Fog harvesting

Fogs har potential att tillhandahålla en alternativ källa till färskvatten i torra områden och kan skördas genom användning av enkla och billiga insamlingssystem. Fångat vatten kan sedan användas för jordbruksbevattning och hushållsbruk. Forskning tyder på att dimma samlare fungerar bäst på platser med täta dimma perioder, såsom kustområden där vatten kan skördas som dimma rör sig inåt landet drivs av vinden. Tekniken kan emellertid också potentiellt leverera vatten i bergiga områden om vattnet finns i stratocumulusmoln, i höjder på cirka 400 m till 1200 m (UNEP, 1997b). Enligt International Development Research Center (1995), förutom Chile, Peru och Ecuador, inkluderar de områden som har störst potential att dra nytta av Atlantkusten i södra Afrika (Angola, Namibia), Sydafrika, Kap Verde, Kina, östra Jemen, Oman, Mexiko, Kenya och Sri Lanka.

beskrivning

Dimmavverkning ger en alternativ källa till sötvatten genom en teknik som används för att fånga vatten från vinddriven dimma. Dimmavverkningssystem installeras vanligtvis i områden där närvaron av dimma är naturligt hög, vanligtvis kust-och bergsområden. Systemen är vanligtvis konstruerade i form av ett nätnät, stabiliserat mellan två stolpar som sprids ut i en vinkel vinkelrätt mot den rådande vinden som bär dimman. När vinden passerar genom nätet, droppar sötvattenform och droppar in i en underliggande rännan, från vilken rör leder vattnet till en lagertank.

Fog harvesting technology består av ett enkel-eller dubbelskiktsnät som stöds av två stolpar som stiger upp från marken. Nätpaneler kan variera i storlek. De som används av University of South Africa i en dimma skörd forskningsprojekt mätt 70 m2 (UNISA, 2008) medan i Jemen, en uppsättning av 26 små Standard dimma samlare (SFC) av 1 m2 konstruerades (Schemenaur et al, inget datum). Materialet som används för nätet är vanligtvis nylon -, polyeten-eller polypropennät (även känt som skuggduk) som kan produceras till olika densiteter som kan fånga olika mängder vatten från dimman som passerar genom den (UNEP, 1997b). Samlarna är placerade på ridgelines vinkelrätt mot rådande vind och fånga och samla vatten när dimma sveper igenom. Antalet och storleken på de valda maskorna beror på den lokala topografin, efterfrågan på vatten och tillgången på ekonomiska resurser och material. Enligt FogQuest är den optimala allokeringen enstaka nätenheter med avstånd mellan dem på minst 5 m med ytterligare dimsamlare placerade uppströms på ett avstånd av minst tio gånger högre än den andra dimsamlaren. I Sydafrika arrangerade universitetets forskningsprojekt flera nätpaneler tillsammans för att utöka avrinningsområdet och ge större stabilitet i strukturen under blåsiga förhållanden (UNISA, 2008).

kollektor-och transportsystemet fungerar på grund av tyngdkraften. Vattendroppar som samlas på nätet löper nedåt och droppar i en ränna längst ner på nätet där de kanaliseras via rör till en lagertank eller cistern. Typiska vattenproduktionshastigheter från en dimsamlare varierar från 200 till 1000 liter per dag, med variation som uppstår dagligen och säsongsmässigt (FogQuest). Insamlingens effektivitet förbättras med större dimdroppar, högre vindhastigheter och smalare uppsamlingsfibrer/nätbredd. Dessutom bör nätet ha goda dräneringsegenskaper. Vattenuppsamlingshastigheter från dimma samlare visas i Tabell 1 nedan.

källor: UNISA, 2008; Schemenauer et al, 2004; Washtechnology; FogQuest

dimensionerna för transportsystemet och lagringsenheten beror på omfattningen av systemet. Lagringsutrymmen bör tillhandahållas för minst 50 procent av den förväntade maximala dagliga volymen vatten som förbrukas. För jordbruksändamål samlas vatten i en reglertank, överförs till en behållare och slutligen till ett bevattningssystem som jordbrukare kan använda för att bevattna sina grödor (UNEP, 1997b).

