2020: Entwicklung des Messsystems MONA

Verkabelung
Im Sommer 2020 wurde gemeinsam mit der TU Darmstadt ein Messsystem für die SoWaDi-Anlage entwickelt und getestet.

Das Messsystem, das wir liebevoll MONA nennen, misst neben dem Wasserumsatz der Anlage, verschiedener Temperaturen an mehreren Stellen des Systems und der eingestrahlten Sonnenenergie auch alle relevanten Umweltgrößen, die sich auf die Effizienz der Anlage auswirken, wie zum Beispiel Wind, Druck und Umgebungstemperatur. Das Messsystem führt die Messungen automatisiert durch und sendet die Daten jede Nacht per Mobilfunk und E-Mail an die Projektgruppe. Durch eine kleine Solarzelle und Batterie ist das System vollkommen autonom. Dadurch ermöglicht uns MONA, in der aktuellen Testphase die Daten von mehreren Anlagen gleichzeitig, hochaufgelöst zu sammeln und auszuwerten. So können sowohl Systemausfälle einzelner Anlagen in Zukunft genauer untersucht werden, als auch die Effizienz der Anlagen allgemein gesteigert werden.

Ein Prototyp von MONA wurde im Rahmen eines studentischen Projektes im Juni 2020 an die bereits seit 2019 vorhandene Testanlage DE01 in Darmstadt angebaut. Nach Messung der Anlagenaktivitäten über einen Monat hinweg wurde das Messsystem auf Herz und Nieren geprüft. Durch die Auswertung der Messungen konnten das Messsystem und die teilweise selbst entwickelten Sensoren weiter optimiert werden, sodass zukünftige MONA Messsysteme günstiger von der Gruppe gebaut werden können.

2019: Aufbau der Testanlage DE01

Im Frühjahr 2019 hat unsere Projektgruppe einen dauerhaften Stellplatz für eine Testanlage auf dem Experimentierfeld an der TU Darmstadt erhalten. Dort wurde im Sommer 2019 die erste Testanlage DE01 errichtet und kann in Zukunft für weitere Testreihen verwendet werden.

Anhand der Testanlage DE01 wurde 2019 die Glaskonstruktion der Anlage weiterentwickelt und getestet. Durch die hohen Temperaturen, die im inneren der Anlage vorherrschen (bis zu 160°C) waren in der Vergangenheit Schäden an den Testanlagen in Tansania entstanden. Um teure Schäden an den Anlagen zu vermeiden, wurde ein Glasbruch durch Überhitzung der Anlage in Darmstadt nachvollzogen und analysiert. Daraufhin konnte die Konstruktion angepasst werden und die Gefahr teurer Anlagenschäden reduziert werden.

2018: Prototyp eines Wärmeübertragers

Wärmeübertrager
Im Frühjahr 2018 wurde – neben einem Testaufbau der SoWaDi-Anlage – im Rahmen einer Projektarbeit am Fachgebiet für Technische Thermodynamik der TU Darmstadt ein Wärmetauschers konzipiert.

Das Ziel des Wärmetauschers ist es, die Menge an durch die SoWaDi Anlage desinfiziertem Wasser zu erhöhen. Dies wird realisiert, indem das bereits abgekochte Wasser das noch kalte, verunreinigte Wasser ohne Vermischung erwärmt, bevor es in den Auffangbehälter läuft. Dadurch wird die Eingangstemperatur des abzukochenden Wassers höher, sodass weniger Sonnenenergie benötigt wird, um die Siedetemperatur zu erreichen.

Nach der Auslegung durch theoretische Überlegungen und numerische Simulationen wurde das erfolgversprechendste Konzept gebaut und anschließend im Labor getestet. Die Ergebnisse lassen eine mittlere Steigerung des Outputs von ungefähr 6 Liter Wasser erhoffen. Das Design des Wärmetauschers ist kostengünstig und wie die Anlage aus einfachen Materialien aus dem Sanitärbereich herstellbar. Der Test an der SoWaDi Anlage selbst steht noch aus.

2014: Mikrobiologische Untersuchungen

Dritter PrototypWassertests
Im Sommer 2014 haben wir alle Verbesserungen der thermischen Untersuchungen in eine neue Konstruktion überführt und diese als erste finale Version in einem weiteren Prototypen realisiert. Anschließend wurden mit Unterstützung des Instituts IWAR der TU Darmstadt und der Entega Untersuchungen zur Mikrobiologie durchgeführt. 

Mithilfe einer zeigeschalteten Pumpe und Ventilen wurde die Anlage automatisiert betrieben. Dabei wurde auch sehr stark verschmutztes Wasser als Input für die Anlage verwendet, um die Funktionstüchtigkeit der Anlage auch für wesentlich stärkere Verschmutzungen als in der normalen Benutzung vorgesehen ist sicherzustellen. Über einen Zeitraum von mehreren Monaten wurden meist mehrmals täglich verschiedene Parameter – u.a. behandelte Wassermenge, Konzentration der Pathogene, Trübung und pH-Wert – aufgenommen.

Die Ergebnisse der Untersuchungen sind in einer Bachelor-Arbeit aufgeführt und finden sich zusammengefasst in Technische Daten unter Abschnitt 6.2 und 6.3.

Wir möchten uns herzlich beim Dezernat 5 der TU Darmstadt sowie bei den unterstützenden Instituten TTD, SurfaceScience und IWAR bedanken.

2013: Thermische Untersuchungen

Das Steigrohr wird angebrachtDer Protoyp ist fertig aufgebaut
Im Sommer 2013 haben wir unseren ersten Prototypen auf dem Dach des Center of Smart Interfaces der TU Darmstadt aufgestellt und mit Messtechnik ausgestattet. 

Der Prototyp wurde mit einem geschlossenen Wasserkreislauf betrieben, bei dem das ausgestoßene Wasser gesammelt und über ein Elektroventil regelmäßig wieder dem Einlaufbehälter zugeführt wurde. Mittels eines Drucksensors wurde dabei der Wasserdurchfluss gemessen.

An dem Prototypen zeichneten wir außerdem die solare Einstrahlung auf, sowie Temperaturen an verschiedenen Stellen im Wasserkreislauf und auf dem Absorberblech. Über die folgenden Wochen und Monate haben wir damit die Berechnungen validieren und die Konstruktion verbessern können. Die Messwerte sind teilweise in der wissenschaftlichen Publikation (unter Dokumente) aufgeführt. Der Fokus bei dem Betrieb des Prototypen lag auch auf potenziellen Schwachstellen in der Anlage und Erkenntnisse hinsichtlich Alterung der Materialien und notwendige Wartungsmaßnahmen.

Im darauffolgenden Sommer haben wir mit dem Prototypen alternative Konstruktionen und Materialien getestet. Dadurch konnten wir weitere Alternativen für den Absorberaufbau und die Abdeckung testen sowie die Erfahrungen aus dem Prototypenbau hinsichtlich der eingesetzten Fertigungsverfahren auswerten.