ວິສະວະກອນ ແລະຜູ້ຮ່ວມມື MIT ພັດທະນາພະລັງງານແສງຕາເວັນ ຄວາມປາດຖະ ໜາ ອຸປະກອນທີ່ຫຼີກເວັ້ນບັນຫາເກືອອຸດຕັນຂອງການອອກແບບອື່ນໆ.
ວິສະວະກອນຢູ່ MIT ແລະໃນປະເທດຈີນມີຈຸດປະສົງທີ່ຈະປ່ຽນນ້ໍາທະເລໃຫ້ເປັນນ້ໍາດື່ມດ້ວຍອຸປະກອນ passive ຢ່າງສົມບູນທີ່ໄດ້ຮັບການດົນໃຈຈາກມະຫາສະຫມຸດແລະພະລັງງານຈາກແສງຕາເວັນ.
ຕົ້ນແບບລະບົບການລະບາຍນ້ຳແບບອຽງ XNUMX ຂັ້ນຕອນແມ່ນຕັ້ງຢູ່ໃນອ່າງເກັບນ້ຳ “ຄ້າຍເຮືອ”. ສິນເຊື່ອຮູບພາບ: Jintong Gao ແລະ Zhenyuan Xu / MIT
ຢູ່ໃນເຈ້ຍທີ່ປາກົດຢູ່ໃນວາລະສານ ຈູລ, ທີມງານອະທິບາຍການອອກແບບສໍາລັບລະບົບ desalination ແສງອາທິດໃຫມ່ທີ່ໃຊ້ເວລາໃນນ້ໍາເກືອແລະໃຫ້ຄວາມຮ້ອນກັບແສງແດດທໍາມະຊາດ.
ການຕັ້ງຄ່າອຸປະກອນ desalination ອະນຸຍາດໃຫ້ນ້ໍາສາມາດໄຫຼວຽນຢູ່ໃນ eddies swirling, ຄ້າຍຄືການໄຫຼວຽນຂອງ "thermohaline" ຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງມະຫາສະຫມຸດ. ການໄຫຼວຽນນີ້, ສົມທົບກັບຄວາມຮ້ອນຂອງແສງຕາເວັນ, ນ້ໍາ evaporates, ປ່ອຍໃຫ້ເກືອຢູ່ຫລັງ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ໄອນ້ໍາທີ່ໄດ້ຮັບຜົນສາມາດໄດ້ຮັບການ condensed ແລະເກັບກໍາເປັນນ້ໍາບໍລິສຸດ, ດື່ມໄດ້.
ໃນເວລານີ້, ເກືອທີ່ເຫຼືອຍັງສືບຕໍ່ໄຫຼຜ່ານແລະອອກຈາກອຸປະກອນ, ແທນທີ່ຈະສະສົມແລະອຸດຕັນໃນລະບົບ.
ລະບົບ desalination ໃຫມ່ມີອັດຕາການຜະລິດນ້ໍາທີ່ສູງຂຶ້ນແລະອັດຕາການປະຕິເສດເກືອທີ່ສູງກວ່າແນວຄວາມຄິດ desalination ແສງຕາເວັນແບບ passive ອື່ນໆທັງຫມົດທີ່ກໍາລັງທົດສອບໃນປັດຈຸບັນ.
ນັກຄົ້ນຄວ້າຄາດຄະເນວ່າຖ້າລະບົບດັ່ງກ່າວຖືກປັບຂະຫນາດເຖິງຂະຫນາດຂອງກະເປົ໋າຂະຫນາດນ້ອຍ, ມັນສາມາດຜະລິດນ້ໍາດື່ມປະມານ 4 ຫາ 6 ລິດຕໍ່ຊົ່ວໂມງແລະໃຊ້ເວລາຫຼາຍປີກ່ອນທີ່ຈະຕ້ອງການຊິ້ນສ່ວນທົດແທນ. ໃນຂະຫນາດແລະປະສິດທິພາບນີ້, ລະບົບສາມາດຜະລິດນ້ໍາດື່ມໃນອັດຕາແລະລາຄາທີ່ຖືກກວ່ານ້ໍາປະປາ.
ການທົດສອບກາງແຈ້ງຂອງຕົ້ນແບບພາຍໃຕ້ແສງແດດທໍາມະຊາດ. ສິນເຊື່ອຮູບພາບ: Jintong Gao ແລະ Zhenyuan Xu / MIT
"ເປັນຄັ້ງທໍາອິດ, ມັນເປັນໄປໄດ້ສໍາລັບນ້ໍາ, ຜະລິດໂດຍແສງແດດ, ເຖິງແມ່ນວ່າຈະມີລາຄາຖືກກວ່ານ້ໍາປະປາ," Lenan Zhang, ນັກວິທະຍາສາດຄົ້ນຄ້ວາຢູ່ໃນຫ້ອງທົດລອງອຸປະກອນຂອງ MIT ກ່າວ.
