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Solare Wasseraufbereitung


Nach dem vorangegengenen Thema der solaren Wasserentsalzung werden hier nun Methoden und Geräte vorgestellt, die verschmutztes oder verseuchtes Wasser insbesondere in Ländern der 3. Welt soweit reinigen sollen, daß dieses bedenkenlos getrunken werden kann. In erster Linie handelt es dabei um solare Verdunstungssysteme, die weitgehend den vorangegangenen solaren Wasserentsalzungs-Systemen ähneln. Dabei beschränken sich diese Gerätschaften auf das Pasteurisieren, also den Temperaturbereich unter 100°C. Geräte zur solaren Sterilisierung im Temperaturbereich von zumeist 115°C – 130°C behandle ich ein einem eigenen Kapitelteil (s.d.).

Ein weit über 100 Jahre altes chemisches Verfahren wird von der brasilianischen ‚Arbeitsgruppe Armut und Umwelt in Amazonien’ genutzt, um im Bundesstaat Pará Brunnen-Trinkwasser mittels Chlor zu entkeimen. Um das Desinfektionsmittel zu erhalten wird in Wasser gelöstes Kochsalz durch Elektrolyse chemisch umgewandelt – wobei der notwendige Betriebsstrom von Solarzellen geliefert wird. Über diese Technologie wird auch in der Studie von Urs Heierli berichtet (s.u.).

Überraschenderweise kommt erst Mitte der 1990er Jahre jemand auf die Idee, Sonnenlicht auf direkten Wege zu Desinfektion von Wasser zu nutzen. Bei einem Versuch mit jungen kenianischen Massai zeigt sich, daß jene Kinder, die ihr Trinkwasser vor Gebrauch einige Stunden lang in durchsichtigen Flaschen in die Sonne legen, seltener, und wenn, dann schwächere Durchfallerkrankungen bekommen als andere Kinder, die dies nicht tun. Die Presse schreibt Anfang 1997: „Die simple Methode könnte viele Menschenleben retten: Jährlich sterben wegen schlechter Wasserqualität vier bis sechs Millionen Kinder an Diarrhöe“.

Um so verwunderlicher ist es, daß es bis Mitte 2000 dauert, bis auch der ‚Spiegel’ diese Meldung bringt. Wahrscheinlich mußte es dafür erst eine Arbeitsgruppe mit dem wohlklingenden Namen Eidgenössische Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz (Eawag) geben, die das gleiche Prinzip in Bolivien und Indonesien verbreitet – und dem Projekt den Namen Sodis gibt (Solare Wasserdesinfektion).

Die Schweizer hatten herausgefunden, daß die UV-Strahlung der Sonne und die Erwärmung auf über 50°C Escherichia-coli-Bakterien und ähnliche Erreger nahezu vollständig abtöten. Der Effekt verstärkt sich, wenn die durchsichtigen PET-Flaschen zur Hälfte schwarz angemalt und auf Wellblech gelegt werden. Als notwendige Zeitdauer werden 5 – 6 Stunden angegeben.

Fünf Jahre investieren die Schweizer Wasserforscher der Eawag in intensive Labor- und Feldexperimente, vier Jahre in Pilot- und Demonstrationsprojekte, und dann beginnt die Eawag, das genial einfache Sodis-Projekt zu propagieren. Untersuchungen in Pakistan, Nepal, Usbekistan, Indonesien und Indien zeigen bald: Wo die Menschen mit Sodis Trinkwasser entkeimen, geht die Zahl der Durchfallerkrankungen um 30 % bis 70 % zurück.

SODIS-Unterricht

Sodis-Unterricht

Im März 2006 wird bekannt, daß inzwischen schon zwei Millionen Menschen in Slums und ländlichen Regionen ihr Trinkwasser zu Hause in PET-Flaschen reinigen. Die Schweizer Entwicklung, mit Hilfe der Sonne lebensgefährliche Durchfallerreger wie Cholera oder Rotaviren im Trinkwasser abzutöten, hat Erfolg. Nun setzt auch die UNO mehr auf einfache Lösungen. Jahrzehntelang hatten die Weltgesundheitsorganisation WHO und die UNO vor allem an zentralen Lösungen festgehalten, doch inzwischen setzt sich die Option der dezentralen Wasserbehandlung auch auf höchster Ebene durch, wie ein aktueller Bericht der WHO und der UNICEF zeigt.

Doch obwohl bereits lokale und internationale Partner aus mehr als 20 Ländern am Sodis-Programm beteiligt sind, ist der Durchbruch noch immer nicht geschafft. Sodis wird nicht zum Selbstläufer. Für viele Behörden ist die Methode nach wie vor zu einfach, um tatsächlich funktionieren zu können, auch wenn sie bereits mehrfach ausgezeichnet wurde, wie beispielsweise  2005 mit dem Energy Globe Award auf der Weltausstellung in Japan.

Im Frühjahr 2007 nehme ich mit dem Sodis-Initiator Martin Wegelin Kontakt auf, um die Hintergründe dieser genialen Umsetzung von Sonnenlicht zu erfahren. In einem Pressebericht hatte ich nämlich die Information gefunden, daß die Idee, Wasser mit Hilfe von Sonnenlicht zu desinfizieren, bereits 25 Jahre alt ist und von einem libanesischen Mikrobiologen stammt. Seine damaligen Untersuchungen wurden allerdings von der Fachwelt nicht anerkannt.

Von Herrn Wegelin bekam ich daraufhin die folgende Antwort:

"In den 1970er Jahren, als im Libanon Bürgerkrieg herrschte, hat Prof. Accra die bakterizide Wirkung der Sonne entdeckt und 1984 seine ersten Versuche in einem Artikel in einer UNICEF Broschüre publiziert. 1991 haben wir an der Eawag systematisch das Potential und die Limitierung dieser Idee erforscht. Ich habe Prof. Accra 1995 in Beirut getroffen. Er war damals schon ein alter Mann. Vor etwa 6 Jahren hatten wir die letzte Korrespondenz. Er lebte damals in den USA."

Später finde ich noch heraus, daß Prof. Accra auf das Prinzip stieß, als er morgens Wasser in Flaschen abfüllte, weil er nicht wußte, ob aufgrund der Geschehnisse abends noch Wasser aus dem Hahn kommen würde. Er stellte die Flaschen auf den Balkon, wo sie dem Sonnenlicht ausgesetzt waren. Und weil er Mikrobiologe war, untersuchte er das Wasser und entdeckte, daß die Keime abgetötet worden waren.

Herr Wegelin gibt noch folgende Hinweise, die bei einer Anwendung des Sodis-Prinzips bedacht werden sollten:

- Von den PET-Flaschen geht keine Gesundheitsgefahr aus.
- Gefärbtes PET ist nicht geeignet, weil nicht genügend UV-Licht ins Wasser eindringen kann.
- Ohne das UV-Licht würden viele Krankheitserreger erst bei Temperaturen um 50°C abgetötet, und solch hohe Temperaturen werden bei Sodis in der Regel nicht erreicht.

Und daß die Wasserbehandlung zu Hause Menschen auch dazu motivieren kann, sich generell über Hygiene und die Verbesserung ihrer Lebensumstände Gedanken zu machen, zeigte sich in einer kleinen Hütte in einem Slum in Nicaragua: Die Eawag-Forscher fanden dort PET-Flaschen, die in einem rostigen Faß ohne Boden in Sand eingegraben waren. Die Besitzerin erklärte, dies sei ihr Kühlungssystem. Täglich würde sie etwas Wasser auf den sandigen Boden träufeln, wo es verdampfe, der Umgebung Wärme entziehe und die Flaschen kühle.

Am 24.06.2006 erhält Martin Wegelin für seine Sodis-Innovation den Schweizer Rotkreuzpreis – und 2007 den dänischen Designpreis INDEX: AWARD.

Designprodukt solar bottle

solar bottle

Mitte 2007 stellen die Designer Alberto Medo und Francisco Gomez Paz eine Weiterentwicklung unter dem Namen Solar Bottle vor, die den Sodis-Effekt maximieren soll. Das 4-Liter Gefäß besteht aus einer transparenten und einer dunkel eingefärbten Hälfte, läßt sich leicht stapeln und kann mittels eines ausklappbaren Handgriffes sowohl bequem getragen als auch im richtigen Winkel zur Sonne aufgestellt werden.

Ein ähnliches Projekt der Engineers without Borders in Ruanda, unter der Leitung eines Prof. Bosscher, ergänzt die zur solaren Entkeimung gedachte blau eingefärbte Flasche mit einer sehr einfachen Technik, die den Verbrauchern verläßlich anzeigt, wann das Wasser heiß genug geworden ist, um es anschließend risikofrei trinken zu können. Der ‚Sensor’ besteht aus einem kleinen transparenten Stück Schlauch, dessen eines Ende mit Wachs versiegelt ist und erst dann schmilzt, wenn die notwendige Temperatur erreicht worden ist.

Ein Jahr später gewinnt die Designerin Zhang Chi den red dot award 2008 für ihre Adaption Sodis Bag, eine kostengünstige und effektive Lösung für Hilfsorganisationen, um bei Naturkatastrophen eine große Zahl von Opfern mit Trinkwasser zu versorgen. Das Design ermöglicht eine einfache Nutzung, den Transport und die Desinfektion des Wassers. Die mit Wasser gefüllten Beutel müssen nur für etwa sechs Stunden in die Sonne gelegt werden.

Die Sodis Bags aus Polyurethan kommen als Paare, wobei das Paar ein Volumen von 16 Litern hat, was ausreicht, um eine fünfköpfige Familie für einen Tag mit gereinigtem Wasser zu versorgen. Riemen an beiden Beuteln können so miteinander verbunden werden, daß sie einen Gurt bilden, mit dem man die Beutel über die Schulter tragen kann. Dieser Gurt kann auch als Griff zum Gießen verwendet werden.

Jason Lam, Designstudent an der University of New South Wales, präsentiert im März 2009 mit seinem Solaqua ein weiteres cleveres Design. Sein solarer Wasseraufbereiter ist für die Desinfektion des Wassers in ländlichen Gebieten Afrikas südlich der Sahara gedacht und nutzt Ultraviolett- und Infrarot-Strahlen gemeinsam, um kontaminiertes Wasser von seinen Krankheitserregern zu befreien. Dabei wird dieses zunächst durch einen Stoff-Filter geleitet und anschließend auf fünf speziell konzipierte PET-Flaschen verteilt, die zusammen zehn Liter Wasser fassen. Das Auslegen der transparenten Flaschen auf dem Boden macht diese für UV-Strahlen empfänglich, die von reflektierenden Innenflächen im Wasser hin und her geworfen werden, während die schwarze Rückseite jeder Flasche Wärme absorbiert.

Solaqua Grafik

Solaqua (Grafik)

Das Design nutzt ABS-Kunststoffe, damit es leicht bleibt und jedes Teil bei Bedarf ausgetauscht und recycelt werden kann. Zusammengesetzt bilden die fünf Wasserbehälter einen zylindrischen Korpus, dessen Doppelgriff erlaubt, daß der Solaqua beispielsweise auch von zwei Kindern getragen werden kann. Für stärkere Kinder oder Erwachsene gibt es auch einen mittigen Einzelgriff. Beim Australian James Dyson Design Award im August 2009 gibt es für den Entwurf immerhin einen Silberpreis.

