Гибридная технология CPV на крыше для генерации электроэнергии и пресной воды
Утверждается, что децентрализованная система опреснения может обеспечить себестоимость опресненной воды в размере 0,7-4,3 долларов США/м3, в зависимости от стоимости солнечной энергии и цен на электричество. Она была построена из нескольких концентрированных фотоэлектрических/термических (CPV-T) коллекторов, бака для горячей воды, модуля V-MEMD, бака для подачи морской воды и бака для дистиллята.
Исследователи из Университета науки и технологии имени короля Абдаллы (KAUST) в Саудовской Аравии и Университета Донхуа в Китае разработали децентрализованное когенерационное решение для производства электроэнергии и пресной воды, которое объединяет концентрированные солнечные батареи и солнечные тепловые коллекторы с системой вакуумной многоэффективной мембранной дистилляции (VMEMD). Она основана на процессе термического разделения с использованием микропористых гидрофобных мембран и, как сообщается, может концентрировать жидкости с высокой концентрацией солей, близкой к насыщению.
«До сих пор система разрабатывалась на лабораторном уровне», — сообщил журналу pv исследователь KAUST Цянь Чен. «Мы завершили исследование модулей CPVT и VMEMD и теперь работаем над интеграцией системы».
Предлагаемая система была собрана из нескольких концентрированных фотоэлектрических/тепловых (CPV-T) коллекторов, бака для горячей воды, модуля V-MEMD, бака для подачи морской воды и бака для дистиллята.
Электроэнергия, вырабатываемая установкой CPV-T, поставляется потенциальным конечным потребителям, а вырабатываемое тепло используется для производства горячей воды для питания системы V-MEMD. В последнем случае морская вода, подаваемая из питательного резервуара, частично испаряется, а образовавшийся пар затем конденсируется. На следующем этапе тепло конденсации повторно используется для нагрева морской воды и дальнейшего испарения. «Процесс повторяется несколько раз в последующих эффектах, а пар, полученный в последнем эффекте, конденсируется во внешнем конденсаторе», — пояснили исследователи, добавив, что для разделения воды и пара на границе испарения используются мембраны из политетрафторэтилена (PTFE). Затем вода хранится в резервуаре для дистиллята.
Система CPV-T состоит из линз Френеля, стеклянных гомогенизаторов, солнечных батарей с тройным спаем на основе фосфида индия галлия (InGaP), арсенида индия галлия (InGaAs) и германия (Ge), радиатора для охлаждения и двухосевого солнечного трекера. «Солнечные батареи преобразуют часть солнечного излучения в электроэнергию, а оставшееся излучение рассеивается в виде тепла», — говорят ученые. «Охлаждающая жидкость циркулирует под ячейками для поглощения выделяемого тепла, что не только снижает температуру ячеек и повышает их эффективность, но и рекуперирует тепло для опреснения воды».
Гибридная солнечная электростанция показала эффективность преобразования энергии в 25% и тепловую эффективность в 45% в течение целого года. «В энергоэффективности системы преобладает выработка электроэнергии, и ее значение стабилизируется на уровне 25-27% при различных условиях проектирования и эксплуатации», — сказал Чен журналу pv. «Выровненная стоимость опресненной воды составляет $0,7-4,3/м3, в зависимости от стоимости фотоэлектрической установки и цены на электроэнергию».