Solar distillation/tr

▼Bu bir konu sayfasıdır . Appropedia'nın odak noktası özgün araştırmalardır , ancak bu sayfa yararlı bir bağlam sağlar ve sitede gezinmenize yardımcı olur. Bu sayfayı geliştirerek Appropedia'ya yardımcı olabilirsiniz .

Güneş enerjisiyle damıtma , suyu buharlaştırmak ve yoğunlaşmış suyunu aynı kapalı sistem içinde toplamak için güneş enerjisinin kullanılmasıdır . Diğer su arıtma yöntemlerinden farklı olarak, tuzlu veya acı suyu tatlı içme suyuna dönüştürebilir (örneğin tuzdan arındırma ).

Bu süreci barındıran yapıya güneş damıtma cihazı denir ve boyut, ölçüler, malzemeler ve konfigürasyonlar değişken olsa da, hepsi sisteme giren bir çözeltinin daha uçucu çözücülerin çıkışta ayrılması ve geride tuzlu çözeltinin kalması şeklindeki basit prosedüre dayanır. ^{[ 1 ]}

Güneş enerjili damıtma cihazlarında temel düzenek, yağmur suyunu toplamak için bir toplama cihazıdır . Çoğu durumda, toplayıcı, güneş ışınlarının geçmesine izin veren ancak dışarı çıkmasını engelleyen bir cam veya şeffaf plastik levha ile kaplanır. Güneş ışınlarının buharlaştırdığı su, daha soğuk olan örtü malzemesi üzerinde yoğunlaşır. Yoğunlaşan su, giriş suyunda bulunabilecek tuzlar ve ağır metaller gibi safsızlıklardan ve mikrobiyolojik organizmalardan arındırılmıştır. Sonuç olarak, taze ve temiz su elde edilir. Güneş enerjili damıtma cihazları, özellikle buharlaştırıcı(lar) ve yoğunlaştırıcı(lar)ı ayıran yüksek verimli çok etkili nemlendirme tasarımları sayesinde, hendek suyundan veya sarnıç suyundan verimli bir şekilde içme suyu üretebilir.

Güneş enerjisiyle damıtma, ters ozmoz veya sadece su kaynatma gibi daha enerji yoğun olan diğer tuzdan arındırma yöntemlerinden , ücretsiz enerji kullanımı nedeniyle farklıdır. ^{[ 2 ] [ 3 ]} Tuzdan arındırma yerine kirlenmiş suyun arıtılması gerekiyorsa, yavaş kum filtrasyonu iyi bir seçenektir.

Türleri

En karmaşıktan en az karmaşık olana doğru, üç temel konfigürasyonları şunlardır:

• Kutu benzeri
• Koni şeklinde
• Çukur tipi

Güneş enerjili damıtma cihazlarının temel özellikleri eski çağlardan beri değişmeden kalmıştır; tasarımın sadeliği, güneş enerjili damıtma cihazlarının başlıca avantajlarından biridir. Bununla birlikte, tipik tek eğimli/havzalı damıtma cihazı temasında birçok varyasyon vardır ve bunlar iki kategoriye ayrılabilir: aktif veya pasif. Bu etiketler, damıtma cihazını suyun buharlaşmasını sağlamak için enerji elde etme yöntemine göre sınıflandırır. Pasif güneş enerjili damıtma cihazları elbette daha gelenekseldir ve bu noktaya kadar sadece bunlar ele alınmıştır. Aktif damıtma cihazları ise çok çeşitli kaynaklardan "atık" ısı elde edebilir. Isı kayıplarını azaltmak ve buharlaşma sürecini geceye kadar uzatmak için iyi bir yalıtım gereklidir. ^{[ 4 ] [ 5 ]} Kullanılabilecek yalıtım malzemeleri arasında polipropilen kaplamalı strafor veya yün (ıslakken bile yalıtım özelliğinin bir kısmını koruyabilen) gibi şeyler bulunur. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

Pasif güneş enerjili damıtma cihazları

Geleneksel güneş enerjili damıtma cihazları, suyu damıtmak için yalnızca güneşe güvenir; ancak karmaşıklıkları, aktif damıtma cihazlarının veya diğer daha karmaşık tuzdan arındırma yöntemlerinin seviyesine ulaşabilir. Bu nedenle, pasif damıtma cihazları bu tek kısıtlama nedeniyle oldukça çeşitlidir ve alt sınıflara ayrılabilir. Yaygın pasif güneş enerjili damıtma cihazı türlerinden bazıları şunlardır:

• Tek etkili damıtma cihazları — Tek etkili damıtma cihazları en basit ve en yaygın olanlardır, çünkü enerjiyi iletmek ve yoğuşmayı toplamak için yalnızca bir arayüz gereklidir. Tüm güneş enerjili damıtma cihazlarında önemli bir tasarım zorluğu, damıtma cihazının hava geçirmez olmasını sağlamaktır. Hava geçirmez değilse, verimlilik ciddi şekilde düşer. Genellikle siyaha boyanmış ve suyla doldurulmuş sığ bir oluk kullanılır. Yoğunlaşmış su buharının bir çıkış kanalına kaymasını sağlayan eğimli bir cam kapak bulunur. Metrekare başına günde 1 galon (yaklaşık 3,78 litre) cam beklenir. Başka bir yaklaşım ise kalıplanmış plastiktir ( örneğin Watercone ). Bunun avantajı, daha kolay hava geçirmez hale getirilebilmesi ve seri üretimin uygun fiyatlı olmasıdır. Tipik verimlilik %25'tir. Güneş ışınımına bağlı olarak günlük üretim, besleme suyu hala sıcakken ancak dış sıcaklıklar düşerken, akşamın erken saatlerinde en yüksektir. Malzeme seçimi çok önemlidir. Kapak cam veya plastik olabilir. Cam, uzun vadeli uygulamaların çoğu için en uygun malzeme olarak kabul edilirken, plastik (örneğin polietilen) kısa vadeli kullanım için kullanılabilir. Yerinde üretilecek uzun ömürlü bir imbik için havza malzemesi olarak kum beton veya su geçirmez beton en uygunudur, ancak fabrikada üretilen imbikler için prefabrik demir beton uygun bir malzemedir.
• Çok etkili damıtma cihazları — Çok etkili damıtma cihazları iki veya daha fazla bölmeye sahiptir. Alt bölmenin yoğuşma yüzeyi, üst bölmenin tabanıdır. Yoğuşan buharın yaydığı ısı, yukarıdaki besleme suyunu buharlaştırmak için enerji sağlar. Bu nedenle verimlilik, tek hazneli bir damıtma cihazına göre tipik olarak %35 veya daha fazladır, ancak maliyet ve karmaşıklık da buna bağlı olarak daha yüksektir, sıkı sızdırmazlık sağlamak için iki kat daha fazla çaba gerektirir ve temizlenmesi daha zor olabilir. ^{[ 10 ]} Suyun sıvı fazda kaldığı süre boyunca depolanma şekli de farklılık gösterebilir.
• Havza tipi damıtma cihazları — Havza tipi damıtma cihazlarında su, tüm muhafazanın bir bileşeni olan geçirimsiz bir malzeme içinde tutulur ve en yaygın olanlarıdır.
• Fitilli damıtma cihazları — Fitilli damıtma cihazında, besleme suyu gözenekli, radyasyon emici bir pedden (fitil) yavaşça akar. Havza tipi damıtma cihazlarına göre iki avantajı olduğu iddia edilir. Birincisi, fitil eğilebilir, böylece besleme suyu güneşe daha iyi bir açı sunar (yansımayı azaltır ve geniş bir etkili alan sunar). İkincisi, damıtma cihazında herhangi bir anda daha az besleme suyu bulunur ve bu nedenle su daha hızlı ve daha yüksek bir sıcaklığa ısıtılır. Fitilli damıtma cihazları, suyu sistem boyunca yaymak için kılcal etki kullanan kumaş benzeri malzemeler kullanır. Verimlilik ve etkililik önemli olduğunda, fitilli damıtma cihazları, daha büyük buharlaşma yüzey alanı, suyu ısıtmak için daha düşük enerji maliyeti ve güneş radyasyonunun suya enerji aktarması için çok daha büyük bir etkili alan oluşturma yeteneği nedeniyle havza tipi damıtma cihazlarından daha fazla üretim yapar. ^{[ 11 ]} Bazı fitilli damıtma cihazı tasarımları, aynı çıktıya sahip bir havza tipi damıtma cihazından daha az maliyetli olabilir.
• Çoklu fitilli damıtma cihazları — Çoklu fitilli damıtma cihazları, tipik fitilli damıtma cihazlarından açıkça faydalanır ve yukarıdaki çoklu etki önermesine benzer şekilde, etkilenen yüzey alanını katlanarak artırarak verimliliği büyük ölçüde artırır. ^{[ 12 ]}
• Difüzyon tipi damıtma cihazları — Difüzyon tipi damıtma cihazları, çoklu etkili ve fitilli damıtma cihazlarının ortaya koyduğu fikirlerle çalışır ve her ikisine de daha ileri bir gelişme getirir. Belki de Tanaka ve Nakatake, bu verimli damıtma cihazlarının tasarımını en iyi şekilde açıklıyor: "Tuzlu suya batırılmış fitillerle temas halinde olan, birbirine yakın aralıklı paralel bölmelerden oluşan bu cihazlar, yüksek verimlilikleri ve basitlikleri nedeniyle büyük potansiyele sahiptir." ^{[ 13 ]}
• Sera tipi damıtma cihazları — Güneş enerjili damıtma cihazları ve seralar kavramını bir araya getiriyor.
• Acil durum su arıtma cihazı — Karada acil içme suyu sağlamak için çok basit bir su arıtma cihazı yapılabilir. Bu cihaz, topraktaki nemden faydalanır. Gerekli olan tek şey plastik bir kapak, bir kap veya kova ve bir çakıl taşıdır.