Auch nicht dumm ist das Design von Samuel Rock, das Mitte 2009 seinen Weg in die Fachblogs findet. Sein Dual genannter Entwurf trägt sich wie ein Aktenkoffer, dessen zwei Hälften aus jeweils 3 Liter Wasser fassenden flachen Flaschen bestehen. Besonderer Wert wird auf die Herstellung aus einem High-Tech-Material gelegt, das nicht zerkratzt. Bei billigen Kunststoffen verhindern Kratzer nämlich recht schnell eine richtige UV-Filtration, weshalb die Flaschen oft ersetzt werden müssen. Trotzdem soll ein Dual nur 2 $ kosten, falls dieser lebensrettende Wasserkoffer in Produktion geht.

Etwas überraschend kommt im August 2009 die Meldung, daß Wissenschaftler des Schweizerischen Tropeninstituts und der University of California in Berkeley jüngst herausgefunden haben, daß die Sodis-Methode nur im Labor einwandfrei funktioniert, während unter Alltagsbedingungen in 11 ländlichen Gemeinden in Bolivien keine eindeutigen Effekte festgestellt werden können – und dies, obwohl die Weltgesundheitsorganisation WHO die Wasserentkeimung per Sonnenlicht seit 2002 ganz offiziell empfiehlt. Auch Nicht-Regierungsorganisationen wie das Rote Kreuz und viele andere haben Sodis in ihre Gesundheits- und Hygieneprogramme aufgenommen. Die Forscher räumen allerdings ein, daß noch weitere Untersuchungen erforderlich sind, um die Effektivität der Methode – oder ihre Ineffektivität unter Alltagsbedingungen wissenschaftlich zu belegen.

Im Oktober 2009 erhält Jaehong Kim vom Georgia Institute of Technology eine Forschungsförderung in Höhe von 100.000 $ durch die Water Environment Research Foundation. Er soll damit seine Arbeit an der Entwicklung einer neuen Beschichtung fortführen, die bei Flaschen angewandt werden könnte, um die solare Desinfektion zu verkürzen und ihre Wirksamkeit zu verbessern. Kim versucht, Upconversion-Leuchtstoffe so anzupassen, daß sie als kommerzielle, antibakterielle Flaschenbeschichtungen einsetzbar sind.

H2O Cycle Grafik

H2O Cycle
(Grafik)

Als Upconversion bezeichnet man den Prozeß, bei dem Photonen niedriger Energie in Photonen hoher Energie umgewandelt werden. Die entsprechenden Leuchtstoffe, die ursprünglich für Laser-Optiken entwickelt wurden, sind kostengünstige Materialien, die Licht aus der Nähe des Infrarot-Endes der Skala absorbieren und in sichtbares rotes, grünes und blaues Licht umwandeln.

Ein weiteres Design, das auf Sodis basiert, stammt vom Dezember 2009 und geht auf den Industriedesigner Diego Andres Martinez zurück. Sein H2O Cycle besteht aus einer größeren, transparenten Flasche in einer Tragevorrichtung, bei welcher zuerst die solare UV-Strahlung genutzt wird, um die Pathogene im Wasser abzutöten. Anschließend wird das Wasser (solar?) zum Verdampfen gebracht, um die Reststoffe zu entfernen und nach der Kondensation Trinkwasser zu haben.

Inzwischen gibt es eine Studie (pdf) des Schweizer Ökonoms Urs Heierli (die in ihrer ursprünglichen Fassung vom März 2000 stammt), in der sehr ausführlich auf die verschiedenen Wasserfilter und -aufbereitungssysteme eingegangen wird, darunter auch Sodis. Heierli zufolge würden bereits mehr als 5 Mio. Menschen in rund 30 Ländern täglich das Sodis-Prinzip nutzen – und jährlich würden weitere 750.000 dazu kommen. Trotzdem empfiehlt der Autor, zur Steigerung und Verbreitung der Anwendung Geschäftsmodelle einzubeziehen. Anstatt daß NGOs kostenlos PET-Flaschen verteilen, sollten diese von kleinen Unternehmen verkauft sowie Social-Marketing-Kampagnen genutzt werden, um die Nachfrage zu erhöhen.

Neben Sodis gibt es aber noch weiter Initiativen und Designs mit der gleichen Zielsetzung:

Schon 1998 erringt der damals 19-jährige Berliner Schüler an der Beethoven-Oberschule Robert Franke den Internationalen Stockholm Junior Water Prize für die Entwicklung seines AquaKat, einem kostengünstigen, solarbetrieben, photokatalytischen Durchflußreaktor zur Reinigung von schadstoffbelastetem Wasser, den er sich auch patentieren läßt.

Viele Gewässerschadstoffe können durch energiereiches Sonnenlicht gespalten werden, wobei das Hauptproblem die saubere Trennung des notwendigen Katalysators vom gereinigten Wasser ist. Frankes schwimmender AquaKat funktioniert ähnlich einem Springbrunnen, indem belastetes Wasser nach oben in das UV-bestrahlte Katalysatorbett gepumpt wird und von dort gereinigt wieder abfließt.

Haley Robinson mit Bauplan

Haley Robinson Entwurf

1999 fördert die EU ein Pilotprojekt im argentinischen Wüstendorf Balde de Sur de Chucuma, bei dem eine mit Solar- und Windstrom betriebene Pumpe Wasser fördert, welches anschließend durch eine ebenfalls solarbetriebene UV-Licht-Bestrahlung keimfrei gemacht wird.

Ein weiterer Vorschlag zur solaren Entkeimung von Wasser kommt von Haley Robinson aus dem kanadischen La Ronge, Saskatchewan. Ihr System ähnelt einem Tipi und besteht ausschließlich aus Abfallmaterialien wie Stöcken, Plastiktüten und Aluminiumfolie. Immerhin gewinnt sie damit im Mai 2007 den mit 4.000 $ dotierten Manning Young Canadian Innovation Award.

Im August 2007 präsentiert der US-Blog thesietch.org eine solare Destillationsanlage für den Selbstbau, die mit einem Parabolspiegel von 2 m2 funktioniert und pro Tag mindestens 4 Liter sauberes Wasser produziert. Die transparente Verdunstungsröhre besitzt im oberen Bereich Kühllamellen aus Aluminium, die teilweise in den Verdunstungsraum hineinreichen, über dessen Boden sich die Sammelrinnen für das abtropfende, saubere Wasser befinden.

Solarmatte auf Lehmhausdach

Solarmatte von Olsen

Bei dem Metropolis Magazine Next Generation Designwettbewerb 2008 gewinnt der Architektur-Professor Eric Olsen aus San Francisco den ersten Preis für eine einfache Methode, mit der in der 3. Welt Wasser mittels Solarenergie desinfiziert werden kann. Die Solarmatte läßt sich rollen, ist leicht transportierbar und äußerlich der Wasser-speichernden Struktur des Saguaro-Kaktus nachempfunden. Sie besteht aus LDPE und gummiertem Nylon und kann mit bis zu 20 Liter Wasser befüllt werden, das nach rund fünf Stunden Sonneneinstrahlung trinkbar wird.

Ab dem Herbst 2009 sind in Mosambik, Tansania und Bangaladesh insgesamt vier Prototypen eines solaren Pasteurisiergeräts im Einsatz, das im Laufe von drei Jahren am Institut für Solartechnik (SPF) an der Hochschule für Technik Rapperswil in der Schweiz entwickelt worden ist. Das System ist vor allem für den klein-kommunalen Einsatz in dezentralen Gebieten geeignet, beispielsweise in Schulen, Krankenhäusern oder im Rahmen von lokal betriebenen Wasserkiosk-Konzepten.

SPF-Anlage Tansania

SPF-Anlage
(Tansania)

Das System funktioniert nach dem flow-through Prinzip und besitzt neben seinem Kollektor auch einen Wärmetauscher zur Effizienzsteigerung sowie ein automatisches Thermostatventil zur Steuerung der Anlage. Die Projektentwicklung, bei der drei verschiedene Kollektortypen hinsichtlich ihrer Eignung untersucht werden (Vakuumröhren-Kollektor, abgedeckter Flachkollektor mit Kupferabsorber sowie Polymerkollektor), erfolgt in Zusammenarbeit mit der Schweizer Forschungsanstalt EAWAG.

Im Betrieb setzen sich die direktdurchströmten Vakuumröhren durch, deren größter Querschnitt weniger anfällig für die Verstopfung durch Schmutz und Kalk ist. Außerdem können die Röhren manuell einfach gesäubert werden. Die Versuchsanlagen werden in zwei Ausführungen errichtet, mit 24 Röhren und einem maximalen Output über 300 Litern pro Tag, bzw. 48 Röhren und doppelter Leistung. Die Ergebnisse der mikrobiologischen Untersuchungen bestätigen, daß für die Abtötung pathogener Mikroorganismen nicht wie häufig angenommen 100°C über mehrere Minuten notwendig sind, sondern daß hierfür auch 70°C über eine Minute bzw. 65°C über fünf Minuten Verweildauer ausreichen. Die Anlagen des SPF werden zur Sicherheit mit einer Temperatur von 82°C und einer Verweildauer von 10 Minuten betrieben.

Im März 2011 beginnt die zweite Pilotphase, bei der sechs neue Anlagen in der Region Cabo Delgado in Nord-Mosambik installiert werden, zwei an Schulen, zwei in Krankenhäusern und zwei weitere zur kommerziellen Nutzung als Wasserkioske. Die Ergebnisse werden für Ende 2001 erwartet und sollen die Basis für eine abschließende Skalierung bilden. Unterstützt wird das Projekt von der Forma Futura Invest AG Zürich sowie der Stiftung CleanWater, die Durchführung übernimmt die SwissWaterKiosk Foundation aus Zürich.

Im Januar 2009 bekommt die Schwedin Petra Wadström viel Presse für den von ihr erfundenen simplen, leicht zu bedienenden und ausschließlich solarbetriebenen Wasser-Destillator Solvatten (schwedisch: Sonnenwasser; auch als Solar Safe Water System bekannt), der als Massenprodukt nur 35 $ kosten soll. Wadström hatte 10 Jahre daran gearbeitet und 2006 die Firma Solvatten AB in Stockholm gegründet, um ihre patentierte Innovation zu vermarkten.

Der mit Wasser befüllte Behälter, der aus zwei Hälften besteht und insgesamt 10 Liter faßt, wird ausgeklappt für 2 – 6 Stunden in die Sonne gestellt. Bei starker Sonneneinstrahlung lassen sich somit pro Tag bis zu drei Durchläufe erzielen. Eine Anzeige, die sich von Rot nach Grün verfärbt, signalisiert, wann das Wasser eine Temperatur von 55°C erreicht hat und damit – in Verbindung mit der UV-Einstrahlung – sauber und zum Trinken geeignet ist. Die Lebensdauer der Destilatoren ist auf fünf Jahre angelegt. Zwischen 2004 und 2011 werden rund 10 Untersuchungen, Tests und Feldmessungen durchgeführt, an denen sich die UNO, Universitäten und diverse Forschungsinstitute beteiligen.

Im Dezember 2009 gibt der World Wildlife Fund (WWF) bekannt, daß man das Solvatten Wasseraufbereitungssystem als ‚Klima-Lösung’ ausgewählt habe, da es die Abhängigkeit von Brennholz und anderen fossilen Brennstoffen reduziert und auch den Energieverbrauch zum Kochen, Baden und Abwaschen verringert. 2011 startet Wadstrom eine Tochterfirma Solvatten Africa Ltd. in Nairobi, um den Vertrieb der solaren Wasseraufbereitungsgeräte in der Region um den Victoria-See zu stärken. In diesem Jahr wird Wadström, neben diversen anderen Preisen, mit dem International Green Award sowie dem schwedischen Änglamark Preis ausgezeichnet.

