Amerikan Ras Al Khaimah Üniversitesi’nden bir araştırmacı, aynı anda elektrik, yeşil hidrojen ve tatlı su üretebilen, güneş enerjisiyle çalışan çığır açan bir sistem sundu.
Amerikan Ras Al Khaimah AURAK Üniversitesi Kimya Mühendisliği Doçenti Dr. Uday Kumar Nutakki, 9 üniversiteden 7 araştırmacıdan oluşan uluslararası bir ekip tarafından yürütülen ortak araştırma projesinin bir parçası olarak yenilikçi entegre enerji çözümünü ortaya çıkardı.
Uluslararası kabul görmüş Süreç Güvenliği ve Çevre Koruma dergisinde yayınlanan çalışma, geleneksel güç sistemlerinde tipik olarak görülen atıkları azaltırken güneş enerjisini daha iyi kullanmak için tasarlanmış çok nesil bir sistem sunuyor.
Bir sistem, üç temel kaynak
İnovasyonun merkezinde konsantre güneş enerjisi (CSP) yer alıyor. Sistem, yalnızca elektrik üretmek için güneş enerjisini kullanmak yerine, normalde kaybedilecek ısıyı yakalar ve yeniden kullanır.Tasarım, iki ek dip güç döngüsüyle desteklenen, güneş kulesi tahrikli bir Brayton döngüsüne odaklanıyor: bir buhar Rankine döngüsü ve bir Organik Rankine döngüsü. Geri kazanılan termal enerji daha sonra tatlı su üretimi için bir ters ozmoz tuzdan arındırma ünitesine ve yeşil hidrojen üretmek için bir proton değişim membranı (PEM) elektrolizörüne güç sağlamak için kullanılır.
Basit bir ifadeyle sistem, güneş enerjisiyle çalışan tek bir kurulumun aynı anda kompakt bir yapı içinde temiz güç, içme suyu ve hidrojen yakıtı sağlamasına olanak tanır.
Enerji akışlarını hızlandırarak ve atık ısıyı geri kazanarak, model genel verimliliği en üst düzeye çıkarır ve enerji kayıplarını önemli ölçüde azaltır.
Gerçek koşullar altında güçlü performans
Test edilmiş çalışma koşulları altında, sistem umut verici sonuçlar gösterdi. Şebekeye yaklaşık 2,05 megavat verdi, saniyede yaklaşık 125,3 kilogram tatlı su üretti ve saatte 15,52 kilogram yeşil hidrojen üretti.Toplam enerji verimliliği, gerçek dünyadaki kentsel dağıtım için teknik fizibilitenin güçlü bir göstergesi olan yüzde 19,52’ye ulaştı.
Önemli olarak, sistem mevsimsel ve dinamik çalışma koşullarında da değerlendirilerek iklim ve güneş yoğunluğundaki değişikliklere rağmen esneklik ve istikrarlı performans gösterildi.
Bölgesel zorlukların ele alınması AURAK Provostu Profesör Khalid Hussain, araştırmayı üniversitenin etkili, küresel olarak ilgili inovasyona olan bağlılığıyla uyumlu olarak nitelendirdi.
Dr. Nutakki, projenin arkasındaki daha geniş vizyonun altını çizdi.
“Çalışmalarımız, konsantre güneş enerjisinin, basamaklı güç döngüleri ve atık ısı geri kazanımı ile akıllıca entegre edildiğinde, yalnızca elektrik üretmenin ötesine geçebileceğini gösteriyor” dedi. “Aynı anda temiz enerji, tatlı su ve yeşil hidrojen üreterek, sürdürülebilir ve esnek kentsel altyapıya doğru pratik bir yol öneriyoruz.”
Güneş enerjisi bol ve çevresel olarak sürdürülebilir olsa da, büyük ölçekli güneş enerjisi dağıtımı genellikle yüksek ön maliyetler, teknik karmaşıklık ve aralıklı zorluklar gibi engellerle karşı karşıya kalmıştır.
Bu entegre model, gelişmiş termal döngüleri tuzdan arındırma ve hidrojen üretimi ile tek bir koordineli çerçevede birleştirerek bu boşlukları giderir.
Ortadoğu için bir model mi?Güneş ışınımının yüksek olduğu ve su kıtlığının acil bir sorun olmaya devam ettiği Orta Doğu gibi bölgeler için, bu tür entegre sistemler şehirlerin enerji ve su güvenliğine nasıl yaklaştığını yeniden şekillendirebilir.
Fosil yakıtlara olan bağımlılığı azaltarak, sera gazı emisyonlarını azaltarak ve güneş enerjisi kullanımını en üst düzeye çıkararak önerilen çözüm, iklime dayanıklılık konusunda ileriye dönük bir yaklaşım sunuyor.
Ülkeler temiz enerji geçişlerini hızlandırdıkça, Ras Al Khaimah’ın bu gibi yenilikleri, güneş enerjisinin çatıların ötesine ve tek bir sürdürülebilir kaynaktan güç, su ve yakıt sağlayan tam entegre kentsel altyapıya nasıl geçebileceğini gösteriyor.
