Wasser aus der Luft gewinnen

[DieterB]

Hallo,

in trockenen Gegenden der Welt wurden seit den Anfaengen der Geschichte Wassertuerme zum "ernten" von Luftfeuchtigkeit (Tau, usw.) gebaut. Das sind zumeist reisige Konstruktionen aus Stein, die nur von einer Germeinschaft gebaut werden koennen und die fuer den Einsiedler zu aufwendig sind. Die Steine sind so angeordnet, dass die Kondensationsfluessigkeit, die sich an den Steinoberflaechen bildet in einen inneren Schacht tropft, um sich dann in einem Auffangbehaelter am Fuss des Turmes zu sammeln.

Ein italienischer Designer hat jetzt eine leichte Version eines solchen Turms aus einem aeusseren Bambusgeruest, in welchem ein inneres Netz suspendiert ist, entworfen. Hier sind einige Bilder und ein Text (in Englisch) zu diesem Bambus Wasserturm:

Warka Water promises to harness safe drinking water from the air

Angeblich soll man bis zu 100 Liter Trinkwasser mit diesem Turm pro Nacht auffangen koennen.

Ich moechte das ausprobieren, mit eigenen Konstruktionen; kenne mich aber mit der Physik der Kondensation gar nicht aus. Die Fragen, die mich momentan Beschaeftigen:

1) Sollte das Netz eher engmaschig und dicht sein oder sollte es groessere Maschen haben?

2) Das Material fuer das Netz sollte Wasserabweisend sein. Fuer den Agrarbedarf haben wir hier gruene Netze aus einer Kunststofffaser mit verschiedenen Dichten (kenne leider die genaue Bezeichnung nicht). Wuerde das passen?

3) Wie sollte die optimale Form des Netzes sein? In dem Bild aus dem obigen Link wird eine zylindrische Form benutzt. In vielen anderen Bildern dieses Turms ist dagegen eine Birnen-Form zu erkennen, die sich nach oben und unten verjuengt und deren Seiten sich konvex nach aussen woelben. Also etwa das Gegenteil eines Kuehlturms fuer Kraftwerke, die sich nach oben und unten erweitern und deren Seiten konkav nach innen gewoelbt sind. Was ist die beste Form?

4) Anstatt einer einfachen Zylinderform (oder Birnenform), waere es nicht besser das Netz in Ziehharmonika-Art aufzuhaengen, um die Kondensationsflaeche zu erhoehen?

5) Andere Vorschlaege?

6) Ich nehme an, dass der eigentliche Vorgang der Kondensation im Morgengrauen erfolgt, wenn die kuehlere Luft der Nacht durch die warme Tagesluft ersetzt wird. Ist das richtig?

lg. Dieter

[Sabi(e)ne]

Guck auch mal hier:
https://www.youtube.com/watch?v=h8vlzZ25vtg

[emil17]

Dieter,
das kann aus Prinzip nur funktionieren in Gegenden, wo es zwar wenig Niederschlag, aber oft Nebel oder sehr feuchte Luft hat. Denn die Luft muss sich rein passiv unter den Taupunkt abkühlen können.
Das Netz hat die gleiche Funktion wie die Blätter im tropfnassen Nebelwald: die winzigen Wassertröpfchen in der Luft sollen sich daran niederschlagen und zu Tropfen zusammenfliessen, die so gross sind, dass sie herunterfallen können. Das geschieht nie, wenn die Luft trotz nächtlicher Abkühlung zu trocken ist.
Wenn ihr also nicht sehr oft in der Wassermangelzeit Tau beobachten könnt (oder die Wäsche tagelang nicht trocknet), wird es ziemlich sicher nicht funktionieren.
Da wäre wohl eine schlichte Zisterne die einfachere und sicherere Lösung, denn wenn es überhaupt Pflanzen hat, hat es auch irgendwann mal Niederschlag, also auch irgendwann mal Dachwasser, das sich auffangen lässt.

[65375]

Nochmal wegen Mineraliengehalt nachgehakt:
Destilliertes Wasser ist schädlich, zumindest in an heißen Sommertagen üblichen Trinkmengen. Aber wieviel Mineralien sollten drin sein, damit es nicht schadet und reichen ein paar Körnchen Salz (4g Salz, 20g Zucker pro Liter), sofern man andere benötigte Mineralien mit der Nahrung aufnimmt?

Ich denke an Volvic. Das hat 108 mg/l Mineralien. Das ist fast nix! Das ist aber eines der wenigen, die ich in sehr großen Mengen trinken kann, bzw. schmecken mir die mineralienarmen Wasser deutlich besser. Ab wann wird das wohl ungesund?