Anfang 2013 erreicht mich die Mail einer Praktikantin, die bei Solvatten AB im Einsatz ist. Sie meldet, daß der Hersteller des Destillators geändert wurde, um eine höhere Qualität und eine Lebensdauer von 7 bis 10 Jahren zu erreichen. Der tatsächliche Verkaufspreis beträgt aktuell 730 SK, was etwa 114 $ entspricht. Da jedoch während der gesamten Lebensdauer keinerlei Verbrauchsmaterialen oder Ersatzteile anfallen, rechnet Wadström vor, daß ein Liter sauberes und warmes Wasser nur 0,002 € kostet.

Happy Basin Grafik

Happy Basin
(Grafik)

Sehr clever, möglicherweise aber doch nicht so einfach umzusetzen, ist das Design Happy Basin von Woo Sik Kim und Duck Soo Choi – eine Art Plastik-Suppenteller, in dessen Boden sich Löcher befinden, die mit Nanokeramik-Filtern bestückt sind, sodaß man das Ganze nur mit etwas Druck in die Wasseroberfläche hinein pressen muß, um schon kurz darauf gereinigtes Wasser schlürfen zu können.

Daß man die Solarenergie nicht nur zum trinkbar machen von Wasser, sondern auch zum haltbar machen von Milch nutzen kann, belegen die Studenten John Cannarella, Ryan Lewis, Jared Stepanauskas und Natalie Maslow des Rensselaer Polytechnic Institute aus Troy, New York. 2007 starten sie mit einem Projekt in den südlichen Gemeinden Langui und Canas in Peru, wo ärmere Bauern für ihre Milch und Milchprodukte keine Zertifizierung erhalten, weil sie sich die Pasteurisierungs-Geräte nicht leisten können.

In Pressemeldungen vom April 2010 wird darüber berichtet, wie das Team eine billige solarbetriebene Lösung entwickelt hat, und daß es inzwischen dabei ist, einen funktionsfähigen Prototyp zu bauen. Das Ganze funktioniert, in dem Milch durch einen Schlauch gepumpt wird, der in siedendem Wasser liegt. Dabei wird die Milch weit genug erhitzt, um sie keimfrei zu machen, jedoch ohne daß die dabei verdirbt. Die Tests werden gemeinsam mit dem New York State Department of Agriculture durchgeführt, und sobald der Prototyp fertig ist, geht es nach Peru für Vor-Ort-Versuche.

Im Juni 2010 tauchen zwei weitere solare Wasseraufbereitungs-Designs auf. Einmal der Solar Water Purifier des Industriedesigners Cole Dobson aus Loganville, Georgia, der aus zwei übereinandergesetzten runden Kammern besteht und auch in zwei Stufen betrieben wird. Zuerst wird das Schmutzwasser aus dem oberen Gefäß durch Sonnenwärme verdunstet, worauf es in die zweite, untere, Kammer hinein kondensiert. Sobald alles Wasser kondensiert ist, wird die obere Schale entfernt und die transparente untere den UV-Strahlen der Sonne ausgesetzt, um das bereits Partikel-freie Wasser weiter zu reinigen.

Bei dem zweiten Teil handelt es sich um eine noch interessantere Weiterentwicklung des Sodis-Prinzips. Der AquaRing der Designerinnen Yana Tzanov, Elisa Makela, Stephanie Sauve und Olga Losak verbindet die Wasserreinigung nämlich mit der Möglichkeit einer Regenwassersammlung – und mit einer ebenso durchdachten Transportmethode für das Wasser.

AquaRing Grafik

AquaRing (Grafik)

Regenwasser ist zwar eine der reinsten Formen von Wasser, wird durch die Luftverschmutzung aber mit Schadstoffen verunreinigt. Der AquaRing bietet eine Lösung, indem er zum einen das Regenwasser sammelt – wozu mehrere Ringe offen ausgelegt werden –, und zum anderen die solare Wasserdesinfektion nutzt – mit geschlossenem Deckel –, um sauberes Trinkwasser zu liefern. In geschlossenem Zustand lassen sich die Ringe auf eine Achse ziehen, für die es wiederum eine entsprechende Zuggabel gibt, sodaß die Nutzer das rollende Naß hinter sich herziehen können. Was auch einer der Wassertransportmethoden entspricht, die ich im Kapitel Muskelkraft präsentiere. Die Designer betonen, daß ihr Gerät auch die Anzahl der Kunststoff-Wasserflaschen verringern kann, die ständig auf den Deponien oder sonstwo in der Landschaft bzw. in den Meeren landen.

Jung Uk Park, Myeong Hoon Lee und Dae Youl Lee sind wiederum die Industriedesigner hinter dem genialen Wasseraufbereiter Life Sack, der im September 2010 in den Blogs vorgestellt wird. Den Versand von Getreidespenden und anderen in Säcken verpackten Grundnahrungsmitteln für wohltätige Zwecke ist nicht ungewöhnlich. Warum sollte man diese 20 kg Säcke also nicht gleich so konstruieren, daß sie zur solaren Wasseraufbereitung verwendet werden können, sobald die Lebensmittel aufgebraucht sind?

Die Multifunktionsbehälter sind mit einem 15 nm Filtervlies ausgestattet und nutzen das Sodis-Prinzip aus UV-A-Strahlung und Wärme, um gefährliche Mikroorganismen und Bakterien im Wasser abzutöten. Besonders clever: Der Sack hat seitliche Halter, mit denen er für den einfachen Transport des Wassers von der Quelle bis nach Hause als Rucksack getragen werden kann.

Swater Grafik

Swater (Grafik)

Eine Variante, bei der auch Solarzellen zum Einsatz kommen, wird im November 2010 vorgestellt. Der Swater stammt von den Designern Chun Yen Tsao und Hsing-Tan Yang und soll auch das Sodis-Prinzip nutzen, um destilliertes Wasser zu erzeugen. Dazu soll der Strom der PV-Zellen genutzt werden, um zum einen eine Heizspirale zu betreiben, das den Verdampfungsvorgang beschleunigt, und zum anderen ein UV-Licht, welches das Waser desinfiziert. Im Vergleich zu den vorangegangenen Systemen klingt das allerdings ziemlich kompliziert, aufwendig und teuer.

Ebenfalls mit Solarzellen funktioniert der Wasser-Rucksack, den die 2010 gegründete Vertriebsgesellschaft Cleanaqua Blue UG mit Sitz in Bonn für 4.250 € anbietet. Der Cleanaqua Mobile wird insbesondere als autarke Versorgung für Trekking-Touren sowie für Rettungsmannschaften in Überschwemmungs-, Erdbeben- und Krisengebieten beworben. Aus kontaminiertem und verschmutztem Wasser aus Brunnen, Zisternen, Bohrlöchern, Flüssen oder Seen kann er (pro Stunde?) 15 bis 25 Liter sauberes und hygienisch einwandfreies Trinkwasser bereitstellen. Die Technologie geht auf die seit 2009 bestehende RT-Roemer Technology Int. UG in Naumburg (Saale) zurück.

Für eine Leistung von 40 – 100 l/h bietet das Unternehmen die Trinkwasserversorgung Cleanaqua Survival an, die in Form einer autarken, kompakten Alu-Transportkiste mit einem großen Solarzellenpaneel im Deckel ausgestattet ist und 7.500 € kostet. Technische Details dazu gibt es leider nicht. Die Firma ist übrigens Partner beim Projekt des Solar-Katamarans SolarWave, mit dem meine Freunde Heike Patzelt und Michael Köhler seit 2010 im Mittelmeer herumschippern (s.d.).

Im November 2010 präsentieren die beiden pensionierten 3M-Ingenieure Bob Nepper und Bill Stevenson ein solar betriebenes Pasteurisier-Gerät für die 3. Welt, der Wasser auf gut 70°C erhitzt. Beide Erfinder sind schon seit langem Mitglieder den Solar Oven Society in Minneapolis. Für das neue Gerät wurde Stevenson von einer bestimmten Art von gewelltem Kunststoff inspiriert, der doppelwandig ist und aussieht wie aus Strohhalmen geformt.

Nepper & Stevenson

Nepper & Stevenson

Das sehr einfach aufgebaute Gerät besteht aus zwei Eimern, dem Pasteurisier, einem selbst gefertigten Thermostat und einigen Polyurethan-Schläuchen. Das Polypropylen-Kunststoff-Paneel ist schwarz lackiert, um so viel Strahlungsenergie wie möglich zu absorbieren. Eine dünne Schicht aus transparentem Mylar über dem Paneel hält den Wind davon ab, die Strahlungswärme wegzuwehen, die auf einen darunter befindlichen Schaum übertragen wird, der die Temperatur hält. Das Gerät produziert 15 Liter pro Stunde Sonnenschein.

Im Dezember 2010 gewinnt ein Studententeam der University of Washington einem mit 40.000 $ dotierten Preis für ihre Idee, wie man die Nutzung der solaren Desinfektion noch sicherer machen kann. Ein Problem vieler Systeme ist nämlich, daß der Benutzer oft nicht weiß, wann er das Wasser endlich sicher trinken kann. Die Studierenden entwickelten deshalb aus äußerst einfachen Teilen eine günstig herstellbare Technik, mit der überprüft werden kann, ob das Wasser schon genügend desinfiziert ist.

Der Beschreibung zufolge scheint es sich um eine kleine Photozelle zu handeln, die registriert, wie viel Licht durch eine mit Wasser gefüllte Flasche dringt und wie viele Partikel das Licht behindern. Wenn genügend Partikel entfernt sind, zeigt ein Sensor, daß das Wasser jetzt trinkbar ist. Die für viele NGOs praktikable Lösung soll im Fall einer Massenproduktion knapp 3,40 $ pro Stück kosten.

Auch das Health Light des Designers Liu Yun soll in Katastrophensituationen helfen, verunreinigtes Wasser wieder trinkbar zu machen. Das – laut Yun – benutzerfreundliche und technisch nicht aufwendige Gerät besteht aus zwei Teilen, von denen eines das Solarpaneel, ein LED-Ummantelung sowie einen Tragegriff beinhaltet, während das andere die Form eines langen Stockes hat, der ins Wasser gesteckt wird. Oben drauf wird das erste Teil gesetzt, sobald die Anlage in Betrieb genommen werden soll.

In dem ‚Stock’ befindet sich auch eine Datenschnittstelle, denn das Health Light analysiert das Wasser und zeigt das Ergebnis durch die wechselnde Farbe der LEDs an, von rot über gelb zu grün – wenn das Wasser mittels einer nicht näher spezifizierten Apparatur ausreichend gereinigt ist.

Solar Ball

Solar Ball

Tatsächlich sehr einfach – und vermutlich auch wesentlich praktikabler – ist der Solarball Wasseraufbereiter des Designstudenten Jonathan Liow von der Monash University, der im März 2011 viel Presse bekommt. Er hat ihn entwickelt, um Menschen in Gebieten zu helfen, in denen sauberes Trinkwasser fehlt. Wie auch die anderen hier beschriebenen Modelle absorbiert die Kugel Sonnenlicht, um Schmutzwasser zum Verdunsten zu bringen. Pro Tag können damit bis zu 3 Liter sauberes Wasser erzeugt werden. Beim Australian Design Awards 2011 gehört der Solarball zu den Finalisten.

