Atmosferik su jeneratörü - Atmospheric water generator

Bir atmosferik su jeneratörü ( AWG ) bir cihazdır gelen özler, su bu nemli ortam hava verilir. Havadaki su buharı , yoğuşma - havayı çiy noktasının altında soğutarak, havayı kurutucu maddelere maruz bırakarak veya havayı basınçlandırarak çıkarılabilir. Bir nem alma cihazından farklı olarak , bir AWG, suyu içilebilir hale getirmek için tasarlanmıştır . AWG'ler, saf içme suyunun elde edilmesinin zor veya imkansız olduğu durumlarda kullanışlıdır, çünkü havada hemen hemen her zaman çıkarılabilecek az miktarda su vardır. Kullanılan iki ana teknik, soğutma ve kurutuculardır .

Atmosferik suyun çıkarılması önemli bir enerji girişi gerektirebilir. Bazı AWG yöntemleri tamamen pasiftir, doğal sıcaklık farklılıklarına dayanır ve harici enerji kaynağı gerektirmez. Biyomimikri çalışmaları, böceğin Stenocara gracilipes'in bu görevi gerçekleştirmek için doğal bir yeteneğe sahip olduğunu göstermiştir .

Tarih

"Atrapanieblas" veya sis toplama içinde Alto Patache , Atacama Çölü , Şili .

İnkalar çiğ toplama ve bunu kanalize ederek yağmur çizgisinin üzerinde kendi kültürlerini sürdürmek başardık sarnıçtan sonradan dağıtılmak üzere. Tarihsel kayıtlar, su toplayan sis perdelerinin kullanıldığını göstermektedir . Bu geleneksel yöntemler genellikle tamamen pasiftir ve doğal olarak meydana gelen sıcaklık değişimlerinden başka hiçbir harici enerji kaynağı gerektirmez.

Birkaç mucit, havadaki nemi pasif olarak toplamanın bir yolu olarak hava kuyuları geliştirmiştir .

Amerikan ordusunun DARPA'sı , 150 askerin su ihtiyacını karşılayabilecek ve dört kişi tarafından taşınabilecek bir cihaz geliştirmeyi amaçlayan Atmosferik Su Çıkarma adlı bir programa sahip. Şubat 2021'de General Electric , cihazlarını geliştirmeye devam etmesi için 14 milyon dolar aldı.

Modern teknolojiler

Birçok atmosferik su jeneratörü, bir nem gidericininkine çok benzer bir şekilde çalışır : hava, soğutulmuş bir bobin üzerinde hareket ettirilir ve suyun yoğunlaşmasına neden olur. Su üretim hızı ortam sıcaklığına, neme, serpantin üzerinden geçen havanın hacmine ve makinenin serpantini soğutma kapasitesine bağlıdır. Bu sistemler hava sıcaklığını düşürür, bu da havanın su buharı taşıma kapasitesini azaltır. Bu, kullanımda en yaygın teknolojidir, ancak kömür bazlı elektrikle çalıştırıldığında, herhangi bir su kaynağının en kötü karbon ayak izlerinden birine sahiptir ( ters ozmoz deniz suyunun tuzdan arındırılmasını üç kat daha fazla aşar ) ve dört katından fazlasını talep eder. tedarik zincirini kullanıcıya teslim ettiğinden daha fazla sular.

Mevcut alternatif bir teknoloji, higroskopik işlemler yoluyla havadan su çekmek için sıvı veya lityum klorür veya lityum bromür gibi "ıslak" kurutucular kullanır . Önerilen benzer bir teknik, silika jel , Metal-organik çerçeve ve zeolit gibi katı kurutucuların kullanımını basınçlı yoğunlaştırma ile birleştirir. Güneş ışığını kullanarak doğrudan içme kalitesinde su üreten cihazlar da geliştirme aşamasındadır.

1 litre su yapmak için 310 Wh gerektiği söylenmektedir.

Soğutma yoğunlaşması

Soğutma-yoğuşma işlemi örneği.

Soğutma yoğuşma tipi atmosferik su üretecinde, bir kompresör soğutucu akışkanı bir kondansatör ve ardından onu çevreleyen havayı soğutan bir evaporatör bobini içinde dolaştırır . Bu, hava sıcaklığını çiy noktasına kadar düşürür ve suyun yoğunlaşmasına neden olur. Kontrollü hızlı bir fan, filtrelenmiş havayı bobinin üzerine iter. Elde edilen su daha sonra suyu saf tutmaya yardımcı olmak ve yoğuşma suyu tarafından evaporatör serpantinindeki ortam havasından toplanabilecek virüs ve bakterilerin oluşturduğu riski azaltmak için bir arıtma ve filtreleme sistemine sahip bir tutma tankına geçirilir.

