Solarmodul erzeugt auch Trinkwasser: Integriertes Gerät für den Einsatz in Wüsten

In Wüsten und Halbwüsten kann man künftig mit einem einzigen Gerät Strom erzeugen und Wasser für im Schatten der Module wachsenden Pflanzen gewinnen. Es besteht aus einem Silizium-Solarmodul, das auf einem hygroskopischen Hydrogel gewissermaßen schwimmt. Am Tag entzieht es der Solarzelle Wärme, sodass deren Wirkungsgrad steigt, und Teile des Wassers, das nachts vom Hydrogel aus der Luft gesogen wird, verdampfen. Der Dampf landet in einer Metallbox, in der er zu Wasser kondensiert. Das wird zu den Pflanzen gepumpt oder fließt auf Grund der Schwerkraft von ganz allein dorthin.

Wasser reicht für 60 Nutzpflanzen

Das Gerät, WEC²P (water-electricity-crop co-production system) genannt, hat ein Team um Peng Wang, Professor für Umwelttechnik an der King Abdullah University of Science & Technology (KAUST), im saudi-arabischen Thuwal entwickelt. Es könne mitten in Wüsten kleine Oasen schaffen, die Menschen mit Strom, Trinkwasser und Nahrungsmitteln versorgen. Ein Modul, so groß wie ein Schreibtisch, reichte bei einem Feldversuch aus, 60 Wasserspinat-Samenkörner mit Wasser zu versorgen. 57 davon keimten und erreichten ihre Sollgröße. Wasserspinat ist vor allem in der asiatischen Küche beliebt.

Hydrogel saugt Wasser aus der Luft

Nachts erreicht die Luftfeuchtigkeit in der Wüste oft 60 Prozent. Dieses Wasser lässt sich mit geeigneten Techniken ernten, etwa mit einem Wasser anziehenden Hydrogel, einem schwammartigen Kunststoff. Weil das Gel die Solarzelle von hinten kühlt, verbessert sich ihr Wirkungsgrad um bis zu zehn Prozent.

Strom und Wasser für jeden

„Unser Ziel ist ein integriertes System zur umweltverträglichen Produktion von Strom, Wasser und Nahrungsmitteln zu schaffen“, sagt Wang. Dazu muss das Hydrogel noch verbessert werden, sodass es der Luft mehr Wasser entzieht. Bei einem zweiwöchigen Versuch produzierte ein Modul mit einer Fotovoltaikfläche von gut einem Quadratmeter lediglich zwei Liter Wasser, was für die Aufzucht der Wasserspinatpflanzen allerdings reichte.

„Sicherzustellen, dass jeder auf der Erde Zugang zu sauberem Wasser und erschwinglichem sauberem Strom hat, ist Teil der von den Vereinten Nationen festgelegten Ziele für die Zukunft“, sagt Wang. „Unser Modul kann dabei helfen.“

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