Anmerkung: Der Übergang von der solaren Wasseraufbereitung zur solaren Meer- oder Brackwasserentsalzung ist fließend. Ich empfehle daher, auch dort nachzuschauen, denn die meisten Unternehmen, die Großanlagen bauen, setzen aus Marketinggründen stärker auf den Begriff Entsalzung.

Sehr zu empfehlen ist auch der Bericht von Jürgen D. Henning über eine solare Gewächshausdestille mit fünf Verbesserungen. Es ist zwar im Text erwähnt, soll hier aber noch einmal ausdrücklich betont werden, daß diese Innovation gemeinfrei ist. Der im April 2012 veröffentlichte ausführliche Text 'Mit der Heat-Pipe-Still gegen Hunger und Durst in der Welt' ist daher im Archiv unter der Rubrik 'Freie Patente' abrufbar.

Solarleuchten


Solarleuchten – meist Kombinationssysteme aus einem kleinem PV-Paneel und lichtkräftigen LEDs – habe ich schon verschiedentlich in den Übersichten zur Photovoltaik und den LED-Lichtquellen vorgestellt (s.d.).

Hier möchte ich mich auf den speziellen Einsatz in der 3. Welt konzentrieren und das bislang gesammelte Material präsentieren, da es zunehmend mehr internationale Initiativen gibt, die entsprechende Programme umsetzen. Ich kann deshalb auch keinen Anspruch auf Vollständigkeit erheben – und würde mich über entsprechende zusätzliche Hinweise sehr freuen.

Das Thema an sich ist wichtig genug: Schätzungen von 2007 zufolge emittieren Petroleumlampen in den Häusern der Menschen benachteiligter Gebiete auf der ganzen Welt jedes Jahr zwischen 200 und 250 Mio. Tonnen CO2 – ganz abgesehen von dem schädlichen und gesundheitsgefährdenden Rauch und Ruß, den häufigen Bränden in den schlichten Holz- und Bambushütten, sowie den Augenproblemen durch die mangelhafte Beleuchtung. Eine dreistündige Kerosinbeleuchtung pro Nacht soll in etwa dem Rauchen von zwei Schachteln Zigaretten am Tag entsprechen.

Einer der frühen Pioniere ist der gebürtige Schweizer Alex Zahnd, der sich seit 1999 in Nepal mit der Umsetzung von Technologien der Erneuerbaren Energie in abgelegenen und verarmten Bergdörfern beschäftigt. Ab 2003 wird er durch die private Einzelinitiative von Stefan Lanz und Hanna Ziegler Licht in Nepal gefördert, und bis 2004 hat Zahnd mit Hilfe lokaler Mitarbeiter bereits 124 Pit-Latrinen gebaut, 132 holzsparende Kochherde und 63 solare Hausbeleuchtungen mit 3 W LED Lampen installiert.

2006 erreicht sein Projektbudget fast 250.000 $, wobei die wichtigsten Spender die in Bermuda beheimate ISIS-Stiftung ist, die LUTW (s.u.) und der Ökostrom-Anbieter Energreen. ISIS ist eine reine Frauenorganisation aus den USA und wurde von zwei Banken-Spezialistinnen gegründet, welche Ihren finanziellen Background zum Wohle der 3. Welt einsetzen.

LUTW in lokaler Herstellung

LUTW in lokaler Herstellung

Unter dem programmatischen Titel Light Up The World (LUTW) beliefert Dave Irvine-Halliday mittels seiner im kanadischen Calgary beheimateten gleichnamigen Stiftung seit 2001 Entwicklungsländer mit Low-Cost Solar-Beleuchtung-Sets, den er im Laufe von vier Jahren entwickelt hat. Für seinen Unternehmungsgeist wird er unter anderem mit dem Rolex Award ausgezeichnet. Das Geld nutzt er, um seine einfachen Solar/Batterie/LED-Sets auch in Nepal, Indien und Sri Lanka zu verbreiten. Bis 2010 verhilft die Initiative rund einer Million Menschen in 27.000 Haushalten, die sich auf 50 Länder in Asien, Südamerika und Afrika verteilen, zu elektrischem Licht. Dabei wird auf die Implementierung einer lokalen Produktion geachtet, um das Haupthindernis einer massenhaften Verbreitung zu überwinden: Die Herstellungs-, Transport- und Einfuhrkosten.

Die LUTW-Beleuchtungssysteme bestehen typischerweise aus einem 5 W Solarpanel, einer wartungsfreien 12 V / 7 Ah Blei-Säure-Batterie sowie zwei LED-Lampen. Würde das Set in einem entwickelten Land hergestellt werden, würde es fast 100 $ kosten. So kommen nur einzelne Komponenten aus dem Ausland, z.B. die LEDs, die in den USA und Japan gemacht werden.

Einen christlichem Hintergrund hat die seit 2001 bestehende Initiative der non-profit Firma SonLight Power Inc. (SLP) aus Cincinnati, Ohio. Unter dem Motto Taking Light Into Darkness werden größere photovoltaische medizinische Kühl- und Lichtsysteme in Honduras installiert, solare Beleuchtungssysteme für Kirchen u.ä.m. Im Jahr 2008 wird die 50. Anlage gefeiert.

In Australien startet das Centre for Appropriate Technology 2002 ein Programm mit dem Namen Bushlight – weshalb ich es auch an dieser Stelle hier aufführe. Es zielt darauf ab, die Lebensumstände indigener Gemeinden in abgelegenen Regionen durch den Zugang zu nachhaltigen erneuerbaren Energien zu verbessern. Bis 2011 werden über 140 Systeme in mehr als 120 Gemeinden installiert. Neben den Baby Bushlight Solaranlagen mit 1,5 bzw. 3 kWh pro Tag (für Licht, kleine Ventilatoren und energieeffiziente Kühlschränke) werden auch Anlagen auf Gemeindeebene mit Leistungen zwischen 6 und 250 kWh pro Tag entwickelt und angeboten, welche von den Gemeinden allerdings käuflich erworben werden müssen.

Die 2004 von Amit Chugh gegründete Firma Cosmos Ignite Innovations PTV Ltd. in New Delhi erhält umgehend die Unterstützung des erfahrenen Gründungskapitalgebers Vinod Khosla. Produkt der Firma ist die LED-Solarlampe MightyLight, mit der auch Handys aufgeladen werden können. Die 45 $ (später: 55 $) teure wasser- und stoßfeste Leuchte kann aufgestellt, an einem Haken aufgehängt oder mittels ihres Griffs getragen werden. Mitgründer Matt Scott erzählt, daß er während seines BWL-Studiums an der Stanford University von der Light Up the World Foundation inspiriert wurde. Über die Quantität der Verkäufe schweigt sich das Unternehmen aus.

BoGo Solartaschenlampe

BoGo

Preislich eindeutig günstiger ist das Solarlicht der Firma SunNight Solar von Mark Bent in Houston, Texas. Ihre BoGo Taschenlampe wird nach dem Motto ‚Buy one, give one’ vertrieben. Für jede der zu einem Preis von 25 $ online verkaufte Lampe wird eine gleiche in ein Entwicklungsgebiet verschenkt. Alleine 2007 soll das Unternehmen Taschenlampen im Wert 1 Mio. $ verkauft haben. 2011 gibt es drei Modelle im Angebot, für 20, 29 bzw. 39 $. Sie sind auch in Katastrophengebieten äußerst gefragt.

Der mobile solarbetriebene Stromversorger Sun Set der Firma Würth Solergy (später: Würth Solar) aus Marbach am Neckar wird 2006 mit dem Internationalen Designpreis Baden-Württemberg gewürdigt. Das Design stammt von der KPG Design Group GmbH in Täferrot und ist sowohl für den Einsatz in Ländern der 3. Welt zur Beleuchtung von Hütten als auch für den Einsatz in Katastrophengebieten konzipiert.

Das relativ aufwendige System mit zwei abnehmbaren Lampen wird von Telefunken Solar in Kooperation mit Würth Solar produziert und exklusiv in der Dritten Welt vermarktet. In einem Solarleuchten-Test, den das Bundesministerium für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung und die Deutschen Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit (GTZ) GmbH 2009 durchführen, geht die Sun Set Solarleuchte als Testsieger der technischen Prüfung hervor.

Die Firma Freeplay Energy, die ich schon mehrfach im Kapitel Muskelkraft genannt habe, will mit Hilfe ihrer non-Profit Stiftung Freeplay Foundation, der Lemelson Foundation und Persönlichkeiten wie Tom Hanks saubere und erneuerbare Energie nach Ruanda bringen. Ziel ist der Austausch alter, umweltbelastender und gefährlicher Kerosinleuchten durch extrem haltbare und solarbetriebene Lifelight LED-Lampen, die außerdem mir einer patentierten Aufzieh-Technologie ausgestattet sind.

Kiran im Vergleich mit Kerosinlampe

Kiran im Vergleich
mit Kerosinlampe

Die bislang wohl preisgünstigsten Solar-Laternen entwickelt die 2007 von Ned Tozun und Sam Goldman in San Francisco gegründete Firma D.Light. Neben den etwas anspruchsvolleren Modellen der Nova- und Solata-Serie, die ebenfalls in Hong Kong designt und im chinesischen Shenzhen produziert werden, bekommt das Unternehmen insbesondere mit der Solarlampe Kiran (in Sanskrit: Lichtstrahl) ungewöhnlich viel Presse: Das als ,Kerosene Killer’ bezeichnete Leuchtgerät kostet trotz seiner relativ robusten Bauweise nur 10 $. Für eine volle Aufladung muß es 8 h im Sonnenlicht stehen, gibt dann aber auch 8 h lang schwaches bzw. 4 h starkes Licht ab, das mindestens 4 Mal stärker ist als das einer voll aufgedrehten Kerosin-Leuchte.

Im Zuge der Weiterentwicklung wir die Kiran Solarleuchte durch ein gleichteures Modell mit verbesserter Batterie und stärkeren LEDs ersetzt, das unter der Bezeichnung d.light S10 vermarktet wird. Im Mai 2011 bringt d.light eine weitere Solarlaterne unter dem Namen d.light S1 auf den Markt, die sich speziell an Schüler richtet und im Grunde eine Art solares Leselicht darstellt. Mit nur 8 $ ist der Preis auch diesmal so gut wie unschlagbar. Die Firma behauptet zu diesem Zeitpunkt, daß ihre Lampen die Lebenssituation von bislang zwei Millionen Menschen in mehr als 40 Ländern verbessert haben, insbesondere in Indien und Afrika. Bis 2015 sollen es 50 Mio., und bis 2020 sogar 100 Mio. Menschen werden.

Auch Prof. Toby Cumberbatch arbeitet ab 2007 mit seinen Studenten an dem Privatcollege Cooper Union in New York City an einem Solarlicht-Projekt, das von der US-Umweltschutzbehörde EPA gefördert wird. Ziel ist es, ein solarbetriebenes Beleuchtungssystem mit weißen LEDs und PV-Modul für ländliche Gemeinden in Ghana, Kenia und Ruanda zu konzipieren, zu bauen, zu installieren und zu testen, das für seine Produktion keine speziellen Werkzeuge oder hoch qualifizierte Arbeitskräfte benötigt.

