Energia słoneczna do oczyszczania wody: Zrównoważone rozwiązanie
Procesy oczyszczania wody wymagają energii, na przykład do napędu pomp. Woda jest niezbędna dla ludzkiego życia, aby wykonywać wiele funkcji, które utrzymują nasze ciało przy życiu. Z tego powodu około 4 procent całkowitej zużywanej na Ziemi energii jest przeznaczane na pozyskiwanie i oczyszczanie wody. Szczególnie rozproszone instalacje korzystają z rozwiązania energetycznego opartego na energii słonecznej.
Podstawy oczyszczania wody przy użyciu energii słonecznej
Aby uzyskać wodę pitną, surowa woda przechodzi przez różne procesy. Woda może być pobierana z studni, zbiorników retencyjnych, morza lub innych źródeł, takich jak zbiorniki wodne zasilane wodą deszczową. Niektóre procesy, takie jak filtracja, transport za pomocą pomp wodnych, odsalanie lub inne środki usuwania zanieczyszczeń, wymagają energii. Ta energia potrzebna do oczyszczania wody może być dostarczana w formie energii słonecznej. Zastosowanie energii słonecznej stanowi wkład w tworzenie i zrównoważoną eksploatację systemów wodnych.
Zalety systemów oczyszczania wody przy użyciu energii słonecznej
Rozważając oczyszczanie wody i związane z tym zużycie energii w globalnym kontekście zmian klimatycznych, staje się jasne, że pozyskiwanie wody ma duży potencjał do zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych. W obecnej sytuacji konieczne jest przeanalizowanie wszystkich obszarów życia i wykorzystanie każdej możliwości ograniczenia pozyskiwania energii z kopalnych źródeł energetycznych. Jednak nie tylko względy ekologiczne przemawiają za przejściem na instalacje zasilane energią słoneczną. Parametry ekonomiczne również wskazują na energię słoneczną. Rozwój ogniw fotowoltaicznych postępuje nieustannie, a dzięki masowemu rynkowi solarnemu produkty stają się coraz tańsze i zasadniczo są dostępne i zastosowalne wszędzie. W połączeniu z również coraz lepszymi magazynami energii można również instalować izolowane systemy na długoterminowe użytkowanie w odległych miejscach.
Technologie i metody oczyszczania wody przy użyciu energii słonecznej
Istnieje wiele różnych metod i podejść do wykorzystania technologii słonecznych do oczyszczania wody. Jedną z metod oczyszczania wody jest fotokatalityza półprzewodnikowa. Jako katalizator półprzewodnikowy wykorzystuje się dwutlenek tytanu (TiO2), który za pomocą światła, głównie promieniowania UV, produkuje rodniki hydroksylowe, zdolne do degradacji praktycznie każdego związku. W ten sposób usuwane są zanieczyszczenia w wodzie. Promieniowanie UV niezbędne do procesu jest wytwarzane za pomocą prądu.
Kolejną metodą jest filtracja membranowa. Ta metoda wymaga ciśnienia i próżni, aby przeprowadzić wodę przez membranę i wyfiltrować zanieczyszczenia. Do pracy wymagane są elektrycznie napędzane pompy wodne. Tutaj również energia słoneczna stanowi mile widziane i zrównoważone źródło energii.
Jednak nie tylko sama filtracja wymaga energii. Aby w ogóle uruchomić proces oczyszczania, konieczne jest przetransportowanie wody. Po oczyszczeniu woda jest nadal kierowana za pomocą pomp. Te pompy wymagają energii, a ta energia może również pochodzić ze źródeł słonecznych.
Przykłady udanych aplikacji na świecie
Bardzo udany projekt został zrealizowany w Niemczech. SOWARLA (Solarna Anlage zur Wasseraufbereitung) została zrealizowana przez Niemieckie Centrum Lotnictwa i Astronautyki we współpracy z Hirschmann Laborgeräte GmbH i KACO new energy GmbH. Rdzeniem instalacji jest odbiornik słoneczny, za pomocą którego można przeprowadzić fotokatalityczny rozkład zanieczyszczeń wody. Zaletą tej instalacji jest to, że ten sposób zmniejsza zużycie energii o 90 procent w porównaniu z konwencjonalnymi instalacjami działającymi na zasadzie UV-utleniania.
Na tym przykładzie widać, że technologia słoneczna musi być rozważana niezależnie od tego, co dzisiaj mamy do dyspozycji pod względem technologii aplikacyjnych. Chodzi o to, że koncepcje, które obecnie nie mogą być zrealizowane ze względu na zużycie energii lub wydajność obecnych technologii słonecznych, mogą być już standardem jutro.
Perspektywy i potencjał rozwoju w przyszłości
Szczególnie w dobie zmian klimatycznych i coraz częstszych fal upałów z następującymi po nich suszami, tematy pozyskiwania wody i unikania emisji CO2 stają się coraz bardziej istotne. Przyszłość słonecznego pozyskiwania wody nie jest więc utopią ani pobożnym życzeniem, lecz raczej pilną koniecznością, która niesie ze sobą niemal wyłącznie korzyści. Staje się coraz bardziej kosztowo efektywna, a ponadto jest bardzo niezawodną technologią.