Водата, която се оттича от фотоволтаичните панели по време на дъжд, може да напоява насаждения или да се използва за производство на водород (снимка: CC0 Public Domain)
Европейски екип от изследователи предложи система, която събира дъждовната вода, оттичаща се от фотоволтаичните панели, за битови нужди или за производство на водород. Това решение има потенциал да осигури повече вода за битови нужди или за напояване.
Дъждовната вода, която се отцежда от фотоволтаичните панели, може да бъде събирана и използвана за битови нужди или за производство на водород. Анализ на европейски учени показа, че в южната част на Сахел системата може да задоволи както енергийните, така и водните нужди за електролиза, като излишната дъждовна вода покрива до 50% от дневните нужди на домакинството от вода.
„Комбинираното събиране на вода и енергия от фотоволтаични мини-мрежи може да има потенциал да увеличи водната сигурност, като осигури повече вода за битови нужди или за напояване на култури през сухия сезон“, казаха изследователите. „Има много малко малки проучвания, разглеждащи събирането на вода от панели, които количествено определят улавянето, но научните данни са изключително оскъдни“, сподели авторът д-р Мартен Дж. Ватерло.
Системата за събиране на вода, проектирана от екипа му, използва фотоволтаични панели с фиксиран наклон. Под всеки панел се поставя улук, който събира водата, оттичаща се от панелите. След това водата се насочва към вторична система за пренос, свързваща фотоволтаичните панели с модул за филтрация и после съоръжения за съхранение на вода.
Екипът предполага загуба на вода от 1 мм върху панела – това означава дъждовна вода, която се улавя или изпарява от панела, преди да може да бъде събрана. Изследователите предполагат също коефициент на оттичане от 0,9, тоест 90% от водата, която пада върху панела, се събира. Те приемат загуба на вода при първо промиване от 3 мм, което означава, че първите няколко милиметра, които падат върху панела след сух период, са замърсени с почва и следователно не могат да бъдат използвани.
Анализираната област разглежда две области – регионът на Сахел и самият Сахел. След проектиране на системата учените са изчислили нейния потенциал за събиране на вода и производство на енергия в региона Сахел в Африка. Изводът е, че като напълно задоволяват търсенето на енергия, фотоволтаиците могат да допринесат с до 7% за задоволяването на водните потребности на домакинствата.
Регионът Сахел включва части от Мавритания, Сенегал, Гамбия, Гвинея-Бисау, Гвинея, Сиера Леоне, Мали, Алжир, Кот д’Ивоар, Буркина Фасо, Гана, Того, Бенин, Нигер, Нигерия, Камерун, Чад, Либия, Централноафриканската република, Судан, Еритрея, Етиопия, Джибути и Сомалия.
„Избраният регион обхваща и части от Саудитска Арабия, Йемен и Оман на изток, които не са в Сахел. Освен това северната част на обхвата включва и сухи части на пустинята Сахара“, обясни групата. „Самият Сахел тук се определя като зоната в рамките на средногодишните контури на валежите от 150 и 850 мм“.
Въз основа на данните от съответните страни, изследователите са взели предвид домакинство с 6,9 души, което консумира 136 литра вода на ден и 4,5 kWh електроенергия. За да се задоволят нуждите от електроенергия в региона Сахел, е необходима фотоволтаична повърхност от 4,1 м² в сухия север и близо 6,0 м² във влажния юг. Тази площ след това се използва като фактор при изчисляване на количеството вода, което се оттича от панела към зоната за съхранение. Стойностите за валежите и радиацията са взети от метеорологични бази данни.
„Нетният потенциал за събиране на дъждовна вода е отрицателен в пустинята Сахара, където загубите от улавяне и нуждите от вода за почистване надвишават валежите“, показват резултатите. „Процентът на потреблението на вода за домакинствата, потенциално осигурено от дъждовната вода, варира от около 1% по северната граница до около 7% по южната граница. На юг от Сахел процентите надвишават 20% поради по-високите валежи и по-голямата площ на фотоволтаичните панели“.
Освен това групата е изчислила способността на такива домакински фотоволтаични системи да доставят както електричество, така и дъждовна вода, за да произвеждат 1 кг водород на ден. Според техния анализ, в южната част на Сахел системата може да задоволи както енергийните, така и водните нужди за електролиза, като излишната дъждовна вода покрива до 50% от дневните нужди на домакинствата от вода.
Още по-големи излишъци – надхвърлящи 100% от нуждите на домакинствата от вода – са изчислени за региони южно от Сахел, включително Нигерия, Буркина Фасо, Бенин и северозападна Етиопия.