Man besinnt sich auf Material, das es vor Ort bereits gibt, und konzentriert sich auf einen sehr sinnvollen Selbstmontage-Ansatz mit Kaffeedosen, Milchdosen u.ä., wobei die Bauelemente wie LEDs, Platinen, Chips und Solarzellen aus den USA geliefert werden. Teile der Laternen werden auch aus Lehm getöpfert. Um das Licht der LEDs, die nur in eine Richtung strahlen, effizient zu verteilen, erweisen sich alte Plastikflaschen als geeignet.

Cooper Union DIY-Projek

Cooper Union DIY-Projekt

Die Batterien für die einzelnen Laternen sowie die Autobatterie für die Ladestation werden allerdings vor Ort gekauft. Womit wir auch bei einem signifikanten Unterschied zu den bisherigen Ansätzen sind: Das vorliegende Design beruht nämlich auf einer zentralen Sub-Ladestation. Dies bedeutet, daß den einzelnen Gemeinden zwar 50 separate Laternen, aber nur eine solar versorgte Ladestation zur Verfügung gestellt werden, wo die Batterien der Laternen aufgeladen werden. Diese funktionieren dann für drei Tage, bis sie erneut geladen werden müssen.

Die Solarlampen sollen aber nicht als Almosen verteilt werden. Wenn die Menschen die Laternen kaufen, müssen sie sie zum Selbstkostenpreis erwerben. In diesem Preis ist auch ein gewisser Gewinn enthalten, damit sich die Geschäftsidee zu einem Selbstläufer weiterentwickeln kann. Interessanter Nebeneffekt: Die Menschen mit den Laternen werden häufig(er) zu Hochzeiten, Beerdigungen und dergleichen eingeladen.

2008 vereinbaren die niederländische Regierung und der Elektronikkonzern Philips eine Kooperation mit dem Ziel der Entwicklung einer mit Solarzellen betriebenen, kostengünstigen und netzautarken Beleuchtung. Als ersten Prototyp testet das Unternehmen eine Solar-Laterne mit dem Namen Uday Mini Solar, die tagsüber mit Sonnenlicht aufgeladen wird und nachts für vier bis fünf Stunden Licht liefert. Die niederländische Regierung fördert das Projekt mit 3 Mio. €, die primär für die Ausbildung und Schulung von Multiplikatoren vor Ort eingesetzt werden sollen. Im Rahmen eines SMILE genannten Projekts will Philips bis 2015 rund 10 Mio. Menschen in 14 afrikanischen Ländern den Zugang zu bezahlbarer und nachhaltiger Beleuchtung ermöglichen.

Inzwischen bietet das Unternehmen eine Reihe weiterer autarker Lichtsysteme an, die allerdings alle in der mittleren Preisklasse liegen. Eine besonders interessante Innovation ist das 2009 eingeführte solare Leselicht My reading light, das insbesondere Schulkindern ermöglichen soll, ihre Hausaufgaben auch nach Sonnenuntergang zu machen (da sie tagsüber oft auf dem Feld, bei der Herde oder in den familiären Kleinbetrieben mitarbeiten müssen).

Sunpod

Sunpod

Nichts mehr hört man von dem Sunpod, einem Beitrag zum James Dyson Award 2008, das als integriertes System den Lichtbedürfnissen der Landbevölkerung in Äthiopien entgegenkommen sollte.

Mehr Details gibt es über das MoonLight Solarlicht (in Khmer: Ampoul Preahchan) der Industriedesign-Studenten Ana Maria Alvarez, Loucas Papantoniou, Stephanie Wirth und Doortje van de Wouw (Team LUMEN) der TU Delft zu berichten, mit dem sich diese an dem Feel The Planet Earth 2008 Designwettbewerb beteiligen.

Während eines dreimonatigen Aufenthalts in Kambodscha entwerfen sie in Zusammenarbeit mit dem 2006 von drei Hölländern gegründeten lokalen Unternehmen Kamworks Ltd. eine erschwingliche solarbetriebenen LED-Lampe für die ländliche Bevölkerung des Landes. Die portablen Lampen, die man auch um den Hals tragen kann, werden zu einen Endpreis von 25 $ verkauft. Sie haben 6 LEDs und sind auch dimmbar, um energiesparend als Nachtlicht genutzt zu werden. Zum Laden der Li-Io-Batterie gibt es eine 0,5 W Solarzelle.

Auch in Indien läuft 2008 ein gewaltiges Solarlampen-Projekt an, daß von dem in der Hauptstadt Neu-Delhi beheimateten Institut für Ressourcen und Energie (Teri) begründet wird. Das Institut mit dem Status einer Universität startet die Solarlampen-Kampagne Licht für eine Milliarde Leben als Graswurzelbewegung, die vor allem auf das Hinterland Indiens ausgerichtet ist, wo fast 70 % der Bewohner noch keinen Leitungsstrom beziehen, und rund 60 % nicht ohne die (noch) allgegenwärtigen Kerosinlampen auskommen.

Ladestation in Indien

Ladestation in Indien

Mit Unterstützung des indischen Ministeriums für Neue und Erneuerbare Energien, das mittelfristig 30 Millionen Solarlampen beschaffen will, hat das Teri-Institut inzwischen in einem Dutzend Bundesstaaten zentrale Ladestationen aufgestellt, an denen sich bis zu 50 Lampen gleichzeitig mit Sonnenenergie aufladen lassen. Die Solarlampen selbst gibt es für eine tägliche Leihgebühr von 3 - 6 Rupien am Tag, was etwa 4 - 9 Euro-Cent entspricht. Langfristig soll das Projekt sogar 200 Millionen Solarlampen umfassen. Und auch hier ist ein unerwarteter Nebeneffekt zu verzeichnen: Die Solarlampen sorgen dafür, daß wild lebende Elefanten die hell erleuchteten Orte meiden.

Derselbe Effekt wird auch in Bezug auf andere Tiere berichtet: Nachdem Vinoj Kanaya, ein Seidenraupen-Züchter, zwei solarbetriebene Lichter installiert hat, nehmen Angriffe von tödlichen Kobras merklich ab, da die Schlangen durch das helle ‚Solarlicht’ vertrieben werden. Außerdem sei es billiger als Kerosin, es gibt weniger Unfälle und Verbrennungen, und sowohl seine Helfer als auch seine Seidenraupen würden ohne den Rauch und die Dämpfe von Petroleumlampen viel besser arbeiten.

Bei diesen Lampen handelt es sich sogar um ein lokales Produkt: Der Erfinder und Elektronik-Unternehmer D.T. Barki war bereits 2001 mit der solarbetriebenen Leuchtstofflampe namens Aishwarya auf den Markt gekommen, die allerdings 34 $ kostete und damit für seine eigentliche Zielgruppe viel zu teuer war. Also fügte Thakkar eine zusätzliche Ladebuchse für Handys hinzu – und schon konnten die Dorfbewohner rechtfertigen, die monatliche Rate von 2 $ abzuzahlen. Mußten sie doch zuvor oftmals in Nachbardörfer laufen, um einen Anruf zu tätigen – was nicht selten mit einem einstündigen Fußmarsch verbunden war.

Innerhalb von fünf Jahren produziert und vertreibt Thakkars Firma Noble Energy Solar Technologies Ltd. (NEST) schon 65.000 Stück dieser Solarlampen, die mit energieeffizienten 5 W Kompakt-Floureszenz-Lampen (CFL) ausgestattet sind. Außerdem wird der Unternehmer 2005 mit dem Ashden Light Award ausgezeichnet - nicht nur für die Entwicklung an sich, sondern auch dafür, daß er einen Wege gefunden hat, sie billig und gut zu produzieren, sowie für den Finanzierungsmechanismus, um sie trotz des hohen Preises erfolgreich zu vermarkten. Bei dem oben bereits erwähnten deutschen Qualitätstest ist auch diese Solarlampe unter den Gewinnern. Später folgt auch ein Modell, beim dem LEDs als Beleuchtungskörper eingesetzt werden.


Solar Pebble

2010 entwickelt der Designer Adam Robinson für die britische Firma Plus Minus Design Ltd. aus Leeds das Konzept einer Solar-Leuchte, die gleichzeitig als Ladegerät für kleine Elektronikgeräte dienen soll. Der Solar Pebble soll vorrangig in den Entwicklungsländern Afrikas als kostengünstige Licht- und Stromquelle dienen.

Die Leuchte ist klein genug, um herumgetragen, auf der Vorderseite eines Fahrrades angeklemmt oder von der Decke eines Hauses gehängt zu werden. Mit einer 12-stündigen Aufladung kann sie einen ganzen Tag lang Licht abgeben. Das Produkt soll Mitte des Jahres auf den Markt kommen.

Mitte 2010 unterzeichnen die beiden Unternehmen MIC Electronics und Beltron Telecom Green Energy Systems Ltd. (BTGES) eine Vereinbarung, um 330.000 LED-Lampen in den ländlichen Gebieten des indischen Bundesstaates Bihar zu verteilen.

MIC Electronics hat gleichartige Vereinbarungen bereits mit der Indian Oil Corporation getroffen, einem der führenden indischen Öl-Unternehmen, um diese Lampen in sieben anderen Staaten des Landes zu verteilen. Die Lampen können entweder durch Sonnenkollektoren oder in Ladestationen aufgeladen werden, die mit Biokraftstoff aus landwirtschaftlichen Rückständen oder tierischen Abfällen betrieben werden. Ziel ist es, innerhalb von 3 Jahren 10 Millionen Lampen zu verteilen.

Ein weiteres ähnliches Projekt, das Anfang 2008 von dem Energy and Resources Institute (TERI) in Neu Delhi ins Leben gerufen wurde, soll sogar schon 200 Millionen solarbetriebene Laternen in Dörfern im ganzen Land verteilt haben. Im Rahmen der Nachhaltigkeits-Initiative Lighting a Billion Lives (LABL) soll eine Milliarde Menschen in ganz Indien und im Ausland mit Licht aus solarbetriebenen LED-Laternen versorgt werden.

Tatsächlich findet sich auf der TERI-Hompage nur ein undatierter Artikel darüber, demzufolge die LABL-Initiative seit ihrer Einführung rund 30.000 Haushalte in mehr als 550 Dörfern in 15 indischen Bundesstaaten mit Solar-Laternen hat. Die Lampen werden an zentralen Solartankstellen aufgeladen und von den Dorfbewohnern für eine geringe Gebühr gemietet.

Als Beispiel für die Vielzahl von Kleinprojekten, die von den unterschiedlichsten Akteuren initiiert werden, sei das Solar Recharchable Latern System (SLRS) Projekt in Laos genannt, das die Münchner Solaventus-Stiftung gemeinsam mit den Firmen eco:factum und Kaiser Solar durchführt und finanziert. Lokale Partner sind das Lao Institute For Renewable Energy (LIRE) sowie die Firma Sunlabob Renewable Energy Ltd. Laos gehört zu der Gruppe der am wenigsten entwickelten Länder und gilt gemeinsam mit Kambodscha als das ärmste Land Asiens, in dem rund 67 % der auf dem Land lebenden Menschen keinen Zugang zu Elektrizität haben (Stand 2008).