Suyun üretilebileceği hız, bağıl neme ve ortam hava sıcaklığına ve kompresörün boyutuna bağlıdır. Atmosferik su jeneratörleri, bağıl nem ve hava sıcaklığı arttıkça daha etkili hale gelir. Genel bir kural olarak, sıcaklık 18,3°C (65°F) altına düştüğünde veya bağıl nem %30'un altına düştüğünde, soğutma yoğuşmalı atmosferik su jeneratörleri verimli çalışmaz. Bu, klimalı ofislerin içine yerleştirildiklerinde nispeten verimsiz oldukları anlamına gelir. Bir AWG'nin maliyet etkinliği, makinenin kapasitesine, yerel nem ve sıcaklık koşullarına ve üniteye güç verme maliyetine bağlıdır.

Yarı iletken malzemenin bir tarafının ısınırken diğer tarafının soğuduğu yarı iletken malzemelerin Peltier etkisini kullanmak için son zamanlarda çabalar sarf edilmiştir . Bu uygulamada havanın sıcaklığını çiy noktasına kadar düşüren soğuyan taraftaki soğutma fanları üzerinden hava zorlanarak suyun yoğunlaşması sağlanır ve oluşan su toplanır. Yarı iletken malzemenin katı hal yapısı nedeniyle, yaygın olarak görülen nemde yoğuşma suyunun düşük verimliliği, Peltier soğutucularının yüksek güç tüketimi ile birleşse de, taşınabilir üniteler için çekicidirler.

İçme suyu üretim kapasitesi ilk kullanılarak, düşük nem ortam hava koşullarında gelişmiş olabilir buharlaştıncı soğutucu bir ile acı su yakın hava nemi arttırmak için besleme erime noktası durumda. Böylece su üreticisi tarafından ortam hava nemine bağlı kalmadan acı su kullanılarak içme suyu üretilir.

ıslak kuruma

Islak kurutucu su üretiminin bir biçimi , ortam nemini emmek için konsantre tuzlu su çözeltisinde tuzun kullanılmasını içerir . Bu sistemler daha sonra suyu çözeltiden çıkarır ve tüketim için arıtır. Bu teknolojinin bir versiyonu, jeneratörler üzerinde çalışan taşınabilir cihazlar olarak geliştirilmiştir . Römorklara monte edilen büyük versiyonların, galon yakıt başına 5 galona kadar su oranında günde 1.200 ABD galonu (4.500 l) su ürettiği söylenmektedir. Bu teknoloji, Terralab ve Federal Acil Durum Yönetim Ajansı'ndan (FEMA) ABD Ordusu ve ABD Donanması tarafından kullanılmak üzere sözleşme imzaladı .

Bu teknolojinin bir varyasyonu, öncelikle pasif güneş enerjisi ve yerçekimi kullanımı yoluyla daha çevre dostu olacak şekilde geliştirilmiştir . Tuzlu su, havadan suyu emdiği kulelerin dışına akar. Tuzlu su daha sonra bir odaya girer ve kısmi bir vakuma tabi tutulur ve ısıtılır. Su buharı yoğuşturulur ve sıvı su toplanırken, yenilenen tuzlu su sistemde devridaim edilir. Yoğunlaşan su, yerçekimi kullanılarak sistemden çıkarıldığında, tuzlu suyun kaynama noktasını düşüren bir vakum oluşturur.

Adsorpsiyon , soğutma ve yoğuşmayı birleştiren sistemler de geliştirilmektedir.

seralarda

Özel bir durum, seralarda su oluşumudur çünkü bir seranın içindeki hava dışarıdan çok daha sıcak ve daha nemlidir. Özellikle su kıtlığı olan iklim bölgelerinde , bir sera atmosferik su üretimi için gerekli koşulları güçlü bir şekilde iyileştirebilir. Bir örnek olan deniz suyu sera içinde Umman ve IBTS Greenhouse .

Yakıt hücreli arabalarda

Bir hidrojen yakıt hücreli araba , çöl koşullarında önemli olan her 8 mil (12.87 kilometre) sürüş için bir litre içme kalitesinde su üretir.

klimalarda

Nem alma tipi klimalarda atık su, atmosferik su üreteci (AWG) gibi hava soğutma ve yoğuşmanın neden olduğu bir yan üründür . Bu durumda su arıtılmamıştır. Soğutma klima ekipmanı genellikle sistem tarafından işlenen havanın mutlak nemini azaltır. Nispeten soğuk (çiğ noktasının altında) evaporatör bobini, işlenmiş havadaki su buharını yoğunlaştırır, tıpkı buz gibi bir içeceğin suyu bir bardağın dışında yoğunlaştırması gibi. Böylece soğutulan havadaki su buharı uzaklaştırılır ve odadaki bağıl nem düşürülür. Su genellikle bir kanalizasyona gönderilir veya açık havada zemine damlayabilir. Isı, soğutulacak odanın dışında bulunan kondenser tarafından reddedilir.

Güneş enerjisi ile içme suyu üreteci

İçme kalitesinde su, gün ışığında güneş enerjisi ve güneş ısısı kullanılarak çatıdaki güneş hidro panelleri tarafından havadan üretilir.

Languages

In other projects