Опреснительную систему, работающую на солнечных батареях, создали инженеры Массачусетского технологического института. Она удаляет соль из воды в темпе, который соответствует изменениям солнечной энергии. Система автоматически подстраивается под колебания солнечного света: снижает мощность при появлении облаков и увеличивает её, когда небо проясняется. Благодаря этому она максимально эффективно использует солнечную энергию и производит много чистой воды, несмотря на изменения в течение дня. Дополнительных батарей или подключения к сети системе MIT не требуется. Инженеры тестировали систему на скважинах грунтовых вод в Нью-Мексико в течение шести месяцев. Система работала в разных погодных условиях и с разными типами воды, используя более 94% электроэнергии от солнечных панелей для производства до 5 000 литров воды в день. Амос Винтер, профессор машиностроения Гермесхаузен и директор Глобального инженерно-исследовательского центра К. Лизы Янг при Массачусетском технологическом институте, рассказал, что традиционные технологии опреснения требуют постоянной мощности и нуждаются в аккумуляторных батареях.
Система предназначена для опреснения солоноватых грунтовых вод. Они находятся в подземных резервуарах и встречаются чаще, чем пресные грунтовые воды. Исследователи считают их потенциальным источником питьевой воды, особенно когда запасы пресной воды истощаются. Новая система может обеспечить питьевую воду по низким ценам, особенно для жителей внутренних районов, где доступ к морской воде и электросети ограничен. Большинство людей живёт далеко от моря, и опреснение морской воды им недоступно. Они используют подземные воды, особенно в бедных регионах. Но из-за изменения климата эти грунтовые воды становятся всё более солёными. По словам аспиранта факультета машиностроения Массачусетского технологического института Джонатана Бессетта, эта технология может обеспечить доступной чистой водой труднодоступные районы по всему миру. Исследователи подробно описывают новую систему в журнале Nature Water. Соавторы исследования — Бессетт, Винтер и штатный инженер Шейн Пратт. Насос и потокНовая система основана на предыдущей, о которой Винтер и его коллеги, включая Вэя Хэ, сообщили ранее в этом году. Она предназначена для опреснения воды с помощью электродиализа периодического действия. Электродиализ и обратный осмос — основные методы опреснения солоноватых грунтовых вод. При обратном осмосе солёная вода под давлением проходит через мембрану, которая отфильтровывает соли. Электродиализ использует электрическое поле: оно вытягивает ионы соли из воды, проходящей через стопку ионообменных мембран. Учёные пытаются использовать возобновляемые источники энергии для обоих методов. Но это особенно сложно для обратного осмоса, который традиционно работает на постоянном уровне мощности, что несовместимо с переменными источниками энергии, такими как солнце. Винтер, Хе и их коллеги разработали более гибкую систему электродиализа, которая реагирует на колебания солнечной энергии. В предыдущей работе команда создала систему электродиализа с водяными насосами, ионообменной мембраной и солнечной батареей. Инновацией стала система управления, использующая показания датчиков для прогнозирования оптимальной скорости прокачки воды через стек и напряжения для максимального извлечения соли из воды. Тестирование системы в полевых условиях показало её способность варьировать производство воды в зависимости от солнечной активности. В среднем система использовала 77% доступной электрической энергии от солнечных панелей, что на 91% больше, чем у традиционных систем электродиализа на солнечной энергии. Исследователи считают, что могли бы добиться большего.
