DE3633389A1 - Vorrichtung zum gewinnen von wasser aus der atmosphaere - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Gewinnen von Wasser aus der Atmosphäre, beispielsweise aus Nebel, das insbesondere für die Bodenbewässerung benutzt werden soll.

Es gibt Regionen auf der Erde, in denen wenig oder so gut wie gar kein natürlicher Niederschlag wie Regen fällt. Der Boden in diesen Regionen ist, selbst wenn man von einer "Wüste" spricht, nicht unbedingt unfruchtbar. Vielmehr fehlt für eine Vegetation lediglich Wasser, um den Boden landwirtschaftlich nutzen zu können.

In manchen Regionen, in denen es nicht regnet, reicht der in den Nacht- und Morgenstunden niedergehende Tau in Verbindung mit weiteren, ein vorzeitiges Verdunsten verhindernden Maßnahmen aus, um den Boden für eine landwirtschaftliche Nutzung zu bewässern. In anderen Gegenden, in denen zwar häufig Nebel herrscht, jedoch kein Regen fällt, beispielsweise in der Namib nördlich von Swakopmund, könnte aus dem Nebel Wasser zur Bewässerung des Bodens gewonnen werden, sofern dies mit einfachen und preiswerten Mitteln erreichbar wäre und eine vorzeitige Verdunstung verhindert werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach und preiswert herzustellende Vorrichtung zum Gewinnen von Wasser aus der Atmosphäre und insbesondere aus Nebel zu schaffen, die wirtschaftlich für die Bodenbewässerung nutzbares Wasser zu liefern in der Lage ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine lichtdurchlässige Folie im Abstand über dem zu bewässernden Boden in zur Horizontalen geneigter Anordnung vorzusehen. Diese Folie kann ungehindert von Außenluft und insbesondere Nebel überstrichen werden, so daß auf ihren Oberflächen Wasser kondensiert, das aufgrund der Neigung der Folie zur Horizontalen zur tiefsten Stelle der Folie herabläuft. Dort kann das Wasser in eine unter der tiefsten Stelle der Folie beispielsweise angeordnete Wasserrinne oder eine sonstige Sammeleinrichtung herabtropfen, von wo es einer Verbauchsstelle zugeführt werden kann, beispielsweise zu einem zu bewässernden Bodenbereich.

Da die Folie lichtdurchlässig ist, behindert sie nicht wesentlich den Durchtritt von Sonnenlicht, so daß auch unter der zum Gewinnen von Wasser aus der Atmosphäre vorgesehenen Folie befindliche Boden­ flächen landwirtschaftlich genutzt werden können, sofern sie eine ausreichende Bewässerung erhalten. Durch Einstrahlung des Sonnenlichtes eventuell verdunstende Flüssigkeit wird von der über diesem Bodenbe­ reich gespannten Folie zurückgehalten und sozusagen für die erneute Bewässerung zurückgewonnen.

Durch die Erfindung läßt sich also nicht nur Wasser aus der Atmosphäre wie beispielsweise aus Nebel gewinnen, sondern auch vom Boden hoch­ steigendes verdunstetes Wasser rückgewinnen, so daß die erfindungsge­ mäße Vorrichtung als eine Wasserzugewinnungs- und -recycling- Anlage zu betrachten ist.

Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausführungsform der Erfindung besteht die zum Kondensieren von in der Atmosphäre befindlichem Wasser vorgesehene Folie aus einer oder mehreren Bahnen, die dachartig angeordnet sein können, wobei die tiefsten Stellen für Wasser durch­ lässig sind. Bei dieser Ausführungsform hat die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise die Gestalt eines an den Längsseiten und Stirnseiten geschlossenen Gewächshauses. Hat die Vorrichtung mehrere nebeneinander liegende Firste, können zu den tiefsten Stellen der wellenförmig oder zick-zack-förmig angeordneten Folie jeweils Drainageöffnungen enthalten sein, unter denen sich eine Wasserrinne oder sonstige Sammel­ einrichtung befindet. Die Folie kann aber auch aus mehreren parallelen Bahnen gebildet sein, die an den tiefsten Stellen der zick-zack-förmigen oder wellenförmigen Anordnung untereinander nicht verbunden sind, so daß das auf den Oberflächen der geneigt angeordneten Folienbahnen kondensierte und über die Folien herablaufende Wasser hier unmittelbar in eine unterhalb des zwischen benachbarten Folien­ rändern verbleibenden offenen Schlitzes befindliche Sammelrinne herablaufen bzw. herabtropfen kann.