Aktif güneş enerjili damıtma cihazları

Bu damıtıcılar, mevcut termal süreçleri desteklemek için ek ısı kaynakları kullanır. ^{[ 14 ]} Bu tuz gidericilerin tasarımının temeli yukarıdaki bölümde zaten atılmıştı, bu nedenle güneş enerjili damıtma cihazlarının bu dalıyla ilgili kaynaklar kısaca ele alınacaktır:

• Bileşik parabolik konsantratörler (CPC'ler)
• Düz plaka kollektörleri ^{[ 15 ]}
• Güneş enerjili ısıtıcı
• Yeni atık ısı — Atık ısı, örneğin bir motordan, bir buzdolabının kondansatöründen veya bir araç radyatöründen gelen ek bir enerji girdisi olarak kullanılabilir. ^{[ 16 ]}
• Yağmur suyu toplama — Dışa bir oluk eklenerek, güneş enerjili damıtma cihazının kapağı, yağmur suyu toplama amacıyla kullanılabilir ve bu damıtma cihazının çıktısını destekleyebilir.

Aktif damıtma sistemleri, zaten çok karmaşık olmayan temel tasarıma bir karmaşıklık unsuru daha ekler, ancak bu değişiklik yine de daha hızlı ve daha büyük miktarlarda tatlı su üretimine katkıda bulunabilir.

Temel çalışma prensibi

Güneş enerjili damıtma cihazlarının çalışma prensipleri temelde aynıdır. Gelen güneş ışınları cam veya plastik kapaktan geçer ve damıtılacak suyla temas halindeki siyah bir yüzey tarafından ısı olarak emilir. Böylece su ısınır ve su buharı açığa çıkarır. Buhar, ortam havasıyla temas halinde olduğu için daha düşük sıcaklıkta olan kapak üzerinde yoğunlaşır ve bir oluktan aşağı akarak bir depolama tankına ulaşır.

Yüksek verimlilik için güneş enerjili damıtma cihazı şu özelliklere sahip olmalıdır:

• Yüksek besleme (damıtılmamış) su sıcaklığı
• Besleme suyu ile yoğuşma yüzeyi arasında büyük sıcaklık farkı bulunmaktadır.
• Düşük buhar kaçağı

Yüksek besleme suyu sıcaklığı şu durumlarda elde edilebilir:

• Gelen radyasyonun büyük bir kısmı, besleme suyu tarafından ısı olarak emilir. Bu nedenle, düşük emilim özelliğine sahip cam ve iyi bir radyasyon emici yüzey gereklidir.
• Zemin ve duvarlardan kaynaklanan ısı kayıpları düşük seviyede tutulmaktadır.
• Su sığ olduğu için ısıtılacak fazla bir şey yok.

