فناوری خورشیدی، حلال مشکل کم آبی

با ابداع سیستمی جدید ممکن می شود:

این سیستم جدید که روی یک تکنولوژی قدیمی و در دانشگاه علوم و تکنولوژی ملک عبدالله در عربستان طراحی شده، امیدواری برای کاستن از مشکل فزاینده کمبود آب و انرژی که آینده ما را تهدید می کند را افزایش داده است.

برق و آب دو منبعی هستند که وجود آنها برای بیشتر ما امری عادی است. اما 780 میلیون نفر در سراسر جهان هم اکنون از نعمت دسترسی به آب آشامیدنی محروم هستند. حتی تعداد بیشتری از مردم جهان به راحتی به برق دسترسی ندارند.

نبود آب و برق نه تنها جوامع مختلف را در معرض خطر بیماری قرار می دهد بلکه کشاورزی و دامداری یا ذخیره غذا و دارو را بسیار دشوار می‌سازد. مهمتر از این، بین وجود برق و تصفیه آب رابطه مستقیمی وجود دارد.

دسترسی محدود به آب تازه، تولید بخار مورد نیاز برای تولید برق را تا حد زیادی دچار مشکل می‌کند و بدون منبع در دسترس برق، به سختی می‌توان آب را تصفیه کرد یا حتی بدان دست یافت.

پنل های خورشیدی می توانند برای مردم نقاط خشک و دورافتاده برق تولید کنند. شستشوی این پنل ها راه خوبی برای پاک کردن گرد و غبار از روی آنهاست اما این امر در چنین جاهای کم آبی، دشوار است.

اکنون محققان قصد دارند با تولید سلول های خورشیدی که همزمان از نور خورشید برای تولید برق و تصفیه آب استفاده می­کند، با یک تیر دو نشان بزنند .

مرتبط کردن سلول‌های خورشیدی با تصفیه آب، ایده تازه ای نیست. مثلا یک شرکت استارت آپ آمریکایی از انرژی خورشیدی استفاده می کند تا رطوبتی را که مستقیما از هوا می گیرد به آب تبدیل کند.اما چنین دستگاه هایی باید کم حجم و ارزان باشد و هنوز جای زیادی برای پیشرفت دارد.

طراحان این دستگاه تازه آن را با رویکرد کارایی هر چه بیشتر طراحی کرده اند یعنی قسمت های مربوط به تقطیر آب را زیر سلول خورشیدی سیلیکونی طوری قرار داده اند که روی خروجی انرژی این سلول تاثیر منفی نگذارد.

در این دستگاه 10 درصد از انرژی خورشیدی دریافتی توسط سلول خورشیدی صرف تولید جریان برق می شود و باقیمانده به انرژی گرمایی تبدیل می شود که در سیستم های قدیمی معمولا هدر می رود. این حرارت توسط مجموعه ای از صفحات جاذب آب که برای کمک به تبخیر و تراکم بخار طراحی شده جذب می شود.

حرارت، آب را به بخار تبدیل می کند. با تراکم بخار، انرژی گرمایی به صفحات پایین تر منتقل می شود و این فرایند تکرار می شود تا میزان زیادی تقطیر انجام شود.

محققان با متراکم سلاختن این صفحات با این روش، دریافتند که می توانند کارایی دستگاه‌های خورشیدی قدیمی را بالاتر ببرند و پنج برابر میزان قبل، آب تصفیه شده تولید کنند.

تنها یک متر مربع از این دستگاه تقطیر، در مدت یک ساعت، 1.6 لیتر آب تولید کرد بدون آنکه از میزان برق تولیدی سلول خورشیدی کاسته شود.

سال گذشته در جهان 500 گیگاوات برق خورشیدی تولید شد. محققان فکر می کنند ما باید تا سال 2025 این رقم را به دو برابر برسانیم. خبر خوبی است اما برای رسیدن به این رقم به 4 میلیارد متر مربع زمین نیاز داریم.

نبود آب و برق نه تنها جوامع مختلف را در معرض خطر بیماری قرار می دهد بلکه کشاورزی و دامداری یا ذخیره غذا و دارو را بسیار دشوار می‌سازد. مهمتر از این، بین وجود برق و تصفیه آب رابطه مستقیمی وجود دارد.

دوبرابر کردن صفحات تقطیر، می‌تواند حجمی معادل 10 درصد از آب شرب مصرفی در سال 2017 را تصفیه کند.

این خبر هیجان‌انگیزی است اگر تحقق پیدا کند. گام بعدی این گروه تحقیقاتی این است که راه هایی برای افزایش کارایی و کم کردن از قیمت دستگاه بیابند.برقراری پیوند بین انرژی و آب نیازمند صرف هزینه تکنولوژیک زیادی است که به طور بالقوه می‌تواند مشکلات جوامع نیازمند را برطرف کند.

مثلا نمک زدایی می تواند مشکل آب بسیار ی از جوامع را حل کند اما این در صورتی است که انرژی در دسترس است. در سال 2016 میلادی 3 درصد از آب شرب در خاورمیانه از تصفیه آب دریا تامین شد اما 5 درصد از برق تولیدی این منطقه، صرف تصفیه این میزان آب شده است.

علاوه بر این تولید برق مورد نیاز برای نمک زدایی، مستلزم استفاده از بخشی از همان آب تصفیه شده است. در حالی که ایالات متحده در دهه های آینده دچار کمبود آب خواهد بود، پیوند آب و انرژی می‌تواند جایگاهی بالاتر از قبل داشته باشد.

استفاده از این نوع تکنولوژی در سطح وسیع، به این زودی محقق نخواهد شد. این مقاله در مجله نیچر به چاپ رسیده است.

مترجم: محسن حدادی