Navrhovaný odsolovací systém brakické vody využívá fotovoltaickou elektrodialýzu k umožnění odsolování s přímým pohonem při vysokých výrobních rychlostech. Již 6 měsíců fungoval na skutečné brakické podzemní vodě a údajně dokázal využít 94 % vytěžené FV energie.
Výzkumníci z Massachusettského technologického institutu (MIT) vybudovali brakický systém odsolování podzemní vody. Ten se pohání výhradně FV energií a má schopnost pohotově reagovat na malé změny slunečního záření, aby se maximalizovala výroba solární energie.
,,Solární systém odstraňuje sůl z vody tempem, které těsně sleduje změny sluneční energie,“ uvedl výzkumný tým v prohlášení. ,,Jak sluneční světlo během dne přibývá, systém zrychlí proces odsolování. A automaticky se přizpůsobí jakékoli náhlé změně slunečního světla. A to například snížením polohy v reakci na procházející mrak nebo zvýšením otáček, když se obloha vyjasní.“
Odsolovací systém se založil na technologii fotovoltaické elektrodialýzy (PV-ED). Ta umožňuje odsolování s přímým pohonem při vysokých produkčních rychlostech a s nulovou nebo minimální potřebou skladování energie. PV-ED sestává z procesu separace hmoty, který využívá stejnosměrný proud k elektrickému nabíjení membrán a rozdílu elektrického potenciálu. Ty se pak používají k oddělení iontových látek z vodného roztoku.
O této technologii odsolování se tvrdí, že má vyšší rychlost regenerace vody, snadnější provoz, delší životnost membrány a zlepšený provoz při vysoké teplotě ve srovnání s technikami reverzní osmózy (RO). Širokému komerčnímu přijetí však dosud bránila omezení, jako je znečištění membrány a permselektivita, které měří schopnost membrány rozlišovat mezi anionty a kationty.
Systém se skládá ze solárních panelů, sledování bodu maximálního výkonu (MPPT), dávkových nádrží, paralelních čerpadel, zásobníku ED a reverzních ventilů. ,,V elektrodialyzačním zásobníku se nacházejí ionty přenášeny přes selektivně nabité membrány: včetně párů kationtoměničové membrány (CEM) a aniontoměničové membrány (AEM),“ vysvětlili vědci.
Využití fotovoltaické elektrodialýzy
,,Systém pokračuje ve zvyšování průtoku současně a následně aplikované proudové hustoty, dokud součet jejich výkonu nebude odpovídat dostupnému výkonu,“ uvedla skupina s odkazem na svou schopnost přizpůsobit se různým úrovním radiace v průběhu dne. ,,V případě, že má systém snížený výkon, pokračuje ve snižování přikázaného čerpacího výkonu a výsledné proudové hustoty, dokud nedosáhne dostupného výkonu.“
Tým testoval první prototyp systému šest měsíců na vrtech podzemní vody v Novém Mexiku. A zjistil, že vyprodukuje až 5 000 litrů denně. Dále zjistil, že využije přibližně 93,74 % energie generované fotovoltaickými moduly, přičemž vyžaduje „minimální“ skladování energie.
Těchto výsledků se údajně dosáhlo s velkými výkyvy povětrnostních podmínek a slunečního záření.
„Řízení proudu řízené průtokem PV-ED poskytuje jednoduchou strategii k odsolování vody pro komunity s omezenými zdroji. A má důsledky pro dekarbonizaci většího, energeticky náročného odsolovacího průmyslu,“ uvedli vědci. A dodali, že brakická podzemní voda je nevyužitým zdrojem potenciálního pití. voda. „Většina populace ve skutečnosti žije dostatečně daleko od pobřeží, takže odsolování mořské vody k nim nikdy nedosáhne. V důsledku toho jsou silně závislé na podzemní vodě, zejména v odlehlých regionech s nízkými příjmy.“
Systém se popsal ve studii „Fotovoltaická elektrodialýza s přímým pohonem prostřednictvím řízení proudu na základě toku“, publikované v Nature water.
Zdroj: pv-magazine, TowPoint
