Генерация атмосферной воды: технический обзор

Дефицит воды - это проблема, котораярезонансно звучит во многих государствахмира. Независимо от того, подвержен лидоступ к воде изменению климата,конфликтам, неправильному управлениюили загрязнению, он ежедневно влияетна миллионы людей, от личного пользованиядо промышленности. Однако водная отрасль- это ничто, если она не изобретательнаи не инновационна.

Водные стратегии теперь вписываютсяв цели устойчивого развития глобальныхкорпораций и национальных правительств.Местные сообщества борются за контрольнад своими правами на доступ и использованиеводы.

Технологические компании и инвесторывидят возможности для решения проблем,которые многие считали непреодолимыми.От стратегий пополнения запасов водыдо повторного использования воды, оточистки подземных воды до очистки иопреснения сточных вод - необходимостьзаботы о таком самом ценном ресурсеникогда не была так очевидна.

Получение воды в точкеиспользования

Многие из этих инноваций требуютогромных процессов и масштабов, включаятранспортировку и хранение, долгосрочныецели и планирование, национальныестратегии и цели, поставленные набудущее.

Но как быть с водоснабжением в местах,где вышеперечисленные процессынедоступны? Можно ли обеспечитьпроизводство воды на основе точкииспользования? Ответ — да, и одной изтехнологий, которая может предоставитьтакую услугу, является генерацияатмосферной воды.

Генерация атмосферной воды - этоспособность производить воду из атмосферыпостоянным и контролируемым образом.

Технология ГАВ

Но как системы ГАВ получают воду извоздуха? Процесс включает в себя захватвлажного воздуха и охлаждение его нижеточки росы для конденсации влаги вжидкую форму. Затем эта конденсированнаявода собирается, фильтруется и очищается,чтобы сделать ее безопасной для питья.

Одним из факторов, делающих ГАВ стольуниверсальным, является то, что он можетпитаться от разных источников энергии.В районах или ситуациях, где электричествоможет быть недоступно, системы ГАВ вточке использования могут питаться отсолнечной энергии и, потенциально, отдругих возобновляемых источниковэнергии.

Сегодня доступны два способа генерацииатмосферной воды:

1. Конденсационный метод ГАВ: этотметод охлаждает воздух до точки росыс помощью холодильной техники илидругих технологий охлаждения, врезультате чего влага конденсируетсяв воду.
2. ГАВ на основе сорбента: в этомподходе используются материалы, которыепоглощают водяной пар из воздуха(осушители), а затем выделяют влагу принагревании, что позволяет собиратьводу.

Где лучше всего использоватьГАВ?

Системы ГАВ имеют множество возможныхсценариев использования, в том числетам, где им необходимо работать независимоот инфраструктуры водоснабжения, а тотфакт, что технология пригодна дляприменения в точках потребления,означает, что они идеально подходят дляснабжения питьевой водой.

Во многих частях мира безопаснаяпитьевая вода является одной из самыхбольших проблем. Возможность обеспечитьвысококачественную питьевую воду спомощью простого в реализации решения,расположенного близко к местуиспользования, может стать переломныммоментом на рынке питьевой воды.

Описанный выше сценарий также сводитк минимуму транспортировку, хранениеи использование одноразового пластика,часто связанного с поставкой питьевойводы в труднодоступные места.

Системы ГАВ подходят для развертыванияв районах с ограниченным или отсутствующимдоступом к чистой воде, в районах,страдающих от нехватки воды, и в районах,где нехватка воды является серьезнойпроблемой:

• Отдаленные и сельские общины: вместах с ограниченным доступом ктрадиционной водной инфраструктуре,где системы ГАВ обеспечиваютдецентрализованный и надежный источникводы.
• Ликвидация последствий стихийныхбедствий и экстренное реагирование:системы ГАВ могут быть быстро развернутыв районах, пострадавших от стихийныхбедствий, таких как землетрясения,ураганы или наводнения, где поврежденаместная водная инфраструктура.Возможность быстрой подачи чистой водыделает ГАВ важным инструментом поликвидации последствий стихийныхбедствий.
• Военные и оборонные применения:системы ГАВ используются военнымисилами, действующими в засушливыхрегионах или в отдаленных районах, гдеобычные источники водоснабжениянедоступны.
• Городское применение: технологияГАВ изучается для использования вгородских условиях с целью снижениязависимости от муниципальноговодоснабжения, особенно в районах сненадежными системами распределенияводы. Системы ГАВ могут быть установленыв коммерческих зданиях, больницах ишколах в качестве дополнительногоисточника воды, обеспечивая непрерывнуюподачу чистой питьевой воды.

Основные преимуществаиспользования AWG

Интеграция ГАВ с возобновляемымиисточниками энергии, такими как солнечнаяэнергия, повышает её потенциал пообеспечению непрерывного и экологическичистого водоснабжения даже в регионахс ограниченным доступом к электросети.

