Key Takeaway
- Para saintis telah mencipta sistem serba lengkap yang menggunakan panel solar biasa untuk menjana kedua-dua elektrik dan air.
- Sistem ini menggunakan hidrogel khas yang mahir mengumpul wap air dari atmosfera.
-
Air digunakan untuk mengairi tumbuhan dan menyejukkan panel, dengan itu meningkatkan kecekapannya.
Panel solar menawarkan pilihan yang menarik untuk menjana tenaga hijau dan penyelidik kini telah menemui cara untuk menjadikannya lebih berguna.
Sepasukan saintis telah mencipta sistem serba lengkap berkuasa solar yang bukan sahaja menggunakan panel solar untuk menjana tenaga tetapi juga menggunakan haba berlebihan untuk membuat air daripada udara.
"Meningkatkan [kecekapan] loji tenaga solar adalah keperluan pada masa ini," kata Sunil Mysore, pengasas dan Ketua Pegawai Eksekutif pada permulaan pemuliharaan tenaga dan air ganti, Hinren Engineering, kepada Lifewire melalui LinkedIn. "Ini akan menjadi ciptaan penting dalam industri fotovoltaik dan akan membantu dalam memastikan kemampanan dalam kitaran air-tenaga-pemakanan."
Sukan Air
Dipimpin oleh Peng Wang, seorang profesor sains alam sekitar dan kejuruteraan di Universiti Sains dan Teknologi Raja Abdullah (KAUST), Arab Saudi, para saintis meletakkan panel solar biasa di atas hidrogel khas yang boleh mengumpul wap air bawaan udara. Apabila lebihan haba daripada panel sampai ke gel, ia mengeluarkan wap ke dalam kotak, di mana ia kemudiannya terpeluwap menjadi titisan air.
Untuk menguji konsep, penyelidik membina versi prototaip sistem mereka dan meletakkannya melalui rentaknya dalam tiga ujian pada masa yang berbeza dalam setahun. Dalam dua minggu semasa masa paling panas tahun ini, sistem menjana 1, 519 watt-jam elektrik dan kira-kira dua liter air dari udara. Dua liter itu digunakan untuk menyiram 60 biji bayam yang ditanam dalam kotak plastik, dan penyelidik mendapati 57 daripadanya bercambah dan membesar secara normal.
Dalam satu kenyataan, Wang menyatakan bahawa para saintis ingin menggunakan sistem itu untuk membekalkan tenaga dan air secara murah untuk membantu berjuta-juta orang yang tinggal di luar grid, terutamanya di kawasan terpencil dan terutamanya kawasan beriklim kering.
Itulah objektif yang wajar memandangkan Pertubuhan Kesihatan Sedunia (WHO) menganggarkan bahawa lebih dua bilion orang kekurangan akses kepada perkhidmatan air minuman yang diurus dengan selamat. Malah, laporan 2019 daripada Our World In Data mendapati bahawa air yang tidak bersih mengakibatkan lebih sejuta kematian setiap tahun.
"Matlamat kami adalah untuk mencipta sistem bersepadu tenaga bersih, air dan pengeluaran makanan, terutamanya bahagian penciptaan air dalam reka bentuk kami, yang membezakan kami daripada agro-fotovoltaik semasa," kata Wang.
Kurang Pembaziran
Selain menggunakan haba untuk memerangkap air atmosfera, saintis menyatakan bahawa hidrogel juga membantu meningkatkan kecekapan panel solar.
Menurut Mysore, kurang daripada 20 peratus tenaga yang mengenai panel solar bertukar menjadi elektrik. Selebihnya bertukar menjadi haba, yang mengakibatkan panel menjadi kurang cekap.
Sistem Wang membantu menyelesaikan masalah ini dengan beroperasi dalam dua mod. Dalam mod penyejukan, hidrogel terdedah kepada udara atmosfera pada setiap masa. Pada waktu malam, ia mengumpul molekul air yang, apabila dipanaskan pada hari berikutnya, menyejat dan mengambil lebihan haba daripada panel, menurunkan suhunya.
"Begitulah cara tubuh manusia mengurangkan suhu dengan berpeluh," kata Wang. Mod penyejukan tidak mengumpul sebarang air, tetapi menurut penyelidik, ia boleh membantu meningkatkan output elektrik panel solar sebanyak kira-kira 10 peratus.
Jordan Macknick, ketua penganalisis Tenaga-Air-Tanah di Makmal Tenaga Diperbaharui Kebangsaan (NREL), memberitahu Lifewire melalui e-mel bahawa penyelidikan Wang boleh memberikan penyelesaian yang bermakna untuk menangani cabaran akses tenaga, air dan makanan secara serentak dalam kawasan yang kekurangan infrastruktur di seluruh dunia.
"Walau bagaimanapun, masih terdapat cabaran yang berkaitan dengan keperluan penggunaan tanah bagi teknologi ini dalam konteks jumlah air yang boleh dihasilkan di kawasan tertentu, yang boleh mengehadkan potensi mereka dalam meningkatkan untuk aplikasi yang lebih besar, " diperhatikan Macknick.
Untuk menjadikan reka bentuk bukti konsep menjadi produk sebenar, pasukan merancang untuk mencipta hidrogel yang lebih baik yang boleh menyerap lebih banyak air daripada udara sebelum menolak sistem ke penggunaan dunia sebenar.
"Memastikan semua orang di Bumi mempunyai akses kepada air bersih, dan tenaga bersih yang berpatutan adalah sebahagian daripada Matlamat Pembangunan Mampan yang ditetapkan oleh Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu," kata Wang. "Saya harap reka bentuk kami boleh menjadi sistem kuasa dan air terpencar untuk menerangi rumah dan tanaman air."
