(马萨诸塞州2日综合电)麻省理工学院的工程师开发了一种新型海水淡化系统。该系统能根据阳光的变化来运作而无需额外电池储能,即便日照不稳定,也能生产大量的洁净水。
该系统由太阳能驱动,能够在阳光变化时迅速调整淡化过程,以最大化利用太阳能。在阳光强烈时,系统会加大淡化速率;在阳光瞬间发生变化时,比如遇到云层遮挡,系统会自动降低速率。
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与其他太阳能驱动的海水淡化系统不同,该系统不需要额外的电池储能或来自电网的补充电源。
日产5000升淡水
工程师在墨西哥的地下水井中测试了一个社区规模的原型机,历时6个月,在各种天气条件和水质下进行。尽管天气和可用阳光波动很大,该系统平均利用太阳能电池板产生的超过94%电能,每天生产高达5000升水。
主要用于淡化微咸地下水
麻省理工学院机械工程教授、K.杨丽莎全球工程和研究中心(GEAR)主任温特说:“传统的淡化技术需要稳定的电力,并依赖电池来平衡像太阳能这种不稳定的能源。我们的技术与太阳同步,不断调整耗能,直接有效地利用太阳能生产水。”
该系统主要用于淡化微咸水地下水——这是一种盐度较高的水源,在地下储水层中发现,比淡水资源更常见。
研究人员认为,微咸地下水是一种未开发的潜在饮用水资源,潜力巨大,尤其因为世界部分地区淡水资源紧缺。他们的愿景是,这种新的可再生、无电池系统可以低成本提供急需的饮用水,尤其考虑到那些难以获得海水和电网电力的内陆社区。
惠及偏远地区居民
“大部分人口居住在离海岸足够远的地方,海水淡化无法惠及他们。他们因此特别依赖地下水,尤其是住在偏远地收入地区的居民。然而,由于气候变化,地下水变得越来越咸。”麻省理工学院机械工程博士生贝塞特说,“这项技术可以为全球范围内基础设施薄弱的地区带来可持续、负担得起的清洁水。”
研究人员将新系统的详细内容发表在《自然水》期刊上,论文共同作者包括贝塞特、温特和员工工程师普拉特。
在最新的研究中,团队设法消除了系统对电池的依赖,将响应时间缩短到不到1秒。新系统能够每秒更新3到5次的淡化速率。更快的响应时间使系统能在不增加额外电力的情况下适应全天的阳光变化。
贝塞特和普拉特提出的关键策略是“流量指令的电流控制”。该系统首先感应太阳能电池板的输出功率,如果电力过剩,控制器会自动命令系统加大泵送水的速度,并同时增加膜堆的电流,以去除更多盐分。
可切断对电池依赖
该团队将这一控制策略集成到全自动系统中,系统规模足以为约3000人的小社区提供日常用水。
“与传统太阳能淡化系统相比,我们几乎100%切断了对电池的依赖。”
工程师计划进一步测试并扩大系统规模,希望能为更大的社区甚至整个城镇提供低成本、全太阳能驱动的饮用水。
凭借此技术,团队将在未来几个月内成立一家公司以将技术商业化。
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