ທີມງານຄາດຄະເນວ່າອຸປະກອນ desalination ທີ່ມີຂະຫນາດສາມາດຜະລິດນ້ໍາດື່ມພຽງພໍເພື່ອຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການປະຈໍາວັນຂອງຄອບຄົວຂະຫນາດນ້ອຍ. ລະບົບດັ່ງກ່າວຍັງສາມາດສະຫນອງນອກຕາຂ່າຍໄຟຟ້າ, ຊຸມຊົນແຄມຝັ່ງທະເລທີ່ນ້ໍາທະເລສາມາດເຂົ້າເຖິງໄດ້ງ່າຍ.
ຜູ້ຂຽນຮ່ວມການສຶກສາຂອງ Zhang ປະກອບມີນັກສຶກສາປະລິນຍາຕີ MIT Yang Zhong ແລະ Evelyn Wang, ອາຈານຂອງ Ford ວິສະວະກໍາ, ພ້ອມດ້ວຍ Jintong Gao, Jinfang You, Zhanyu Ye, Ruzhu Wang, ແລະ Zhenyuan Xu ຂອງ Shanghai Jiao Tong University ໃນປະເທດຈີນ.
ເປັນ convection ມີອໍານາດ
ລະບົບ desalination ໃຫມ່ຂອງທີມງານປັບປຸງກ່ຽວກັບຂອງເຂົາເຈົ້າ ການອອກແບບທີ່ຜ່ານມາ — ແນວຄວາມຄິດທີ່ຄ້າຍຄືກັນຂອງຫຼາຍຊັ້ນ, ເອີ້ນວ່າຂັ້ນຕອນ. ແຕ່ລະຂັ້ນຕອນມີເຄື່ອງລະເຫີຍ ແລະເຄື່ອງລະບາຍຄວາມຮ້ອນທີ່ໃຊ້ຄວາມຮ້ອນຈາກແສງຕາເວັນເພື່ອແຍກເກືອຈາກນໍ້າທີ່ເຂົ້າມາ.
ການອອກແບບນັ້ນ, ເຊິ່ງທີມງານໄດ້ທົດສອບຢູ່ເທິງຫຼັງຄາຂອງອາຄານ MIT, ໄດ້ປ່ຽນພະລັງງານຂອງແສງຕາເວັນໃຫ້ກາຍເປັນນໍ້າລະເຫີຍໄດ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບ, ເຊິ່ງຫຼັງຈາກນັ້ນກໍ່ຖືກກວັ້ນເປັນນໍ້າດື່ມໄດ້.
ແຕ່ເກືອທີ່ເຫຼືອນັ້ນໄດ້ສະສົມຢ່າງໄວວາເປັນໄປເຊຍກັນທີ່ອຸດຕັນລະບົບຫຼັງຈາກສອງສາມມື້. ໃນການຕັ້ງຄ່າໃນໂລກທີ່ແທ້ຈິງ, ຜູ້ໃຊ້ຈະຕ້ອງໄດ້ຈັດວາງຂັ້ນຕອນເປັນເລື້ອຍໆ, ເຊິ່ງຈະເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຄ່າໃຊ້ຈ່າຍລວມຂອງລະບົບ.
ໃນຄວາມພະຍາຍາມຕິດຕາມ, ພວກເຂົາ ວາງແຜນການແກ້ໄຂ ດ້ວຍການປັບຄ່າຊັ້ນທີ່ຄ້າຍຄືກັນ, ໃນເວລານີ້ມີຄຸນສົມບັດເພີ່ມເຕີມທີ່ຊ່ວຍໃນການໄຫຼວຽນຂອງນ້ໍາທີ່ເຂົ້າມາເຊັ່ນດຽວກັນກັບເກືອທີ່ເຫຼືອ. ໃນຂະນະທີ່ການອອກແບບນີ້ປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ເກືອຈາກການຕົກລົງແລະການສະສົມຢູ່ໃນອຸປະກອນ, ມັນໄດ້ desalinated ນ້ໍາໃນອັດຕາທີ່ຂ້ອນຂ້າງຕໍ່າ.
ໃນ iteration ຫລ້າສຸດ, ທີມງານເຊື່ອວ່າມັນໄດ້ລົງຈອດໃນການອອກແບບລະບົບ desalination ທີ່ບັນລຸໄດ້ທັງອັດຕາການຜະລິດນ້ໍາສູງ, ແລະການປະຕິເສດເກືອສູງ, ຊຶ່ງຫມາຍຄວາມວ່າລະບົບສາມາດຜະລິດນ້ໍາດື່ມໄດ້ໄວແລະເຊື່ອຖືໄດ້ສໍາລັບໄລຍະເວລາຂະຫຍາຍ.
