Un pannello solare per produrre elettricità e acqua potabile dal mare

Produrre contemporaneamente elettricità ed acqua potabile sfruttando energia rinnovabile, sembrerebbe impossibile, ma un gruppo di ricerca della King Abdullah University of Science and Technology ha trovato un modo per riuscirci, sviluppando un dispositivo multifunzionale che sfrutta le potenzialità dei pannelli solari fotovoltaici per produrre acqua potabile. 
 
A differenza di quanto si possa pensare, la produzione di energia e di acqua potabile sono strettamente interconnesse, ha spiegato Wenbin Wang, Dottore di Ricerca nei laboratori di Peng Wang, che opera presso il Centro di dissalazione e riutilizzo dell'acqua dell'Università. Se da un lato le centrali solari convenzionali usano acqua dolce per ripulire i pannelli dalla polvere, gli impianti di dissalazione dell’acqua del mare richiedono molta elettricità per produrre acqua dolce. Risulta evidente, quindi, che “Il nesso energia-acqua è uno dei principali problemi che minacciano lo sviluppo globale sostenibile”.
 
Il team diretto dal Professor Wang ha studiato un prodotto che sappia ovviare a questa problematica, possibilmente sfruttando quell’80% circa di radiazione solare che viene sprecata dai pannelli, che in genere viene dispersa nell’aria circostante sotto forma di calore, utilizzando l’energia termica in eccesso per ottenere acqua potabile dall’acqua del mare.
 
I ricercatori hanno quindi costruito uno strumento composto da un pannello fotovoltaico commerciale, al di sotto del quale sono stati installati una serie di canali per l’acqua, separati da alcune membrane porose ma idrofobe e da alcuni strati di conduzione di calore. Grazie a questa complessa architettura, il calore in eccesso rilasciato dal pannello viene sfruttato per vaporizzare l’acqua marina contenuta nel canale superiore. Il vapore, in seguito, attraversa la membrana porosa e condensa fino a ritornare allo stato liquido, stavolta libera però da sale e altri minerali. Mentre il primo vapore condensa, contemporaneamente, trasmette calore, tramite lo strato conduttore, verso il successivo canale contenente acqua marina, sfruttando ancora una volta l’energia termica avanzata per purificare altra acqua.
 
Usando tre strati sovrapposti di canali di distillazione dell’acqua, i quali sfruttano il passaggio dell’energia da uno strato all’altro, il prodotto può produrre fino a 1,64 litri di acqua potabile all’ora, per ogni metro quadrato di superficie di modulo solare. Questo risultato è estremamente positivo considerando che i dissalatori tradizionali, dotati di un design ad un solo passaggio, ne producono circa la metà.
Un altro aspetto da non dimenticare è che, mentre viene gratuitamente ricavata acqua potabile, la produzione di energia elettrica da parte del pannello fotovoltaico non viene in alcun modo limitata dai processi fisici che gli avvengono al di sotto.

Dopo aver avuto conferma dell’efficacia del sistema, il team di ricercatori intende provare a sfruttare il sistema nella produzione agricola e per l’allevamento. “È possibile allevare gli ovini nei prati in cui sono localizzati parchi solari perché l’erba cresce bene quando annaffiata con l’acqua fresca prodotta dal sistema di desalinizzazione a pannelli solari” ha spiegato il Prof. Wenbin. “Un parco solare con pecore che pascolano mentre elettricità ed acqua potabile vengono prodotte in modo efficiente, utilizzando il nostro sistema, potrebbe essere la soluzione ideale in regioni aride localizzate vicino alle coste.”