drift och underhåll är relativt enkla processer när systemet har installerats korrekt. En viktig faktor för hållbarheten hos denna teknik är dock inrättandet av ett rutinmässigt kvalitetskontrollprogram som bör omfatta följande uppgifter (UNEP, 1997b):

• inspektion av nätnät och kabelspänningar för att förhindra förlust av vattenskördningseffektivitet och undvika strukturella skador
• underhåll av nät, avlopp och rörledningar för att inkludera avlägsnande av damm, skräp och alger
• underhåll av lagertanken eller cisternen för att förhindra ansamling av svampar och bakterier
• om reservdelar inte finns tillgängliga lokalt rekommenderas att ett lager av nät och andra komponenter förvaras i reserv eftersom lokal försörjning kan begränsas, särskilt i avlägsna bergsområden.

torka orsakad av klimatförändringar leder till minskad tillgång till färskvattenförsörjning i vissa regioner. Detta påverkar jordbruksproduktionen genom att begränsa möjligheterna till plantering och bevattning. Dimma skörd ger ett sätt att fånga viktiga vattenförsörjning för att stödja jordbruk i dessa områden. Dessutom, när det används för bevattning för att öka skogsområden eller vegetationstäckning, vattenförsörjning från dimma skörd kan bidra till att motverka ökenspridning processen. Om de högre kullarna i området planteras med träd, kommer de också att samla dimvatten och bidra till akvifererna. Skogarna kan sedan försörja sig själva och bidra med vatten till ekosystemet och hjälpa till att bygga motståndskraft mot torrare förhållanden.

implementering

Dimmavverkningssystem installeras bäst på öppna platser med en ganska hög höjd som utsätts för vindflöde. Meteorologisk och klimatinformation som dominerande vindflödesriktning kan behöva samlas in för att identifiera optimal placering. Efter teknisk installation kan utbildning också vara nödvändig för att införa systemet och dess underhållskrav för lokalsamhället. Tjock dimma, höga vindhastigheter och stramare nätmaterial kan alla förbättra skördesystemets effektivitet. Vattenskördningshastigheten varierar mellan 5,3 liter per m2 / dag och 13,4 liter per m2/dag beroende på säsong, plats och typ (material som används) av skördesystemet (organisation av amerikanska stater, nd). Vatten som samlas in från dimma skördare kan användas för ett brett spektrum av ändamål, inklusive dricksvatten, bevattning och andra hushållstillämpningar. Nätet, typiskt nylon -, polyeten-eller polypropennät, sprids tätt mellan två fast planterade stolpar, vanligtvis trästolpar. Storleken på ett dimmavverkningssystem kan variera kraftigt, med den minsta är cirka 1 m2 enhet, och den största spänner upp till 1600 m2 (Dar SI Hmad, nd). En underliggande rännan samlar vattendropparna som faller från nätet. Dropparna avleds till en separat vattenlagringstank där vattnet kan samlas upp och användas. Underhåll inkluderar rutinmässiga kontroller och rengöring av nätnät, rör och tankar för att ta bort damm, alger, bakterier etc. för att säkerställa maximal effektivitet och upprätthålla vattenkvaliteten.

fördelar med tekniken

• kräver inte energi för att fungera.
• minskar trycket på lokala sötvattenreservoarer i perioder med låg vattentillgänglighet.
• atmosfäriskt vatten är i allmänhet rent, innehåller inte skadliga mikroorganismer och är omedelbart lämpligt för bevattningsändamål. I ett antal fall har vatten som samlats in med dimmaskördningsteknik visat sig uppfylla Världshälsoorganisationens standarder (UNISA, 2008; WaterAid, inget datum). Miljöpåverkan av att installera och underhålla tekniken är minimal (WaterAid, inget datum). När komponenterna och den tekniska övervakningen har säkrats är konstruktionen av dimmaskördningsteknik relativt enkel och kan utföras på plats. Byggprocessen är inte arbetsintensiv, endast grundläggande färdigheter krävs och, när den är installerad, kräver systemet ingen energi för drift. Med tanke på att dimmavverkning är särskilt lämplig för bergsområden där samhällen ofta lever i avlägset skick, visar sig kapitalinvesteringar och andra kostnader i allmänhet vara låga jämfört med konventionella vattenförsörjningskällor (UNEP, 1997b).
• ger en extra källa till sötvatten i torra kust-och bergsområden, vilket ökar livskvaliteten i samhällen.
• ger generellt rent vatten som kan användas omedelbart efter skörd.
• minimerar kostnader och behovet av att transportera sötvatten till området, vilket är svårt att nå.