Vorzugsweise ist die Folie der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine flexible Kunststoff-Folie, die auf Halterungen gespannt werden kann. Dabei soll die Folie innerhalb eines großen Temperaturbereiches beständig sein, d.h. insbesondere eine hohe Temperaturbeständigkeit in einem Temperaturbereich von beispielsweise etwa 0°C bis etwa 80°C aufweisen, damit sie durch natürliche Umwelteinflüsse nicht beschädigt oder auch nur in ihrer lichtdurchlässigkeit verändert wird. Es muß damit gerechnet werden, daß die Betriebstemperatur während Nacht- und Nebelzeiten bis nahe an den Gefrierpunkt absinkt, während bei Sonneneinstrahlung nach Auflösung von Nebel hohe Temperaturen von über 60°C ohne weiteres auftreten können. Derartige Eigenschaften aufweisende lichtdurchlässige flexible Kunststoff-Folien sind auf dem Markt erhältlich.

In einer besonders einfachen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Folie auf etwa senkrechten Pfosten, d.h. also auf aufrechtstehenden Stützen abgestützt. Die Pfosten sind vorzugs­ weise in parallelen Reihen vorgesehen, wobei die Pfosten unmittelbar benachbarter Reihen unterschiedliche Längen bzw. Höhe aufweisen können, um eine zick-zack-förmige oder wellenförmige Anordnung der Folie bzw. der einzelnen Folienbahnen zu ermöglichen.

Beispielsweise beträgt der Abstand zwischen benachbarten parallelen Reihen von Pfosten oder Stützen 2 m, während die größte Höhe der Pfosten 3 m betragen kann. Die kürzeren Pfosten können eine Länge um 0,6 m oder auch mehr aufweisen. Die Neigung der Folie bzw. Folienbahnen zur Horizontalen hängt vom Abstand benachbarter Pfosten bzw. Pfostenreihen und von den Längenunterschieden der Pfosten der einzelnen Pfostenreihen ab.

Die Folie bzw. die einzelnen Folienbahnen werden zweckmäßig auf den oberen Enden der Pfosten angebracht, beispielsweise über die Pfosten ver­ bindenden Firststangen gespannt, ohne daß die Pfosten durch die Folien oder Folienbahnen hindurchragen, so daß auf den Oberflächen der Folie kondensiertes Wasser nicht entlang der Pfosten herablaufen kann, sondern zu der jeweils tiefsten Kante oder Stelle der Folien oder Folienbahnen läuft, um dort in eine Sammeleinrichtung abzutropfen.

Da die Folie bzw. die einzelnen Folienbahnen eine glatte und keine Unterbrechungen aufweisende Oberfläche haben, kann an der Folie kondensiertes Wasser ungehindert zur tiefsten Stelle laufen und von dort abtropfen. Besondere Maßnahmen, um dieses Herablaufen und Abtropfen zu unterstützen, sind nicht erforderlich. Dementsprechend entstehen im Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch keine Betriebskosten. Allenfalls ist eine gelegentliche visuelle Inspektion erforderlich, um die Funktionsfähigkeit der Vorrichtung zu überprüfen und eventuelle Verschmutzungen zu beseitigen. Andere Betriebskosten entstehen nicht.

