Desertifikation ist eine Form der Bodendegradation bei der vorher fruchtbares Land zur Wüste wird. Doch wie kann man eine sich ausbreitende Wüste aufhalten, oder bereits zu Wüste gewandeltes Land zurückbringen? Ich glaube indem man Wälder, Bambuswälder, Wiesen mit Präriegras oder Permakulturen pflanzt. Ähnlich der Grünen Mauer Chinas. Hierbei gibt es nur ein Problem, in vielen Wüsten ist nicht genug Wasser für frisch gepflanzte Vegetation vorhanden. Dafür habe ich eine kleine Idee. Ein Gerät das Luftfeuchtigkeit „ernten“ kann, und diese zur Bewässerung von Pflanzen einsetzt. Nennen wir was Gerät einfach mal „Elektrischer Kondenswasser Sammler“ oder kurz EKS.
Das Grundsystem
Das Gerät baut auf einem Prinzip auf, das wir alle von Badezimmerspiegel kennen. Luftfeuchtigkeit setzt sich an Flächen die kälter als die Umgebungsluft sind als Kondenswasser ab.
Dieses Kondenswasser läuft dann in einen Auffangbehälter und kann zum trinken, waschen oder bewässern (per Tröpfchenbewässerung) von Pflanzen genutzt werden.
Um eine kalte Fläche zu erzeugen, wird viel Strom benötigt. Da das Gerät aber auch in Umgebungen mit schlechter oder keiner Infrastruktur zum Einsatz kommen soll, wird Strom durch Windturbinen oder Solarzellen gewonnen und in Akkus gespeichert. Das Gerät wird dann mit dem Strom aus dem Akku angetrieben. Zusätzlicher Strom kann für andere Zwecke genutzt werden, wenn ein Spannungsregler an den Akku angeschlossen wird. Hierfür gibt es bereits fertige sogenannte Inselsysteme.
Zum kühlen der Kondensplatte gibt es mehrere Möglichkeiten. Man könnte ein Kühlelement nutzen wie es in Kühl/Gefrierschränken genutzt wird, oder ein so genanntes Peltier-Element. Die gewöhnlichen Kühlelemente aus den Gefrier- und Kühlschränken sind wesentlich effektiver als Peltier-Elemente, doch sie haben auch entscheidende Nachteile, so haben sie viele kleine Teile die leicht kaputt gehen können, und benötigen zum arbeiten Kühlflüssigkeiten die teuer und sehr giftig sind. [1] Um der Gefahr des schnellen Defekts und der Kontamination des Wassers zu entgehen will ich deshalb die weniger effektiven, aber wesentlich robusteren und sichereren Peltier-Elemente benutzen. Hierbei muss sich noch rausstellen ob man diese ökonomisch zu diesem Zweck einsetzen kann.
Ablauf der Wassergewinnung
Die Solaranlage gewinnt tagsüber durch Sonneneinstrahlung Energie. Diese Energie lädt mit Hilfe eines Ladereglers einen Akku auf. Dieser Akku sollte über eine relativ große Kapazität verfügen. Wenn der Akku weit genug aufgeladen ist, betreibt er die Steuerung der Wassergewinnung. Das Steuerelement kann direkt an den Akku angeschlossen werden, und schaltet unter bestimmten Bedingungen – siehe weiter unten bei „Technische Umsetzung“ – die Wassergewinnung aus Luftfeuchtigkeit ein. Das gesammelte Wasser wird in einem Container/Zisterne unterirdisch aufgefangen (Verdunstungsschutz). In diesem Container befindet sich eine Wasserpumpe mit eingebautem Schwimmer. Das heißt die Wasserpumpe springt automatisch an wenn der Füllstand des Containers hoch genug ist und schaltet sich automatisch aus wenn er zu niedrig ist. Die Pumpe wird mit einem Wechselrichter, der ebenfalls am Akku angeschlossen ist, mit Strom versorgt. Wenn die Pumpe nun läuft, pumpt sie Wasser durch ein unterirdisches Tröpfchenbewässerungssystem, das unter unserem hypothetischen gepflanztem Wald verlegt ist. Eventuell könnte man in dem Bereich in dem die unterirdischen Bewässerungsrohre verbaut sind zusätzlich noch Bodenfeuchtigkeitssensoren verbauen, um nur dann zu bewässern, wenn es nötig oder sinnvoll ist.
