Distillation de l’eau solaire
Un distillateur solaire est une technique passive, nécessitant des moyens limités pour distiller de l’eau salée, saumâtre ou souillée (par ex. contenue dans le sol ou provenant d’un cours d’eau) et cela grâce à la chaleur du Soleil.
Ce procédé élimine les impuretés telles que le sel, les métaux lourds et les micro-organismes.
Le distillateur solaire ne doit pas être confondu avec la cheminée solaire pour laquelle l’énergie solaire sert à chauffer de l’air faisant tourner des turbines afin de produire de l’électricité.
COMMENT FONCTIONNE LA DISTILLATION DE L’EAU SOLAIRE?
Il y a un grand besoin de trouver des moyens de fournir de l’eau à la population de la Terre.
De nombreux pays sont confrontés à des pénuries d’eau et/ou ont des résidents qui utilisent et boivent de l’eau contaminée.
Trouver différentes manières d’utiliser nos ressources renouvelables (par exemple, l’énergie solaire) est devenu un intérêt de premier ordre.
La distillation de l’eau solaire consiste à utiliser l’énergie de la lumière solaire pour séparer l’eau douce des sels ou d’autres contaminants, sans utiliser d’énergie fossile.
L’eau non traitée absorbe la chaleur, atteignant lentement des températures élevées. La chaleur fait l’eau s’évaporer par effet de serre, puis la fait se refroidir et se condenser en vapeur sur une vitre froide. Laissant derrière les sels et contaminants.
L’eau récupérée est distillée et peut être reminéralisée par des moyens simples et peu onéreux pour être consommée en toute sécurité.
Les distillateurs solaires peuvent être utilisées pour des systèmes d’alimentation en eau à faible capacité et autonomes.
FONCTIONNEMENT :
Les distillateurs d’eau solaire ‘’ alambics solaires’’ sont généralement utilisés dans les régions éloignées où l’accès à l’eau douce est limité. Les principes de base de la distillation de l’eau solaire sont simples, mais efficaces, car la distillation reproduit la façon dont la nature crée le cycle de la pluie.
Un alambic solaire fonctionne toujours sur deux principes scientifiques: évaporation et condensation.
Les sels et minéraux ne s’évaporent pas avec l’eau. Par exemple, le sel de table ne se transforme pas en vapeur jusqu’à ce qu’il atteigne une température supérieure à 1400ºC. Cependant, il faut toujours une certaine quantité d’énergie pour que l’eau se transforme en vapeur d’eau. Bien qu’une certaine quantité d’énergie soit nécessaire pour élever la température d’un kilogramme d’eau de 0°C à 100°C, il faut cinq fois et demie plus d’énergie pour que l’eau passe de liquide à 100°C à vapeur d’eau à 100°C.
La plupart des ‘’alambic solaires’’ sont de simples récipients à fond noir remplis d’eau et surmontés de verre ou de plastique transparent, Fonctionnant par effet de serre optimisé.
La lumière solaire absorbée par le matériau noir accélère le taux d’évaporation. L’évaporation est ensuite piégée par la condensation et évacuée par canalisation périphérique.
La plupart des polluants ne s’évaporent pas, ils sont donc laissés sur le bas du distillateur.
La plupart des alambics doivent mesurer environ six mètres carrés pour produire suffisamment d’eau pour une seule personne par jour.
De multiples systèmes de distillation solaire installés en parallèle, sont nécessaires pour produire une grande quantité d’eau distillée.
Avantages:
-C’est un système relativement bon marché et nécessitant peu de maintenance.
-Il peut être utilisé au niveau des ménages.
-Il a des avantages d’adaptation et d’atténuation du changement climatique.
-Il n’a pas de coûts d’énergie fossiles.
-Il n’y a pas de pièces mobiles, donc peu d’usure.
-aucun énergie fossile n’est émise
Inconvénients:
– La vitesse de distillation est généralement très lente (6 litres d’eau /m2, par journée ensoleillée , et sur 24h).
– Il ne convient pas aux besoins de grandes consommation.
– Les matériaux requis pour le distillateur peuvent être difficiles à obtenir dans certaines régions.
– S’il n’est pas correctement éliminé, le flux de déchets du procédé de distillation peut constituer une source potentielle de pollution environnementale (concentrations élevées de sels et de polluants).
