(馬薩諸塞州2日綜合電)麻省理工學院的工程師開發了一種新型海水淡化系統。該系統能根據陽光的變化來運作而無需額外電池儲能,即便日照不穩定,也能生產大量的潔淨水。
該系統由太陽能驅動,能夠在陽光變化時迅速調整淡化過程,以最大化利用太陽能。在陽光強烈時,系統會加大淡化速率;在陽光瞬間發生變化時,比如遇到雲層遮擋,系統會自動降低速率。
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與其他太陽能驅動的海水淡化系統不同,該系統不需要額外的電池儲能或來自電網的補充電源。
日產5000升淡水
工程師在墨西哥的地下水井中測試了一個社區規模的原型機,歷時6個月,在各種天氣條件和水質下進行。儘管天氣和可用陽光波動很大,該系統平均利用太陽能電池板產生的超過94%電能,每天生產高達5000升水。
主要用於淡化微鹹地下水
麻省理工學院機械工程教授、K.楊麗莎全球工程和研究中心(GEAR)主任溫特說:“傳統的淡化技術需要穩定的電力,並依賴電池來平衡像太陽能這種不穩定的能源。我們的技術與太陽同步,不斷調整耗能,直接有效地利用太陽能生產水。”
該系統主要用於淡化微鹹水地下水——這是一種鹽度較高的水源,在地下儲水層中發現,比淡水資源更常見。
研究人員認為,微鹹地下水是一種未開發的潛在飲用水資源,潛力巨大,尤其因為世界部分地區淡水資源緊缺。他們的願景是,這種新的可再生、無電池系統可以低成本提供急需的飲用水,尤其考慮到那些難以獲得海水和電網電力的內陸社區。
惠及偏遠地區居民
“大部分人口居住在離海岸足夠遠的地方,海水淡化無法惠及他們。他們因此特別依賴地下水,尤其是住在偏遠地收入地區的居民。然而,由於氣候變化,地下水變得越來越鹹。”麻省理工學院機械工程博士生貝塞特說,“這項技術可以為全球範圍內基礎設施薄弱的地區帶來可持續、負擔得起的清潔水。”
研究人員將新系統的詳細內容發表在《自然水》期刊上,論文共同作者包括貝塞特、溫特和員工工程師普拉特。
在最新的研究中,團隊設法消除了系統對電池的依賴,將響應時間縮短到不到1秒。新系統能夠每秒更新3到5次的淡化速率。更快的響應時間使系統能在不增加額外電力的情況下適應全天的陽光變化。
貝塞特和普拉特提出的關鍵策略是“流量指令的電流控制”。該系統首先感應太陽能電池板的輸出功率,如果電力過剩,控制器會自動命令系統加大泵送水的速度,並同時增加膜堆的電流,以去除更多鹽分。
可切斷對電池依賴
該團隊將這一控制策略集成到全自動系統中,系統規模足以為約3000人的小社區提供日常用水。
“與傳統太陽能淡化系統相比,我們幾乎100%切斷了對電池的依賴。”
工程師計劃進一步測試並擴大系統規模,希望能為更大的社區甚至整個城鎮提供低成本、全太陽能驅動的飲用水。
憑藉此技術,團隊將在未來幾個月內成立一家公司以將技術商業化。
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