[emil17]

Wenn du gewöhnliches Trinkwasser nimmst, hat es da oft sehr wenig Mineralien drin. In Gebieten beispielsweise, wo es nur Urgestein gibt, macht das Wasser keine Wasserflecken und hat nur sehr wenig gelöste Substanzen, ohne dass es ungesund wäre.
Ich würde mir deswegen keinen Kopf machen, ob die Mineralien aus dem Wasser oder aus der festen Nahrung kommen, ist egal.
Wenn man Wasser aus einer Destillationsanlage oder gefiltertes Regenwasser trinken muss, kann man ein paar Brocken Hartkalk in den Tank werfen. Das Wasser wird dadurch auch viel weniger aggressiv gegenüber den Rohrleitungen.

[DieterB]

das kann aus Prinzip nur funktionieren in Gegenden, wo es zwar wenig Niederschlag, aber oft Nebel oder sehr feuchte Luft hat.

Hallo Emil,

wir haben immer einige Nebeltage, vor allem im Juni und Julie, aber dafuer wird es sich nicht lohnen, eine derartige Konstruktion aufzustellen. Ich glaube, die vertikal aufgehaengten Netze sind wahrscheinlich in erster Linie fuer Nebel und weniger fuer Tau geeignet.

Wir haben jedoch auch im Sommer nachts eine sehr hohe relative Luftfeuchtigkeit. Nachts zeigt meine Messgeraet vor dem Haus ueber 90%. Nach Sonnenaufgang faellt die Luftfeuchtigkeit sehr schnell bis auf 30%. Der Unterschied zwischen Tag- und Nacht-Temperaturen ist mit ca. 22 Grad auch sehr gross. D. h., wenn es am Tag 35 Grad heiss ist, faellt das Termometer nachts z. T. bis auf 13 Grad ab.

Damit waere also ein traditioneller Wasserturm, in dem die Luftfeuchtigkeit an den Steinen kondensiert und in einen inneren Schacht faellt, besser. Das ist aber viel zu aufwending. Ich hab schon daran gedacht Plastikfolien schraeg aufzuhaengen, an denen das Tauwasser in einen Tank ablaufen kann. Aber das ist warscheinlich nicht so effektive wie Steine, wo die Kondensation durch den Unterschied zwischen Umgebungstemperetur und der Temperatur der Steine erfolgt.

Ich werd wohl noch etwas forschen muessen, um herauszufinden, ob es low-tech Mittel gibt, um die naechtliche Luftfeuchtigkeit zu nutzen.

Guck auch mal hier:
https://www.youtube.com/watch?v=h8vlzZ25vtg

Danke, die Videos verdeutlichen nochmal, dass die vertikal aufgehaengten Netze fuer Nebel sind und bei Tau wohl wenig nutzen.

lg. Dieter

[emil17]

Wieviel Jahresniederschlag habt ihr?
Davon in der Regenzeit 1000 Liter (sind etwa 15 mm Niederschlag auf 100m2 Dachfläche nach Verlusten, das ist weniger als ein Dauerregentag) zusätzlich gefiltert in einer Zisterne in den Sommer gerettet dürfte zuverlässig und einfacher mehr bringen als einige m2 Plastikfolie irgendwo aufgehängt, um die man sich zudem dauernd kümmern muss, weil sie zerreissen oder schmutzig oder vom Wind gebeutelt werden, und die auch nicht gerade eine Zierde für das Anwesen sein dürften.
Wenn ihr ein Klima habt, das Dauerfrost nicht kennt, kannst du eine Zisterne auch oberirdisch bauen und optisch unter irgend einem Schlinggewächs verschwinden lassen.

Deine Idee würde, bei geschätzten 100 Tagen mit Wasserertrag, insgesamt wieviel bringen? 1 Liter pro Nacht, 5 Liter, oder nur ein Trinkglas voll?

[DieterB]

Wieviel Jahresniederschlag habt ihr?

