Annons Kamstrup 2024

Solenergidrivna dioder med UV och synligt ljus för desinfe

Internationell VA-utveckling 5/14

För att säkerställa tillgång på hälsosamt dricksvatten också i områden utan tillgång till centralt producerat vatten krävs förbättrade metoder för att på plats desinficera vattnet. I detta avseende är behandling med UV-ljus en attraktiv metod då den är effektiv mot alla patogena grupper och dessutom kräver ett minimum av förbrukningsvaror för drift. En ny metod utnyttjarsolcellsdrivna enheter uppbyggda av halvledare där dioder avger UV-ljus (UV-LED).

Av: Ann Elfström Broo

Författarna har sammanfattat litteraturen inom området, nuvarande status och utmaningar för att kunna integrera dessa för lokal dricksvattendesinfektion. Slutsatsen är att inom en tioårsperiod kan UV-C LED teknologin vara tillgänglig på markanden för applikationen, dock krävs en del forskningsinsatser.

UV-behandling för desinfektion av dricksvatten är idag en vanlig och mycket effektiv metod, där vanligtvis lågtrycks kvicksilverlampor används för att generera UV-ljus i våglängdsområdet 200-280 nm, UV-C strålning. LED tekniken (Light Emitting Diode) med halvledare av aluminium gallium nitrid (AlGaN) har nu utvecklats så att dessa kan jämföras med den UV-C strålning som erhålls vid konventionell UV-behandling. Tekniken är fortfarande under utveckling och bland annat återstår svårigheter med att producera en jämn och stabil AlGaN film så att en hög effekt kan erhållas även efter längre gångtider.

Vad gäller den desinficerade effekten av UV-C LED uppvisar de samma effekt som traditionella lågtryckslampor. Däremot behöver energiutbyte och behandlingsvolymer förbättras, behandlingstider förkortas och kostnaderna sänkas för att tekniken ska vara tillämpar

Av intresse är också att klarlägga den desinficerande förmågan hos UV-A, synligt ljus och UV-B strålning genererat med LED teknik, där kanske främst UV-A LED är av intresse. Denna typ av dioder är med dagens teknik mer energieffektiva, långlivade och kommersiellt tillgängliga jämfört med UV-C LED.

Kommersiellt tillgängliga solcellsmodulerna (PV) har en effektivitet på 10 – 22 % och halvledarna utgörs vanligtvis av mono-, multi- eller kvasimonokristallina oblat av kisel. Ett fristående strömförsörjningssystem består vanligtvis av PV moduler som energikälla, ett batteri för energilagring, en laddningskontroll och eventuellt en MPPT (Maximum Power Point Tracker) som minimerar spänningsförlusten mellan solpanel och batteri.

Än så länge är UV-LED system försörjda med solceller mycket dyra och modeller i bänkskala saknar ofta nödvändig hårdvara och design som krävs för in situ behandling. Författarna är ändå hoppfulla inför framtiden och föreslår ett antal områden för fortsatt forskning där bland annat emissionseffekten och livstiden hos UV-C LED, den desinficerande förmågan hos UV-A LED, samt uppskalning, säkerhet och underhåll av systemen kan nämnas.

Källa: Lui, G. Y., Roser, D., Corkish, R., Ashbolt, N., Jagals, P., Stuetz, R. Photovoltaic powered ultraviolet and visible light-emitting diodes for sustainable point-of-use disinfection of drinking waters. Science of the Total Environment, 493 (2014), 185-196.

Artikeln i sin helhet finns att läsa här.

Annons Wateraid