Şu durumlarda büyük sıcaklık farkı elde edilebilir:

• Yoğunlaşan yüzey, gelen radyasyonun çok azını veya hiçbirini emmez.
• Yoğuşan su ısıyı yayar ve bu ısı, örneğin ikinci bir su veya hava akışı ile veya gece yoğuşma yoluyla yoğuşma yüzeyinden hızla uzaklaştırılmalıdır.

Yapı

Güneş enerjili damıtma cihazları yapmanın birçok farklı yöntemi vardır; en basit olanı bir çukur kazmayı içerirken, daha karmaşık olanlar ise üretim hattından çıkmaktadır.

Yaygın olarak kullanılan inşaat malzemeleri şunlardır:

• Yalıtım (genellikle lavabonun altında)
• Sızdırmazlık Malzemeleri
• Borular ve vanalar
• depolama tesisleri
• Güneş ışığını yoğunlaştırmak için reflektör
• Yapısal bileşenler
• Nem emici kumaşlar
• Kararmış ahşap
• Siyah jüt
• Siyah polietilen

Yerel olarak temin edilebilen malzemeler genellikle tercih edilir ancak sızdırmazlık malzemeleri gibi birçok şeyin yabancı satıcılardan temin edilmesi gerekebilir. ^{[ 12 ]}

Güneş enerjisiyle damıtmanın temel amaçlarından biri temiz bir su kaynağı sağlamak olduğundan, inşaat sonrası uygun dezenfeksiyon çok önemlidir. Daha az yoğun temizlik yöntemlerinden bazıları sabun veya çamaşır deterjanı kullanımı olabilir. Plastiklerin elektrostatik özellikleri nedeniyle, cam kapak, plastik kapağa göre bakım açısından daha avantajlıdır; çünkü plastik, döküntüler için bir çekim merkezi olabilir. ^{[ 17 ]} Tamamen damıtmadan sonra kalan tuzlu su, artık kendi başına değerli bir emtia olduğu için deniz tuzu elde etmek için kullanılabilir. ^{[ 18 ]}

Tek hazneli fotoğraf makinesi

Yeni tiplerin çoğalmasına rağmen, tek hazneli tasarım hala sahada kanıtlanmış tek tasarım olma özelliğini koruyor. 1957 ile 1980 yılları arasında 100 m²'den (ve 9000 m²'ye kadar) büyük alanlara sahip en az 40 adet tek hazneli damıtma tesisi inşa edildi. Bunlardan 27'sinin cam kapağı, 9'unun ise plastik kapağı vardı. Cam kapaklı damıtma tesislerinden 24'ü hala orijinal halleriyle çalışıyor, ancak plastik kapaklı ünitelerden sadece biri faaliyette. Özellikle Afrika'da yüzlerce daha küçük damıtma tesisi çalışıyor. Üretilen saf suyun maliyeti şunlara bağlıdır:

• Damıtma cihazının yapım maliyeti
• arazinin maliyeti
• Durağan yaşamın
• İşletme maliyetleri
• Besleme suyunun maliyeti
• Kabul edilen iskonto oranı
• Üretilen su miktarı

Güneş enerjili damıtma cihazının maliyeti normalde metrekare başına 50-70 İngiliz Sterlini civarındadır. Kırsal alanlarda arazi fiyatı bunun küçük bir kısmını oluştururken, kasaba ve şehirlerde çok yüksek olabilir. Cam damıtma cihazlarının ömrü genellikle 20 ila 30 yıl olarak kabul edilir, ancak özellikle kırılan camların değiştirilmesi gibi işletme maliyetleri yüksek olabilir. Performans tropikal bölgeler arasında farklılık gösterir, ancak önemli ölçüde değil. Tipik ortalama verim günde 2,5-3,0 l/m², yani yılda yaklaşık 1 m³/m²'dir.

Uygulamalar

Birçok gelişmekte olan ülkede temiz ve saf içme suyuna büyük bir ihtiyaç vardır. Su kaynakları genellikle tuzlu (yani çözünmüş tuzlar içerir) ve/veya zararlı bakteriler içerir ve bu nedenle içmek için kullanılamaz. Ayrıca, deniz suyunun bol olduğu ancak içilebilir suyun bulunmadığı birçok kıyı bölgesi vardır. Saf su ayrıca piller, hastaneler veya okullar için de faydalıdır. Damıtma, su arıtımında kullanılabilecek birçok işlemden biridir. Bu, ısı veya güneş radyasyonu gibi bir enerji girdisi gerektirir. Bu işlemde su buharlaştırılır, böylece su buharı çözünmüş maddeden ayrılır ve saf su olarak yoğunlaştırılır.

