آب مایهٔ حیات است. اهمیت آب در زندگی انسان و تمام موجودات زنده کاملاً مشخص است. در میان آب‌ها، آب آشامیدنی یا به‌اصطلاح، آب شیرین برای انسان بسیار مهم است؛ بنابراین، تبدیل آب‌های شور دریا به آب آشامیدنی در مباحث محیط‌زیست برای ما نیز مهم است.
سامانه‌های آب‌شیرین‌کن ازنظر عملکرد به دودسته تقسیم می‌شوند: مستقیم و غیرمستقیم. درروش مستقیم، فقط از انرژی گرمای خورشید برای شیرین‌سازی آب استفاده می‌شود ولی درروش غیرمستقیم، از الکتریسیته به‌عنوان انرژی کمکی استفاده می‌شود.
البته در ادبیات غرب برای شیرین سازی آب از دو کلمه استفاده می‌شود. آن‌ها روش تقطیر آب که همان روش مستقیم است را distillation گویند و به روش شیرین‌سازی با استفاده از انرژی‌ها دیگر یا همان روش غیرمستقیم، روش شیرین‌سازی یا desalination گویند.
آب‌شیرین‌کن خورشیدی (Solar humidification) یکی از دستگاه‌هایی است که بر پایه استفاده از انرژی خورشیدی به‌صورت پویا ساخته‌شده است. این دستگاه تأمین آب آشامیدنی (که غلظت نمک و مواد مضر سلامتی و بهداشت آن کم باشد) را با استفاده از انرژی اشعه خورشید انجام می‌دهد.
عملکرد سامانه‌های آب‌شیرین‌کن خورشیدی بر پایه دستگاه تصفیه آب خورشیدی (Solar still) است. روش کار به این شرح است سرپوش پلاستیکی با شیشه (با توجه به عبور اشعه خورشید از شیشه و عدم عبور گرما از شیشه) در سطح فوقانی دستگاه نقش جاذب انرژی و تبدیل انرژی تابشی به گرما را در عملکرد سیستم ایفا می‌کند.
آب دریا یا آب‌شور با هدایت الکتریکی بالا (EC) داخل سیستم گرم می‌شود و با بالا رفتن درجه حرارت بخارآب ایجاد می‌شود و ترکیبات بخارآب پس از برخورد به سطح داخلی سرپوش که درجه حرارت آن تا حدی پایین است، شروع به تقطیر می‌کند که با جمع‌آوری این آب مقطر، آب شیرین به دست می‌آید.
سیستم آب‌شیرین‌کن با دستگاه تصفیه آب خورشیدی ازنظر ساختمان به دو روش مستقیم و غیرمستقیم تقسیم می‌شود. درروش مستقیم فقط از انرژی حرارتی خورشیدی استفاده می‌شود درحالی‌که درروش غیرمستقیم از انرژی برق و انرژی حرارتی خورشید به‌عنوان انرژی کمکی استفاده می‌شود.
سامانه‌های آب‌شیرین‌کن به روش مستقیم
این روند فقط توسط انرژی خورشید صورت می‌گیرد. به روند تولید ابر و باران در طبیعت فکر کنید! خورشید آب را گرم و بخار کرده و در حین بخار سازی، نمک، آلودگی و دیگر مواد اضافه از مولکول‌های آب جدا می‌شوند. با فشار و دمای مناسب، مولکول‌های آب مجدداً شکل می‌گیرند و به روی زمین فرود می‌آیند. مهم نیست شما در کجا دنیا زندگی می‌کنید، در صورت تمیز بودن هوا، اگر قبل از سقوط قطرات باران آن‌ها را جمع‌آوری کنید، برای آشامیدن مناسب می‌باشند. روش تقطیر خورشیدی روش بسیار ساده و کم‌هزینه‌ای است و برای تأمین آب مناطقی با جمعیت بسیار کم، مناسب هست.
این آب‌شیرین‌کن‌ها از قواعد اصلی تبخیر و تقطیر آب استفاده می‌کنند. آب‌شور و غیرقابل آشامیدن وارد تشتک دستگاه می‌شود و سپس توسط تابش نور خورشید گرم و تبخیر می‌شود. همان‌طور که قبلاً نیز ذکر شد، مواد اضافه و حتی برخی از میکروب‌ها حین تبخیر از مولکول‌های آب جداشده و در تشتک باقی می‌مانند. به‌عبارت‌دیگر، مولکول‌های آب عاری از آلودگی به‌صورت بخار، رو به بالا حرکت می‌کنند. ازآنجاکه این سیستم توسط شیشه، پلاستیک یا غیره بسته‌شده است، بخارآب راهی به بیرون از سیستم ندارد و روی سطح سرپوش تقطیر می‌شود. سرپوش مذکور شیب‌دار است و با شیب خود، قطرات آب حاصل از تقطیر را به سمت خروجی سیستم هدایت می‌کند.
برای جذب حداکثر انرژی خورشید و کاهش اتلاف حرارتی در آب‌شیرین‌کن‌های خورشیدی باید نکات زیر را مدنظر داشت:
- سرپوش پلاستیکی یا شیشه‌ای آب‌شیرین‌کن باید نور خورشید را به‌خوبی عبور دهد.
- از تشکیل بلورهای نمک در دستگاه باید جلوگیری شود.
- فاصله بین آب‌های تشتک و سرپوش آب‌شیرین‌کن باید به حداقل برسد.
- تشتک آب‌شور باید تیره‌رنگ باشد تا انرژی خورشید را بهتر جذب کند.
- آب‌شیرین‌کن نباید با فضای خارج ارتباط داشته باشد و محیط آن باید کاملاً بسته باشد.
آب‌شیرین‌کن غیرمستقیم خورشیدی از سامانه‌های جمع‌آوری انرژی خورشیدی به همراه سامانه‌های آب‌شیرین‌کن معمولی مانند تقطیر فلش چندمرحله‌ای (multi-stage flash distillation)، تبخیر چند اثرِ (multiple effect evaporation)، جداسازی انجمادی (freeze separation) یا اسمز معکوس (reverse osmosis) برای تولید آب شیرین استفاده می‌کند.
طبیعت تناوبی نور خورشید و شدت متغیر خود را در طول روز باعث می‌شود که پیش‌بینی کارایی آن دشوار است. البته ترکیب یک سیستم ذخیره‌سازی انرژی حرارتی این مشکل را حل و عملکرد ثابت آن را حتی در ساعات غیر بدون نور خورشید و روزهای ابری تضمین و بازده کلی آن را بهبود می‌بخشد.
همچنین برای اطلاعات بیشتر اینجا را ببنید.
