„Das dringendste Problem der Technologie von heute ist nicht mehr die Befriedigung von Grundbedürfnissen und uralten Wünschen der Menschen, sondern die Beseitigung von Übeln und Schäden, welche uns die Technologie von gestern hinterlassen hat.”

Dennis Gabor (1900-79), ungar.-brit. Physiker, Entwickler der Holographie, 1971 Nobelpr.

Inhaltsverzeichnis 3

Inhaltsverzeichnis   

Vorwort   5

1  Einleitung  6

1.1  Energieproblematik in Afrika  6

1.2  Photovoltaikstrom als Alternative zum klassischen Netzstrom  6

1.3  Finanzierungsmodell für dritte Weltländer  7

2  Grundlagen der solaren (photovoltaischen) Stromversorgung  9

2.1  Schematischer Aufbau und Funktionsweise eines SHS  9

2.2  Charakteristische Eigenschaften der einzelnen SHS Komponenten  10

2.2.1  Solarmodul  10

2.2.2  Energiespeicher - Blei-Säure Akku:  11

2.2.3  Laderegler  13

2.3  Dimensionierung von SHS  13

2.3.1  Ermittlung des täglichen Energiebedarfs E Bedarf in Wh  14

2.3.2  Erforderliche PV-Leistung P PV in Watt  14

2.3.3  Erforderliche Speicherkapazität in Ah (Amperestunden)  14

3  Hauptteil - Erfahrungen aus Tansania und Uganda  15

3.1  Beschreibung der Vorort Situation  15

3.2  Beispieldimensionierung eines 14Wp SHS von Umeme Jua  16

3.2.1  Technische Daten und typische Verbrauchszeiten  16

3.2.2  Täglicher Energiebedarf:  16

3.2.3  Notwendige PV-Generatorleistung  17

3.2.4  Batterieauslegung  17

3.2.5  Qualität der verwendeten Komponenten  17

3.2.6  Auswirkungen in der Praxis  17

3.3  Ergebnisse der Vergleichsanalyse  18

3.3.1  2 Lampen System Tanzania (Umeme Jua) - Anhang Abb. 7  18

3.3.2  3 Lampen System Tansania (Umeme Jua) - Anhang Abb. 7  19

3.3.3  Fernsehsystem Klein Tansania (Umeme Jua) - Anhang Abb 7  19

Inhaltsverzeichnis 4

3.3.4  2 Lampen System (Sollatek) - Anhang Abb. 10  20

3.3.5  Fernsehsystem Klein (Sollatek) - Anhang Abb. 10  20

3.3.6  1 Lampen System Uganda (FINCA) (Abb. 11)  21

3.3.7  4 Lampen System Uganda (FINCA) (Abb. 11)  21

3.4  Gründe für die Fehldimensionierung  22

3.4.1  Fehler in der Dimensionierung von SHS  22

3.4.2  Unqualifizierte Ausbildung und gefährliches Halbwissen  23

3.4.3  Kurze Kredittilgungsdauer - große Versprechungen - Geldgier  24

4  Fazit  25

5  Literaturverzeichnis  26

6  Anhang  27

Vorwort 5

Vorwort

Ausschlaggebender Grund für die Niederschrift folgende Arbeit waren die gesammelten Erfahrungen während zweier mehrwöchiger Aufenthalte in Tansania und Uganda. Als Mitarbeiter für eine Berliner Energie-Consulting Firma wurde ich Anfang letzten Jahres nach Tansania und im November gleichen Jahres nach Uganda geschickt, um dort Qualitätskontrollen an solaren Haushaltsystemen (engl. Solar Home System, kurz: SHS) durchzuführen. Mit solchen SHS wird versucht den ärmsten Menschen in ländlichen Regionen ohne Stromzugang, Elektrizität für Kleinstelektrogeräte (z.B. Licht, Radio) zur Verfügung zu stellen.

Während dieser Qualitätskontrollen wurden große Missstände sowohl beim Wissenstransfer von europäischen Solarunternehmen zu den lokalen Solarbranchen als auch bei deren Empfehlungen zur technischen Umsetzung von Solarsystemen festgestellt. Die dabei begangen Fehler haben sich wie ein Lauffeuer verbreitet und sind mittlerweile in ganz Ost-und Westafrika zu finden mit schlimmen Folgen für die Ärmsten der Welt. Dieser Umstand hat mich als angehenden Ingenieur zu tiefst erschüttert und führte mir die soziale Verantwortung und die weitreichenden Folgen von Fehlern im Ingenieurswesen vor Augen und verleitete mich schlussendlich dazu, diesen Erfahrungsbericht zu verfassen.

