ระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์และน้ำในทะเลทราย

ในพื้นที่ทะเลทรายอันห่างไกล ไฟฟ้าและน้ำเพื่อการเกษตรเป็นสองสิ่งที่มักขาดแคลน ทีมนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีคิงอับดุลลาห์ (KAUST) ประเทศซาอุดีอาระเบีย ได้พัฒนาระบบใหม่ที่จัดการกับปัญหาทั้งสองนี้โดยการรวมแผงโซลาร์เซลล์เข้ากับชั้นไฮโดรเจลที่ดูดซับ เรียกว่าระบบการปลูกพืช-น้ำ-ไฟฟ้า - ระบบการผลิต หรือ WEC2P การศึกษาใหม่ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารCell Reports Physical Scienceเมื่อวันที่ 1 มีนาคม

WEC2P ประกอบด้วยชุดเซลล์แสงอาทิตย์ที่เชื่อมต่อถึงกัน โดยแต่ละเซลล์อยู่บนชั้นไฮโดรเจล แบตเตอรีและไฮโดรเจลรวมกันเป็นฝากระป๋องโลหะที่มีหน้าลาด ใต้เป็นก๊อกน้ำ ในเวลากลางคืน ให้เปิดกล่องทิ้งไว้โดยปล่อยให้ไฮโดรเจลดึงความชื้นจากอากาศ ระหว่างวันกล่องปิด. เซลล์แสงอาทิตย์จะผลิตกระแสไฟฟ้าเมื่อแสงแดดส่องเข้ามา แสงแดดปริมาณนี้ยังทำให้ทั้งเซลล์แสงอาทิตย์และชั้นไฮโดรเจลด้านล่างร้อนขึ้น

เป็นผลให้น้ำที่ดูดซับก่อนหน้านี้ระเหยขึ้นจากชั้นไฮโดรเจลและควบแน่นที่ด้านหลังของแผง ในขณะที่น้ำที่เป็นของเหลวไหลออกจากแบตเตอรี่ จะนำความร้อนส่วนเกินออกไปและให้ผลเย็น ทำให้โซลาร์เซลล์มีประสิทธิภาพมากขึ้นถึง 9% จากนั้นน้ำจะไหลไปที่ด้านล่างของกระป๋องโลหะและไปยังก๊อกน้ำ จากที่นี่ผู้ใช้สามารถเก็บน้ำเพื่อใช้ชลประทานหรือดื่มได้

ผู้เชี่ยวชาญทำการทดสอบขนาดเล็กกับ WEC2P ในทะเลทรายซาอุดิอาระเบียเมื่อประมาณสองสัปดาห์เมื่อเดือนมิถุนายนที่ผ่านมา ด้วยเซลล์แสงอาทิตย์และชั้นไฮโดรเจลขนาดโต๊ะทำงาน ระบบทดสอบนี้ผลิตไฟฟ้าได้ทั้งหมด 1,519 วัตต์-ชั่วโมง และน้ำประมาณ 2 ลิตร ปริมาณน้ำนี้ใช้รดน้ำเมล็ดผักโขม 60 เมล็ดที่ปลูกในภาชนะพลาสติก โดยมีเมล็ดงอกแล้ว 57 เมล็ด สูง 18 ซม.

"การทำให้ทุกคนบนโลกสามารถเข้าถึงน้ำสะอาดและพลังงานสะอาดราคาไม่แพงนั้นเป็นส่วนหนึ่งของเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืน (SDGs) ที่กำหนดโดยสหประชาชาติ ฉันหวังว่าการออกแบบใหม่นี้จะกลายเป็นระบบการผลิตไฟฟ้าและน้ำแบบกระจายศูนย์สำหรับบ้านที่มีแสงสว่าง และพืชน้ำ” ศาสตราจารย์เป้ง หวาง สมาชิกทีมวิจัยกล่าว