Auch bei diesem Projekt werden die Solarlampen gegen ein geringes Entgelt in der dorfeigenen, zentralen Ladestation aufgeladen. Mit diesem Beitrag investieren die Dorfbewohner gleichzeitig in die Zukunft des Projektes, denn die Ladestation wird von einem im Dorf einheimischen Techniker betrieben und gewartet, der damit den Lebensunterhalt für sich und seine Familie verdient. Die Umsetzung eines solchen Projektes für 50 Haushalte erfordert eine Grundfinanzierung von 8.000 €.

Das in Hongkong ansässige und von dem amerikanischen Erfinder Steve Katsaros gerade neu gegründete Unternehmen Nokero International Ltd. (für: No Kerosene) stellt 2010 ebenfalls eine Solar-Leuchte vor, die in Entwicklungsländern anstatt der bisherigen Kerosin-Lampen eingesetzt werden soll. Die Modelle N100 bzw. N200 sind mit 1.000 mAh Batterien und Leuchtkörpern aus vier LEDs ausgestattet. Energie erhält die Lampe über ein kleines Solarpaneel, das dem Stand der Sonne nachgerichtet werden kann. Nach einer eintägigen Ladezeit kann die Lampe bis zu 6 h lang Licht spenden, während es im ‚Turbo-Task-Modus’ für ungefähr 2,5 h ein besonders helles Licht gibt.

Nokero Solarlicht

Nokero Solarlicht

Eine Solarleuchte des Modells N200 kostet 20 $, bei größeren Stückzahlen nur 15 $, während das Vorgängermodell N100 mit vier kleinen Solarzellen etwas günstiger ist (Einzelpreis 15 $, höhere Stückzahlen ab 10 $). Laut Nokero sind bislang 50.000 Stück produziert und vorrangig im Irak, in Kenia, Marokko und Pakistan eingesetzt worden. Besonders clever: Die Halterung ist wie der Schraubfuß einer Glühlampe geformt, womit sie sich in jeder entsprechenden Halterung leicht befestigen läßt.

Es gibt aber auch Alternativen zum Solarzellen-Betrieb. Im Sommer 2010 testen Studenten und Dozenten der Arizona State University (ASU) die Erfindung ihres Kommilitonen Michael Pugliese in ländlichen ghanaischen Dörfern. Bei dem Twig Light handelt es sich um eine kreisförmige LED-Leuchte, die von einem Holzfeuer betrieben wird. Dabei wird die Biomasse innerhalb einer undurchsichtigen Box verbrannt, wo die Hitze einen thermoelektrischen Generator betreibt, der Strom für das Licht und das Laden von Mobiltelefonen erzeugt.

Der kompakte Generator überbrückt eine Lücke zwischen zwei, jeweils 15 cm langen Aluminium-Kammern, von denen eine den heißen Brennraum darstellt, während die andere mit Wasser gekühlt wird. Die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Kammern treibt den Generator an. 2009 hatte das Team von der National Collegiate Inventors and Innovators Alliance eine Förderung in Höhe von 16.000 $ bekommen, um das System im Rahmen des universitätsinternen GlobalResolve Programm zu entwickeln und zu erproben.

Eine Umsetzung für das Verbrennen von Holzkohle erfordert später ein leicht verändertes Design, Partner dabei ist das Centre for Energy, Environment and Sustainable Development, eine lokale Organisation in Ghana. Sobald die Entwicklung marktreif ist, wollen die ASU-Studenten bei der Gründung kleiner ghanaischen Unternehmen helfen, welche die Lichter produzieren und auf dem lokalen Markt verkaufen sollen.

Dissigno LED-Leuchten

Dissigno LED-Leuchten

Eine weitere Alternative wird mit Muskelkraft betrieben. Die von Gary Zieff 2005 in San Francisco gegründete Firma Dissigno arbeitet mit gemeinnützigen Gruppen und Gemeinschaften in Haiti, Indien und Tansania zusammen. In Haiti implementiert sie ein System, bei dem Menschen tragbare LED-Leuchten für 2 $ pro Monat mieten können. Aufgeladen werden die 12 V Batterien der Lampen durch ein pedalbetriebenes Gerät – mit jeweils sechs Stunden ‚strampeln’. Beim Betrieb der 1,5 W LEDs über mehrere Stunden jede Nacht reicht die Aufladung etwa einen Monat. Unterstützt von der Weltbank sollen ab 2010 auch in Tansania Vermietungssysteme für bis zu 6.000 Solarlichter installiert werden, die von 20 Pedalgeneratoren aufgeladen werden. Die Generatoren selbst werden in Handarbeit in Nepal gefertigt und können sehr einfach gewartet werden – ein wesentlicher Vorteil gegenüber der Photovoltaik.

Das Erdbeben in Haiti war auch der Anlaß für Anna Stork und Andrea Sreshta vom Design-Studio an der Columbia University of Architecture, um sich mit einem neunen solarbetriebenen Lichtkörper zu befassen. Das Ergebnis mit dem Namen LuminAID soll die unsicheren Bedingungen in den Zeltstädten während der Nacht verbessern. Es handelt sich im ein kleines PV-Modul nebst Batterie und LED, das zwischen zwei Lagen Kunststoff-Folie eingeschweißt ist und dadurch vor Beschädigungen geschützt sowie wasserdicht ist.

In aufgeblasenen Zustand kann die Solarleuchte auch auf einer Wasseroberfläche schwimmen. Nach einer 5-stündigen Aufladung kann 4 – 6 Stunden Licht abgegeben werden. Im April 2011 gewinnt das Projekt den 1. Preis bei dem Columbia Venture Wettbewerb.

Speziell für Ghana entwickelt Dr. Bowers, Leiter des Institute for Energy Efficiency an der University of California in Santa Barbara, eine kleine solare Leselampe. Diese verbindet eine lichtstarke LED mit einer robusten, wetterresistenten Solarzelle, einem integrierten Schaltung und einem einzelnen AA-Akku. Ein 8-stündige Ladung bietet 4 Stunden Leselicht in der Nacht.

Unite-to-Light Projekt

Unite-to-Light Projekt

Zur Verbreitung der Solarlampe wird im kalifornischen Goleta die Initiative Unite-to-Light gegründet, welche die Lampen in Partnerschaft mit der non-profit Organisation Pangaea Network und der Presbyterian Church zu einem Preis von 12 $ verkauft. Bis Ende 2010 sind bereits 10.000 Lampen nach Ghana, Uganda und Kenia ausgeliefert worden, und bis Ende des Jahres sollen insgesamt 100.000 Stück produziert werden.

Eine ähnliche Solarlampe wird von der in Melbourne beheimateten und 2005 von Stewart Craine gegründeten australischen Firma Barefoot Power Pty. Ltd. vertrieben, nachdem der Gewinn eines niederländischen Businessplan-Preises 2006 die ersten Kapitalgeber an Bord holt. Die Leuchten namens Firefly kommen aus China und werden mit einer Gewinnmarge von 20 – 30 % verkauft.

Als das Unternehmen im März 2010 eine Förderung der EU in Höhe von 1 Mio. € erhält, hat es in Uganda und Kenia bereits 50.000 Haushalte erreicht und mittels zweier Tochtergesellschaften Dutzende neuer Arbeitsplätzen geschaffen. Weitere 50.000 Haushalte profitieren in über 30 Ländern von der solaren Lichttechnologie, darunter in Papua Neuguinea, Vanuatu, Haiti, Indien, Tansania und Ghana. Mit dem neuen Geld sollen nun Initiativen gestartet werden, um bis zu 500.000 Haushalte vom Gebrauch ihrer Kerosinlampen zu befreien.

Besonders interessant ist auch das folgende Projekt, denn es erlaubt mir den Hinweis auf eine überaus erfolgreiche amerikanische Innovation im bereich des sozialwirtschaftlichen Engagements: die Online-Plattform Kickstarter, die es unbedingt auch auf europäischer Ebene geben sollte. Dort können Innovatoren, Erfinder und Gründer in einem kurzen Film und mittels weiterer Unterlagen ihr jeweiliges Anliegen vorstellen und den benötigten Finanzierungsbedarf nennen. Die Frist ist limitiert, und spenden kann man ab 1 $ aufwärts.

WakaWaka solar LED lamp Design

WakaWaka solar LED lamp
(Design)

Im vorliegenden Fall handelt es sich um das Konzept einer kleinen und robusten Solar/LED-Lampe, die sich auf jede Flasche stecken läßt – zum Aufladen oder als Tischleuchte. Die Idee der WakaWaka solar LED lamp stammt von Camille van Gestel und seinem Team Off-Grid Solutions. Nach einem Ladetag sind 16 h Lichtabgabe geplant, der Preis soll bei maximal 10 $ liegen, und die Handybatterie kann damit auch aufgeladen werden.

Vorbestellungen (für eine limitierte Auflage) werden für 35 $ entgegengenommen, um den Start des Projekt zu unterstützen. Später wird der ‚offizielle’ Preis 40 $ betragen.

Tatsächlich gehen bis zum Ende der Frist sogar weit mehr als die benötigten 30.000 $ ein. Insgesamt 787 Spender und Vorbesteller, welche die Verwirklichung des Projekts aus Freude und Begeisterung unterstützen, zahlen zusammen 48.399 $ ein – und ermöglichen dem jungen Team, ihr Projekt zu (kick-)starten ... ganz ohne die Last langwieriger und fragwürdiger Kredit- oder Förderanträge!

Das oben schon einmal erwähnte Prinzip ‚Buy One, Give One’ verfolgt auch die Firma Lemnis Lighting aus San Francisco. Jede Bestellung des Pharox Solar Kits wird mit einem weiteren Exemplar honoriert, das der Anfang 2011 neu gegründeten non profit Stiftung Empowered by Light zur Verfügung gestellt wird. Die Lampen werden dann Schulen in ländlichen Gemeinden in Afrika übergebe, die keinen Zugang zu Elektrizität haben. Der empfohlene Verkaufspreis beträgt 39,95 $ je Stück, während es über die Weihnachtszeit die Möglichkeit gibt, für 49,95 $ zwei Stück zu erwerben, von denen der zweite Kit direkt dem Solar: Sambia Programm zugute kommt.

Die Pharox Kits bestehen aus einem 1,5 W Solarpaneel und einer kugelförmige LED-Lampe mit integrierten USB-Port und Ladegerät. Das Paneel kann leicht positioniert werden und ist in der Lage, die Batterie des Kits innerhalb von acht Stunden vollständig aufzuladen. Je nachdem, welche von drei Einstellungen verwendet wird, kann die LED-Lampe dann zwischen 8 und 45 Stunden lang Licht liefern. Im Zuge des Empowered by Light-Programms hat Lemnis bereits mehr als 1.000 Solar-Kits an Schulen in Sambia geliefert, Ziel ist es allerdings, 5.000 solarbetriebene Leuchten zu spenden.

Mit der Empowered by Light-Initiative arbeitet auch die Solarfirma Sungevity zusammen, welche die Verteilung des Pharox Solar Kits unter dem Motto Every Child Has a Light verfolgt. Für jede neu aufgestellte Solaranlage spendet das Unternehmen ein Kit nach Sambia.


Aufgrund der Wichtigkeit dieses Themas habe ich Anfang 2012 mit Unterstützung eines interdisziplinären Teams eine Initiative lanciert, die während der Rio +20 Konferenz im Juni 2012 in Brasilien vorgestellt werden sollte. Es gelang jedoch nicht, mit den involvierten Stellen überhaupt in direkten Kontakt zu treten (das Büro der UNO in Bonn ist manchmal halbtags besetzt und nicht einmal in der Lage, eine Antwort auf die entsprechende Anfrage zu geben - und dies trotz wochenlanger Versuche!).

