Zelfvoorzienend leven - gezondheid - groei - OVERVLOED!
11-05-2010
Water pompen via waterkracht!
Op zoek naar een alternatief om water te kunnen
betrekken kwam het volgende op mijn pad:
Pompen en zuigen
op waterkracht Dr Erick Vermeulen
Rivierwater stroomt door een pijp naar een T-stuk met enkele
kleppen.
Dat is de water ram, een
pomp die een deel van het aangevoerde water naar een hoger gelegen
reservoir stuwt.
Gert
Breur bouwde met eenvoudige onderdelen ook een zuigpomp op
waterkracht. Patenten vraagt hij niet aan: "Het is techniek voor
iedereen".
Je draait de kraan open en er stroomt water uit, zelfs als je
op de tiende verdieping van een flat woont.
Een goed werkende watervoorziening lijkt de normaalste zaak van
de wereld. Toch zijn er zelfs in West-Europese landen afgelegen
gebieden waar geen waterleiding is.
De Nederlandse bewoners van een mooi vakantiehuisje in de
Franse Languedoc haalden het water uit een helder, fris beekje dat langs
het huisje stroomde.
Acht meter
lager mondde het beekje uit in de rivier de Vernazobre. Toen viel plots
het beekje droog. Het bleek geen beekje te zijn, maar water dat
ontsprong uit een lek in een irrigatiekanaal.
Dat kanaal was droog gevallen, dankzij achterstallig onderhoud
en de funeste invloed van wroetende everzwijnen.
Ooit stroomde water via irrigatiekanalen langs de heuvelrug
naar de landerijen in de omgeving.
Het
systeem raakte in onbruik, kanaaltjes slibden dicht en boomgaarden
moeten nu water ontberen.
Een droom
leek in duigen te vallen.
Een
artikel vorig jaar in de uitgave Internationale Samenwerking opent
nieuwe perspectieven.
Daarin staat de
Breur-ram beschreven, een pomp die water pompt op waterkracht,
in plaats van op elektriciteit of diesel.
De
onderdelen zijn gemakkelijk verkrijgbaar in een Nederlandse
speciaalzaak en de verkoper, die niet veel van de constructie snapt,
schroeft alles ook nog eens vlot in elkaar.
Voor alle onderdelen bij elkaar betaal je in de
speciaalzaak in totaal ongeveer honderd gulden 2000 Bfr.(was dus voor de
euro!)
.In de achtertuin proberen de Nederlanders het uit en de pomp
blijkt goed te voldoen. Eind 1998 tijgen ze naar Frankrijk.
Een aanvoerslang gaat vanuit de rivier over een
muurtje en eindigt in een rechte, dalende pijp die naar de water ram
leidt.
Binnen een uur stroomt er
door zestig meter tuinslang een halve liter water per minuut naar een
vat twaalf meter boven het riviertje.
Kinderlijke eenvoud
In een
Enschedese achtertuin heeft Gert Breur (44), wiens water ram ontwerp in
Internationale Samenwerking stond beschreven, een demonstratie-opstelling
geplaatst.
Op een lage stellage
staat een groot vat met regenwater.
Een
kraantje onderaan het vat is met een slang verbonden.
Breur verbindt zijn waterram met vlotte
handbewegingen aan het einde van de slang.
Het is een eenvoudige constructie.
Zijn zevenjarige dochter Gwendolyn kan het apparaat zonder
moeite in elkaar zetten.
Breur is al dertig jaar druk in de weer met
technische constructies. Sinds begin jaren zeventig besteedt hij
aandacht aan waterrammen, met als resultaat de ontwikkeling van de
Breurram.
Informatie over
waterramtechnologie is ondermeer verspreid via de Werkgroep
Ontwikkelings-Technieken van de Universiteit Twente, waarin Breur en
zijn vrouw Rita beiden actief zijn.
Inmiddels
hebben de Breurs al uit bijna honderd landen vragen en reacties
ontvangen.
Vaak ontbreekt de know-how:
hoe krijg ik een oude, stilgevallen water ram aan de gang? Het
Enschede adres fungeert als een internationaal kenniscentrum voor
water ram technologie.
Tijdvoor de demonstratie.
Zodra Gert Breur de kraan op het lage vat
opendraait, stroomt het water dat in het apparaat komt weg langs de
impuls klep.
Als de stroomsnelheid
toeneemt, stijgt de waterdruk dermate fors dat de klep dichtslaat.
