Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение
«Экспертно-аналитический центр»
Москва, ул. Талалихина, д. 33, стр. 4. Телефон: (495) 663-20-13

Дата публикации: 12 февраля 2020 г.

В MIT предложили простое солнечное опреснение воды

Ученые разработали систему, достигающую нового уровня эффективности с использованием солнечного света для получения свежей питьевой воды из морской воды.


Полностью пассивная система опреснения на солнечной энергии, разработанная исследователями в Массачусетском технологическом институте (Massachusetts Institute of Technology, MIT) и в Китае, может обеспечить более 1,5 галлона (6,82 л) пресной питьевой воды в час на каждый квадратный метр площади солнечного сбора. 

Такие системы могут потенциально обслуживать автономные прибрежные районы, чтобы обеспечить эффективный и недорогой источник воды.

В системе используются несколько слоев плоских солнечных испарителей и конденсаторов, выстроенных в вертикальный ряд и покрытых прозрачной аэрогелевой изоляцией. 

Статья об исследовании опубликована в журнале Energy and Environmental Science, автором которой являются докторанты Массачусетского технологического института Ленан Чжан (Lenan Zhang) и Лин Чжао (Lin Zhao), постдок Женюань Сюй (Zhenyuan Xu), профессор машиностроения и заведующий кафедрой Эвелин Ван (Evelyn Wang), и еще восемь человек из Массачусетского технологического института и из Шанхайского университета транспорта в Китае (Shanghai Jiao Tong University, China).

Ключ к эффективности системы заключается в том, как она использует каждый из многочисленных этапов для опреснения воды. На каждом этапе тепло, выделяемое на предыдущем этапе, используется, а не тратится впустую. Таким образом, демонстрационное устройство команды может достичь общей эффективности 385 процентов в преобразовании энергии солнечного света в энергию испарения воды.

Система представляет собой многослойное солнечное устройство с набором испаряющихся и конденсирующих компонентов, подобных тем, которые используются для дистилляции ликера. В ней используются плоские панели для поглощения тепла, которые затем передает это тепло слою воды, так что она начинает испаряться. Пар затем конденсируется на следующей панели. Эта вода собирается, а тепло от конденсации пара передается следующему слою.

Всякий раз, когда пар конденсируется на поверхности, устройство выделяет тепло. В типичных конденсаторных системах это тепло просто теряется в окружающей среде. Но в этом многослойном испарителе выделяемое тепло течет к следующему испаряющемуся слою, рециркулируя солнечное тепло и повышая общую эффективность.

Добавление большего количества слоев увеличивает эффективность преобразования для производства питьевой воды, но каждый слой также увеличивает стоимость и объем системы. Команда определилась с 10-ступенчатой системой для своего проверенного устройства, которое было протестировано на крыше здания MIT. Система поставляла чистую воду, которая превышала стандарты городской питьевой воды, из расчета 5,78 литра на квадратный метр (около 1,52 галлона на 11 квадратных футов) площади солнечного сбора. 

«Теоретически, с большим количеством этапов опреснения и дальнейшей оптимизацией, такие системы могут достичь общего уровня эффективности до 700 или 800 процентов» - говорит Чжан.

«Демонстрационная установка была построена в основном из недорогих, легко доступных материалов, таких как коммерческий черный солнечный поглотитель и бумажные полотенца для капиллярного фитиля для переноса воды в контакт с солнечным поглотителем. В большинстве других попыток создать пассивные системы солнечного опреснения материал поглотителя солнечной энергии и впитывающий материал были одним компонентом, который требует специализированных и дорогих материалов» - говорит Ван. 

Самым дорогим компонентом прототипа системы - является слой прозрачного аэрогеля, используемого в качестве изолятора в верхней части стопки, но команда предлагает использовать другие менее дорогие изоляторы в качестве альтернативы. (Сам аэрогель сделан из дешевого кремнезема, но для его изготовления требуется специальное сушильное оборудование). Одной из возможных конфигураций могут быть плавающие панели на поверхности соленой воды, например, водохранилища. Они могут постоянно и пассивно доставлять пресную воду по трубам на берег, если солнце светит каждый день.

Другие аналогичные системы могут быть спроектированы для обслуживания одного домашнего хозяйства, возможно, с использованием плоской панели на большом неглубоком резервуаре с морской водой. По оценкам группы ученых, система с площадью солнечного сбора примерно в 1 квадратный метр могла бы обеспечить необходимую суточную норму питьевой воды для одного человека. В дальнейшем они считают, что система, созданная для удовлетворения потребностей семьи, может быть построена примерно за 100 долларов.

Источник: news.mit.edu

← предыдущая новость следующая новость →
Популярные издания ФГБНУ «Аналитический центр»
Издания 2019 года

Гасанбекова Л. А. Оценка эффективности финансово-хозяйственной деятельности государственных унитарных предприятий

Практическое пособие / Л. А. Гасанбекова, В. И. Никитина, Б. В. Сошников; под общ. науч. ред. канд. экон. наук О. А. Коробко. – М.: ФГБНУ «Аналитический центр» Минобрнауки России, 2019. – 49 с. (ISBN 978-5-904670-54-2).

Доступна электронная версия печатного издания.


Экологический мониторинг окраинных морей России

Монография / А. И. Вялышев, В. М. Добров, А. А. Долгов, Б. А. Нерсесов, Н. А. Римский–Корсаков. – М.: ФГБНУ «Аналитический центр», 2019. – 240 с. (ISBN 978-5-904670-55-9).

Доступна электронная версия печатного издания.

открыть полный список изданий Центра →

Документ был изменён 11.11.2019 в 10:50.
Онлайн-курс
Организация системы внутреннего контроля в организациях, подведомственных Минобрнауки России
подробнее о программе
Поиск данных
об аттестации
педагогических работников
Издания Центра