Ces panneaux solaires créent de l’eau propre dans le désert

La majeure partie de l’énergie qui atteint un panneau solaire est gaspillée. Peng Wang, chercheur en technologie énergétique, a déclaré C’EST À DIRE que moins de 20 % de l’énergie qui atteint un panneau solaire est transformée en électricité.

Le reste est transformé en chaleur, ce qui peut rendre le panneau encore moins efficace.

Les chercheurs ont passé des décennies à trouver comment extraire plus d’électricité des panneaux solaires, proposant des solutions telles que la récupération d’énergie à partir de plus de couleurs de lumière en remplaçant le silicium par des points quantiques.

L’équipe de Wang à l’Université King Abdullah en Arabie saoudite adopte une approche différente. Ils ont trouvé un moyen de utiliser la chaleur résiduelle.

Leur système, décrit dans un article publié cette semaine dans la revue académique Rapports de cellule Sciences physiquesutilise l’énergie autrement inutilisable pour extraire l’eau de l’air du désert.

L’Arabie saoudite a offert à Wang des tonnes de financement – et d’inspiration

Wang a obtenu son doctorat. de l’Université de Californie à Santa Barbara en 2009, quelques mois seulement avant l’inauguration de l’Université des sciences et technologies du roi Abdallah.

Une Radio Nationale Publique un journaliste qui a rendu compte de l’événement a qualifié l’université de “projet animal de compagnie” du roi et l’a décrite comme “une institution de niveau universitaire qui recherchera comment exploiter l’énergie solaire, dessaler l’eau et modifier génétiquement les plantes pour survivre dans le désert rude”.

L’université, financée par une dotation de 10 milliards de dollars, a fait de grandes promesses pour attirer Wang.

“Ce [was] la première fois que j’avais entendu [the words] “financement illimité”, dit-il.

Lorsque le chercheur a appris à connaître sa nouvelle maison, il a été frappé par ce qu’il a vu dans les zones rurales de l’Arabie saoudite.

“Lorsque vous vous éloignez de la ville et que vous entrez dans de petits villages, l’eau est très difficile car le seul moyen de [get it] c’est en le transportant par camion.”

Cette prise de conscience l’a amené à ajuster son programme de recherche et à rechercher des moyens hors réseau pour créer de l’eau, de la nourriture et de l’énergie. Il dit qu’il veut s’assurer que ceux qui ne sont pas bien desservis par l’infrastructure centralisée puissent “avoir une vie décente”.

L’eau est partout, mais des milliards ont soif

Il va sans dire que la rareté des ressources fondamentales est un problème mondial massif, mais il peut être facile pour beaucoup d’entre nous de l’ignorer. Selon l’ONU, plus de deux milliards de personnes n’ont pas accès à des ressources gérées en toute sécurité boire de l’eau prestations de service. plus que 2,3 milliards personnes (soit 30 pour cent de la population mondiale) n’avaient pas accès toute l’année à une alimentation adéquate.

Et pourtant, l’eau — sous forme de vapeur — est partout tout le temps. Trente-sept mille milliards de tonnes circulent dans l’atmosphère chaque année. Le problème est que la transformation de la vapeur d’eau en eau liquide, un processus appelé récupération de l’eau atmosphérique, est difficile à réaliser à grande échelle.

Il y a moins d’un an, des chercheurs travaillant chez X, un laboratoire de recherche d’entreprise appartenant à la société mère de Google Alphabet, ont publié un article dans Nature affirmant qu’avec un peu de progrès technologique, la collecte de l’eau atmosphérique pourrait fournir de l’eau propre à environ un milliard de personnes.

L’appareil inventé par l’équipe de Peng pourrait contribuer à ce noble objectif.

Dites adieu à la “chaleur perdue”

L’invention repose sur un type d’hydrogel sur lequel l’équipe de Peng travaille depuis plusieurs années. Il comporte deux éléments clés. Premièrement, il y a un sel hygroscopique, qui veut beaucoup attirer les molécules d’eau.

Wang dit que si vous mettez une pincée de substance sur une table, vous vous retrouverez bientôt “avec une mare d’eau” parce que le sel est “si puissant pour extraire l’eau de l’air qu’il [have dissolved itself] dans l’eau qu’il a récoltée.”

Le deuxième élément est une “structure polymère interconnectée” hautement poreuse, laissant suffisamment de place pour que les molécules d’eau s’accumulent à l’intérieur.