nackdelar med tekniken

Fog harvesting technologies beror på en vattenkälla som inte alltid är tillförlitlig, eftersom förekomsten av dimma är osäker. Vissa områden har dock en benägenhet för dimma utveckling, särskilt bergiga kustområden på den västra kontinentala marginalen i Sydamerika. Vidare är det svårt att beräkna till och med en ungefärlig mängd vatten som kan erhållas på en viss plats (Schemenauer och Cereceda, 1994). Denna teknik kan utgöra en investeringsrisk om inte ett pilotprojekt först genomförs för att kvantifiera den potentiella vattenhastighetsavkastning som kan förväntas i det aktuella området.

finansiella krav och kostnader

kostnaderna varierar beroende på storleken på dimfångarna, kvaliteten på och tillgången till material, arbetskraft och plats för platsen. Små dimsamlare kostar mellan $ 75 och $ 200 vardera att bygga. Stora 40-m2 dimma samlare kostar mellan $1,000 och $1,500 och kan pågå i upp till tio år. Ett byprojekt som producerar cirka 2 000 liter vatten per dag kostar cirka 15 000 dollar (FogQuest). System med flera enheter har fördelen av en lägre kostnad per producerad enhet, och antalet paneler som används kan ändras eftersom klimatförhållandena och efterfrågan på vatten varierar (UNEP, 1997b). Gemenskapens deltagande kommer att bidra till att minska arbetskraftskostnaderna för att bygga systemet för avverkning av dimma.

institutionella och organisatoriska krav

det rekommenderas generellt att lokalbefolkningen deltar i byggandet av projektet (UNEP, 1997; WaterAid, inget datum). Gemenskapens deltagande bidrar till att ta bort arbetskraftskostnaderna och bidrar också till att säkerställa en känsla av ägande av samhället och ett åtagande om underhåll. En community management committee skulle kunna inrättas och bestå av utbildade personer som ansvarar för reparations-och underhållsuppgifter, vilket bidrar till att säkerställa teknikens långsiktiga hållbarhet. I de inledande stadierna kan statliga subventioner krävas för att köpa råvaror och finansiera teknisk expertis.

en rad meteorologiska och geografiska uppgifter krävs för att välja en plats för att genomföra dimma skörd teknik, inklusive dominerande vindriktning och potentialen för att utvinna vatten från dimmor (såsom frekvensen av dimma förekomst och dimma vatteninnehåll). En genomförbarhetsstudie och bedömning i pilotskala bör också genomföras för att bedöma dimvattenkällans storlek och tillförlitlighet. En del av denna information kan vanligtvis samlas in från statliga meteorologiska myndigheter men kan kräva lokala meteorologiska stationer och användning av en neblinometer (en anordning för att mäta vätskeinnehållet) för insamling av lokaliserade data (ruta 1).

ruta 1: viktiga informationskrav för bedömning av dimmaskördens lämplighet
”globala vindmönster: ihållande vindar från en riktning är idealiska för dimmsamling. Högtrycksområdet i den östra delen av södra Stilla havet producerar land, sydvästvindar i norra Chile under större delen av året och sydliga vindar längs Perus kust.
topografi: det är nödvändigt att ha tillräcklig topografisk lättnad för att fånga upp dimma/moln. Exempel på kontinental skala inkluderar kustbergen i Chile, Peru och Ecuador, och i lokal skala inkluderar isolerade kullar eller kustdyner.

