Wissenschaftler in Saudi-Arabien haben erfolgreich eine neue Solartechnologie erprobt, die in der Lage ist, Feuchtigkeit in ausreichender Menge aus der Luft zu ziehen, um Pflanzen wachsen zu lassen, und gleichzeitig Strom zu erzeugen.
Die Technik funktioniert in Umgebungen, einschließlich Wüsten, und könnte ein nachhaltiges, relativ kostengünstiges Mittel zur Verbesserung der Ernährungs- und Wassersicherheit für Menschen bieten, die in trockenen Umgebungen leben, sagten die Forscher.
Die Methode basiert auf der Verwendung eines wasserabsorbierenden Hydrogels unter den Photovoltaik-Solarmodulen, das ihnen hilft, kühl zu bleiben und ihre Effizienz zu erhöhen, sagte das Team.
„Ein Bruchteil der Weltbevölkerung hat immer noch keinen Zugang zu sauberem Wasser oder grünem Strom, und viele von ihnen leben in ländlichen Gebieten mit trockenem oder halbtrockenem Klima“, sagte der leitende Autor Peng Wang, Professor für Umweltwissenschaften und -ingenieurwesen an die King Abdullah University of Science and Technology (KAUST).
„Unser Design macht Wasser aus Luft mit sauberer Energie, die verschwendet worden wäre, und eignet sich für dezentrale, kleine Farmen an abgelegenen Orten wie Wüsten und ozeanischen Inseln.“
Das System besteht aus einem photovoltaischen Solarmodul, das über einer Hydrogelschicht angeordnet ist, die auf einer großen Metallbox montiert ist, die Wasser kondensiert und sammelt.
Das wasserabsorbierende Hydrogel unter den PV-Paneelen hilft, die Paneele zu kühlen und ihre Effizienz zu steigern
(Renyuan Li)
Professor Wang und sein Team haben das Hydrogel in ihrer früheren Forschung entwickelt, und das Material kann effektiv Wasserdampf aus der Umgebungsluft absorbieren und den Wassergehalt freisetzen, wenn es erhitzt wird.
Wenn die Sonnenkollektoren Strom erzeugen, treiben sie das absorbierte Wasser als Dampf aus dem Hydrogel. Die Metallbox darunter sammelt dann den Dampf und kondensiert ihn zu Wasser.
Darüber hinaus erhöht das Hydrogel den Wirkungsgrad von Photovoltaikmodulen um bis zu 9 Prozent, indem es die Wärme absorbiert und die Temperatur der Module senkt, sagten die Forscher.
Das Team führte einen Pflanzenwachstumstest durch, indem es das System im Juni zwei Wochen lang in Saudi-Arabien einsetzte, als das Wetter sehr heiß war.
Sie nutzten das ausschließlich aus der Luft gewonnene Wasser, um 60 Wasserspinatsamen zu bewässern, die in einer Plastik-Pflanzenzuchtbox gepflanzt wurden.
Das Gerät ist mit einer Pflanzenzuchtbox verbunden, die 60 Wasserspinatsamen enthält
(Renyuan Li)
Im Laufe des Experiments erzeugte das einzelne Solarpanel, von dem sie sagten, dass es etwa die Größe eines Schreibtisches hatte, insgesamt 1.519 Wattstunden Strom, und 57 von 60 der Wasserspinatsamen keimten und wuchsen normalerweise auf 18 Zentimeter .
Insgesamt wurden über den Zeitraum von zwei Wochen etwa 2 Liter Wasser aus dem Hydrogel kondensiert.
„Unser Ziel ist es, ein integriertes System für saubere Energie, Wasser und Lebensmittelproduktion zu schaffen, insbesondere den Teil der Wassererzeugung in unserem Design, der uns von der derzeitigen Agrophotovoltaik unterscheidet“, sagte Professor Wang.
Sie sagten, dass sie planen, das Hydrogel weiter zu verbessern, damit es noch mehr Wasser aus der Luft aufnehmen kann, um ihr Design in ein tatsächliches Produkt umzuwandeln.
„Sicherzustellen, dass jeder auf der Erde Zugang zu sauberem Wasser und erschwinglicher sauberer Energie hat, ist Teil der von den Vereinten Nationen festgelegten Ziele für nachhaltige Entwicklung“, sagte Professor Wang.
„Ich hoffe, unser Design kann ein dezentrales Strom- und Wassersystem sein, um Häuser zu beleuchten und Pflanzen zu bewässern.“
Die Forschung wird in der Zeitschrift veröffentlicht Zellberichte Physikalische Wissenschaft.