ກຸນແຈສໍາລັບການອອກແບບໃຫມ່ຂອງພວກເຂົາແມ່ນການປະສົມປະສານຂອງສອງແນວຄວາມຄິດທີ່ຜ່ານມາຂອງພວກເຂົາ: ລະບົບຫຼາຍຂັ້ນຕອນຂອງ evaporators ແລະ condensers, ເຊິ່ງໄດ້ຖືກຕັ້ງຄ່າເພື່ອຊຸກຍູ້ການໄຫຼວຽນຂອງນ້ໍາ - ແລະເກືອ - ໃນແຕ່ລະຂັ້ນຕອນ.
ທ່ານ Xu ກ່າວວ່າ “ພວກເຮົາໄດ້ນຳສະເໜີການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ມີພະລັງແຮງກວ່ານີ້, ນັ້ນຄືກັນກັບສິ່ງທີ່ພວກເຮົາມັກເຫັນຢູ່ໃນມະຫາສະໝຸດ, ໃນຂອບເຂດທີ່ຍາວເປັນກິໂລແມັດ.
ການໄຫຼວຽນຂະຫນາດນ້ອຍທີ່ສ້າງຂຶ້ນໃນລະບົບໃຫມ່ຂອງທີມງານແມ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບ "thermohaline" convection ໃນມະຫາສະຫມຸດ - ປະກົດການທີ່ເຮັດໃຫ້ການເຄື່ອນໄຫວຂອງນ້ໍາໃນທົ່ວໂລກ, ໂດຍອີງໃສ່ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງອຸນຫະພູມທະເລ ("thermo") ແລະຄວາມເຄັມ ("haline" ).
“ເມື່ອນ້ຳທະເລຖືກອາກາດ, ແສງແດດເຮັດໃຫ້ນ້ຳລະເຫີຍ. ເມື່ອນ້ໍາອອກຈາກພື້ນຜິວ, ເກືອຍັງຄົງຢູ່. ແລະຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງເກືອທີ່ສູງຂຶ້ນ, ທາດແຫຼວຈະມີຄວາມຫນາແຫນ້ນ, ແລະນ້ໍາທີ່ຫນັກກວ່ານີ້ຕ້ອງການໄຫຼລົງ,” Zhang ອະທິບາຍ.
"ໂດຍການຈໍາລອງປະກົດການກວ້າງກິໂລແມັດນີ້ຢູ່ໃນປ່ອງຂະຫນາດນ້ອຍ, ພວກເຮົາສາມາດໃຊ້ປະໂຫຍດຈາກຄຸນສົມບັດນີ້ເພື່ອປະຕິເສດເກືອ."
ແຕະອອກ
ຫົວໃຈຂອງການອອກແບບໃຫມ່ຂອງທີມງານແມ່ນຂັ້ນຕອນດຽວທີ່ຄ້າຍຄືກັບກ່ອງບາງໆ, ດ້ານເທິງດ້ວຍວັດສະດຸຊ້ໍາທີ່ດູດຊຶມຄວາມຮ້ອນຂອງແສງຕາເວັນຢ່າງມີປະສິດທິພາບ. ພາຍໃນ, ກ່ອງຖືກແຍກອອກເປັນສ່ວນເທິງແລະລຸ່ມ.
ນ້ໍາສາມາດໄຫຼຜ່ານເຄິ່ງເທິງ, ບ່ອນທີ່ເພດານແມ່ນ lined ດ້ວຍຊັ້ນ evaporator ທີ່ໃຊ້ຄວາມຮ້ອນຂອງແສງຕາເວັນເພື່ອໃຫ້ຄວາມອົບອຸ່ນຂຶ້ນແລະ evaporate ນ້ໍາໃດໆຕິດຕໍ່ໂດຍກົງ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ໄອນ້ໍາໄດ້ຖືກເຂົ້າໄປໃນເຄິ່ງລຸ່ມຂອງກ່ອງ, ບ່ອນທີ່ມີຊັ້ນ condensing ອາກາດເຮັດໃຫ້ໄອເຢັນເຂົ້າໄປໃນຂອງແຫຼວທີ່ບໍ່ມີເກືອ, ດື່ມໄດ້.
ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ຕັ້ງກ່ອງທັງໝົດຢູ່ໃນທ່າອຽງພາຍໃນເຮືອທີ່ໃຫຍ່ກວ່າ, ຫວ່າງເປົ່າ, ຈາກນັ້ນຕິດທໍ່ຈາກເຄິ່ງດ້ານເທິງຂອງກ່ອງລົງຜ່ານລຸ່ມຂອງເຮືອ, ແລະເລື່ອນເຮືອໄປໃນນ້ຳເຄັມ.
