Ερευνητές στην École de technologie supérieure (ÉTS) στον Καναδά ανέπτυξαν τεχνολογία καθαρισμού νερού με φωτοβολταϊκή ενέργεια που βασίζεται στον χωρητικό απιονισμό (CDI), η οποία είναι μια τεχνική που χρησιμοποιείται ολοένα και περισσότερο για την αφαίρεση ιοντικών καθώς και πολωτικών ειδών από το νερό και χρησιμοποιείται ευρέως για την αφαλάτωση νερού με χαμηλή ή μέτρια συγκέντρωση αλατιού.
Η τεχνολογία υποστηρίζεται επίσης ότι έχει χαμηλό λειτουργικό κόστος, βελτιωμένη ενεργειακή απόδοση και λιγότερη απόρριψη νερού σε σύγκριση με τις συμβατικές τεχνικές καθαρισμού.
«Η νέα μας τεχνολογία δεν απαιτεί μέσο αποθήκευσης μεταξύ του φωτοβολταϊκού πίνακα και της κυψέλης αφαλάτωσης CDI», είπε ο συγγραφέας της έρευνας, Alaa Ghamrawi, στο περιοδικό pv . «Βασίζεται σε έναν αποκλειστικό αλγόριθμο για την εφαρμογή της Φωτοβολταϊκής ενέργειας στη διαδικασία αφαλάτωσης, καθώς και σε μια νέα τεχνολογία MPPT που βασίζεται στη ρύθμιση ροής και όχι στη μετατροπή ηλεκτρικής ενέργειας».
Με χρήση φωτοβολταικού
Το πρωτότυπο του συστήματος χρησιμοποιεί ένα φωτοβολταϊκό πάνελ εξοπλισμένο με δίοδο και αντίσταση διακλάδωσης. Ο πίνακας είναι συνδεδεμένος με DC σε μια κυψέλη χωρητικής απιονισμού μεμβράνης (MCDI) που δημιουργεί βραχυκύκλωμα ή εφαρμόζει αντίστροφη τάση στα ηλεκτρόδια όταν επιτυγχάνεται η μέγιστη συγκέντρωση ιόντων κατά την προσρόφηση.
Η κυψέλη MCDI χρησιμοποιεί επίσης τον ρυθμό ροής ως παράμετρο ελέγχου. «Η διακύμανση του ρυθμού ροής θα είναι ένας ουσιαστικός παράγοντας για την προσαρμογή της σύνθετης αντίστασης κυψέλης MCDI και τελικά το φορτίο που εφαρμόζεται στο φωτοβολταϊκό πάνελ», εξήγησαν οι επιστήμονες, σημειώνοντας ότι κατάφεραν να ελέγξουν αυτόν τον ρυθμό ροής για να βελτιστοποιήσουν την ισχύ που παράγεται από το ηλιακή μονάδα μέσω ενός νέου αλγορίθμου, τον οποίο ονόμασαν Maximum Salt Adsorption Tracking (MSAT).
Αφού δοκίμασαν το πρωτότυπο υπό διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η κυψέλη MCDI που τροφοδοτείται από φωτοβολταϊκά ήταν σε θέση να παράγει 28 λίτρα αφαλατωμένου νερού μια ηλιόλουστη καλοκαιρινή μέρα, σε σύγκριση με 24 λίτρα για μια συμβατική μονάδα MCDI. Διαπίστωσαν επίσης ότι η απόδοση παρακολούθησης MSAT είναι 98,6%, η οποία, όπως ισχυρίζονται, είναι συγκρίσιμη με το συμβατικό MPPT.
«Οι συμβατικές κυψέλες MCDI απαιτούν πιο δαπανηρούς ελεγκτές MPPT για υψηλή απόδοση», εξήγησε ο Ghamrawi, αναφερόμενος στα οικονομικά οφέλη μιας απευθείας σύνδεσης DC. «Το κόστος της μπαταρίας για κάθε κυψέλη CDI είναι περίπου 200 $ για μια συσκευή 200 AH. Στη συνέχεια, υπάρχει επίσης το κόστος του ελεγκτή που είναι περίπου $10 και ο μικροελεγκτής MPPT κοστίζει περισσότερο από $20.”