Der dreiseitige Text der Initiative Ein Jahr für die Zukunft befindet sich hier im Archiv. Ich bitte um Ihre Unterstützung dabei, das Konzept weiter zu verbreiten (es gibt hier auch eine englische Version zur Weitergabe!).

Solarpumpen


Das einzige Verfahren, das schon früh praktische Anwendung findet, stammt von der französischen Firma Sofretes. Diese Anlage arbeitet im Niedertemperaturbereich mit Frigen als Arbeitsmedium, wodurch als Ener­giesammler schon einfache Flachkollektoren ausreichen (Stand 1979). Anlagen, die statt dessen mit Wasser als Arbeitsmedium funktionieren, benötigen wegen dessen höherer Arbeitstemperatur stark konzentrierende und der Sonne stetig nachgeführte Sammler – was die Konstruktion um ein vielfaches komplizierter macht.

Ein noch einfacheres Modell wird 1979 von der IPAT (TU-Berlin) vorgestellt. Dabei handelt es sich um eine Vorrichtung, zu der auch eine Membranpumpe ohne gleitende Teile gehört – womit sich das System auch zur Förderung von Sand- oder schlammhaltigem Wasser eignet. Als Arbeitsmedium wird in Flachkollektoren solarbeheiztes n-Pentan eingesetzt. Es werden aber auch andere, weniger aggressive und ungiftige Verbindungen erprobt. Der Vorschlag der IPAT berücksichtigt im besonderen, daß die für das Gesamtsystem benötigten Teilkomponenten möglichst alle in den jeweiligen Anwenderregionen hergestellt werden können, und daß das technische Prinzip auch ungeschulten Menschen verständlich und einsichtig ist, damit die Anwender in der Lage sind, das System selber instand zu halten bzw. zu reparieren.

Natürlich liegt auch der Einsatz von PV-Systemen für solare Wasserpumpen nahe, weil sich die allgemeine technologische Entwicklung und Umsetzung schon seit langem auf elektrisch betriebene Tauchpumpen konzentriert. Besteht am Brunnen sogar eine Netzanbindung, dann läßt sich mit einem angebots- und bedarfsorientierten Mischprogramm eine optimale Anlagennutzung realisieren (s.u.).

In den 80ern beginnen viele Pumpenfirmen auch für den solaren Betrieb geeignete Modelle anzubieten. 1982 listet der Katalog des dänischen Unternehmens Grundfos schon 22 verschiedene Größen bis 1,5 kW auf, zu Preisen von 10.000 $ bis 15.000 $ und einer erwarteten Lebensdauer von bis zu 20 Jahren.

Ab 1987 wird am Fachbereich Maschinenbau der TU-Berlin an der Entwicklung einer einfachen Kreiselpumpe in Schweißkonstruktion gearbeitet, die für den solaren Einsatz geeignet und in den Ländern der 3. Welt selbst herstellbar ist. Wie einem Bericht der Publikation TU-International zu entnehmen ist, wird ein entsprechendes zweijähriges Kooperationsprojekt mit Ghana allerdings erst 1997 bewilligt.

1994 wirbt die deutsche Heizungsbaufirma Herrmann aus Schwerte mit der Entwicklung einer solarbetriebenen Stirlingmotor-Pumpe 'Sunwell', die in Indien produziert werden soll. Schon 1986 hatte der Solarpionier Eckhard Weber mit ihrer Entwicklung begonnen, und später eine Lizenz an Herrmann vergeben, doch mit dem Konkurs der Firma endete das Projekt. Erst Jahre später wird die Pumpe von Webers eigener Sunmachine GmbH wieder selbst vermarktet (s.u. Stirling-Motor).

Das Angebot von Grundfos umfasst 2006 Solarpumpen für einen Förderstrom bis 180 m3/Tag,  Förderhöhen bis 200 m und einer Wassertemperatur bis maximal 60°C.

PV-Anlagen


In Mali wird 1978 die (nach Angaben der UNESCO) damals weltgrößte Sonnenenergieanlage in Betrieb genommen. Etwa 200 km südlich von Timbuktu in der Stadt Dire an den Ufern des Niger erzeugen 3.200 m2 Kollektorfläche etwa 80 kW Strom für die folgenden Aufgaben:

  • täglich 8.500 m3 Wasser aus dem Niger sieben Meter hoch zur Bewässerung von 15 Hektar Land hochzupumpen,
  • täglich 600 Kubikmeter Trinkwasser aus 18 m Tiefe für die Versorgung der 10.000 Einwohner von Dire hochzupumpen,
  • den Speicherraum einer landwirtschaftlichen Kooperative zu kühlen,
  • die Kooperative und ein Touristenhotel mit elektrischem Licht zu versorgen.

  • Die Kosten von einer Million Dollar werden von der französischen Regierung im Rahmen des Programmes ‚Neue Energie für die Sahel-Länder’ getragen.

    Das Sowjetische Forschungsinstitut für neuartige Stromquellen stellt Anfang der 1980er Jahre eine Solarpumpe vor, die bei voller Lichteinstrahlung pro Stunde bis zu 1,5 m3 Wasser aus einer Tiefe von 15 m fördert – betrieben von Silizium-Zellen, die auf einer 5 x 1 m großen Tafel montiert sind. Das System, das primär als Wasserschöpfwerk für Weideflächen in Trockengebieten eingesetzt werden soll, besitzt neben einer automatischen Sonnennachführung auch eine automatische Reinigungsvorrichtung, die von Zeit zu Zeit selbsttätig den leistungsmindernden Steppenstaub abkehrt.

    Auch andere Länder – alleine oder im Rahmen von internationalen Kooperation – beschäftigen sich mit der Elektrifizierung entlegener Dörfer mittels Sonnenenergie.

    Im indischen Madras arbeitet Anfang der 1980er Jahre eine 10 kW Anlage der Firma MBB, außerdem beschäftigt man sich mit der Dorfelek­trifizierung durch BMFT-Mittel. Algerien kooperiert mit dem BMZ, und der Irak hat eine intensive Zusammenarbeit mit Frankreich begonnen.

    Im Laufe der Jahre zeigt sich, daß PV-Anlagen in Entwicklungsländern aus wirtschaftlichen Gründen in erster Linie für ‚Insel-Versorgungen’ geeignet sind, also für Orte ohne Anbindung an das bestehende Stromnetz. Man betracht diesen Sektor als Marktnische mit großem Potential in der gesamten südlichen Hemisphäre.

    Ende der 1980er Jahre schätzt man, daß es weltweit etwa 6.000 PV-Solarpumpen gibt, doch nun kommen jährlich etwa 1.500 hinzu. Die EG startet ein Pilotprojekt, bei dem 1.000 Wasserpumpen in der Sahelzone eingesetzt werden.

    1990 gibt das BMFT bekannt, daß es in den vorangegangenen 16 Jahren rund 850 Mio. DM an Fördermitteln für die Nutzung erneuerbarer Energie in Ländern der 3. Welt ausgegeben hat – das sind etwa 37 % des in diesem Zeitraum für die Förderung der erneuerbaren Energie insgesamt aufgewendeten Betrags von 2,3 Mrd. DM (zwei Jahre später lauten die Zahlen aus der selben Quelle allerdings 660 Mio. und 4 Mrd. DM – !?). Mit 23 Ländern bestehen wissenschaftlich-technische Abkommen – wobei sieben davon als Schwerpunktregionen gelten: Indonesien, Brasilien, Argentinien, Mexiko, China, Indien und Ägypten. Diese Auswahl wirft einige Fragen auf, besonders wenn man dabei berücksichtigt, daß es bei den meisten Kooperationsprojekten um Einsatzbereiche der Photovoltaik handelt. Jedenfalls ist zu diesem Zeitpunkt bereits gesichert, daß PV-Wasserpumpen mit Kosten von 0,30 DM/m3 Wasser signifikant unter den Kosten einer Dieselpumpe liegen (ca. 0,40 DM/m3), und das BMFT finanziert daraufhin mit rund 26 Mio. DM eine fünfjährige Felderprobung von 120 PV-Wasserpumpen in acht Ländern der 3. Welt (Argentinien, Brasilien, China, Tunesien, Zimbabwe, Jordanien, Indonesien, Philippinen).

    Trotzdem tuckern auch heute noch, 15 Jahre später, weltweit Millionen und Abermillionen brennstoffverbrauchender Dieselpumpen...

    Ebenfalls um die Sahel-Region geht es bei einem EG-geförderten Projekt, in dessen Verlauf das federführende Comité Permanent Interétas De Lutte Contre La Secheresse Dans Le Sahel in Quagadougou, Burkina Faso, der Siemens Solar GmbH in München zum bis dato größten kommerziellen Einzelauftrag der Photovoltaik-Industrie verhalf. Er umfaßt die Lieferung, Installation und Wartung von PV-Systemen mit einer Gesamtleistung von 640 kW in Gambia, Guinea Bissau, Mauretanien, Senegal und auf den Kapverden. Im Einzelnen handelt es sich um 410 Solarpumpen, 89 Kühl-, 303 Beleuchtungs- und 33 Batterieladesysteme. Die Projektlaufzeit von vier Jahren endet 1994, doch Siemens meldet erst 1996, daß man bis dato eine Gesamtleistung von 540 kW installiert hätte.

    1991 berichtet die GTZ, daß insbesondere auf den Philippinen zwei Nutzungssysteme eine unerwartet hohe Akzeptanz gefunden haben: Solar-Batterieladestationen und Solar-Heimsysteme, die Einzelhaushalte mit einer Minimalstrommenge für Licht, Radio und Fernsehen versorgen. Ähnliche Erfahrung werden auch im Senegal gemacht.

    Um jedoch eine tatsächliche Breitenwirkung zu erzielen sind die PV-Systeme noch immer zu teuer. Das Worldwatch-Institut geht Mitte 1992 davon aus, daß die Installationskosten für eine 35 – 50 W Anlage zwischen 800 und 1.000 DM betragen – für viele Menschen der 3. Welt also völlig unerschwinglich. Dabei reicht eine derartige Anlage gerade mal dazu aus, 4 – 6 schwache Glühbirnen oder ein Radio drei bis vier Stunden lang zu betreiben. Trotzdem amortisiert sich ein derartiges System in weniger als fünf Jahren, wenn man die monatlichen 15 – 20 DM zugrunde legt, welche pro Haushalt sonst für Wegwerfbatterien und Kerosin ausgegeben werden.

    1993 wird geschätzt, daß inzwischen weltweit etwa 15.000 PV-Wasserpumpen im Einsatz sind – die Zuwachsrate beträgt jährlich zwischen 1.000 und 2.000 Stück. In diesem Jahr wird in Indonesien das weltweit bedeutendste Photovoltaikprojekt eingeleitet, bei dem in den folgenden 5 Jahren rund 1 Mio. Klein-PV-Anlagen (50 W) für Hausstrombedürfnisse an interessierte Dorfbewohner verkauft werden sollen. Langfristig sollen sogar alle 60 Mio. Bewohner des Inselstaates versorgt werden. Der Auftrag für die ersten 2.000 Systeme geht an eine deutsche Firma.