De water ram begint ritmisch te tikken, een soort
hartslag.
Steeds weer duwt het water
de verticale klep plotsklaps dicht.
De
druk van de waterkolom loopt dan zo hoog opdat de horizontale klep naar
de lucht klok openspringt en er een scheut water in de lucht klok schiet.
Die snel oplopende druk is de
waterslag. Het is een enorme kracht, vergelijkbaar met de stoot van de
horens van een ram.
In
de lucht klok (die je functioneel kan vergelijken met de aorta) zit de
naam zegt het al een flinke luchtbel. Die vangt de schokken op. De
stijgende druk in de lucht klok perst het water in de dunne leiding. Er
ontstaat voldoende druk om uiteindelijk met een deel van het water het
hoge vat te vullen.
Vlak voor de
verticale klep bevindt zich een klein gaatje, met een doorsnede van een
millimeter.
Bij iedere cyclus zuigt
het systeem via dat gaatje een beetje lucht aan, dat bij de pomp beweging
verloren gegane lucht in de lucht klok aanvult.
Een perpetuum mobile? Nee.
Uiteindelijk gaat een groot deel van het water via de
verticale klep verloren.
Voor elke
liter water die in het bovenste vat verdwijnt, stroomt er vier liter
water vanuit de waterram in de vijver. Een beperkte efficiëntie is
uiteraard geen probleem als je zon systeem aanlegt bij een snelstromende
beek of rivier, waarin het niet opgepompte water weer terugstroomt.
Voor een goede berekening van de
efficiëntie moet je overigens wel rekening houden met de hoogte van de
wateraanvoer en de oppomp hoogte.
Water rammen
zijn zeker niet geschikt voor toepassing in gebieden met waterschaarste
of vlakke streken zonder beken en riviertjes.
In Zuid-Limburg en de Ardennen zijn er echter volop geschikte
plekken.
Bij veel regenval is het
bijvoorbeeld mogelijk om met een water ram een grijs watercircuit
te starten: vul een reservoir op zolder met het hemelwater dat anders
naar het riool wegstroomt, en gebruik dat dan voor het doorspoelen van
het toilet.
De water ram is
in de 18e eeuw uitgevonden door de Brit John Whitehurst. In zijn ontwerp
zat een kraantje dat 75 maal per minuut handmatig open en dicht moest
worden gedraaid.
Een van de gebroeders
Montgolfier bekend als de eersten die met een hete-luchtballon het
luchtruim kozen verbeterde enkele jaren later zijn ontwerp met een
automatische regelklep op de plaats van het kraantje, en verkreeg in
1793 patent op de automatische waterpomp.
Met name in Engeland en de VS is de water ram veelvuldig
toegepast. In afgelegen landhuizen en kastelen zorgden water rammen
ervoor dat hooggelegen reservoirs uiteindelijk drink- en badwater
bevatten, of dat er bijvoorbeeld water naar de tuinen en fonteinen
stroomde.
De fonteinen van het
Indiase monumentale bouwwerk Taj Mahal, die de visrijke vijvers
van zuurstofrijk water voorzien, krijgen hun water ook door water rammen.
Nog steeds zijn water rammen in alle soorten en
maten te krijgen, vervaardigd uit degelijk staal,maar inmiddels ook uit
pvc.
Dergelijke systemen lijken een
ideale oplossing voor de watervoorziening in afgelegen gebieden.
Toch zitten er soms de nodige haken en ogen aan:
hoge kostprijs, te zware uitvoering, moeilijk verkrijgbare
reserve-onderdelen en reparaties die te moeilijk blijken.
Parallel
Het
voordeel van de door Gert Breur ontworpen water ram is dat de onderdelen
klein en goedkoop zijn. Hij huldigt het principe less is more,
met zo weinig mogelijk materiaal het maximale resultaat behalen.
Zonder moeite zijn de losse
onderdelen in een koffer mee te nemen (geen problemen met
invoerrechten), bovendien zijn ze in de meeste landen gemakkelijk te
krijgen. Het ontwerp is zeer geschikt als educatief voorbeeld. Bij
universitaire vakgroepen civiele techniek wordt de water ramtechnologie
niet meer onderwezen, alhoewel er wel degelijk behoefte aan kennis en
ervaring met deze techniek blijkt te zijn.
Mensen kunnen zo met Breurs ontwerp van start gaan.Mensen
willen met een meccano-achtig geheel aan de slag,vertelt hij.
