Erforschung und Entwicklung effizienterer Nebelkollektoren zur Wassergewinnung in trockenen Regionen 

Menschen in dürren, aber von häufigem Nebel betroffenen, Regionen spannen Nebelnetze auf, welche mittels Kondensation das Nebelwasser filtern, um so eine kostengünstige Wasserquelle zu realisieren. Das Problem ist jedoch, dass sich die Effizienz dieser Stoffnetze im einstelligen Prozentbereich befindet, und zudem sind sie passiv und anfällig für Bakterienkulturen im Stoffgewebe. Schließlich veröffentlichten das MIT (2018) und später dann die Scharif-Universität (2021) jeweils eine Studie, in welcher sie eine neuartige und effizientere Möglichkeit zur Nebelwassergewinnung untersuchten – was auch schnell mein Interesse gewann. Beide Studien nutzten hierbei eine durch Hochspannung verursachte Korona-Ionisierung aus, um Nebeltropfen mit einer negativen elektrischen Ladung zu besetzen. Diese negativ geladenen Tropfen wurden dann von einer positiv geladenen metallischen Auffangfläche angezogen, wo diese dann kondensierten. Die führende Studie ist hierbei die von der Scharif-Universität, welche vertikal angeordnete Drähte als Auffangfläche nutzte und eine maximale Auffangeffizienz von rund 80 % verzeichnen konnte. Diese recht hocheffizienten Nebelfilter existieren jedoch zurzeit nur im kleinen Maßstab und das in Laboren, zeigen aber dennoch das immense Potenzial dieser neuartigen Technologie. Mein Projekt beschäftigt sich mit der erweiterten Forschung an neuartigen Filter-Geometrien, welche eine höhere Effizienz und Stabilität liefern könnten als bislang untersuchte Netzvarianten. Der Unterschied zu vorherigen Netzen ist, dass ich Bleche anstelle von Drähten oder Geflechten nutze, welche eine größere Mantelfläche für die Kondensation bieten bei gleichbleibenden aerodynamischen Eigenschaften. Neben der akribischen Untersuchung von Blechen wird auch ein Zylinderfilter von mir entwickelt. So ein 360°-Filter würde es nicht nur erlauben Nebel aus jeder Windrichtung sammeln zu können – anders als konventionelle flache Nebelnetze – sondern könnte zudem Nebelverluste kompensieren, welche bei aktuellen Netzen noch ein Problem sind. Dieser innovative Zylinderfilter wird dann in einem eigens entwickelten Kollektorturmmodell verbaut, um den Praxiseinsatz zu demonstrieren. Solche Kollektortürme könnten in naher Zukunft in betroffenen Regionen aufgestellt werden, um den dort auftretenden Nebel zu filtern und damit der lokalen Wasserknappheit entgegenzuwirken. So ein Turm wäre dank eigener Photovoltaikanlage, Wasseraufbereitung und Regelungstechnik völlig selbstversorgend und autonom. Dieser Kollektorturm sowie der Zylinderfilter sind die ersten ihrer Art. Zur Umsetzung des Projektes wurden bereits zahlreiche Draht- und Blechnetze gebaut und unter diversen Spannungen, Elektrodenabständen und Bedingungen, in einem eigens entwickelten Nebelwindkanal auf ihre Auffangeffizienz untersucht. Bei den ersten Tests wurden Netzstrukturen aus Drähten untersucht, um einen späteren Vergleich zu blechbasierten Filtern zu gewähren und um die effizienteste Variante zu identifizieren. In weiterer Folge wurden dann blechbasierte Strukturen untersucht – eine noch nie zuvor erforschte Idee. Der Zylinderfilter selbst befindet sich zur Zeit der Projekteinreichung in der Fertigung. Des Weiteren wird mittels 3D-Druck ein Modell eines funktionsfähigen Kollektorturms entwickelt, das zurzeit bereits existiert und weiterentwickelt wird. Das Motherboard zur Regulierung innerer Abläufe ist dank der hauseigenen Ätzanlage fertiggestellt und läuft dank fertiger Programmierung ebenfalls. Das Ziel des Projekts besteht in erster Linie darin, erweiterte Forschungsdaten zu neuartigen Filter-Geometrien zu erheben, um damit einen tieferen Einblick in dieses noch wenig erforschte Gebiet zu erlangen und diesen auch an die Öffentlichkeit zu bringen. Bislang hat noch keine Forschungseinrichtung Bleche für ihre Studien in Betracht gezogen, was eine große Lücke mit vielen Fragen hinterließ. Mit diesem Projekt erhoffe ich mir sehr, wertvolle Einsichten in das Gebiet von Korona-Ionisierungs-Nebelfiltern zu bieten und einen Beitrag zur Lösung der globalen Wasserknappheit zu leisten.