AirWaterHarvest

Das Forschungsprojekt „AirWaterHarvest“ an den Fakultäten Ingenieurwissenschaften und Bau der HTWK Leipzig widmet sich der Analyse der Randbedingungen unter denen es möglich, Wasser autark aus der Umgebungsluft bspw. für Fassaden- und Dachbegrünung zu ernten. Es schafft die Datengrundlage zur autarken Bewässerung urbaner Bepflanzungen.

Eine grüne Stadt trägt dazu bei, den sogenannten Wärmeinseleffekt in Großstädten zu reduzieren und wirkt somit der städtischen Erwärmung entgegen. Zur Bewässerung der Fassaden- und Dachbegrünung wird i. d. R. Trinkwasser bzw. Regenwasser, was ebenfalls als Stand laufender Forschungen verstanden wird, realisiert. Doch insbesondere in Zeiten extremer Witterungsbedingungen, in denen Wasserknappheit herrscht, muss auch dann die Versorgungssicherheit für den Menschen und die Pflanzen gewährleistet sein. Als Alternative und nachrüstbare Variante, vor allem in Bestandsgebäuden, bietet sich die sogenannte atmosphärische Wasserernte an. So ist es möglich Kondenswasser an kalten Oberflächen aus der Umgebungsluft aktiv zu gewinnen – nachhaltig lässt sich diese Art der Wasserernte mit regenerativen Energiequellen betreiben.

Neben der Umsetzung eines solchen Prototyps zur Wasserernte, werden aufwendige Gebäudesimulationen und messtechnische Studien rundum die Gebäudehülle durchgeführt um abzuschätzen, welche die richtigen Betriebsbedingungen für den atmosphärischen Wasserernter sind und welche Wassermengen erzielbar sind.

Als Ergebnis des Projekts soll ein Planungswerkzeug entstehen, mit dem die virtuelle Abschätzung der erzielbaren Wassermenge und einsetzbarer Begrünungsvarianten und Pflanzenarten möglich ist.

Zum Hintergrund:

Klimawandelbedingte Extremwetterereignisse sorgen immer öfter für langanhaltende deutschland- und europaweite Dürreperioden. Der damit verbundene ausbleibende Regen führt in urbanen Regionen und Städten schließlich zu Wassermangel. Begleitend dazu sind die Bestrebungen groß, Balkone und Fassaden zu begrünen, um so bspw. der städtischen Erwärmung und dem Insektensterben entgegen zu wirken (Biodiversität). Die künstliche und teilweise energieaufwendige Trinkwasser-Bewässerung urbaner Bepflanzungen kann den Wassermangel verstärken. Als besonders problematisch zeigt sich die Begrünung von Bestandsgebäuden, da hier eine zusätzliche Bewässerungsinfrastruktur nachgerüstet werden muss (ohne Regennutzung). Die Atmosphäre enthält 0,001% des Süßwassers [1, S. 4]. Daher ist die Nutzung des Wassergehalts der Umgebungsluft zur Bewässerung von urbaner Bepflanzung eine naheliegende Überlegung, indem bspw. an der kalten Oberfläche eines solarenergieversorgten Peltierelements Wasser kondensiert. Das Vorhabensziel ist somit die Untersuchung der Grundlagen zur Umsetzung solcher autarken Wassergewinnungssysteme. Zudem sollen Randbedingungen zum Einsatz der Systeme im Bestand als ressourcenschonender und nachrüstbarer Ansatz definiert werden. Dafür soll eine Datengrundlage zur Verteilung der max. Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Druck und Sonneneinstrahlung nahe der Gebäudeaußenhaut in Abhängigkeit der Höhe, der Ausrichtung (Himmelsrichtung), der Bebauungssituation, der Uhrzeit und der Jahreszeit entstehen. Zur Erfassung dieser und weiterer Messgrößen kommt ein kabelloses Sensornetzwerk zum Einsatz. Diese Daten bilden, gemeinsam mit einem mathematischen Modell, die Basis zur Berechnung des Wasserertrags eines energieautarken Wassergewinnungssystems. Die Simulationsergebnisse zum Wasserertrag und die Verallgemeinerungsfähigkeit der Messdaten bzgl. verschiedener Gebäudetypen (Wohnanlage, Ein-, Mehrfamilienhaus) werden mit einem Funktionsmuster des Wassergewinnungssystems evaluiert.

Zur Projektwebseite