Der Jahresniederschlag kann zwischen ca. 300 bis 1100 mm liegen, aber die Frage ist nicht wieviel sondern wann es regnet. Der meiste Regen ist im November und April. Von May bis September regnet es normal gar nicht und die Lehmerde trocknet rapide schnell aus. Die Trockenzeit kann auch noch laenger dauern. Im May kann ich die Sprinkler noch 24 Stunden laufen lassen, bis August sind es dann meistens nur noch 3,000 Liter am Tag, die ich in meinen Wasserloechern auffangen kann. In diesem Jahr nur noch 1,500 Liter. Das reicht kaum fuer 1/4 des Gartens und ich hab dementsprechend die Anbauflaeche reduziert. Ein paar Hundert Liter mehr wuerden schon helfen. Und als Trinkwasser waeren selbst 20 oder 30 Liter schon nuetzlich, denn unser Wasser ist extrem eisenhaltig.

Der Stollen, den ich in dem unter Wasser Betonieren Thread gezeigt habe, kann ca. 20 000 Liter fassen. Zusaetzlich hab ich einige 1 000 Liter Tanks, um den Nachlauf von anderen Wasserloechern zu regulieren. Von daher macht eine zusaetzliche Zisterne wenig Sinn.

Um die Wassermengen zu halten, die man hier fuer die Bewaesserung braucht, lassen die Leute normalerweise mit dem Bulldozer einen kuenstlichen Stausee schieben. Der darf kaum kleiner sein als einen halben Hektar und 8 Meter tief, sonst trocknet der aus auch wenn du gar kein Wasser benutzt. Das hatte ich am Anfang auch vor. Bin aber froh, dass ich es nicht gemacht habe. Bei vielen Leuten hier trocknet der im Sommer aus auch wenn sie gar kein Wasser benutzen. Durch versickern und verdunsten geht weitaus mehr Wasser verloren als ich jetzt durch den Nachlauf noch taeglich zum Giessen benutzen kann.

Es geht mir also jetzt in erster Linie darum, noch ein bisschen mehr Wasser zu gewinnen ohne grosse Umwaelzungen, wie sie ein Stausee mit sich bringen wuerde, zu verursachen.

Dies ist der Stausee eines Nachbarn nach der Regenzeit. Nach 3 Monaten ist da nur noch etwas Schlamm und ein guter Hektar reiner Lehm, der vom Bulldozer freigelegt wurde und auf dem fuer Jahrzente fast nichts mehr wachsen wird.

DSCI0008.JPG (106.38 KiB) 4905 mal betrachtet

[Manfred]

Zuerst würde ich überlegen auf ein deutlich effektiveres Bewässerungsverfahren umstellen. z.B. Tropfschläuche unter Mulch.
Sprinkler verschwenden Unmengen an Wasser wegen der hohen Verdunstungsrate und am Ende bleiben versalzte Böden.

Bei diesen Steindingern ist mehr als fraglich, ob sie wirklich zur Kondensation gebaut wurden. Das ist nur eine These.
Der einzige mir bekannte neuzeitliche Versuch, über einen größeren Steinturm Wasser zu kondensieren war sehr ineffektiv.
Die Speichermasse der Steine ist einfach viel zu groß, so dass meist keine ausreichende Abkühlung unter den Taupunkt erreicht werden kann.

Recht gut funktionieren dünne Bleche. Die kühlen zu Beginn der Nacht durch die Luftbewegung und die Wärmeabstrahlung in den Nachthimmel ziemlich schnell runter und können dann bei ausreichender Luftfeuchtigkeit Wasser kondensieren.
Wenn du Blechdächer in der Nähe hast, schau dort mal nach, ob die über Nacht kondensieren.

Und diese Bleche sollten meine Beschichtung und einen Aufstellwinkel haben, die die Wassertropfen leicht ablaufen lassen. Sonst bleiben die Tropfen auf dem Blech und verdunsten am Morgen wieder.

Diese Netzgespinste zur Kondensation kenne ich mehr aus Gegenden mit viel Nebel, also übersättigter Luft, die nur Kondensationskeime braucht. An der Westküste Südamerikas z.B. Die Netze kühlen zwar noch schneller aus als Bleche, haben aber so wenig Wärmekapazität, dass sie dem Wasserdampf nicht viel Wärme entziehen können. In eher trockener Luft werden sie deshalb evtl. nur sehr wenig Kondensat gewinnen können.

Wenn du im Umkreis Blechdächer findest, die nachts Kondensat sammeln (am besten ganz früh, vor dem Hellwerden, kontrollieren) dann würde ich einen Test mit mögl. dünnem Trapezblech versuchen. Erst mal im 30° Winkel. Je flacher, desto schneller die Auskühlung durch Abstrahlung, je steiler, desto besser laufen die Kondensattropfen ab. Und unten dran halt eine Sammelrinne und einen Auffangbehälter.

