环境及气候
无需额外电池的太阳能淡化水系统
麻省理工学院的工程师开发了一种与太阳运行节奏同步的全新淡化水(脱盐)系统。
该系统利用太阳能淡化，盐分去除率随太阳能强度的变化而调整。白天阳光增强时，系统加速淡化。遇到天气突变，例如云层遮挡或晴天恢复时，系统自动调整，以最大化太阳能利用率，即便阳光条件多变，也能产生大量清洁水。与其他依赖额外电池储能的太阳能淡化系统不同，这项技术无需额外储能装置，也不依赖电网供电。
研究团队在新墨西哥州的地下水井上测试了这一社区级原型装置，历时六个月，经历多种天气和水质条件。结果显示，该系统能利用超过94%的太阳能板发电，日产水量达5000升，即便面临巨大天气变化，性能依旧稳定。
“传统淡化技术需要稳定电力和电池储能来平衡像太阳能这样波动的电源。而我们的技术则是直接利用太阳能，高效制水。”麻省理工学院机械工程教授Amos Winter表示，“实现完全依赖可再生能源、无电池储能的饮用水生产是重大技术难题，而我们已经克服了它。”
针对盐碱水资源的创新
这套系统主要用于淡化盐碱地下水。这种水资源分布广泛但含盐量较高，比淡水更难直接利用。随着全球淡水资源紧张，盐碱地下水成为重要的潜在饮用水源。研究人员认为，这项无需电池的可再生技术尤其适合远离海岸、难以获得海水淡化或电网供电的内陆社区，为这些地区提供可持续且低成本的清洁水资源。
“全球多数人口远离海岸，无法依赖海水淡化。尤其在偏远的低收入地区，人们严重依赖地下水，而气候变化导致地下水含盐量日益升高。”博士生Jonathan Bessette指出，“这项技术有望为全球难以触及的地区提供可持续、可负担的清洁水源。”
提升淡化灵活性
该设计基于研究团队此前开发的“灵活批量电渗析”技术。电渗析和反渗透是两种主要淡化地下盐碱水的方法。反渗透通过压力将盐水压过膜层过滤盐分，而电渗析则通过电场吸引盐离子，从而淡化水质。
反渗透需要稳定电源，难以与波动的太阳能兼容，而电渗析则提供了灵活解决方案。团队此前设计的系统已能部分适应太阳能波动，平均利用77%的太阳能发电，但仍需电池储能来应对突变的阳光条件。
最新设计则完全摆脱电池，通过简化的“流量指令电流控制”策略，提升了系统的响应速度，可每秒调整淡化率3至5次，精准匹配太阳能发电。系统通过太阳能板生成的电力，自动调整水泵流速和电流大小，从而优化盐分去除效率。
研究团队对该全自动系统进行了六个月的现场测试，结果表明其在不同的太阳能条件下表现稳定，平均直接利用94%以上的太阳能发电淡化，几乎完全消除电池储能需求。
“与传统太阳能淡化系统相比，我们几乎将电池容量需求降低了100%。”Winter说。
持续发展
工程师计划进一步扩大系统规模，目标是为更大的社区甚至城市提供廉价的全太阳能驱动饮用水。
“这是重要的一步，但我们仍在努力研发更低成本、更可持续的淡化方法。”Bessette说。“我们的重点是测试、提升可靠性，并开发一系列产品，为全球多个市场提供可再生能源淡化技术。”
研究团队还计划在未来几个月内基于这一技术成立公司，将其推向市场。