Assemblez les deux pièces et elles agissent comme une éponge auto-trempante.

“Toilettes [molecules] entrer dans la matrice et [come into] contact avec les sels, puis l’eau se forme à l’intérieur de l’hydrogel », dit-il.

Ce n’est guère remarquable en soi. Plusieurs matériaux, dont la zéolite, un minéral composé de silicium, d’aluminium et d’oxygène, ont des propriétés similaires d’attraction de l’eau.

Le problème est que ces matériaux ne sont pas très pratiques pour évacuer l’eau. La zéolite doit devenir très chaude – un four domestique pourrait être capable de devenir suffisamment chaud – avant qu’il ne libère les molécules d’eau enfermées à l’intérieur.

L’hydrogel de Wang est spécial car il libère ses molécules d’eau à des températures beaucoup plus basses. Il s’avère que l’excès de chaleur provenant de l’arrière d’un panneau solaire, qui peut être supérieur de 50 degrés à la température de l’air, est suffisamment énergétique pour faire l’affaire.

L’invention est un ajout gagnant-gagnant aux panneaux solaires

L’invention de Peng peut fonctionner de deux manières différentes. En mode refroidissement, l’hydrogel est exposé à l’air libre tout le temps. Pendant la nuit, le matériau recueille des molécules d’eau. Lorsque le soleil chauffe le panneau solaire le lendemain, les molécules s’évaporent, emportant avec elles l’excès d’énergie thermique.

“C’est ainsi que le corps humain réduit la température en transpirant”, explique Wang. Le mode de refroidissement ne collecte pas d’eau, mais il peut augmenter la production électrique d’un panneau solaire d’environ 10 %.

En mode culture, l’hydrogel est exposé à l’air la nuit et enfermé le jour. De cette façon, l’eau qui s’échappe de l’hydrogel peut être utilisée.

« La vapeur évaporée [is] condensé à l’intérieur d’une chambre », a déclaré Wang.

Dans l’état actuel des choses, le système ne crée pas beaucoup d’eau, juste assez pour faire pousser des épinards. Wang dit que c’est parce que “c’est la première preuve de concept”.

“Nous avons un long chemin à parcourir car les performances du système n’ont pas été optimisées dans l’article que nous venons de publier… Espérons que, très bientôt, il puisse y avoir un réel impact.”

Cet impact pourrait se produire sur les fermes solaires, qui sont souvent situées dans des endroits où l’eau est une ressource particulièrement précieuse. Mais ce n’est pas la seule façon dont cette technologie pourrait être déployée. Les personnes qui vivent dans des villages et de petites communautés à travers le monde peuvent bénéficier de leurs propres technologies qui créent simultanément deux ressources vitales en même temps.

Le Soleil “peut nous donner beaucoup de choses”

“Vous ne pouvez pas compter sur la production d’eau à grande échelle”, dit Wang, surtout lorsqu’il n’y a pas de tuyaux pour l’acheminer vers les personnes qui en ont besoin. Si rien d’autre, le transport de l’eau de cette façon est coûteux.

Il sait une chose ou deux sur la vie hors réseau. Le chercheur a grandi dans les années 70 et 80 dans un village d’environ 400 personnes en Chine. Alors que sa famille ne s’inquiétait pas trop de manquer d’eau – ils avaient un puits – les voisins vivant de l’autre côté de la frontière dans la province voisine n’ont pas eu autant de chance.

Ils recueillaient l’eau de l’atmosphère de manière plus traditionnelle, collectant la neige en hiver et la stockant sous terre comme source d’eau pendant les mois secs d’été.

Wang affirme que sa solution de haute technologie ne changera la donne pour les habitants des “pays les moins avancés” que s’ils en ont les moyens.

C’est pourquoi son équipe essaie de le rendre bon marché à construire. Il espère que les gouvernements et les ONG pourront également offrir leur soutien. Mais dans l’état actuel des choses, la voie à suivre n’est pas tout à fait claire.

“Nous sommes des scientifiques, nous sommes donc maintenant bons pour proposer une feuille de route [for] en amenant tout cela jusqu’au marché », dit-il, bien que l’équipe ait une « forte envie » de faire avancer le projet.

“Si nous pouvons utiliser l’énergie solaire plus efficacement, cela peut nous apporter beaucoup de choses.”

.