[DieterB]

Zuerst würde ich überlegen auf ein deutlich effektiveres Bewässerungsverfahren umstellen. z.B. Tropfschläuche unter Mulch.
Sprinkler verschwenden Unmengen an Wasser wegen der hohen Verdunstungsrate und am Ende bleiben versalzte Böden.

Sprinkler verwende ich nur bis ca. Juni, wenn ich noch mehr als 30 Tausend Liter pro Tag zur Verfuegung habe. Ich leite dann einfach das Wasser durch Schlaeuche und Schwerkraft um, damit das Wasser nicht den Bach hinunter geht und statt dessen meinen Wiesen oder Haengen zugute kommt, die selbst in der Regenzeit trocken sein koennen. Fuer den Garten brauch dann noch nicht viel Wasser.

Ich hab alle moeglichen Mini-Sprinkler und Tropf-Systeme ausprobiert. Das ist alles sehr aufwendig, verstopft staendig, macht an einer Stelle zu nass waehrend andere Stellen trocken bleiben. Jetzt benutze ich einfach einen offenen Schlauch ohne Duese und lass das Wasser mit dem Daumen moduliert auf den Mulch regnen. Damit kann ich viel Wasser schnell einbringen. Ich hab die Erfahrung gemacht, dass es besser ist, die Erde einmal in der Woche tief einzuwaessern als jeden Tag nur ein bisschen. So giesse ich jeden Tag einen anderen Teil meines Gartens. Bei 2 000 Litern dauert das weniger als eine Stunde in der Abenddaemmerung. Und ich kann gezielt die Pflanzen bewaessern, die gerade Wasser brauchen. Die humusreiche Gartenerde haelt die Feuchtigkeit auch gut unter dem Mulch.

Bei diesen Steindingern ist mehr als fraglich, ob sie wirklich zur Kondensation gebaut wurden. Das ist nur eine These.
Der einzige mir bekannte neuzeitliche Versuch, über einen größeren Steinturm Wasser zu kondensieren war sehr ineffektiv.

Wikipedia: 'Air well (condenser)'schreibt zu dem Steinturm den Zibold nach antikem Vorbild gebaut hat:

Zibold's condenser began to operate in 1912 with a maximum daily production that was later estimated to have been 360 litres

Die Speichermasse der Steine ist einfach viel zu groß, so dass meist keine ausreichende Abkühlung unter den Taupunkt erreicht werden kann.

Recht gut funktionieren dünne Bleche.

Ich hatte immer verstanden, dass man gerade die Masse der Steine braucht, damit die Kondensation etwas bringt, aber wahrscheinlich hast du recht:

By the end of the twentieth century, the mechanics of how dew condenses were much better understood. The key insight was that low-mass collectors which rapidly lose heat by radiation perform best.

Wenn du Blechdächer in der Nähe hast, schau dort mal nach, ob die über Nacht kondensieren.

Die Balken unter dem gewellten Plastikdach unseres Unterstands zeigen Spuren von Wasser, das vom Dach getropft ist, weiss allerdings nicht in welcher Jahreszeit.

Wenn das bei duennen Blechen funktioniert, koennte es ja vielleicht auch bei Plastikfolien funktionieren. Wir haben viel Platz an unseren Haengen und ich dachte, dass ich versuch, dicke Plastikfolien auf unsere Bambusstangen zu heften und die schraeg am Hang aufzustellen. Wenn ich die mit Plastik bezogene Folie dann wie bei einem Faecher unten buendele, kann dort auch gleich das Wasser abfliessen. Ich muesste hoechstens eine neue Folie kaufen, aber die anderen Materialien fuer einen ersten Versuch hab ich schon.

Diese Netzgespinste zur Kondensation kenne ich mehr aus Gegenden mit viel Nebel, also übersättigter Luft, die nur Kondensationskeime braucht.

Nebel haben wir nur manchmal, und dann auch oft Hochnebel. Aber bei mehr als 90% relative Luftfeuchtigkeit in der Nacht sollte das doch einiges Wasser in der Luft sein.

lg. Dieter

PS: Nochmal zu den Steintuermen. Es funktioniert, die Frage ist nur wie effektif das ist. Wir haben ja viele Steinhaeufen an unseren Haengen, wo die Bauern frueher Weizen angebaut haben (bis der Mutterboden nach einigen Jahren weg war). Die haben die groesseren Steine auf Haufen zusammen geworfen. Mann kann deutlich sehen, dass die Vegetation bei den Steinhaeufen ueppiger ist, weil sich dort wohl Wasser ansammelt.