lättnad i de omgivande områdena: det är viktigt att det inte finns några större hinder för vinden inom några kilometer uppvind från platsen. I torra kustområden kan närvaron av en inre depression eller bassäng som värms upp under dagen vara fördelaktig, eftersom det lokaliserade lågtrycksområdet som skapas kan förbättra havsbrisen och öka vindhastigheten vid vilken Marina molndäck flyter över uppsamlingsanordningarna.

höjd: tjockleken på stratocumulusmolnen och höjden på deras baser varierar med plats. En önskvärd arbetshöjd är vid två tredjedelar av molntjockleken ovanför basen. Denna del av molnet har normalt det högsta flytande vatteninnehållet. I Chile och Peru sträcker sig arbetshöjderna från 400 m till 1000 m över havet.

orientering av de topografiska egenskaperna: det är viktigt att längdaxeln för bergskedjan, kullarna eller dynsystemet är ungefär vinkelrätt mot vindriktningen som tar molnen från havet. Molnen kommer att flöda över åsen linjer och genom passerar, med dimman ofta skingra på medvindssidan.

avstånd från kusten: det finns många kontinentala platser med hög höjd med ofta dimma som härrör från antingen transport av vindmoln eller bildandet av orografiska moln. I dessa fall är avståndet till kusten irrelevant. Men områden med hög lättnad nära kusten är i allmänhet föredragna platser för dimskörd.

utrymme för samlare: ås linjer och uppvindskanter av platta toppade berg är bra dimma skördar platser. När långa dimvattensamlare används, bör de placeras med intervaller på ca 4,0 m för att vinden ska blåsa runt samlarna.

Crestline och upwind platser: något lägre höjd uppvind platser är acceptabla, liksom konstant höjd platser på en platt terräng. Men platser bakom en ås eller kulle, särskilt där vinden blåser nersluttning, bör undvikas.”Källa: UNEP, 1997B

bortsett från hårda data som beskrivs i Ruta 1 krävs expertis inom konstruktion och underhåll av dimmaskördningstekniken och utbildning bör ges till lokala samhällen för att genomföra regelbunden kvalitetskontroll och inspektioner av utrustning.

hinder för genomförande

flera utmaningar och problem har uppstått från dimmavverkningsprojekt som hittills genomförts:

• där dimma är en säsongskälla måste vatten lagras i stora mängder för torrsäsongsanvändning (WaterAId, inget datum)
• om det inte underhålls ordentligt blir vattenkvaliteten ett problem under lågflödesperioder
• Dimvattenuppsamling kräver specifika miljö-och topografiska förhållanden, vilket begränsar dess tillämpning till specifika regioner
• upphandling och transport av material hindras av avlägsna platser och brant terräng
• starka vindar och snöfall kan leda till strukturella fel under vintersäsongen
• vattenutbytet är svårt att förutsäga, vilket kräver genomförbarhetsstudier före storskalig implementering
• för att skörden ska vara effektiv, täta dimma behövs och tillräckligt med vatten samlas in för att investeringen ska vara kostnadseffektiv. Detta begränsar tekniken till områden med specifika förhållanden.
• det finns få kommersiella tillverkare av nät som för närvarande är i drift, med huvudleverantörer i Chile. Det finns ingen i Afrika, Nordamerika eller Asien (FogQuest). Därför kan implementering och underhåll vara kostsamt på grund av import eller transport.
• skördad volym kan vara svår att förutsäga, särskilt på lång sikt, eftersom det beror på närvaron av dimma, Vindhastighet etc.
• i vissa kustområden är kvaliteten skördad dimma vatten för att dricka sämre på grund av höga koncentrationer av klor, nitrat och mineraler
• stora dimma skördekonstruktioner kan skada eller hindra flora och fauna
• hårda väderförhållanden som mycket starka vindar och snöfall kan skada skördesystem