Durch die Erfindung wird also eine in ihrem Aufbau einfache Vorrichtung ohne zu bewegende bzw. mit einem Antrieb versehene Teile geschaffen, mit der in einfacher Weise und bei geringsten Betriebskosten wirksam Wasser aus der Atmosphäre, beispielsweise aus Nebel, gewonnen werden kann, das sich ohne weitere Behandlung oder Aufbereitung für die Bodenbewässerung nutzen läßt. Diese Vorrichtung ist insbesondere in solchen Regionen der Erde brauchbar, in denen zwar zu bestimmten Zeiten eine hohe Luftfeuchtigkeit wie beispielsweise Nebel herrscht, zu anderen Tageszeiten aber eine hohe Sonneneinstrahlung stattfindet, welche die vom Nebel in natürlicher Weise an den Boden abgegebenen Feuchtigkeit so schnell verdunsten läßt, daß diese Feuchtigkeit zur Bodenbewässerung nicht ausreicht. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann man jedoch die in der Atmosphäre befindliche Luft­ feuchtigkeit, insbesondere in Nebel, derart kondensieren und in für die Bodenbewässerung nutzbares Wasser umsetzen, daß sich eine ausreichende Bewässerung erreichen läßt, ohne daß später einsetzende Sonnenein­ strahlung das zur Bewässerung genutzte Wasser sofort wieder verdunstet. Vielmehr ist die erfindungsgemäße Vorrichtung auch geeignet, die aufgrund von Sonneneinstrahlung verdunstenden Wasseranteile zumindest teilweise zurückzuhalten und der Bewässerung wieder zuzuführen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist beispielsweise in der Namib zur Gewinnung von landwirtschaftlicher Nutzfläche geeignet. In dieser Region herrscht in den Vormittagsstunden vielfach starker Nebel, der vom Meer auf das Land zieht, gegen Mittag aber von der Sonne aufge­ löst wird, so daß um die Mittagszeit und am Nachmittag eine starke Sonneneinstrahlung stattfindet, welche die vom Nebel auf der Oberfläche des Bodens in natürlicher Weise abgelagerte Feuchtigkeit verdunstet, bevor diese Feuchtigkeit in den Boden tiefenwirksam eindrin­ gen kann. Durch die vorliegende Erfindung ist es möglich, das im Nebel enthaltende Wasser tiefenwirksam und dauerhaft in den Boden einzuleiten, weil das Wasser nicht in Form von einzelnen sich auf der Bodenoberfläche absetzenden Nebeltröpfchen dem Boden zugeführt wird, sondern in Form von fließfähigem Wasser, das schneller als Nebel­ tröpfchen in den Boden eindringt und somit von der später einsetzenden Sonneneinstrahlung nicht mehr unmittelbar getroffen wird. Das zuvor in den Boden versickerte Wasser ist dementsprechend für die Bodenbe­ wässerung und damit für die Versorgung landwirtschaftlicher Bodenflächen nutzbar.

Das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gesammelte Wasser kann auch für andere Zwecke genutzt werden, beispielsweise für die Trinkwassergewinnung, jedoch ist eine derartige Möglichkeit von zweitrangiger Bedeutung, weil hierfür im allgemeinen eine zusätzliche Aufbereitung des Wassers notwendig wäre.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Gewinnen von Wasser aus der Atmosphäre schematisch dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine schaubildliche Teilansicht einer Vorrichtung mit zwei parallel zueinander verlaufenden dachartigen Anordnungen der lichtdurchlässigen Folie und