Основные преимущества использованиясистем ГАВ:

• Устойчивость: снижает углеродныйслед, связанный с производством воды.Использование природных хладагентов,таких как R290, дополнительно минимизируетвоздействие на окружающую среду засчет снижения выбросов парниковыхгазов по сравнению с обычными хладагентами,такими как R134a.
• Доступность: обеспечить источникчистой воды для районов, где нет надежногодоступа к воде. Это особенно выгоднодля сельских, не подключенных кэлектросети сообществ или регионов сперебоями в водоснабжении. Системы ГАВмогут быть установлены локально, чтоустраняет необходимость в транспортировкеводы на большие расстояния или сложнойинфраструктуре.
• Эффективность: повышение скоростиизвлечения воды даже в условиях низкойвлажности (всего 4-5 граммов воды накубический метр воздуха), что являетсязначительным улучшением по сравнениюс традиционными системами ГАВ, требующимиболее высоких уровней влажности.
• Портативность и быстрое развертывание:системы модульные и портативные, чтоделает их идеальными для развертыванияв чрезвычайных ситуациях. После установкиони могут немедленно начать производитьводу, что делает их бесценными в сценарияхреагирования на стихийные бедствия.
• Экономическая эффективность:благодаря достижениям в областиматериаловедения и инженерногопроектирования современные системыГАВ значительно сократили потреблениеэнергии.

Системы ГАВ на рынке

Несмотря на новую технологию ГАВ, уряда иностранных компаний уже естьготовые установки для продажи, прошедшиеиспытания в разных климатическихусловиях.

Solar2Water — это портативный, работающийна солнечной энергии усовершенствованныйгенератор атмосферной воды, предназначенныйдля обеспечения чистой питьевой водойпутем извлечения влаги из воздуха. Онособенно хорошо подходит для автономныхи отдаленных районов, где традиционныезапасы воды ограничены. Система используетусовершенствованные осушители, новуюконструкцию и солнечные панели дляпроизводства надежного и постоянногоколичества воды независимо от внешнейвлажности, что делает ее высокоэнергоэффективными устойчивым решением. Влага поглощаетсяосушителями и высвобождается посредствомнагревания, после чего конденсируетсяв жидкую воду. Примечательно, что системаможет производить постоянную подачуводы независимо от внешней влажностиблагодаря новой конструкции и управлениюAI, преодолевая общее ограничение обычныхустановок ГАВ. Это делает её надежнойв более широком диапазоне сред. Систематакже обеспечивает холодный воздух вкачестве побочного продукта, которыйможет использоваться для охлаждения,а её масштабируемость делает установкуприменимую, как для отдельных домохозяйств,так и для более крупных сообществ.

Компания H2OLL запустила свой первыйпромышленный контейнерный генераторатмосферной воды, способный производить1000 литров в день. Устройство собираетвлагу из воздуха с помощью системынепрерывного жидкостного осушителя,которая потребляет очень мало энергии.Затем пар конденсируется в жидкую воду.Система была разработана для работы вшироком диапазоне уровней влажности.В настоящее время система используетсядля обеспечения питьевой водой в пустыниНегев, и компания планирует использоватьсолнечную энергию, чтобы обеспечитьвозможность развертывания установкив районах, где нет электроснабжения.

Компания Akvo из Калькутты проектируетсистемы ГАВ разных размеров дляудовлетворения различных потребностей.Эти блоки предназначены для городскогоиспользования и нуждаются в электроснабжении.На более высоком уровне блок Akvo Water можетвырабатывать до 500 литров в день, и егомодульная и масштабируемая конструкцияпозволяет подключать его к любому местудля производства до 100 000 литров в день.Блоки предназначены для работы притемпературе от 15 до 55 градусов по Цельсиюи влажности от 30 до 99 процентов. Потреблениеэнергии при работе в оптимальномдиапазоне составляет 4 кВт при температуре30°C и относительной влажности 80 процентов.Компания Akvo поставляет меньшие поразмеру установки, начиная от модели180K (500 литров в день) и заканчивая болеепортативными капсульными установками,производительность которых в среднемсоставляет 50 литров в день.

Компания A1RWATER из ОАЭ намерена продвинутьсвои возможности ГАВ на шаг дальше,открыв завод по розливу в Дубае. Этотшаг будет способствовать достижениюцелей ОАЭ в области устойчивого развития.Компания сотрудничает с рядом отелейв регионе, которые поставляют бутилированнуюводу. Она также производит генераторыи диспенсеры ГАВ, которые используютсяв различных коммерческих и промышленныхсредах, а также солнечные блоки, которыеможно использовать в сценариях безподключения к электросети. Системы ГАВкомпании варьируются от портативныхмашин A1R30, способных производить 30 литровпитьевой воды в день, и машин A1R100,способных производить до 100 литров вдень, которые используются в школах, доболее промышленных установок A1R1000 иA1R3000.

Будущее ГАВ

Рынок систем ГАВ широк. Возможностьиспользования возобновляемой энергиидля надежного обеспечения чистойпитьевой водой без подключения ксуществующей водной инфраструктуребудет иметь множество сценариевиспользования, особенно в регионах мирас дефицитом воды.

Будущий потенциал ГАВ огромен, особеннов регионах, серьезно пострадавших отизменения климата, где традиционныеисточники воды, такие как реки и озера,становятся менее надежными. СпособностьГАВ работать в условиях низкой влажностис повышенной эффективностью открываетновые возможности для производстваводы в сухих и засушливых регионах повсему миру.

Усовершенствования в разработкеосушителей и конструкциях теплообменников,а также в подключении к возобновляемымисточникам энергии указывают настремление к инновациям в технологииГАВ, что может привлечь инвесторов .

Генерация атмосферной воды сыграетжизненно важную роль в удовлетворениирастущего мирового спроса на чистуюводу, особенно в регионах, где традиционныеисточники воды становятся ненадежнымииз-за экологических проблем. В будущем,вероятно, мы увидим более широкоеиспользование эффективных, масштабируемыхсистем ГАВ, работающих на возобновляемыхисточниках энергии.