[論文レビュー] Solar Still Coupled With Solar Collector and Storage Tank

A. Rajesh, K. N. Bharath|arXiv (Cornell University)|Jan 30, 2010

Solar Radiation and Photovoltaics参考文献 2被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、塩分水、濃い塩分水、および表面水から蒸留水の収率を向上させるために、平板集熱器（FPC）を統合した強化された太陽光蒸留装置を提案する。FPCを用いてバスタン水を加熱することで、地中井戸水、河川水、海水の各々において、生産性が40–45%向上し、飲用水として安全な水が得られる。これは、小規模なオフグリッドコミュニティに低コストで持続可能なソリューションを提供するものである。

ABSTRACT

Acute shortage of good, clean drinking water is a major problem for most developing countries of the world. In most cases, ponds, streams, wells and rivers are often polluted that they are unsafe for direct use as drinking water >.Often water sources are brackish and or contain harmful bacteria. Therefore cannot be used for drinking .In addition there are many coastal locations where sea water is abundant but potable water is not available. Solar distillation is one of the important methods of utilizing solar energy for the supply of potable water to small communities where natural supply of fresh water is inadequate or of poor quality .In this direction an experimental performance analysis was carried out on a single basin still compared with FPC coupled one. Test were carried out for different water samples namely borewell water, sea water, river water for a water depth of 20 mm

研究の動機と目的

• 自然水源が汚染されているか塩分を含む開発途上国および沿岸地域における清浄飲料水の深刻な不足に対処すること。
• 一般的に1日あたり約2.5 L/m²程度しか得られない従来の単一バスタン太陽光蒸留装置の低生産性を改善すること。
• 実際の気象条件下で平板集熱器（FPC）を接続した場合の蒸留装置の性能向上を評価すること。
• さまざまな低品質の水供給源から得られる蒸留水の飲用可能性および純度を評価すること。
• 分散型飲料水供給に適した低技術的で太陽光駆動のシステムの実現可能性を検証すること。

提案手法

• 1 m²の単一バスタン太陽光蒸留装置に、35°の傾斜を持つ二重ガラスカバーを用いた実験装置を構築した。
• バスタン水を事前に加熱するために、1.15 m²の平板集熱器（鉄鋼板製、8本の銅チューブを備える）を統合した。
• バスタン水、ガラスカバー、周囲温度、およびFPCの入口・出口温度を測定するため、10か所に熱電対を設置した。
• 蒸留水は、毎時測定を目的として、南北の傾斜面ごとにそれぞれ量測りシリンダーに別々に収集した。
• インドのダヴァンゲル（14.31°N, 75.58°E）で、数日間にわたり実験を実施した。水深20 mmの地中井戸水、河川水、海水を用いた。
• TDS、TDS、硬度、塩化物、カルシウム、マグネシウム、pH、電気伝導度の各項目について、蒸留前後で水質を分析した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 平板集熱器（FPC）を接続することで、単一バスタン太陽光蒸留装置の蒸留水収率にどのような影響を与えるか？
• RQ2 FPCを接続した場合、地中井戸水、河川水、海水といった異なる水質において、生産性の向上幅はどの程度か？
• RQ3 バスタン水温と日射量の変動が蒸留水収率にどのように相関するか？
• RQ4 ハイブリッドシステムが水質をどの程度改善し、飲用可能にするか？
• RQ5 FPCを接続した太陽光蒸留装置は、小規模で孤立したコミュニティにとって実現可能で低コストなソリューションと見なせるか？

主な発見

• FPCを接続した蒸留装置では、単体の蒸留装置と比較して、地中井戸水で42%、河川水で45%、海水で40%の蒸留水収率の向上が確認された。
• FPC接続によりバスタン水温は66–72°Cまで上昇した（FPCなしでは62–65°C）。この上昇が蒸発と収率の向上を直接促進した。
• 北側傾斜面の蒸留水収率が南側傾斜面を上回った。これは、日照条件が優れており、凝縮効率も高かったためである。
• 蒸留後、水質はBIS基準を満たしており、TDSは海水の9.11 pptから45 ppmに低下し、硬度も顕著に減少した。
• 電気伝導度、塩化物、カルシウム、マグネシウム濃度は顕著に低下し、効果的な脱塩が確認された。
• 高塩分および汚染された水源からも安全で飲用可能な水が得られたことから、このシステムは、遠隔地や低技術的応用に適していることが検証された。