Sistema con gestión térmica para la producción de agua sinérgica, la generación de electricidad y el riego de...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería de energías renovables
• Ciencias del medio ambiente

Sus antecedentes:

• Los suministros sostenibles de agua, energía y alimentos (WEF) son fundamentales para la sociedad humana.
• La evaporación interfacial impulsada por la energía solar ofrece una solución prometedora para las crisis del FEM, pero se enfrenta a limitaciones de rendimiento debido a la variabilidad del clima.
• Los sistemas existentes luchan con el funcionamiento continuo y la integración eficiente del agua, la electricidad y la producción de alimentos.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un sistema integrado de cultivo de cogeneración de agua y electricidad con una gestión térmica mejorada para el suministro continuo de WEF.
• Optimizar un evaporador de almacenamiento de energía para una desalinización sostenible y una gestión eficiente del calor.
• Para demostrar una solución integral para la producción de agua solar durante todo el día, la generación de electricidad y el cultivo de cultivos.

Principales métodos:

• Diseñó y fabricó un evaporador de almacenamiento de energía utilizando compuestos de microcápsulas e hidrogel para una gestión térmica mejorada.
• Se utiliza la electrodiálisis inversa (RED) para aprovechar la energía de gradiente de salinidad generada durante la desalinización para la producción de electricidad.
• Integró una plataforma de riego de cultivos utilizando un sistema de drenaje para el cultivo sostenible de trigo.

Principales resultados:

• Logró una alta tasa de evaporación solar de ~ 1.91 kg m-2 h-1 y 0.54 kg m-2 h-1 en la oscuridad, lo que demuestra una gestión térmica efectiva.
• Generó una potencia de salida de ~ 0.3 W m-2 a través de RED, significativamente más alta que los métodos convencionales.
• Trigo cultivado con éxito utilizando el drenaje del sistema sin contaminantes secundarios, mostrando una integración perfecta de WEF.

Conclusiones:

• El sistema integrado propuesto ofrece un nuevo enfoque para la producción de agua solar durante todo el día, la generación de electricidad y el riego de cultivos.
• El sistema demuestra una gestión térmica superior y una eficiencia de conversión de energía, abordando las limitaciones de las tecnologías solares existentes.
• Este trabajo proporciona un plan viable para el desarrollo sostenible del FEM y la gestión de los recursos.