    Auf der 12. Europäischen PV-Konferenz in Amsterdam, die 1994 von der EG-Kommission veranstaltet wird, präsentiert man das Programm Power for the World, das die Installation von mehreren Millionen PV-Anlagen in aller Welt umfaßt. Zu diesem Zeitpunkt errichtet die deutsche DASA Solarpumpen im argentinischen Buschland und solargestützte TV-Relaisstationen in der Inneren Mongolei. Das Unternehmen hat ferner den Auftrag, bis 1996 vier Dörfer auf Hainan, einer Insel im Südchinesischen Meer komplett mit Solarstrom zu versorgen.

    PV-Sytem in der Mongolei

    PV-Sytem in der Mongolei

    1995 soll es weltweit bereits 157.000 Dörfer geben, die mit Solarstrom versorgt werden. In Indien geht man sogar einen Schritt weiter und beginnt 1996 mit dem Bau einer ‚Solarzone’ in der Thar-Wüste, wo neben Aufwindkraftwerken (s.d.) auch PV-Anlagen mit einer Gesamtkapazität von 5.000 MW installiert werden sollen. 1997 beginnt die Solar Century Initiative mit ihren Investitionen: GAIA Kapital, eine von Rolf Gerling gegründete Venture Capital Gesellschaft beauftragt die amerikanische Firma Sun Light Power im Rahmen eines 2 Mio. $ Vertrages mit dem Aufbau eines Photovoltaik-Service in Afrika, Asien und Lateinamerika. Im Rahmen dieses Service werden die PV-Systeme nicht verkauft, sondern von Sun Light Power installiert und gegen eine monatliche Gebühr vermietet. Ende des Jahres installiert Siemens Solar in der chinesischen Provinz Shenzen ein PV-System mit 114 kW Leistung – das zu diesem Zeitpunkt zu den größten Photovoltaik-Anlagen in Asien zählt.

    Das Institut für Solare Energieversorgungstechnik (ISET) in Kassel veröffentlicht 1999 Zahlen, denen zufolge die Versorgung von weniger als 100 Haushalten pro Quadratkilometer am billigsten mittels Solartechnik gewährleistet werden kann, die auf diesem Anwendungssegment sogar preiswerter als die kleinen, dezentralen Dieselanlagen ist. Damit rechnet sich die Photovoltaik für rund 2 Mrd. Menschen, die bislang noch immer ohne Strom sind.

    Im März 1999 startet die Shell AG in Südafrika das Projekt Solar-Home-Systems, bei dem kleine PV-Anlagen Strom für 4 Lampen, ein Radio und einen Fernseher liefern. Da die Investitionskosten von ca. 1.000 DM für viele der potentiellen Kunden unerschwinglich sind, koppelte Shell den Vertrieb mit einer Art Strom-Leasing, bei der die Kunden ihre monatliche ‚Stromrechnung’ von 10 bis 15 DM im Voraus bezahlen – soviel wie sie sonst für Kerzen, Öl und Batterien ausgegeben haben. Dafür erhalten die Kunden eine Chipkarte, die ‚ihre’ Solaranlage für einen Monat freischaltet. Bis 2001 will Shell 50.000 Solar-Home Anlagen installieren. Das Unternehmen ist außerdem in der Mongolei präsent, wo ebenfalls 50.000 Anlagen installiert werden sollen, und für Brasilien rechnet man sogar mit einem Kundenstamm von 20 Mio. Menschen.

    Unter dem Motto Sonne für die Welt sammelt der gemeinnützige Verein Süd-Nord-Ost-West-Netzwerk e.V. Spenden für den Bau von ‚Weltbürger-Solaranlagen’ in Weißrußland und Indien. Das auf Initiative von Dietrich von Bodelschwingh für Tschernobyl-Umsiedler in Lehmbautechnologie gebaute Dorf Drushnaja (Freundschaft) soll ebenso Solaranlagen von Phönix (s.d.) erhalten, wie die in Indien entstandene Bewegung der ‚Unabhängigen Energieproduzenten’ DESI (Decentralised Energy Systems India).

    Die bundeseigene Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) will 2002 in Südafrika erstmals entlegene ländliche Regionen mit Solarenergie versorgen. Rund 27.000 Haushalte sollten eine Anlage erhalten, die elektrische Beleuchtung und den Betrieb kleinerer Geräte sicherstellte. Ein entsprechender Darlehensvertrag in Höhe von 15,8 Mio. € ist bereits unterzeichnet. Geplant ist außerdem, Schulen und Gesundheitsstationen in der östlichen Kapprovinz im Nordwesten des Landes mit Solarstrom zu versorgen.

    Modellvorhaben in der 3. Welt


    Da es so gut wie unmöglich ist, eine Gesamtübersicht über alle schon durchgeführten Projekte und Vorhaben zu geben, möchte ich hier einige frühe Modellfälle vorstellen. Über die großtechnische solare Entsalzung und Wiederaufbereitung von Wasser werde ich weiter unten gesondert berichten.

    Kühlhaus


    In Ägypten wird 1978 von den Firmen Dornier und Linde AG und im Auftrag der GTZ eine 30 m2 Kollektor­fläche installiert, welche die Temperatur eines an­geschlossenen Frischhalteraumes für Lebensmittel von etwa 10 m3 Volumen auf 0°C – 3°C absenkt. Als Betriebs­mittel wird das leicht siedende Ammoniak gewählt. Unter tropischer oder subtropischer Sonne läßt sich pro Quadratmeter Solarabsorberfläche täglich bis zu ei­ner Kilowattstunde in Form von Kälte gewinnen.

    Solare Ziegelbrennerei


    Das BMFT-unterstützte System, das im Sommer 1979 in Spanien versuchsweise installiert wird, ist von Prof. Knut Kauder an der Universität Dortmund entwickelt worden und soll später in Entwicklungsländern eingesetzt werden. Der 9 m hohe Brennofen besitzt sechs konkave Spiegel, die das Sonnen­licht über einen Sekundärspiegel in den Brenner hinein­leiten. Die Gesamtfläche der Spiegel beträgt nur rund 18 m2 – und es sind Temperaturen bis zu 1.000°C erreichbar, mittels derer die Ziegel gebrannt werden.

    Sonnendörfer


    In Mexiko wird Ende der 1970er Jahre das abgelegene Fischerdorf Las Barrancas ausgewählt, um als Modell für die sonnenenergetische Komplettversorgung kleinerer Ortschaften in Ländern der 3. Welt zu dienen. Der Name dieses Projekt lautet Sontlan, und die Realisation erfolgt in Zusammenarbeit zwischen dem BMFT und der mexikanischen Regierung. Die gesamte solarelektronische und elektrotechnische Ausrüstung dieses damals weltweit größten Sonnendorf-Projektes stellt die Firma AEG-Telefunken. Bereits im Dezember 1977 hatte ein Technikerteam in Begleitung von Fachleuten des BMFT das Dorf besucht – die einzige Stromquelle des 250-Seelen Ortes bildete damals ein 1 kW Generator, dessen Strom in erster Linie der Versorgung des Ortstelefons diente, mit welchem der Kontakt zur Außenwelt gehalten wurde.

    Im November 2007 meldet sich Herr Joachim Paul vom damals beteilgten Unternehmen DEBEG-Service bei mir, nachdem er festgestellt hatte, daß die einzige Erwähnung dieses frühen Projektes im gesamten Netz hier im Buch der Synergie zu finden ist. Bei ihm bedanke ich mich sehr für die folgenden Fotos. Herr Paul schickte mir auch reichlich Material, von dem ich hier etwas aus seinen persönlichen Erfahrungen zitiere:

    "Meine Aufgabe war es im Projekt Sontlan eine sichere Kommunikation im Telefon und Datenbetrieb zwischen Las Barrancas an der Pazifik-Küste und Cd. Constitucion im Landesinneren herzustellen. Ich bin dreimal dort gewesen. Es ging auch um die Frage, wie bekommen wir den Relais-Container auf den Berg. Kein Problem, sagten die Mexikaner, da nehmen wir einen Hubschrauber – und schon ist er oben. Leider hatten sie später keinen geeigneten Hubschrauber für das Gewicht. Deshalb mußte ein Weg in Serpentinen den Berg hinauf gebaut werden, was ca. ein Jahr gedauert hat.

    Zur Inbetriebnahme war von den eigentlichen Solaranlagen noch nichts zu sehen, mit der Telefon- und Datenleitung habe ich ja erst die Basis für die ganze Logistik vorbereitet. Später war ich ein drittes Mal dort, um die Techniker vor Ort in Wartung und Reparatur des Kommunikationssystems zu schulen."

    Sontlan Solarthermie

    Sontlan Kollektorfeld
    (Helio Man-Parabolrinnen)

    Als wichtigste Neuerung wird innerhalb des Projekts ein sonnenbetriebenes Kühlhaus eingeführt, in dem die von den Einwohnern gefangenen Delikatess-Fische bis zum Weitertransport eingefroren werden. Bisher hatte der weite Weg bis zu der im Binnenland gelegenen Fischfabrik den größten Teil der Fänge verderben lassen.

    Die Sonnenfarm, die 100 kW – 200 kW leistet, liefert gleichzeitig noch ausreichend Elektrizität für Koch- und Pumpzwecke, für ein Funktelefon, ein Rundfunkgerät und einen Videorekorder. Über die in diesem Dorf ebenfalls installierte Meerwasser-Entsalzungsanlage werde ich weiter unten berichten.

    Anfang 1983 werden in Las Barrancas solartechnisch bereits 1.617 kW Strom erzeugt, mittels Parabolkollektoren wird 400°C heißes Öl für den Betrieb einer 120 kW Eismaschine bereitgestellt, und der Heißwasserbedarf der Bewohner und der Fischfabrik wird mittels konventioneller Flachkollektoren gedeckt. Die Projektkosten betragen 90 Mio. DM, die zwischen der BRD und Mexiko geteilt werden.

    Im Laufe der 1980er und 1990er Jahre entstehen ähnliche Versuchs- und Demonstrationsdörfer auch in vielen anderen Ländern der Erde. Von einer ‚flächenbrandähnlichen’ Verbreitung kann aber nicht die Rede sein – und aus einer Vor-Ort-Perspektive kann man auch leicht erkennen warum. Zum einen stammen die Ideen zu diesen Solardörfern samt der in ihnen umgesetzten Technologie fast immer aus dem Ausland. Dadurch werden sie oftmals als fremd empfunden und lassen sich nur schwer im lokalen Selbstverständnis verankern.

    Zum anderen leben die Eliten dieser Länder ausnahmslos in einem Reichtum, der alternative Energieformen als lächerlich und unnötig erscheinen läßt – während ihre Völker schließlich auch ohne diesen ‚ausländischen Krempel’ überleben... oder eben nicht. Aber daran würden dann auch ein paar Solarkollektoren kaum etwas ändern.

    Vieles ändern könnten allerdings große Anlagen, die zur Versorgungssicherheit mit Elektrizität und solar entsalztem Wasser in signifikanten Quantitäten führen können. Wobei ich an entsprechender Stelle noch auf andere technologische Möglichkeiten hinweisen werde, wie man mittels nichtfossilen Energieformen die gewünschten Mengen Süßwasser ,herstellen’ kann.


    Doch bevor wir uns diesen Hochtemperatur-Anlagen widmen, gibt es noch einen umfasenden Bereich der gleichzeitigen passiven und aktiven Solarnutzung im Niedertemperaturbereich – nämlich die Solararchitektur.


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