Fenntartható, árammentes klímaberendezés felhasználhatja a napenergiát, hogy csökkentse a hőmérsékletet a forró napokon

A KAUST tudósai egy egyszerű hűtőrendszert fejlesztettek ki, amely a napenergián és a sós víz párolgásából eredő hűtőhatáson alapul, és amely felhasználható hűtésre olyan forró területeken, ahol korlátozott az áramellátás. Hitel: © 2021 KAUST; Veronica Moraru

Az erős napfény passzív hűtőberendezést működtet

Egy egyszerű hűtőrendszer, amelyet a passzív napenergia befogása vezérel, olcsó élelmiszer-hűtést és lakóhelyi hűtést biztosíthat az elektromos hálózathoz nem férő elszegényedett közösségek számára. Az elektromos alkatrészeket nem tartalmazó rendszer kihasználja azt az erőteljes hűtőhatást, amely bizonyos sók vízben való feloldásakor jelentkezik. Minden hűtési ciklus után a rendszer napenergiát használ a víz elpárologtatására és a só regenerálására, amely készen áll az újrafelhasználásra.

"A forró régiókban magas a napenergia szintje, ezért nagyon vonzó lenne ezt a napenergiát hűtésre használni" - mondja Wenbin Wang, Peng Wang laboratóriumának posztdoktorija. A világ számos részén nagyobb szükség van a hűtésre az éghajlatváltozás miatt, de nem minden közösség fér hozzá elektromos áramhoz a légkondicionáláshoz és a hűtéshez. „Egy hálózaton kívüli napenergia-átalakítási és tárolási koncepciót dolgoztunk ki a környezetbarát és olcsó hűtés érdekében” – mondja Wang professzor.

A KAUST mérnökei által tervezett hűtőrendszer a háztartások helyiségeinek hűtésére használható. Hitel: © 2021 KAUST; Wenbin Wang

A csapat egy kétlépcsős hűtési és regenerációs rendszert tervezett, melynek hűtési lépése azon alapul, hogy bizonyos konyhasók vízben való feloldása energiát nyel el, ami gyorsan lehűti a vizet. Egy sor só összehasonlítása után az ammónium-nitrát (NH₄NEM₃) bizonyult kiemelkedő teljesítményűnek, hűtőteljesítménye több mint négyszerese legközelebbi versenytársának, az ammónium-kloridnak (NH)₄Cl). Az ammónium-nitrát só kivételes hűtőképessége a nagy oldhatóságának tudható be. „NH₄NEM₃oldhatósága elérte a 208 grammot 100 gramm vízben, míg a többi só általában 100 gramm alatt volt” – mondja Wenbin. „A só másik előnye, hogy nagyon olcsó, és már széles körben használják műtrágyaként” – teszi hozzá.

A rendszerben jó lehetőségek vannak élelmiszertárolási alkalmazásokhoz, mutatta be a csapat. Amikor a sót fokozatosan vízben oldották egy fémpohárban, amelyet a belsejébe helyeztek a polisztirol habdoboz, a csésze hőmérséklete szobahőmérsékletről 3.6 fok környékére esett Celsius és több mint 15 órán keresztül 15 Celsius-fok alatt maradt.

Amikor a sóoldat elérte a szobahőmérsékletet, a csapat napenergiával párologtatta el a vizet egy egyedi, csésze alakú 3D napenergia-regenerátor segítségével. A csésze olyan anyagból készült, amely a lehető legtöbb napsugárzást elnyeli. Ahogy a víz elpárolog, az NH₄NEM₃ kristályok nőttek ki a csésze külső falán. „A kristályos sót automatikusan össze lehet gyűjteni, amint a só a gravitáció hatására leesik” – mondja Wenbin.

Az összegyűjtés után a só hatékonyan a napenergia tárolt formáját képviseli, amely szükség esetén újra felhasználható hűtésre.

Hivatkozás: Wenbin Wang, Yusuf Shi, Chenlin Zhang, Renyuan Li, Mengchun Wu, Sifei Zhuo Sara Aleida és Peng Wang „A napenergia átalakítása és tárolása hűtéshez”, 1. szeptember 2021., Energia- és környezettudomány.
DOI: 10.1039/D1EE01688A