AdsoWaL - Adsorbensformkörper für die solar angetriebene Wassergewinnung aus der Luft

Projekt

Aufbauschema und Phasen der adsorptionsgetriebene Wassergewinnung aus der Luft: (a) Nachtsüber, Adsorptionsphase (b) Tagsüber, Desorptionsphase und Wassergewinnung im Kondensator

Projektlaufzeit
01.11.2023 - 31.10.2025
Projektart
Verbundforschungsprojekt
Projektstatus
Laufend

Kurzbeschreibung

Im Projekt AdsoWal werden Solarkollektoren entwickelt, die einen thermisch angetriebenen Adsorptions- und Desorptionsprozess nutzen, um die Feuchtigkeit aus der Luft in Trinkwasser umzuwandeln. Zur Optimierung des Luftstroms und der Adsorptionskinetik in den Kollektoren werden keramischen Formkörper entwickelt und additiv gefertigt.

Ort

Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Zweiggelände Fabeckstraße
Unter den Eichen 44-46
12203 Berlin

Gegenstand

Ein Gerät, das benötigt wird, um mit Solarenergie Trinkwasser aus der Luftfeuchtigkeit zu gewinnen.

3D-Adsorbensformkörper sind das Kernstück des Solarkollektors und dienen zur Abscheidung der Feuchte aus der Umgebungsluft. In einem Formkörper wird ein optimaler Kompromiss zwischen Menge, Ad/Desorptionskinetik und Druckverlust gefunden. Die additive Fertigung mittels der Robocasting Technologie wird eingesetzt, um die geometrische Freiheit auszunutzen. In enger Zusammenarbeit entwickelt und vermisst der Projektpartner Adsorbus die Kollektoren, um den prototypischen Nachweis zu erbringen.

Ziel

© BAM

Ziel des Projektes „AdsoWaL“ ist die Entwicklung und der prototypische Nachweis für einen neuartigen Solarkollektor der ca. 5 Liter Trinkwasser pro Tag liefert, sich modular ergänzen lässt und in verschiedenen Ausführungen geliefert werden kann.

Methodik

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Nach Adsorptionseigenschaften und dem rheologischen Verhalten wird eine wasserbasierte Paste aus Adsorptionsmittel und Additiven formuliert. Mit dieser Paste werden zahlreiche 3D-Adsorptionkörper additiv gefertigt und thermisch behandelt, wobei die thermische Behandlung so optimierte wird, dass sie die Adsorptionseigenschaften minimal beeinflusst. Nach der Optimierungsphase werden die 3D-Formkörper in den Röhren des vom Projektpartner Adsorbus entwickelten Kollektors eingesetzt, um die die Adsorptionskinetik und den induzierten Druckverlust zu untersuchen und mit einer Schüttung zu vergleichen.

Partner & Förderer

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Projektpartner: Adsorbus GmbH, Berlin

Förderung: Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM), Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)

Der Zugang zu sauberem Trink-, Brauch- und Prozesswasser stellt weltweit ein wachsendes Problem dar. Eine dezentrale, umweltschonende und qualitativ ansprechende Trinkwasserversorgung existiert fast nirgendwo auf der Welt.

Eigens zu diesem Zweck entwickelte Solarkollektoren wandeln mittels eines solarthermisch angetriebenen Adsorptionsprozesses die Luftfeuchtigkeit in nutzbares Wasser um. Und das auch in Gebieten mit geringer Luftfeuchtigkeit.

Ziel der Entwicklung ist der prototypische Nachweis für diesen neuartigen Solarkollektor der ca. 5 Liter Trinkwasser pro Tag liefert, sich modular ergänzen lässt und in verschiedenen an die jeweiligen klimatischen Bedingungen angepassten Ausführungen geliefert werden kann. Das Adsorptionsmaterial wird so im Kollektor integriert, dass die Solarwärme unmittelbar in das Adsorbens eingebracht werden kann. Durch die direkte Nutzung der Sonnenwärme wird das System effizienter, einfacher und langlebiger. Die Optimierung der Luftströmung und der Adsorptionskinetik im Adsorber sind wichtige Schritte für die Erreichung der Effizienzziele des Kollektors. Im Vergleich zur aktuell verfügbaren Technik, der Kondensationstrocknung, soll der elektrische Energiebedarf unter 20% reduziert werden. Gleichzeitig kann diese Art der Wassergewinnung auch in hyper- bis semiariden Klimazonen bei einer relativen Luftfeuchte weit unter 50% eingesetzt werden.

Es werden zwei Lösungsansätze für die Optimierung der Strömungswege erforscht. Einerseits in einer losen Schüttung durch Zugangsstrukturen und des Weiteren in 3D-Formkörpern durch den direkten 3D-Druck des aktiven Adsorptionsmaterials.