德克薩斯農(nóng)工大學的研究人員提出了一種經(jīng)濟，綠色的解決方案，可以幫助貧困社區(qū)解決水和電需求。

他們的獨立水能納米網(wǎng)格由凈化系統(tǒng)組成，該凈化系統(tǒng)使用太陽能對水進行凈化。他們說，該裝置在數(shù)學上進行了調(diào)整，可以最佳地利用太陽能，從而使水的過濾不受白天太陽能波動的影響。

電氣和計算機工程學系教授謝X說：“要為偏遠和偏僻的地區(qū)提供服務(wù)，鋪設(shè)新的水管或建立電網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施成本是巨大的，而且可能需要很長時間。” “為克服這些障礙，我們提出了一種具有成本效益的解決方案，該解決方案利用太陽能既能凈化水又能為基本的家庭發(fā)電。”

研究人員在《應(yīng)用能源》雜志上描述了他們的技術(shù)。

在美國，科洛尼亞人是得克薩斯州-墨西哥邊境沿線許多農(nóng)村低收入社區(qū)之一，那里基本資源不易獲得。由于殖民地很偏遠，所以他們的居民主要是農(nóng)民工，與主要的公用事業(yè)和水處理設(shè)施隔離開來，因此用電和安全飲用水的手段有限。諸如開水之類的方法可能成本高昂且不適當。

Zachry土木與環(huán)境工程系教授Shankar Chellam說：“沸騰的水是最昂貴的凈化方法之一，因為它需要大量的能量來加熱水。” “而且，盡管沸騰消除了生物污染物，但它并不能除去許多化學污染物。我們需要一種能夠同時解決這兩個問題的解決方案。”

一種凈化水的有效方法是使水通過凈化系統(tǒng)。這些機器使用泵將水推過過濾器。但是，泵需要電力，這在菌落中又是稀缺的。因此，研究人員尋求一種解決方案，該解決方案可同時滿足殖民地居民的電力和水需求。

首先，為了減少對集中式電源和水的依賴，Xie，Chellam和他們的團隊構(gòu)思了一個能源-水納米網(wǎng)格，該網(wǎng)格是一個獨立的，可安裝在卡車上的過濾系統(tǒng)，帶有可依靠太陽能發(fā)電的泵。接下來，他們開發(fā)了一種成本最小化的數(shù)學方案，稱為基于方案的優(yōu)化框架，該方案通過選擇過濾器的類型，太陽能電池板的數(shù)量和尺寸以及太陽能電池的尺寸，將獨立設(shè)置的總支出降至最低。

該模型表明，如果使用納濾(一種凈化技術(shù))，則僅在高峰可用性期間收集太陽能就足以運行泵和凈化水。換句話說，水的納濾系統(tǒng)在很大程度上不受太陽能日常變化的影響，可以凈化足夠的水以滿足社區(qū)每周的用水需求。這樣，任何未用于過濾的多余太陽能都可以藏起來，用于存儲在電池組中或用于其他基本的家庭基本需求，例如為手機電池充電。

研究人員指出，盡管納米過濾系統(tǒng)比其他過濾方法更為復雜和昂貴，但其總體優(yōu)點是可以成功地淡化和去除當?shù)氐叵滤写嬖诘幕瘜W物質(zhì)，例如砷。他們說，納濾是用于其他偏遠地區(qū)海水淡化和水凈化的首選方法，在這些偏遠地區(qū)，水中的污染物尚未為人所知。

切拉姆說：“我們第一次使用了非常嚴格的數(shù)學方法來互連水的凈化和能源供應(yīng)。” “這提出了一個定量框架，不僅可以在殖民地使用，而且可以根據(jù)當?shù)厍闆r在任何情況下使用。”