае используются несколько слоев плоских солнечных испарителей и конденсаторов, выстроенных вертикально, покрытых прозрачной теплоизоляцией из аэрогеля.

Секрет эффективности системы состоит в том, как именно использовать тепло для опреснения воды на каждом из этапов. Выделяемое на предыдущем этапе тепло используется на каждом последующем, вместо того, чтобы тратиться впустую. Установка продемонстрировала общую эффективность 385% преобразования энергии солнечного света в энергию для испарения воды.

Устройство представляет собой многослойную солнечную систему с набором испарителей и конденсоров. Сначала свет попадает на плоские панели для поглощения тепла, а затем это тепло передается слою воды, которая начинает испаряться. Пар затем конденсируется на следующей панели. Конденсат воды собирается, а тепло от конденсации пара передается следующему слою.

Всякий раз, когда пар конденсируется на поверхности, он выделяет тепло (из-за т.н. скрытой теплоты парообразования / конденсации). В обычных опреснителях это тепло просто рассеивается в окружающую среду. Но в данном многослойном испарителе выделяемое тепло поступает в следующий слой испарения, т. е. солнечное тепло рекуперируется и используется на следующей стадии, повышая общую эффективность опреснения.

Добавление большего количества слоев увеличивает эффективность и производительность преобразования для производства питьевой воды, но каждый слой также увеличивает стоимость и объем системы. Исследователи остановились на 10-ступенчатой конфигурации опреснителя, который был протестирован на крыше здания MIT. Система вырабатывала чистую воду, которая превышала по качеству стандарты питьевой воды из городского водопровода с относительной производительностью 5,78 л/м2 площади сбора солнечной энергии. Как заявляют исследователи, это более чем в два раза превышает рекорд любой подобной пассивной системы опреснения на солнечной энергии. Теоретически, с увеличением количества стадий опреснения и некоторой оптимизацией процесса, такие системы могут достичь общего уровня эффективности до 700-800%. Установка была построена в основном из недорогих, легко доступных материалов. Поскольку каждый из этапов опреснения не выпаривает соленую воду насухо, то установка не требует очистки от накипи и отложений соли – соленая вода сливается обратно в водоем, откуда и была взята ранее.

Самый дорогой компонент прототипа – слой прозрачного аэрогеля из кремнезема для теплоизоляции в верхней части «пирога» из панелей, пока продолжаеться поиск других, менее дорогих прозрачных изоляторов.

Главной сложностью разработки был вопрос по оптимизации многоступенчатых пассивных систем. Разработанные исследователями методики математического моделирования и алгоритмы оптимизации, могут быть применены к другим многоступенчатым системам из различных материалов и структурой.

Одной из возможных конфигураций могут быть плавающие панели на массиве соленой или непригодной для питья воды, таких как лиман или водохранилище. Если светит солнце, то они могут постоянно вырабатывать и каждый день по трубам доставлять пресную воду на берег. Другие системы могут быть спроектированы для обслуживания одного домохозяйства с использованием плоской панели на большом неглубоком резервуаре засоленной воды, которая туда предварительно закачивается.

По оценкам, производительность системы опреснения с площадью солнечного сбора примерно 1 м2 соответствует суточной потребности в питьевой воде для одного человека. Расчеты показывают, что при серийном производстве система для удовлетворения потребностей семьи в 5 человек в чистой питьевой воде может обойтись примерно $100.

Таким образом, новые многостадийные автономные опреснители, работающие на возобновляемой энергии солнца и эффективно использующие скрытую теплоту конденсации, демонстрируют общее влияние на удешевление получения чистой питьевой воды и могут стать альтернативой системам очистки воды.

Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі AW-Therm та корисні відео на Youtube-каналі. Долучайтесь!

Просмотрено: 1 691


Оставьте комментарий

Telegram