مهندسان MIT سیستمی ساخته‌اند که با انرژی خورشیدی و بدون نیاز به باتری، آب شور زیرزمینی را به آب آشامیدنی تبدیل می‌کند.
این سیستم با تغییر شدت نور خورشید هماهنگ می‌شود و می‌تواند روزانه تا ۵۰۰۰ لیتر آب تمیز تولید کند.
💧 راهکاری پایدار و کم‌هزینه برای جوامع دور از دریا و فاقد شبکه برق، به‌ویژه در مناطق کم‌درآمد.
ترجمه و تلخیص از وبسایت دانشگاه MIT توسط گروه صنعتی بهین انرژی
مطالعه نسخه کامل مقاله در وبسایت گروه صنعتی بهین انرژی
————————
گروه صنعتی بهین انرژی در این مقاله شما را با یکی از اخرین دستاوردهای پژوهشی در حوزه انرژیهای تجدید پذیر آَشنا خواهد کرد.
سیستم نمک‌زدایی خورشیدی از آب شور بدون نیاز به باتری اضافی توسط محققان دانشگاه MIT
مهندسان MIT یک سیستم جدید نمک‌زدایی ساخته‌اند که با نور خورشید کار می‌کند. چون این فناوری به ذخیره‌سازی پرهزینه‌ی انرژی برای زمان‌هایی که خورشید نمی‌تابد نیاز ندارد، می‌تواند آب آشامیدنی را با هزینه‌ی کم در اختیار جوامع قرار دهد.
این سیستم خورشیدی نمک را از آب با سرعتی می‌زداید که تقریباً همگام با تغییرات انرژی خورشیدی است. هرچه شدت نور خورشید در طول روز بیشتر می‌شود، فرآیند نمک‌زدایی نیز افزایش یافته و به‌طور خودکار با تغییرات ناگهانی نور خورشید تنظیم می‌شود، مثلاً با عبور ابرها توان کاهش یافته و با باز شدن آسمان توان افزایش می‌یابد.
از آنجا که سیستم می‌تواند به‌سرعت به تغییرات جزئی نور خورشید واکنش نشان دهد، بیشترین بهره را از انرژی خورشیدی برده و مقدار زیادی آب تمیز تولید می‌کند، حتی با وجود نوسان نور خورشید در طول روز. برخلاف دیگر طراحی‌های نمک‌زدایی خورشیدی، سیستم MIT به باتری اضافی برای ذخیره انرژی یا منبع تغذیه کمکی مانند شبکه برق نیاز ندارد.
مهندسان نمونه‌ی اولیه‌ای در مقیاس اجتماعی را طی شش ماه روی چاه‌های آب زیرزمینی در نیومکزیکو آزمایش کردند، در شرایط آب‌وهوایی و منابع آبی متغیر. این سیستم به‌طور میانگین بیش از ۹۴ درصد از انرژی الکتریکی تولیدشده توسط پنل‌های خورشیدی را دریافت کرده و تا ۵۰۰۰ لیتر آب در روز تولید کرده است، حتی با وجود نوسانات شدید آب‌وهوا و میزان نور خورشید.
آموس وینتر، استاد مهندسی مکانیک و مدیر مرکز جهانی مهندسی و تحقیقات کی. لیزا یانگ (GEAR) در MIT می‌گوید:
«فناوری‌های متداول نمک‌زدایی به توان پایدار نیاز دارند و برای هموار کردن منبع انرژی متغیری مثل خورشید، نیازمند ذخیره‌سازی باتری هستند. با تغییر مداوم مصرف انرژی در هماهنگی با خورشید، فناوری ما به‌طور مستقیم و کارآمد از انرژی خورشید برای تولید آب استفاده می‌کند. این‌که بتوانیم بدون نیاز به باتری، آب آشامیدنی را با انرژی تجدیدپذیر تولید کنیم، یک چالش بزرگ جهانی است – و ما موفق به انجام آن شدیم.»
این سیستم برای نمک‌زدایی آب‌های زیرزمینی شور طراحی شده است – منبعی از آب شور که در مخازن زیرزمینی یافت می‌شود و بسیار گسترده‌تر از منابع آب شیرین زیرزمینی است. پژوهشگران آب‌های زیرزمینی شور را منبع عظیمی از آب آشامیدنی بالقوه می‌دانند، به‌ویژه در شرایطی که ذخایر آب شیرین در نقاط مختلف جهان تحت فشار قرار گرفته است. آنها معتقدند این سیستم تجدیدپذیر و بدون باتری می‌تواند آب آشامیدنی مورد نیاز را با هزینه‌ی پایین فراهم کند، به‌خصوص برای جوامع دور از ساحل که دسترسی به آب دریا و شبکه برق محدود دارند.
جاناتان بسِت، دانشجوی دکترای مهندسی مکانیک MIT، می‌گوید:
«بخش بزرگی از جمعیت جهان در فاصله‌ای زندگی می‌کنند که نمک‌زدایی آب دریا هرگز به آنها نمی‌رسد. بنابراین این افراد به‌شدت به آب‌های زیرزمینی متکی هستند، به‌خصوص در مناطق دورافتاده و کم‌درآمد. متأسفانه، این منابع زیرزمینی به دلیل تغییرات اقلیمی هر روز شورتر می‌شوند. این فناوری می‌تواند آب تمیز پایدار و مقرون‌به‌صرفه را به نقاط کمتر دسترسی‌یافته‌ی جهان برساند.»
سیستم جدید بر پایه‌ی طراحی پیشین ساخته شده است که وینتر و همکارانش اوایل سال 2024 گزارش کرده بودند. آن سیستم با هدف نمک‌زدایی آب از طریق «الکترودیالیز انعطاف‌پذیر دسته‌ای» توسعه یافته بود.
الکترودیالیز و اسمز معکوس دو روش اصلی برای نمک‌زدایی آب‌های زیرزمینی شور هستند. در اسمز معکوس، فشار برای عبور دادن آب شور از غشا و جداسازی نمک‌ها استفاده می‌شود. در الکترودیالیز، یک میدان الکتریکی برای کشیدن یون‌های نمک هنگام عبور آب از میان مجموعه‌ای از غشاهای تبادل یونی به کار می‌رود.
پژوهشگران جزئیات این سیستم جدید را در مقاله‌ای که در نشریه Nature Water منتشر شده است گزارش کرده‌اند.
منبع:
https://news.mit.edu/2024/solar-powered-desalination-system-requires-no-extra-batteries-1008
گروه صنعتی بهین انرژی با حمایت از پروژه های پژوهشی در حوزه انرژی خورشیدی و انرژیهای تجدیدپذیر، امادگی خود را برای همکاری با دانشگاهها و موسسات پژوهشی اعلام می دارد.