Wie meer capaciteit wil hebben, kan enkele kleine
waterrammen parallel schakelen.
Terug naar Frankrijk. In het dorpje in de Languedoc verbazen
tientallen dorpsbewoners zich over het mirakel.
Ze zijn zeer geïnteresseerd. De aanplant op diverse hellingen
lijdt onder het watergebrek.
De
installatie van waterrammen kan ervoor zorgen dat de landbouw op die
hellingen weer voldoende opbrengsten levert, zonder dat daarvoor dure
pompen die werken op elektriciteit of diesel, nodig zijn. Inmiddels zijn
er plannen om te experimenteren met grotere water rammen.
Geen patent
Het
principe van de waterslag is ook bruikbaar in een zuigpomp, bedacht
Breur.
Het ontwerp heeft dezelfde
elegante eenvoud als de water ram. Vergelijk het maar met een
waterstraal pomp in het laboratorium.
Daar
genereert de snelheid van het langsstromende water een onderdruk, ofwel
een vacuüm. Breur kreeg inmiddels geld voor zijn ontwerp aangeboden,
maar daar begint hij niet aan.
Dan
mag je er nooit meer iets over zeggen.
Hij wil dat zoveel mogelijk
mensen baat bij de techniek hebben. Hij wil er zelf geen patent op
aanvragen.
Na
deze publicatie in Natuur& Techniek kunnen anderen dat ook niet
doen. Breur wil het liefst dat zoveel mogelijk mensen de technieken
gaan toepassen omdat ze er wat aan hebben, waaronder bewoners van
arme streken in de Derde Wereld.
Het enige wat de Breur ram en de zuigpomp gemeen hebben is de
aandrijving door water. Je maakt in principe gebruik van het water dat
bijvoorbeeld uit de water ram wegloopt, om de andere pomp aan te
drijven.
Weinig technieken zijn zo eenvoudig als de
zuigpomp. Er stroomt water door de rechte aanvoerpijp, net zoals bijde
waterram.
Nu zit de impuls klep echter
in de poot voor het T-stuk.
Als de
snelheid van het water weer groot genoeg is, slaat de klep dicht.
Het water achter de klep stroomt echter verder via
de afvoer,die aan het T-stuk is gekoppeld.
Het wil lekker doorstromen, waardoor er een onderdruk ontstaat.
Daartegenover is het T-stuk verbonden met een slang, die je
bijvoorbeeld in een volgelopen werkput kunt hangen.
Aan het uiteinde daarvan bevindt zich een terugslagklep.
Dankzij die klep blijft er een waterkolom in de
slang en het T-stuk. Elke keer dat de waterslag een onderdruk in deze
waterkolom oplevert, zuigt het systeem water langs de terugslagklep op.
Er mag absoluut geen lucht bij komen, dat zou de werking
teniet doen.
De
hoogte van de waterkolom, van terugslagklep tot uiteindelijke
doel reservoir, kan maximaal ongeveer tien meter zijn, bij een grotere
hoogte ontstaat door de onderdruk waterdamp en werkt de pomp niet meer.
De capaciteit van de zuigpomp
hangt net zoals bij de water ram af van de valhoogte van het water.
Gert Breur neemt nogmaals de water ram erbij. De
zuigpomp en de water ram laten zich goed combineren, hij monteert
een T-stuk achter de impuls klep van de water ram waaraan hij de slang met
terugslagklep en een afvoerleiding koppelt.
De effectiviteit van het water ram gedeelte is nu minder, omdat
het water achter de impuls klep meer weerstand ondervindt.
De kraan van het lage vat gaat open en de water ram
begint weer te tikken.
De frequentie
is hoger. Terwijl water uit de vijver wordt opgezogen, begint er water
in het vat in de slaapkamer boven te stromen.
Als de waterram alleen anderhalve liter water per minuut zou
oppompen, dan zuigt de zuigpomp een halve literwater op en pompt de
waterram een liter water naar boven.
Met de
standaard, gemakkelijk verkrijgbare slangen, kleppen en koppelingen kan
iedereen de Breurramen de Breur-zuigpomp gemakkelijk nabouwen.
In een tijd
waarin milieuvriendelijkheid en duurzaamheid volop aandacht krijgen,
kunnen ze een nuttige bijdrage
leveren.
Breur pomp op
internet
De Werkgroep
Ontwikkelingstechnieken aan de Universiteit Twente