– L’énergie solaire n’est disponible que pendant la journée. Pendant la nuit le phénomène continuera, mais aura un rendement très faible.
TYPES DE DISTILLATEURS SOLAIRES :
Les systèmes de distillation solaire peuvent être classés comme passifs et actifs.
Le rayonnement solaire est l’énergie d’entrée des alambics solaires passifs, mais l’efficacité du système Passif est faible. Des essais ont été faits pour augmenter l’efficacité et la productivité en préchauffant l’eau salée dans les alambics solaires.
Cette méthode est appelée distillation solaire active.
Dans le cas de la distillation solaire active, une source d’énergie thermique supplémentaire est nécessaire pour accélérer l’évaporation à l’intérieur du même système d’alambic solaire passif. La source supplémentaire peut être un système à base d’énergie solaire ou de l’énergie thermique contenue dans de l’eau chaude qui est déchargé par d’autres industries. Il existe différentes façons de fabriquer un alambic solaire et différents matériaux peuvent être utilisés. Un défi de conception crucial est de s’assurer que les alambics sont hermétiques. Si elles ne sont pas hermétiques, leurs efficacités diminuent considérablement.
Voici une liste des différents types de distillateurs solaires passifs :
Alambics à effet unique: Ce sont les alambics les plus courants et les plus simples. Une seule interface est nécessaire pour transmettre l’énergie et pour collecter le condensat.
Système simple comprenant un volume fermé isolé thermiquement, couvert d’une vitre, permettant un effet de serre avec récupération du condensat d’eau distillée.
Installation complète à grande échelle d’un distillateur passif simple sur site isolé désertique :
Alambics à multi-effet: Ils nécessitent deux fois d’effort en ce qui concerne assurer des joints étanches et peuvent être plus difficiles à nettoyer, mais ils peuvent augmenter la production d’eau distillée de manière significative.
Les alambics de type bassin: Ils contiennent l’eau dans un matériau imperméable qui fait partie de l’enclos entière et ce sont le type le plus commun.
Alambics de mèche: Utilisent des matériaux semblables à des tissus qui utilisent une action capillaire pour propager l’eau à travers le système.
Alambics de multi-mèches: Ces alambics, comme les alambics de mèche et alambics à multi-effet, augmentent considérablement la productivité en augmentant exponentiellement la surface influencée.
Alambics de diffusion: Ces alambics utilisent les idées introduites par les alambics à multi-effet et les alambics de mèche et constituent un progrès supplémentaire pour les deux. Ils sont constitués d’une série de cloisons parallèles très rapprochées en contact avec des mèches imbibées de solution saline et présentent un grand potentiel en raison de leur productivité élevée et de leur simplicité.
Différents alambics nécessitent des matériaux différents, certains ont des matériaux simples et autres alambics peuvent avoir des matériaux plus sophistiqués. Voici un exemple d’un type d’alambic de mèche et les détails concernant son fonctionnement.
Le rayonnement solaire qui tombe sur le couvercle en verre est transmis à la surface de la mèche. Une partie de l’énergie sert à chauffer l’eau qui traverse la mèche grâce à l’action capillaire.
Les transferts de chaleur dans le système de distillation sont régis par les modes externes et internes. Le mode de transfert de chaleur externe est dû à la convection et au rayonnement, qui sont indépendants l’un de l’autre et se produisent à l’extérieur de l’alambic.
Le transfert de chaleur à l’intérieur de l’unité de distillation solaire est appelé mode de transfert de chaleur interne, qui est dû au rayonnement, à la convection et à l’évaporation.
En mode de transfert de chaleur interne, le transfert de masse est accompagné de rayonnement et de chaleur convective. L’eau s’écoulant à travers la surface de la mèche est chauffée et évaporée en vapeur.
La vapeur saturée se condense dans la surface inférieure du couvercle en verre après avoir libéré la chaleur latente de vaporisation.
Les gouttelettes d’eau condensées tombent par gravité et sont collectées dans le canal de drainage.
DISTILLATEUR SOLAIRE ACTIF :
C’est un distillateur passif dont la quantité d’eau à évaporer est augmentée par un panneau solaire thermique.
Exemple de distillateur solaire actif :
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