Výzkumníci ve Španělsku vyvinuli nový systém, který současně vyrábí FV energii a dezinfikuje odpadní vody.
Výzkumníci ze španělské University of Jaen vyvinuli novou technologii pro dezinfekci odpadních vod a výrobu fotovoltaické energie.
Systém Open SoWat je určen pro terciární čištění – třetí a poslední proces v čistírnách odpadních vod (ČOV). Jde o upgrade technologie SolWat, která se skládá z fotochemické technologie integrující fotovoltaické moduly a reaktory na dezinfekci vody.
„Pro rozšíření systému na komerční využití je třeba provést předběžné experimentální studie s použitím velkého prototypu. Optimalizace této technologie má zahrnovat použití energeticky účinných vodních čerpadel. Kromě toho se má provést studie jejich spotřeby energie a ekonomická analýza systému,“ řekl výzkumník J. Torres.
Výzkumná skupina uvedla, že technologie využívá různé vlnové délky slunečního záření pro různé účely. K dezinfekci vody využívá ultrafialové (UV) a daleké infračervené (FIR) záření, čímž výrazně snižuje výskyt škodlivých mikroorganismů. Kromě toho se k výrobě elektřiny prostřednictvím fotovoltaického modulu používá viditelné (VIS) a blízké infračervené (NIR) záření.
Systém Open SolWat pracuje dynamicky s recirkulací vody, aby se snížila provozní teplota solárního modulu. Skládá se z FV modulu, přes který díky čerpacímu systému proudí 1 mm tenký film vody. Voda se rozprostírá po přední straně panelu. A poté se shromažďuje v externí vodní nádrži vyrobené z hliníkových L-profilů s nálevkou převádějící vodu do nádrže.
„Nádrž se vystavuje slunečnímu záření a funguje jako solární reaktor na dezinfekci vody,“ uvedli vědci s tím, že v klasické uzavřené konfiguraci SolWat se na fotovoltaický modul, uzavřený borosilikátovým sklem, aplikuje 18mm tenký film odpadní vody.
Recirkulace odpadních vod
Aby vědci otestovali proveditelnost systému, postavili dva prototypy – systém Small Open SolWat a velký systém Open SolWat.
„První reaktor se skládal pouze z hliníkového profilu ve tvaru L na horní straně FV modulu. Ten byl vybaven perforovanou trubicí s 53 mikrotrubičkami pro výstup vody, vzdálenými od sebe 1 cm,“ vysvětlili. ,,Druhým reaktorem byla otevřená, průsvitná vodní nádrž o rozměrech 62 cm x 45 cm x 18 cm.“
Největší prototyp využívá 45 W modul britského výrobce PV Logic, dva vodní reaktory a vodní čerpadlo s magnetickou spojkou s průměrným průtokem 8,9 l/m vyráběné německou společností Flojet Corporation. Menší systém využívá modul s nominálním výkonem 5 W.
Po sestrojení prototypů je výzkumníci umístili na střechu ve španělské obci Linares a provedli řadu experimentů. Ty zahrnovaly fyzikálně-chemickou a mikrobiologickou analýzu a také elektrický výkon.
,,ČOV Linares poskytla experimentální vzorky, které se získaly přímo po sekundárním čištění. Což znamená, že se nejedná o laboratorně připravenou vodu, ale o přírodní vodu obsahující organickou hmotu,“ uvedli vědci. „Reprezentativní vzorky se odebraly vždy mezi 9:00 a 10:00 v den každého experimentu. Experimenty se zahájily kolem 23:00–12:00 místního času, 2–3 hodiny před slunečním polednem.“
Větší zařízení mělo radiační expozici přibližně 95 % až 97 %, zatímco menší mělo pouze 2,8 % vystavení, protože postrádalo vnější, plně exponovanou vodní nádrž. Kvalita vody je výsledkem většího prototypu, který splňuje španělské a evropské předpisy, takže je vhodný pro městské, zemědělské, průmyslové a ekologické účely.
Závěr experimentu
Menší nastavení vykazovalo energetické ztráty až 2,89 % ve srovnání s referenčním systémem bez chlazení, a to v důsledku částečného zastínění od samotného systému. V případě většího nastavení však systém zlepšil výrobu elektřiny o 15 % až 21 %. Přesto vědci došli k závěru, že to nijak výrazně neovlivnilo konečnou výrobu energie klasických SolWat reaktorů.
„Vygenerovaná energie se může použít k pohonu čerpacího systému SolWat a uspokojení dalších energetických potřeb v čističce odpadních vod,“ uzavřeli vědci. „Abychom toho dosáhli v budoucím výzkumu, je zamýšleno rozšířit systém na větší prototyp. A optimalizovat tak tuto technologii pomocí čerpadel s nízkou spotřebou vody a také provést studii jeho spotřeby energie.“
Výzkumníci představili systém v „technologii SolWat pro současnou dezinfekci odpadních vod a vyšší výrobu energie s využitím předního povrchu fotovoltaického modulu“. Ta se nedávno publikovala v Journal of Water Process Engineering.
„Současný výzkum vyzdvihl velký otevřený systém SolWat s dosud nejoptimálnějšími výsledky v technologii SolWat, a to jak pro solární dezinfekci vody, tak pro současnou výrobu energie,“ řekl Torres.
Zdroj: pv-magazine, TowPoint