Genellikle güneş enerjili su arıtma cihazları, boru hattı veya kuyu suyu temin etmenin pratik olmadığı bölgelerde kullanılır. Bu tür bölgeler arasında uzak yerler veya sık sık elektrik kesintilerinin pompaları güvenilmez hale getirdiği yerler bulunur. Bu tür bölgelerde, güneş enerjili su arıtma cihazları temiz su için alternatif bir kaynak sağlayabilir. Küçük güneş enerjili su arıtma cihazlarının başlıca kullanım alanlarından biri, ticari ölçekte büyük miktarlarda suyu etkili bir şekilde damıtma teknolojisinin henüz gelişmediği gelişmekte olan ülkelerdir. Dezavantajı ise her bir cihazın nispeten az miktarda temiz su üretmesidir.

Güneş enerjili su arıtma cihazlarının bir diğer kullanım alanı da açık havada, doğada hayatta kalmadır. Basit güneş enerjili su arıtma cihazları, temel kamp malzemeleri ve doğal ortamda bulunan malzemeler kullanılarak oluşturulabilir. Hayatta kalma amaçlı su arıtma cihazları genellikle nispeten basit çukur tipindedir, çünkü üretimi en kolay olanlardır. Topraktan nem çekilebilir, ancak yerel olarak bulunan nem, arıtma cihazının içine veya kenarlarına eklenen suyla desteklenebilir. Su kaynaklarının kolayca bulunmadığı yerlerde, çukurun içine idrar veya parçalanmış bitki örtüsü kullanılabilir. Geçici güneş enerjili su arıtma cihazları genellikle uzun süreli hayatta kalma için yeterli su sağlamasa da, kısa süreliğine susuz kalmayı önleyebilirler.

Pek çok dergi, araştırmacı ve benzerleri, güneş enerjisiyle damıtmanın değerini kanıtlamak için teknik yönlerine çok fazla güveniyor. ^{[ 19 ]} Sosyal olarak sürdürülebilir olmak için bu tür teknolojiler şunları sağlamalıdır: ^{[ 19 ]}

• Toplum tarafından kabul görmek
• Su ihtiyaçlarını karşılayın
• İşletme ve bakım kapasiteleri dahilinde olmak

Bugün var olan durum, 50 yıl öncesine göre bile pek değişmedi. Enerji ve maliyet yoğun teknolojiler, modern dünyada hala tuzdan arındırmaya üstünlük sağlıyor. ^{[ 20 ]} Bu nedenle, birçok gelişmekte olan ülke ve topluluk, büyük ve küçük ölçekli düzeylerde , daha uygun çözümler varken statükoya başvuruyor . ^{[ 21 ]}

Ölçeklendirme ve alternatifler

İnsanların yaşaması için günde 1 veya 2 litre suya ihtiyaçları vardır. Gelişmekte olan ülkelerde normal yaşam için (yemek pişirme, temizlik ve çamaşır yıkama dahil) minimum gereksinim günde 20 litredir (sanayileşmiş dünyada ise günde 200 ila 400 litre tipiktir). Bununla birlikte, bazı işlevler tuzlu su ile de gerçekleştirilebilir ve damıtılmış su için tipik gereksinim kişi başına günde 5 litredir. Bu nedenle, hizmet verilen her kişi için 2 m² damıtma cihazına ihtiyaç duyulmaktadır.

Güneş enerjili damıtma cihazları normalde sadece sudan çözünmüş tuzların uzaklaştırılması için düşünülmelidir. Acımsı yeraltı suyu veya kirlenmiş yüzey suyu arasında bir seçim yapılması gerekiyorsa, genellikle yavaş kum filtresi veya diğer arıtma cihazlarını kullanmak daha ucuz olacaktır. Tatlı su yoksa, başlıca alternatifler tuzdan arındırma, su taşıma ve yağmur suyu toplamadır.

