پرش به محتوا
در قلب هلیوواپ یک سکوی اختصاصی تبخیر خورشیدی قرار دارد که برای تبدیل نور خورشید به گرمای موضعی و تبخیر کارآمد آب طراحی شده است.
فناوری ما

تبدیل نور خورشید به آب شیرین

در قلب هلیوواپ یک سکوی اختصاصی تبخیر خورشیدی قرار دارد که برای تبدیل نور خورشید به گرمای موضعی و تبخیر کارآمد آب طراحی شده است.

تصویر مفهومی

رویکرد ما به‌جای گرم‌کردن کل حجم آب، انرژی خورشید را در مرز آب و هوا متمرکز می‌کند؛ همان‌جا که تبخیر رخ می‌دهد.

سکوی موادّ ما

سکویی بر پایهٔ کاربید بور

مادّه‌ای متخلخل بر پایهٔ کاربید بور (B₄C) هستهٔ سکوی کنونی تبخیر خورشیدی هلیوواپ را می‌سازد.

فرایند
  1. 01گرفتن نور خورشید
  2. 02موضعی‌کردن گرما
  3. 03رساندن آب
  4. 04مدیریت نمک
  5. 05بازیافت آب شیرین
01

گرفتن نور خورشید

جذب خورشیدی پهن‌باند

کامپوزیتی متخلخل و جاذب نور، انرژی را در سراسر طیف خورشیدی می‌گیرد نه در باندی باریک. در شرایط شور نیز پایدار می‌ماند؛ جایی که بسیاری از جاذب‌ها تخریب می‌شوند.

مادّهٔ نورگرمایی زیر نور مستقیم خورشید. بافت سطح و میزان جذب نور دیده شود.تصویر مفهومی
02

موضعی‌کردن گرما

گرما همان‌جا که تبخیر رخ می‌دهد

انرژی در لایه‌ای نازک و گرم متمرکز می‌شود که تغییر فاز درون همان لایه رخ می‌دهد. ساختار متخلخل هم‌زمان با تبخیر، آب منبع را به آن لایه بازمی‌گرداند.

نور خورشیدپوشش چگالشلایه فوتوترمالنمک در پایین می‌ماندخروجی آب شیرینآب ورودی
03

بازیافت آب شیرین

از بخار تا آب شیرین قابل استفاده

بخار به سطح شفافِ خنک‌تری می‌رسد و میعان می‌کند. آب میعان‌شده از آب منبع دور هدایت می‌شود. کم‌کردن فاصلهٔ میان آنچه تبخیر می‌شود و آنچه جمع می‌شود، اولویت مهندسی کنونی است.

قطره‌های میعان روی سازهٔ شفاف نمونهٔ اولیه. سخت‌افزار واقعی، از نزدیک.

آنچه مادّه باید انجام دهد

چهار الزام، هم‌زمان.

هیچ‌کدام به‌تنهایی دشوار نیستند. دشواری مهندسی در برآوردن هر چهار در یک ساختار واحد است، چون بهبود هرکدام معمولاً به قیمت دیگری تمام می‌شود.

  1. 01

    جذب در پهنای وسیع

    نور خورشید در گسترهٔ طیفی وسیعی می‌رسد. جاذبی که برای باند باریکی تنظیم شده باشد بیشتر آن را دور می‌ریزد، پس کامپوزیت باید انرژی را از فرابنفش تا فروسرخ نزدیک بگیرد، نه در یک طول موج دلخواه.

  2. 02

    نگه‌داشتن گرما در سطح

    انرژی‌ای که به تودهٔ آب پخش شود، آبی را گرم می‌کند که در حال تبخیر نیست. ساختار باید گرادیان دما را درون لایه‌ای نازک در فصل مشترک نگه دارد و آن را از آب زیرین عایق کند.

  3. 03

    تغذیهٔ پیوستهٔ سطح

    به‌محض خشک‌شدن سطح، تبخیر متوقف می‌شود. تخلخل باید آب را دست‌کم به همان سرعتی که از دست می‌رود بالا بکشد، بی‌آنکه به مسیری گرمایی برای بازگرداندن گرما به توده تبدیل شود.

  4. 04

    تاب‌آوری در برابر نمک

    هر لیتر که تبخیر می‌شود، جامدات محلولش را جا می‌گذارد. سطح باید یا نمک را به آب ورودی بازگرداند یا آنچه را روی آن متبلور می‌شود تحمل کند، آن هم در مقیاس ماه‌ها نه یک بعدازظهر.

این عدد چگونه اندازه‌گیری شد

یک عدد چه می‌گوید و چه نمی‌گوید.

عدد 2.8 kg·m⁻²·h⁻¹ یک اندازه‌گیری کاهش جرم است. نمونه‌ای زیر شبیه‌ساز خورشیدی با شدت یک خورشید روشن می‌شود و آبی که در طول زمان از دست می‌دهد وزن می‌شود. این عدد مادّه را، در شرایط آزمایشگاهی و روی سطح تبخیر، توصیف می‌کند.

این خروجی سامانه نیست. چیزی دربارهٔ اینکه چه مقدار از آن بخار به سطح چگالش می‌رسد، چه مقدار به آب ورودی بازمی‌گردد، یا یک ماژول در بعدازظهری ابری در زمستان چه تولید می‌کند نمی‌گوید.

آن را منتشر می‌کنیم چون عددی است که اندازه گرفته‌ایم، و همان‌گونه که هست توصیفش می‌کنیم. آنجا که متون منتشرشده نرخ‌هایی بالاتر از سقف نظری سطح تخت گزارش می‌کنند، صفحهٔ مبانی علمی سازوکارهای توضیح‌دهندهٔ آن را شرح می‌دهد.

نرخ تبخیر آزمایشگاهی
28L·m⁻²·day⁻¹

زیر تابش شبیه‌سازی‌شدهٔ یک خورشید

عملکرد تبخیر آزمایشگاهی است. بازیافت آب شیرین در سطح سامانه به طراحی سامانه، شرایط کارکرد و بازده میعان و بازیافت آب بستگی دارد.

عدد اندازه‌گیری‌شده 2.8 kg·m⁻²·h⁻¹ در سطح تبخیر است. عدد روزانه همان نرخ در طول ده ساعت تابش است، نه اندازه‌گیری یک روز کامل.

حل‌نشده

مسائلی که پیش رو داریم.

  1. بازده جمع‌آوری

    فاصلهٔ میان آنچه تبخیر می‌شود و آنچه جمع می‌شود، بزرگ‌ترین اتلاف واحد در سامانه است. کم‌کردن آن اولویت مهندسی کنونی است و تا بسته‌نشدن این فاصله هیچ عدد تولید آبی معنا ندارد.

  2. رفتار نمک در بلندمدت

    آزمون کوتاه چیز زیادی دربارهٔ وضعیت سطح پس از یک فصل نمی‌گوید. قرارگیری طولانی در آب شور آزمون تعیین‌کننده است و طولانی‌ترین آزمون هم هست.

  3. فضای باز در برابر آزمایشگاه

    باد، رطوبت و دمای محیط عملکرد بیرونی را در هر دو جهت به‌طور چشمگیری تغییر می‌دهند. عدد کنترل‌شدهٔ داخل ساختمان نقطهٔ آغاز است، نه پیش‌بینی.