Fig. 2 eine Einzelheit der Folie in einem Teilschnitt in gegenüber Fig. 1 vergrößertem Maßstab.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung (1) dient zum Gewinnen von Wasser aus Nebel und besteht im wesentlichen aus einer zick-zack- förmig angeordneten flexiblen lichtdurchlässigen Kunststoff-Folie (2), die auf Pfosten (3 und 4) abgestützt ist. Die Pfosten (3) und die Pfosten (4) sind unterschiedlich lang und jeweils in parallelen Reihen abwechselnd angeordnet, so daß die Folie (2) zick-zack-förmig auf diesen Pfosten ruht. Die oberen Enden der längeren Pfosten (4) sind mittels horizontal verlaufenden Firststangen (5), über welche die Folie (2) gespannt ist, untereinander verbunden. Die kürzeren Pfosten (3) können in ähnlicher Weise über weitere, in der Zeichnung nicht gezeigte Firststangen untereinander verbunden sein, ebenso wie weitere Aussteifungen denkbar sind, damit die Folie (2) auf einem stabilen Trag­ rahmen ruht.

Die Folie (2) hat eine ununterbrochene glatte Außenseite, über die kondensierte Flüssigkeit ungehindert entlang den schrägen Abschnitten (2 a und 2 b) der auf den Pfosten (4 und 5) abgestützen Folie (2) zu den jeweils tiefsten Stellen (2 c) herablaufen kann. Auch an der Innenseite der Folie (2) kann kondensierte Flüssigkeit zu den tiefsten Stellen (2 c) herablaufen und abtropfen.

Gemäß Fig. 2 enthält die Folie (2) im Bereich der tiefsten Stellen (2 c) durchgehende Öffnungen (6), durch die auf der Außenseite der Folie (2) herabgelaufenes Wasser hindurchtreten und nach unten abtropfen kann.

Gemäß Fig. 2 befindet sich unter den tiefsten Stellen (2 c) der Folie (2) eine Sammelrinne (7) zum Auffangen des herabgetropften Wassers. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist eine solche Sammelrinne aber nicht vorgesehen. Vielmehr kann das zu den tiefsten Stellen (2 c) der auf den Pfosten (3 und 4) abgestützen Folie (2) laufende Wasser dort bis auf den Boden herabtropfen. Zwischen den kürzeren Pfosten (3) ist der Boden (8) aufgeschüttet, so daß sich im Bereich der Pfosten (3) jeweils eine Art Wasserrinne (9) befindet, in welcher das gesammelte und herabgetropfte Wasser aufgefangen wird. Von dort kann es in den daneben befindlichen aufgehäuften Boden (8) eindringen. Dementsprechend muß das Wasser nicht von oben in den Boden eindringen, so daß eine tiefenwirksame Bewässerung möglich ist. Das Wasser bleibt auch dann tief im Boden, wenn starke Sonneneinstrahlung einsetzt und dementsprechend die Oberfläche des Bodens (8) schnell austrocknet.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Gewinnen von Wasser aus der Atmosphäre, beispielsweise aus Nebel, für die Bodenbewässerung, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine lichtdurchlässige Folie (2) aufweist, die im Abstand über dem zu bewässernden Boden (8) in zur Horizontalen geneigter Anordnung gehalten ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an bzw. unter der tiefsten Stelle (2 c) der Folie (2) eine Wasserrinne (7, 9) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (2) aus einer oder mehreren dachartig angeordneten Bahnen besteht, wobei die tiefsten Stellen (2 c) für Wasser durchlässig sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wellenförmig oder zick-zack-förmig angeordnete Folie (2) an den jeweils tiefsten Stellen (2 c) Drainageöffnungen (6) enthält.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (2) eine flexible Kunststoff-Folie ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (2) innerhalb eines großen Temperaturbereiches beständig ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (2) in einem Temperaturbereich von 0°C bis 80°C temperaturbeständig ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Folie (2) auf einem etwa senkrechte Pfosten (3, 4) aufweisenden Tragrahmen angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Pfosten (3, 4) in parallelen Reihen vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Pfosten (3 und 4) benachbarter Reihen unterschiedliche Länge bzw. Höhe aufweisen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß wenigstens die längeren Pfosten (4) an ihren oberen Enden durch horizontal verlaufende Firststangen (5) untereinander verbunden und gegeneinander abgestützt sind.