Da asporto chiave
- Gli scienziati hanno ideato un sistema autonomo che utilizza normali pannelli solari per generare elettricità e acqua.
- Il sistema utilizza uno speciale idrogel in grado di raccogliere il vapore acqueo dall'atmosfera.
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L'acqua viene utilizzata per irrigare le piante e raffreddare il pannello, aumentandone così l'efficienza.
I pannelli solari offrono una meravigliosa opzione per generare energia verde e ora i ricercatori hanno trovato un modo per renderli ancora più utili.
Un team di scienziati ha creato un sistema autonomo a energia solare che non solo utilizza i pannelli solari per generare energia, ma utilizza anche il calore in eccesso per produrre acqua dall'aria.
"Migliorare l'efficienza degli impianti solari è la necessità del momento", ha detto a Lifewire Sunil Mysore, fondatore e CEO di Hinren Engineering, startup alternativa per la conservazione dell'energia e dell'acqua, tramite LinkedIn. "Questa sarà un'invenzione fondamentale nel settore fotovoltaico e farà molto per garantire la sostenibilità nel ciclo acqua-energia-nutrizione."
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Guidati da Peng Wang, professore di scienze ambientali e ingegneria presso la King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Arabia Saudita, gli scienziati hanno posizionato dei normali pannelli solari su uno speciale idrogel in grado di raccogliere il vapore acqueo nell'aria. Quando il calore in eccesso dei pannelli arriva al gel, rilascia vapore in una scatola, dove viene poi condensato in gocce d'acqua.
Per testare il concetto, i ricercatori hanno costruito una versione prototipo del loro sistema e lo hanno messo alla prova in tre test in diversi periodi dell'anno. Nelle due settimane durante il periodo più caldo dell'anno, il sistema ha generato 1.519 wattora di elettricità e circa due litri di acqua dall'aria. Quei due litri sono stati usati per irrigare 60 semi di spinaci d'acqua piantati in una scatola di plastica, ei ricercatori hanno notato che 57 di loro sono germogliati e sono cresciuti normalmente.
In una dichiarazione, Wang ha osservato che gli scienziati vogliono utilizzare il sistema per fornire energia e acqua a basso costo per aiutare i milioni di persone che vivono fuori rete, in particolare nelle aree remote e particolarmente a clima secco.
Questo è un obiettivo degno, considerando che l'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) stima che oltre due miliardi di persone non hanno accesso a servizi di acqua potabile gestiti in sicurezza. In effetti, un rapporto del 2019 di Our World In Data ha scoperto che l'acqua non igienica provoca oltre un milione di morti ogni anno.
"Il nostro obiettivo è creare un sistema integrato di produzione di energia pulita, acqua e cibo, in particolare la parte di creazione dell'acqua nella nostra progettazione, che ci distingue dall'agro-fotovoltaico attuale", ha osservato Wang.
Meno rifiuti
Oltre a utilizzare il calore per intrappolare l'acqua atmosferica, gli scienziati osservano che l'idrogel aiuta anche ad aumentare l'efficienza dei pannelli solari.
Secondo Mysore, meno del 20 percento dell'energia che colpisce un pannello solare viene trasformata in elettricità. Il resto viene trasformato in calore, il che fa sì che i pannelli diventino ancora meno efficienti.
Il sistema di Wang aiuta a risolvere questo problema operando in due modalità. Nella modalità di raffreddamento, l'idrogel è sempre esposto all'aria atmosferica. Durante la notte raccoglie le molecole d'acqua che, riscaldate durante il giorno successivo, evaporano e assorbono il calore in eccesso dal pannello, abbassandone la temperatura.
"È così che il corpo umano riduce la temperatura attraverso la sudorazione", dice Wang. La modalità di raffreddamento non raccoglie acqua, ma secondo i ricercatori può aiutare ad aumentare la produzione elettrica di un pannello solare di circa il 10 percento.
Jordan Macknick, l'analista principale Energy-Water-Land presso il National Renewable Energy Laboratory (NREL), ha detto a Lifewire via e-mail che la ricerca di Wang potrebbe fornire una soluzione significativa per affrontare contemporaneamente le sfide di accesso all'energia, all'acqua e al cibo in aree prive di infrastrutture in tutto il mondo.
"Tuttavia, ci sono ancora sfide associate ai requisiti di utilizzo del suolo di queste tecnologie nel contesto della quantità di acqua che possono produrre in una determinata area, il che potrebbe limitare il loro potenziale di espansione per applicazioni più grandi", ha osservato Macknick.
Per trasformare il design proof-of-concept in un prodotto reale, il team prevede di creare un idrogel migliore in grado di assorbire più acqua dall'aria prima di spingere il sistema nell'uso nel mondo reale.
"Assicurarsi che tutti sulla Terra abbiano accesso all'acqua pulita e all'energia pulita a prezzi accessibili fa parte degli obiettivi di sviluppo sostenibile stabiliti dalle Nazioni Unite", ha osservato Wang. "Spero che il nostro progetto possa essere un sistema elettrico e idrico decentralizzato per illuminare case e colture idriche."