Diğer tuzdan arındırma tekniklerinden farklı olarak, güneş enerjili damıtma cihazları, gereken çıktı miktarı azaldıkça daha cazip hale gelir. Damıtma cihazlarının ilk yatırım maliyeti yaklaşık olarak kapasiteyle orantılıdır, oysa diğer yöntemlerde önemli ölçek ekonomileri vardır. Bu nedenle, bireysel haneler için güneş enerjili damıtma cihazı en ekonomik olanıdır. 1 m³/gün veya daha fazla çıktı için, güneş enerjili damıtma cihazlarına alternatif olarak ters ozmoz veya elektrodiyaliz düşünülmelidir. Bu durum büyük ölçüde elektrik enerjisinin bulunabilirliğine ve fiyatına bağlı olacaktır.

Günde 200 m³ veya daha fazla üretim için, buhar sıkıştırma veya flaş buharlaştırma genellikle daha ucuz olacaktır. İkinci teknoloji, enerji ihtiyacının bir kısmını güneş enerjili su ısıtıcılarıyla karşılayabilir. Dünyanın birçok yerinde, tatlı su başka bir bölgeden veya yerden tekne, tren, kamyon veya boru hattı ile taşınır. Araçlarla taşınan suyun maliyeti, genellikle güneş enerjili damıtma cihazlarıyla üretilen suyun maliyetiyle aynı büyüklüktedir. Çok büyük miktarlar için boru hattı daha ucuz olabilir. Yağmur suyu toplama, yağmurun az olmadığı bölgelerde güneş enerjili damıtmadan daha basit bir tekniktir, ancak daha geniş bir alan ve genellikle daha büyük bir depolama tankı gerektirir. Hazır toplama yüzeyleri (örneğin ev çatıları) varsa, bunlar temiz su elde etmek için daha ucuz bir kaynak sağlayabilir.

Teori

Güneş enerjisiyle damıtmanın çok yaygın ve açık ara en büyük örneği, Dünya'nın yaşadığı doğal su döngüsüdür. "Güneş Enerjisiyle Damıtma Cihazlarını Anlamak"ta şöyle denmektedir: ^{[ 22 ]}

Suyun buharlaşması çok fazla enerji gerektirir. Bir kilogram suyun sıcaklığını 0'dan 100 santigrat dereceye (C) çıkarmak için belirli bir miktarda enerji gerekirken, 100°C'deki suyu 100°C'deki su buharına dönüştürmek için bunun beş buçuk katı kadar enerji gerekir. Ancak bu enerjinin neredeyse tamamı, su buharı yoğunlaştığında geri verilir. Okyanuslardan bulutlara tatlı su elde etmemizin yolu da budur: güneş enerjisiyle damıtma. Dünya üzerindeki tüm tatlı su güneş enerjisiyle damıtılmıştır.

Su molekülünün sulu fazdan gaz fazına yolculuğu zordur. Yüzey suyu ile cam veya plastik olsun arayüzey arasındaki sıcaklık farkı çok büyük bir etken olacaktır. İlgili denklemlerden bazıları şunlardır: ^{[ 23 ]}

• Denklem 1, su yüzeyinden cam örtüye olan buharlaşma yoluyla ısı transfer hızı ve güneş radyasyonu yoğunluğu ile ilişkili olarak anlık termal verimliliği tanımlar.
• Denklem 2 , Denklem (1) 'den elde edilen buharlaşmalı ısı transfer hızını ve bunun su yüzeyinden cama olan konvektif ısı transfer katsayısının, su ve gazın kısmi buhar basınçları arasındaki farkla olan ilişkisini temsil eder.
• Denklem 3, aylık damıtma ürünü üretimini belirlemek için kullanılan denklemdir.
• _{Denklem 4, geri ödeme süresini (n p)} Unacost'un veya yıl sonundaki yıllık eşit tutarın bir fonksiyonu olarak tanımlamak için geliştirilmiştir; burada P başlangıç ​​maliyeti ve i faiz oranıdır.

Suyun buharlaşması için gereken enerji, suyun buharlaşma gizli ısısıdır. Bu değer, kilogram başına 2260 kilojoule (kJ/kg)'dir. Bu, acı suyu damıtarak 1 litre (örneğin, suyun yoğunluğu 1 kg/litre olduğundan 1 kg) saf su üretmek için 2260 kJ'lik bir ısı girdisi gerektiği anlamına gelir. Bu hesaplama, ısıtma yönteminin verimliliğini (ki bu %100'den az olacaktır) veya su buharı yoğunlaştığında atılan gizli ısının geri kazanımını hesaba katmaz.