möjligheter till genomförande

• relativt enkel teknik. När det väl är etablerat kan det drivas av samhället och lite underhåll krävs
• billigare källa till sötvatten jämfört med vissa andra icke-konventionella källor till vattenförsörjning, såsom avsaltning
• diversifiering av sötvattenresurser i områden där sötvattentillgången är begränsad ökar klimatmotståndet
• material för systemkomponenter kan ofta hämtas lokalt, vilket skapar lokala affärsmöjligheter
• Dimvattensamling har uppstått som en innovativ teknik för bergiga samhällen utan att tillgång till traditionella vattenkällor. Fortfarande till stor del i ett tillstånd av utveckling, det finns möjlighet för forskning och utveckling i dimma skörd teknik och dess potential att stödja jordbruksproduktionen. Med tanke på bristen på nätleverantörer innebär användning av lokalt tillgängliga material för komponenter en möjlighet för lokal affärsutveckling. Denna teknik ger också en möjlighet att återställa naturlig vegetation och stödja jordbruksmetoder genom inköp av klart vatten för grödor och boskap.

genomförande överväganden *

teknisk mognad: 4-5
Initial investering: 1-3
driftskostnader: 1-2
genomförande tidsram: 1-2

* denna anpassning teknik brief innehåller en allmän bedömning av fyra dimensioner som rör genomförandet av tekniken. Den representerar en vägledande bedömningsskala på 1-5 enligt följande:
teknisk mognad: 1-i tidiga stadier av forskning och utveckling, till 5 – fullt mogen och allmänt använd
Initial investering: 1 – Mycket låg kostnad, till 5 – mycket höga kostnadsinvesteringar som behövs för att implementera teknik
driftskostnader: 1-Mycket låg / ingen kostnad, till 5 – mycket höga kostnader för drift och underhåll
Implementeringstidsram: 1 – Mycket snabb att implementera och nå önskad kapacitet, till 5-betydande tidsinvesteringar som behövs för att etablera och/eller nå full kapacitet
denna bedömning ska endast användas som en indikation och ska ses som i förhållande till andra tekniker som ingår i denna guide. Mer specifika kostnader och tidslinjer ska identifieras som relevanta för den specifika tekniken och geografin.

Fallstudier

• Morroco: Dricka från molnen-kvinnor och män förvandlar dagg och dimma till dricksvatten

• UNEP-DHI partnerskap-dimma skörd
• IDRC (International Development Research Center) (1995) läser moln i Chile, IDRC-rapporter, Ontario.
• Schemenauer, R. S., P. Osses och M. Leibbrand (2004) utvärdering och operativa projekt för Fog collection i Hajja Governorate, Jemen. I: Proceedings of the 3rd International Conference on Fog, Fog Collection and Dew, Kapstaden, Sydafrika, 38.
• Schemenauer, R. S. och P. Cereceda (1994). Fog collection roll i vattenplanering för utvecklingsländer. Natural Resources Forum, 18, 91-100, Förenta Nationerna, New York.
• UNEP (1997) Sourcebook of Alternative Technologies for Freshwater Augmentation in Some Countries in Asia, UNEP, enheten för hållbar utveckling och miljö generalsekretariat, Organisation of American States, Washington, DC
• Nisa (University of South Africa) (2008) forskningsrapport, UNISA. Kapstaden.
• WaterAid, teknisk Brief: Regnvattenskörd, inget datum
• Cho, R. (2011). The Fog Collectors: Skörda Vatten Från Tunn Luft. Earth Institute, Columbia University. Finns på: http://blogs.ei.columbia.edu/2011/03/07/the-fog-collectors-harvesting-w…
• Dar Si Hmad (nd) dimma-skörd. Darsihmad.org. finns på: http://www.darsihmad.org/fog-harvesting/
• Gur, E. Och Spuhler, D. (nd) dimma dropp. Hållbar sanitet och vattenhantering (SSWM). Finns på: http://www.sswm.info/content/fog-drip
• OAS (nd) 1.3 skörd av dimma. Organisation av amerikanska stater. Finns på: http://www.oas.org/dsd/publications/unit/oea59e/ch12.htm
• Quezada, A., Haggar, J., Torres, J. och Clements, R. (nd) dimma skörd. ClimateTechWiki. Finns på: http://www.climatetechwiki.org/content/fog-harvesting
  Wikipedia (2016). Dimma Samling. Wikimedia Foundation. Finns på: https://en.wikipedia.org/wiki/Fog_collection