ໃນການຕັ້ງຄ່ານີ້, ນ້ໍາສາມາດຍູ້ຕາມທໍາມະຊາດຜ່ານທໍ່ແລະເຂົ້າໄປໃນກ່ອງ, ບ່ອນທີ່ການອຽງຂອງກ່ອງ, ສົມທົບກັບພະລັງງານຄວາມຮ້ອນຈາກແສງຕາເວັນ, induces ນ້ໍາ swirl ຍ້ອນວ່າມັນໄຫຼຜ່ານ. ແຜ່ນໃບນ້ອຍໆຊ່ວຍເຮັດໃຫ້ນໍ້າຕິດຕໍ່ກັບຊັ້ນລະເຫີຍເທິງໃນຂະນະທີ່ເຮັດໃຫ້ເກືອໄຫຼວຽນ, ແທນທີ່ຈະຕົກລົງແລະການອຸດຕັນ.
ທີມງານໄດ້ສ້າງຕົວແບບຂອງອຸປະກອນ desalination ນີ້ຫຼາຍຂັ້ນຕອນ, ມີຫນຶ່ງ, ສາມ, ແລະ 10 ຂັ້ນຕອນ, ແລະໄດ້ທົດສອບປະສິດທິພາບຂອງເຂົາເຈົ້າຢູ່ໃນນ້ໍາທີ່ມີຄວາມເຄັມທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ລວມທັງນ້ໍາທະເລທໍາມະຊາດແລະນ້ໍາທີ່ມີຄວາມເຄັມເຖິງ XNUMX ເທົ່າ.
ຈາກການທົດສອບເຫຼົ່ານີ້, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ຄິດໄລ່ວ່າຖ້າແຕ່ລະຂັ້ນຕອນຖືກຂະຫນາດເຖິງ 5 ແມັດມົນທົນ, ມັນຈະຜະລິດນ້ໍາດື່ມໄດ້ເຖິງ XNUMX ລິດຕໍ່ຊົ່ວໂມງ, ແລະລະບົບດັ່ງກ່າວສາມາດ desalinate ນ້ໍາໂດຍບໍ່ມີການສະສົມເກືອເປັນເວລາຫຼາຍປີ.
ເນື່ອງຈາກການຍືດອາຍຸນີ້, ແລະຄວາມຈິງທີ່ວ່າລະບົບແມ່ນ passive ທັງຫມົດ, ບໍ່ຈໍາເປັນຕ້ອງມີໄຟຟ້າເພື່ອດໍາເນີນການ, ທີມງານຄາດຄະເນວ່າຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໂດຍລວມຂອງການດໍາເນີນງານລະບົບຈະລາຄາຖືກກວ່າຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການຜະລິດນ້ໍາປະປາໃນສະຫະລັດ.
ທ່ານ Zhong ກ່າວວ່າ "ພວກເຮົາສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າອຸປະກອນນີ້ສາມາດບັນລຸໄດ້ຕະຫຼອດຊີວິດ." “ ນັ້ນ ໝາຍ ຄວາມວ່າ, ເປັນຄັ້ງ ທຳ ອິດ, ນ້ ຳ ດື່ມທີ່ຜະລິດໂດຍແສງແດດມີລາຄາຖືກກວ່ານ້ ຳ ປະປາ. ນີ້ເປີດຄວາມເປັນໄປໄດ້ສໍາລັບການ desalination ແສງຕາເວັນເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫາທີ່ແທ້ຈິງຂອງໂລກ."
Guihua Yu, ຜູ້ທີ່ພັດທະນາລະບົບການເກັບຮັກສານ້ໍາແລະພະລັງງານທີ່ຍືນຍົງຢູ່ມະຫາວິທະຍາໄລ Texas at Austin ກ່າວວ່າ "ນີ້ແມ່ນວິທີການທີ່ມີນະວັດຕະກໍາທີ່ຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນສິ່ງທ້າທາຍທີ່ສໍາຄັນໃນຂົງເຂດການລະບາຍນ້ໍາຢ່າງມີປະສິດທິຜົນ,"
“ການອອກແບບແມ່ນມີປະໂຫຍດໂດຍສະເພາະສຳລັບພາກພື້ນທີ່ປະສົບກັບບັນຫານ້ຳທີ່ມີຄວາມເຄັມສູງ. ການອອກແບບແບບໂມດູນຂອງມັນເຮັດໃຫ້ມັນ ເໝາະ ສົມທີ່ສຸດ ສຳ ລັບການຜະລິດນ້ ຳ ໃນຄົວເຮືອນ, ຊ່ວຍໃຫ້ຂະ ໜາດ ແລະການປັບຕົວເຂົ້າກັບຄວາມຕ້ອງການຂອງບຸກຄົນ."
ຂຽນໂດຍ Jennifer Chu
ທີ່ມາ: ມະຫາວິທະຍາໄລ Massachusetts