Şunu belirtmek gerekir ki, suyu buharlaştırmak için 2260 kJ/kg enerji gerekirken, 20 metre yükseklikten 1 kg su pompalamak için sadece 0,2 kJ/kg enerji yeterlidir. Bu nedenle damıtma, genellikle sadece kolayca pompalanabilen veya kaldırılabilen yerel bir tatlı su kaynağının bulunmadığı durumlarda düşünülür.

Güneş enerjili damıtma cihazının üretimini tahmin etmenin yaklaşık bir yöntemi şu şekilde verilir:

Q = (E x G x A) / 2.3

Neresi:

• Q = günlük damıtılmış su üretimi (litre/gün)
• E = genel verimlilik
• G = günlük küresel güneş ışınımı (MJ/m²)
• A = damıtma cihazının açıklık alanı, yani basit bir havzalı damıtma cihazının plan alanları (²)

Tipik bir ülkede ortalama günlük küresel güneş ışınımı genellikle 18,0 MJ/m² (5 kWh/m²)'dir. Basit bir havza hala yaklaşık %30'luk genel bir verimlilikle çalışmaktadır. Dolayısıyla metrekare başına çıktı şu şekildedir:

Günlük üretim = (0,30 x 18,0 x 1) / 2,3 = 2,3 litre (metrekare başına)

Güneş enerjili damıtma cihazının yıllık üretimi genellikle metrekare başına yaklaşık bir metreküp olarak ifade edilir.

Geçmişi

Güneş enerjisiyle su damıtma, çok uzun bir geçmişe sahip bir güneş teknolojisidir ve tesisleri 2000 yıldan daha önce, içme suyu yerine tuz üretmek amacıyla inşa edilmiştir. Güneş enerjili damıtma cihazlarının belgelenmiş kullanımı on altıncı yüzyılda başlamıştır. İlk büyük ölçekli güneş enerjili damıtma cihazı, Şili'deki bir madencilik topluluğuna içme suyu sağlamak için 1872'de inşa edilmiştir. Seri üretim ilk kez İkinci Dünya Savaşı sırasında, ABD Donanması için cankurtaran botlarında kullanılmak üzere 200.000 adet şişme plastik damıtma cihazı üretilmesiyle gerçekleşmiştir.

Güneş enerjili damıtma cihazları yüzlerce yıldır kullanılmaktadır. Bilinen en eski örnekler, Arap simyacıların bu tür cihazları kullandığı 1551 yılına dayanmaktadır. 1882'de Charles Wilson, ilk modern konvansiyonel damıtma cihazını icat etti; bu cihaz, Şili'nin kuzeyindeki bir madencilik topluluğuna temiz su sağlamak için kullanılan devasa bir güneş enerjili damıtma tesisiydi. Bugün dünya çapında yüzlerce güneş enerjili damıtma tesisi ve binlerce bireysel güneş enerjili damıtma cihazı inşa edilmiştir.

Suyun tuzdan arındırılması için güneş enerjisinin kullanımının en erken başlangıcı, yaygın olarak MÖ dördüncü yüzyılda Aristoteles'e atfedilir ^{[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 22 ]} Daha önceki atıflar İncil'e ve Musa'nın sudaki "acı tadı" gidermek için bir tahta parçası kullanmasına (Çıkış 15:25, İngilizce Standart Versiyon) atıfta bulunur. Güneş enerjisiyle damıtma yönteminin tuzdan arındırmada kullanımına dair ilk belgelenmiş kayıt, 1958'de Giovani Batista Della Porta tarafından yapılmıştır. ^{[ 24 ]} Bununla birlikte, saygın hiçbir güneş enerjisiyle damıtma yayını, 1872'de Şili'nin Las Salinas (Tuzlar) kentinde inşa edilen ilk modern güneş enerjili tuzdan arındırma tesisinin yaratıcısı olan güneş enerjisiyle damıtmanın babası Carlos Wilson'ı dışarıda bırakmaz. ^{[ 24 ] [ 22 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]} Bu tuzdan arındırma tesisi, "güneş enerjisinin kullanımına yönelik ilk endüstriyel tesis olarak kabul edilebilir." ^{[ 30 ]} Las Salinas tesisi, madencilere ve ailelerine tatlı su sağlamak için yakındaki güherçile madenciliği atıklarından yararlanmak üzere tasarlanmıştı. ^{[ 24 ]} Tesis, o zamanlar ve şimdi için oldukça büyüktü: ^{[ 24 ]}

