Sistema integrado utiliza luz solar para cogerar eletricidade e água doce

Simultaneous production of fresh water and electricity via multistage solar photovoltaic membrane distillation ]

Fazenda solar de painéis fotovoltaicos com um sistema de dessalinização de água do mar movido a calor sob cada painel poderia cogerar eletricidade renovável e água doce em áreas costeiras áridas. © 2019 Wenbin Wang

King Abdullah University of Science and Technology*

Um dispositivo multifuncional que captura o calor gerado pelos painéis solares fotovoltaicos foi desenvolvido pela KAUST e usado para gerar água potável como uma forma de gerar simultaneamente eletricidade e água usando apenas energia renovável.

A produção de água e energia está profundamente interligada, diz Wenbin Wang, Ph.D. estudante nos laboratórios de Peng Wang no Centro de Dessalinização e Reuso da Água da Universidade . Fazendas solares convencionais usam água fresca para lavar a poeira dos painéis. Enquanto isso, as usinas de dessalinização de água consomem muita eletricidade para produzir água doce da água do mar. “O nexo água-energia é uma das principais questões que ameaçam o desenvolvimento global sustentável”, diz Wenbin.

O professor Wang e sua equipe desenvolveram um dispositivo que poderia aliviar esse problema. Painéis fotovoltaicos comerciais transformam a luz solar em eletricidade com uma eficiência máxima de 20%. Os restantes 80 por cento são desperdiçados, principalmente apenas no ar circundante como calor. A equipe projetou um dispositivo integrado que poderia capturar esse calor e usá-lo para gerar água fresca.

Os pesquisadores construíram um dispositivo no qual uma pilha de canais de água, separados por membranas hidrofóbicas porosas e camadas de condução de calor, estavam presos ao lado de baixo de um painel fotovoltaico comercial. O calor residual do painel vaporizou a água do mar no canal mais alto; o vapor atravessou a membrana porosa e condensou-se como água fresca em um canal de água limpa logo abaixo. Quando o vapor condensou, seu calor passou através de uma camada de condução térmica para o próximo canal de água do mar, reciclando a energia para purificar mais água.

Usando três camadas empilhadas de canais de destilação de água e passando a energia de camada para camada, o dispositivo produzia até 1,64 litros de água por metro quadrado de superfície do painel solar a cada hora. Isso é mais do que o dobro da produção de água dos alambiques solares tradicionais, que usam um design de um estágio, diz Wenbin. Enquanto isso, a saída de eletricidade do painel fotovoltaico não foi afetada pela dessalinização de água que ocorre abaixo dele.

Como benefícios adicionais do projeto, a água e a eletricidade poderiam ser co-geradas na mesma terra, compartilhando um sistema de montagem. A equipe agora pretende incorporar a produção agrícola no sistema, diz Wenbin. “A criação de ovinos no campo de fazendas de PV é viável porque a grama cresce bem usando a água fresca da lavagem de painéis solares”, diz Wenbin. “Uma fazenda PV com ovelhas pastando enquanto a água do mar está sendo dessalinizada usando nosso dispositivo pode ser ideal em regiões áridas próximas à costa.”

Referência:
Wang, W., Shi, Y., Zhang, C., Hong, S., Shi, L., Chang, J., Li, R., Jin, J., Ong, C., Zhuo, S. & Wang, P. Simultaneous production of fresh water and electricity via multistage solar photovoltaic membrane distillation. Nature Communications advance online publication, 9 July 2019. DOI https://doi.org/10.1038/s41467-019-10817-6

* Tradução e edição de Henrique Cortez, EcoDebate.

Fonte: EcoDebate