Солнечные командыИсследователи создали систему, которая может обновлять скорость опреснения воды от трёх до пяти раз в секунду. Благодаря этому система успевает подстроиться под изменения солнечного света и ей не нужны дополнительные источники питания. Для более быстрого обессоливания воды нужна простая стратегия управления, разработанная Бессеттом и Праттом. Она называется «управление током по потоку». Система определяет количество солнечной энергии, которую вырабатывают панели. Если её больше, чем нужно системе, контроллер автоматически увеличивает мощность насоса. Это позволяет прогнать больше воды через электродиализные трубы. Одновременно система перенаправляет часть дополнительной солнечной энергии на стеки. Благодаря этому электрический ток вытесняет больше соли из быстро текущей воды. Винтер объясняет:
Инженеры внедрили новую стратегию управления в автоматизированную систему опреснения солоноватой грунтовой воды. Этого объёма достаточно для снабжения небольшого населённого пункта с населением около 3000 человек. Система работала шесть месяцев на нескольких скважинах в Аламогордо (штат Нью-Мексико). Прототип успешно справлялся с опреснением воды, используя более 94% электрической энергии солнечных панелей. Винтер:
Инженеры планируют и дальше тестировать и масштабировать систему, чтобы обеспечить доступной питьевой водой, работающей только на солнечной энергии, большие населённые пункты и даже целые муниципалитеты. Бессетт:
Пратт:
08.10.2024 |
Экология
Система опреснения воды на солнечных батареях обеспечит дешевой питьевой водой | |
Опреснительную систему, работающую на сол... |
JEM: Зеленые зоны в мегаполисах улучшают здоровье жителей | |
Хотя доступ к природе — это&nb... |
JACS: Разработан способ гидрогенизации азотсодержащих ароматических соединений | |
Чтобы снизить вред от химического произво... |
NatComm: Ученым удалось визуализировать ударные волны в полимере | |
Устойчивое развитие — сложная пробл... |
В УГНТУ разработали новый способ утилизации газов | |
Способ утилизации топочных газов на предп... |
Nature Chemistry: Новый катализатор производит метан с помощью электричества | |
Новый катализатор, с помощью которого мож... |
Nature Geoscience: Антарктида зеленеет с ужасающей скоростью | |
За последние 40 лет растительный покров А... |
RSC Sustainability: Для производства фумаровой кислоты начнут применять выбросы | |
Из-за быстрого накопления пластиковых отходов ... |
mSphere: Зоопланктон «брезгует» бактериями из канализационных стоков | |
Зоопланктон — крошечные водные живо... |
Environmental Science & Technology: Выяснилось, как именно бактерии едят пластик | |
Не любите пластмассу? Вы просто не у... |
NCC: Изменение климата повлияет на запасы углерода в Арктике разными путями | |
В ходе экосистемного эксперимента группа иссле... |
Environmental Research: Выбросы метана с молочных ферм выше, чем считалось | |
Исследование показало, что выбросы метана... |
Железные самородки в Пиннаклс раскрывают секреты прошлого и будущего климата | |
В пустыне Пиннаклс в Западной Австралии о... |
Mineralium Deposita: Тайна уругвайских аметистовых геодов становится явной | |
Международная исследовательская группа под&nbs... |
Environmental Research: Объем канцерогенов в воздухе шокировал ученых | |
Исследование показало, что жители Южной К... |
ASC AMI: Новый метод поможет эффективнее чистить среду от опасных химикатов | |
Инженеры Университета Райса создали новый мето... |
Science Advances: Новое открытие меняет представление ученых о недрах Земли | |
Учёные из Мэрилендского университета обна... |
Казанцы получат бонусы за сдачу ненужного текстиля | |
В Казани установили 35 боксов Не просто в... |
В ЛЭТИ разработали перспективный всепогодный метод обнаружения разливов нефти | |
Метод позволяет быстрее обнаружить нефтяное пя... |
CEJ: Разработан метод хранения чистой воды в водоносных горизонтах | |
Из-за изменения климата на планете всё&nb... |
Nature Climate Change: Для достижения климатических целей одной УХУ мало | |
Чтобы выполнить Парижское соглашение по к... |
Geology: Древние строители рифов избежали вымирания — по крайней мере, временно | |
Строматопороиды пережили позднедевонское вымир... |
Виртуальная реальность поможет пешеходам и велосипедистам избегать загрязнителей | |
Физически обоснованная виртуальная реальность ... |
Applied Soil Ecology: Мочу можно использовать как экологически чистое удобрение | |
Почвенные бактерии устойчивы к моче, как&... |
Science: Повышение урожайности за счет ГМ-культур может оказать медвежью услугу | |
Генетически модифицированные культуры широко и... |
ChemComm: Создан катализатор для устойчивого производства пропилена из биомассы | |
Для достижения углеродной нейтральности нужно ... |
Австралийский кратер даст новое представление о геологической истории Земли | |
Учёные из Университета Содружества Вирджи... |
CE&E: Спасение кораллов — дело рук самих кораллов | |
Исследование, проведённое в Университете ... |
Ocean Sustainability: Понятие «устойчивость» переосмыслили, чтобы спасти океан | |
Эксперты в области океанографии опубликов... |
Water Research: Искусственный интеллект помогает производить чистую воду | |
Создание технологии искусственного интеллекта ... |