Das Wasser könnte natürlich auch für andere Zwecke abgepumpt werden. Auch der Strom könnte zusätzlich für andere Zwecke benutzt werden.
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- Programmablaufplan für die Steuerung des Systems zur Gewinnung von Wasser aus Luftfeuchtigkeit und der Nutzung dieses Wassers zur Bewässerung.
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- Ablaufskizze des Systems zum Sammeln von Wasser aus der Luft.
Technische Umsetzung
Mehrere Peltier-Elemente werden auf einer Seite eines rostfreien Blechplatte montiert und verkabelt.
Für die nötige unabhängige Stromversorgung soll eine Kombination aus Windturbine und Solarzellen sorgen, die eine oder mehrere Batterien laden. Solarzellen alleine sind wegen des eventuellen Sandstaubs nicht zuverlässig genug.
Die Steuerung übernimmt ein Arduino, das die Kühlelemente nur wenn folgende Bedingungen erfüllt sind per Relais einschaltet:
- Umgebungstemperaturen von über 20 Grad Celsius
- Batterie hat genug Ladung um die Platte auf mindestens 10 Grad Celsius unter der Lufttemperatur zu kühlen.
- Um nicht zu viel Strom zu verwenden, werden die Platten maximal zwanzig Grad Celsius kühler als die Umgebungsluft.
Die Platte wird dann so montiert, dass das kondensierte Wasser durch einen Filter in einen unterirdischen Auffangbehälter läuft.
Diese Platte muss im Schatten stehen, und möglichst viel Luftzug erhalten. Schatten könnten die Solarzellen Spenden.
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- Vorne Rechts
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- Vorne Links
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- Hinten Rechts
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- Hinten Links
Hier kann ein 3D-Modell zum 3D-Drucken des Grundgerüsts heruntergeladen werden. Die Dimensionen sind noch sehr klein, zum Testen.
Einen etwas detaillierteren Entwurf des kompletten EKS-Systems finden Sie hier.
Diese Webseite ist BY-NC-SA Lizenziert
Alles was Sie hier über dieses Gerät (EKS) lesen steht unter der Creative Commons by-nc-sa 3.0 Lizenz. Dies betrifft insbesondere, aber nicht ausschließlich das Konzept, die 3D-Dateien und das Design. Eigentlich alles was man auf dieser Webseite zu dem Gerät, meinen Theorien und Tests finden kann ist CC by-nc-sa 3.0.
Update vom 24.11.2016!
Vor kurzem wurde auf Indiegogo ein Gerät finanziert, das nach dem selben Prinzip Wasser sammelt. Das Design ist allerdings etwas eleganter, und es benötigt keinen Strom.
Das System nennt sich WaterSeer.
Wenn man jetzt an einen WaterSeer eine Pumpe und ein Tröpfchenbewässerungssystem anschließt, dann kann man hierdurch nach exakt dem selben Prinzip wie bei EKS Wälder, Wiesen oder Permakulturen bewässern. Also benötigt man zusätzlich nur ein Solar-Inselsystem, eine Pumpe und ein Röhrensystem für die Bewässerung.
Update vom 18.12.2019
WaterSeer scheint leider nicht mehr zu existieren. Was schade ist, da es einen eigentlich recht guten Eindruck gemacht hat. Dann muss wohl doch wieder der EKS herhalten.
Update vom 02.08.2021
Es gibt nun ein neues Gerät, das etwas ähnliches schafft, und ebenfalls ein recht elegantes Design nutzt. Hier wird ebenfalls die Stromzufuhr direkt im Gerät integriert. Alles in allem recht ähnlich der Grundidee vom EKS. Dieses Gerät nennt sich Source.