Die dritte Arbeit bei

aus dem WHG

handelt von
einer solar - betriebenen
Wasseraufbereitungsanlage


Tobias Kortus   &   Jonathan Gruner
In vielen Ländern ist Wasser ein knappes Gut.
Nach einer Studie von UNICEF haben rund 1,1 Milliarden Menschen nicht genug sauberes Wasser zum Leben. Jährlich sterben mehr als 1,6 Millionen Kinder an Krankheiten, die mit dem verschmutzten Wasser zusammenhängen. Um an relativ sauberes Trinkwasser zu gelangen, müssen die betroffenen Menschen mehrere Kilometer zurücklegen. Durch das verschmutzte Wasser können u.a. Krankheiten wie Malaria, Hepatitis A oder Wurminfektionen übertragen werden.

Wir sind deshalb auf die Idee gekommen, dass man mit einer Destillationsanlage verschmutztes Wasser reinigen kann und sogar im Wasser gelöste Schadstoffe beseitigen kann. Außerdem werden durch das Erhitzen des Wassers viele Bakterien abgetötet. Da diese aber mit erneuerbaren Energien, die in betroffenen Regionen in großen Mengen verfügbar sind, funktionieren soll, haben wir diese mit einer Parabolrinne kombiniert.

Außerdem legten wir Priorität, dass sie sehr leicht nachzubauen und sehr preiswert sein sollte.



















Parabolspiegel nutzen die Reflektion von Licht aus.
Ein Parabolspiegel, der die Form einer Parabel besitzt, reflektiert die Lichtstrahlen auf einen Punkt, den Brennpunkt (F). Dieser liegt oberhalb des Scheitels der Parabel. Da alle Sonnenstrahlen an einem Punkt gesammelt werden entstehen am Brennpunkt hohe Temperaturen, die wir mit unserer Destillationsanlage ausnützen.

Eine sehr bekannte Anwendung von Parabolspiegeln sind die Hohlspiegel. Diese sind konkav gewölbte Spiegel, die das Licht wie die Parabolspiegel in einen Brennpunkt reflektieren. Hohlspiegel finden Anwendung in Scheinwerfern, zum Beispiel vom Auto.

Eine weitere Form des Parabolspiegels ist die Parabolrinne. Diese ist eine parabolisch geformte Rinne, die die Form einer Parabel besitzt. Parabolrinnen werden in Sonnenkollektoren in Sonnenkraftwerken verwendet. Bei diesen erwärmen die Parabolrinne Rohre, durch die ein Wärmeträgermedium wie zum Beispiel Öl fließt.

Die Destillationsanlage besteht aus einer Parabolrinne, der auf einer Holzparabel mit der Funktion f(x) = 0,5 · x² aufgebracht ist.
Im Brennpunkt des Spiegels befindet sich ein schwarz angemaltes Aluminiumrohr. Oberhalb davon ist ein Plastikrohr befestigt, welches mit dem Aluminiumrohr durch einen Schlauch verbunden ist. Vor dem Spiegel befindet sich ein Wasserspeicher mit einem integrierten Filter aus einem feinmaschigen Stahltuch. In diesem Wasserspeicher befindet sich zudem ein Silikonschlauch, in dem der aus dem Plastikrohr kommenden Wasserdampf kondensieren kann. Vom Wasserspeicher führt auf der einen Seite ein Rohr zu einem Wasserhahn mit dem man das Wasser aus dem Rohr und aus dem Wasserspeicher ablassen kann, und auf der anderen Seite ebenfalls ein Rohr das im Aluminiumrohr mündet.

In dem zweitem Versuch ermittelten wir den Zusammenhang zwischen der Fläche eines Spiegels und der Temperatur, die er erzeugt. Dazu beleuchteten wir unseren Testspiegel mit einer 1000 Watt Lampe und verfolgen die Steigung der Temperatur innerhalb von 10 Minuten. Diese Messreihe führten wir weitere Male durch, wobei wir 20%, 40% 60% und 80% des Spiegels abdeckten.

Man sollte eine Spiegelfläche von 2 m (Breite) × 1 m (Länge) benutzen, da der Spiegel so sehr effektiv (40 l Wasser bei 30°C Sonneneinstrahlung an einem Tag), und trotzdem noch handlich ist. Somit kann man mit diesem Modell eine ganze Familie für einen Tag mit sauberem Wasser versorgen. Es wäre auch ein „1-Personen-Modell“ denkbar,
welches dann 20 bis 30 cm groß sein müsste.


Besonderheiten:

Unsere Destillationsanlage ist sehr günstig.
Man kann diese Anlage sehr leicht selber bauen. Somit könnte man Bausätze in die Betroffenen Gebiete senden. Dadurch spart man sehr viel Platz ein.
Der Wasserspeicher ermöglicht, dass die Destillationsanlage ohne Anwesenheit von Personen arbeiten kann. Die Destillationsanlage muss lediglich alle 30 min nach dem Sonnenstand ausgerichtet werden.
Verschleißfreier Filter durch sehr feines (0,003mm), rostfreies Stahlnetz. Über diesem befindet sich eine Schicht Sand, die das Wasser grob säubert. Da es Sand in Wasserarmen Regionen nahezu unbegrenzt gibt, eignet er sich gut als Filter.
Es geht fast keine Wärme verloren, da die Wärme, die von dem Dampf abgegeben wird, im Wasserspeicher dem gespeicherten Wasser abgegeben wird.
Da durch das Destillieren die Salze in dem Wasser verloren gehen, müssen diese im Nachhinein zugesetzt werden. Dazu verwenden wir Natriumchlorid. Dieses geben wir in das Wasser um eine 0,9% Lösung herzustellen. Das entspricht 36g/4l Wasser (Tagesbedarf).
Durch die Erhitzung auf über 100°C werden alle Bakterien und Viren abgetötet und setzen sich auf dem Grund des Rohres ab.

von der Bundesstiftung Umwelt wurde für diese ..............zukunftsweisende Arbeit ein Sonderpreis verliehen





Anmeldung bei      bis 30.11. d. j.


der Betreuer freute sich über das selbständige Arbeiten
und die rasche Ideenfolge !