Dagli scienziati del KAUT una modellazione teorica per integrare i sistemi di raffreddamento passivo dei pannelli solari con le tecnologie di desalinizzazione dell'acqua di mare. Ed evitare la produzione di salamoie concentrate come rifiuto
Se la tecnologia di desalinizzazione offgrid aumenta l’efficienza delle celle solari
(Rinnovabili.it) – Unire la desalinizzazione offgrid alla produzione solare, per ottenere in una sola mossa acqua potabile ed elettricità senza emissioni. Su quest’idea sta lavorando un gruppo di ricercatori della King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), in Arabia Saudita. Il team ha dimostrato come sia possibile integrare differenti tecnologie per ottenere una sorta di simbiosi. Un sistema capace di migliorare da lato l’efficienza fotovoltaica, e dall’altro di aumentare il tasso di dissalazione dell’acqua di mare.
Lo studio è calato nelle condizioni climatiche e ambientali del paese. Sotto il sole estivo i pannelli solari possono diventare incredibilmente caldi, soprattutto nelle regioni aride. Temperature di esercizio estreme riducono inevitabilmente l’efficienza e la durata delle celle. Ecco perché nel 2019, lo scienziato Peng Wang e il suo team decise di utilizzare quel calore in più nella purificazione dell’acqua. Il gruppo del KAUST sviluppò un dispositivo di distillazione a membrana multistadio da integrare sul retro di un modulo fotovoltaico.
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L’elemento è costituito da membrane idrofobe porose e conduttori termici, come una torta a strati. Il calore disperso dal pannello vaporizza l’acqua di mare nel canale più alto; il vapore attraversa quindi la membrana porosa e si condensa come acqua dolce nel canale sottostante. Con la condensazione, il calore passa attraverso lo strato termoconduttivo al successivo canale per alimentare un nuovo processo. Impiegando tre strati sovrapposti di membrane, canali e conduttori temici, il dispositivo riesce a produrre fino a 1,64 litri di acqua per metro quadrato di pannello, ogni ora.
Tuttavia, anche “riciclando” il calore di scarto, la temperatura di esercizio del modulo fotovoltaico rimaneva ostinatamente alta. Per rimediare a questo, i ricercatori Wenbin Wang e Sara Aleid hanno aiutato a sviluppare un modello teorico in grado di studiare la relazione tra alcuni parametri della membrana, come spessore e porosità.
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“Ottenere una temperatura più bassa significa riuscire a regolare il trasferimento di calore attraverso la membrana idrofoba nel dispositivo multistadio”, spiega Wang. “Abbiamo scoperto che l’utilizzo di una membrana idrofoba più sottile con una maggiore porosità consente di ottenere contemporaneamente prestazioni di desalinizzazione più elevate e una temperatura della cella solare inferiore”. Non solo. Nell’ottica di realizzare un impianto di desalinizzazione offgrid al 100%, il team ha sviluppato un sistema a gravità per l’inserimento dell’acqua marina che si ispira alla tecnologia di infusione utilizzata nelle linee endovenose. Inoltre, uno speciale tessuto allontana sali solidi e minerali, evitando il rilascio di salamoia liquida tossica. Lo studio è stato pubblicato su Joule (testo in inglese).