Tesis, ahşap ve kereste iskeletinden inşa edilmiş ve tek bir cam levha ile kaplanmıştı. Toplam 4450 m² yüzey alanına ve 7896 m² toplam arazi yüzey alanına sahip 64 bölmeden oluşuyordu ^{. Günde} 22,70 ^m³ tatlı su üretiyordu . Tesis, madenler tükenene kadar yaklaşık 40 yıl boyunca faaliyette kaldı.

Güneş enerjisiyle damıtma konusundaki ilgi bir süre azaldı, ta ki tarihi olaylar daha fazla araştırma ve geliştirme yapılmasını teşvik edene kadar. İkinci Dünya Savaşı, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nün acil durumlarda dünyanın daha uzak bölgelerinde kullanılmak üzere uygun güneş enerjili damıtma cihazları geliştirmesi için büyük bir katalizör oldu. Bu küçük güneş enerjili damıtma cihazları, cankurtaran botları ve salların yanında yüzerken tuzlu suyu toplayıp tuzdan arındırmak için yüzer şekilde yapıldı. ^{[ 24 ]} Güneş enerjisiyle damıtma üzerine daha önemli çalışmalar, 1952'de ABD hükümetinin bir sektörü olan Tuzlu Su Ofisi tarafından gerçekleştirildi. Çok etkili havzalar ve kondenserlerin uygulanması da dahil olmak üzere güneş enerjili damıtma cihazının farklı kavramsal tasarımları üzerinde birçok deney yapıldı. ^{[ 24 ]} Bu eğilim, 70'lerin başlarında, yukarıda bahsedilen ters ozmoz veya çok aşamalı flaş gibi daha karlı tuzdan arındırma tekniklerinin ortaya çıkmasıyla sona erdi; bu teknik, buharlaşmanın suyun kaynama veya "flaşlama" noktasını düşürmek için her aşamanın basıncını düşürmeye dayandığı bir dizi aşamayı içerir. ^{[ 31 ] [ 32 ]} Bugün, güneş enerjisiyle damıtma konusundaki yenilenen coşku , kırsal ortamlarda ucuz, basit ve uygulanabilir uygun bir teknoloji arayan bireylerden, topluluklardan ve kuruluşlardan geliyor . ^{[ 17 ]}

İlgili projeler

55 galonluk bidon tipi güneş enerjili su damıtma cihazı

Assomada Güneş Enerjili Tuzdan Arındırma Projesi

Havza Tipi Güneş Enerjili Damıtma Cihazlarının İyileştirilmesi

Solar Pura: Yüksek verimli dikey güneş enerjili damıtma cihazı

Güneş yakıtı alkol damıtımı

Güneş enerjili su arıtma sistemi ve güneş enerjili ısıtma sistemi

UTC Güneş Enerjili Damıtıcı

Su konisi

Piramit şeklinde su arıtma cihazı

Ayrıca bakınız:

• Güneş Enerjili Damıtma Cihazlarını Anlamak (VITA yayını)
• Bileşik parabolik yoğunlaştırıcılar
• Güneş enerjisiyle damıtma TB

Harici bağlantıları

• Vikipedi:Güneş enerjili damıtma cihazı
• Vikipedi:Su piramidi - Ticari güneş enerjili damıtma cihazı
• PV tabanlı güneş enerjili damıtma cihazları: daha verimli bir tasarım - 2 bölmenin ayrılması daha iyi yapılabilir.
• Aquaver WTS-40 - Güneşten gelen termal enerjiyi/ısıyı kullanabilir.
• 3D Yazıcıyla Üretilen Temiz Su

Daha fazla bilgi için

• Malik AS ve diğerleri (1982) Güneş Enerjisiyle Damıtma , Pergamon Press - Kapsamlı bir teknik metin sunmaktadır.
• Peru'da Uygun Teknolojilerin Geliştirilmesi (1988) Su Hatları Dergisi, Cilt 7, Sayı 2.

Referansları