Einleitung 6

1 Einleitung

1.1 Energieproblematik in Afrika

Weltweit leben ca. 1,6 Milliarden Menschen - zum größten Teil in Afrika und Südasienohne eine gesicherte und regelmäßige Stromversorgung. Ein ökonomisches Wachstum ist für Viele ohne Elektrizität kaum möglich, die Leistungen von Krankenhäuser und Schulen sind stark eingeschränkt und eine Grundversorgung, wie man sie in reichen Staaten als selbstverständlich ansieht, kann nicht geboten oder gewährleistet werden. (1) Ein Stromanschluss eines typischen Einfamilienhaushalts an das öffentliche Stromnetz ist aufgrund der schlechten Infrastruktur häufig nicht möglich. Zudem sind die Initialkosten für den Anschluss an ein Gebäude sehr hoch und so für den relativ geringen Strombedarf vieler Menschen oft finanziell nicht tragbar. Des Weiteren ist die Versorgungssicherheit des öffentlichen Netzes in weiten Gebieten nur unzureichend. Stromausfälle über mehrere Tage bis hin zu Monaten sind keine Seltenheit (z.B. drei Monate Stromausfall im Frühjahr 2010 auf Sansibar (2)).

Für die häusliche und kleingewerbliche Beleuchtung werden somit großteils Kerosin-, Gaslampen oder Kerzen eingesetzt. Neben der schlechten Lichtqualität und der auftretenden gesundheitsschädlichen Verbrennungsgase stellen diese Leuchtquellen für den Nutzer zusätzlich laufende Kosten dar. Durch lange Transportwege und den steigenden Ölpreisen können diese unter Umständen einen Großteil des Einkommens aufbrauchen.

1.2 Photovoltaikstrom als Alternative zum klassischen Netzstrom

Die Solarenergie kann gerade in Afrika ihre Vorteile voll ausspielen. Die Anzahl der Sonnenstunden pro Tag ist im Vergleich zu Europa deutlich höher (Abb. 1) und der geringe Strombedarf (häufig nur Beleuchtung) kann relativ kostengünstig und technisch einfach mit einer autark arbeitenden photovoltaischen Anlage zur Verfügung gestellt werden. Dabei kommen häufig kleine solare Inselsystem, sogenannte solare Haushaltssysteme (SHS, siehe Kapitel 1.3), zum Einsatz. Ist ein solches SHS erst einmal installiert, liefert es täglich Strom, ohne dass dabei laufende Kosten entstehen. Der produzierte Strom reicht je nach Größe der Anlage zur Versorgung von Haushalten und kleinen Geschäften mit Licht, Radio bis hin zu Fernsehgeräten und Kühlschränken.

Einleitung 7

Abb. 1: Durchschnittliche täglich akkumulierte Globaleinstrahlung in kWh/m² (3)

1.3 Finanzierungsmodell für dritte Weltländer

In vielen Fällen sind die Investitionskosten eines SHS so hoch (umgerechnet zwischen 200€ bis 1.000€), dass es der Zielgruppe nicht möglich ist, diese Kosten durch eine Einmalzahlung zu begleichen. Ein geeignetes Finanzierungsmodell ist somit notwendig. Darüber hinaus fehlt es an einem verlässlichen Vertriebsnetzwerk welches nachhaltig Service zu Verfügung stellt und Schutz vor dem boomenden Plagiatmarkt bietet. Die Mikrofinanzierung stellt hierbei eine mögliche Lösung dar. Sie ist ein Finanzierungsmodell für Menschen, die aufgrund ihrer geringen finanziellen Leistungsfähigkeit nicht durch „klassische“ Banke mit Krediten versorgt werden. Seit das Jahre 2005 zum United Nation Jahr für Mikrofinanzierung erklärt wurde und Muhammed Yunus mit der Grameen Bank den Friedensnobelpreis 2006 verliehen wurde, sind Mikrokredite ein erfolgreiches Tool zur Bedienung von Personen in Regionen mit schlechter Infrastruktur und geringem Einkommen.

Verwaltet werden diese Klein(st)kredite von Mikrofinanzinstituten (engl. Micro Finance Institution, MFI). Die Mikrofinanzierung ist aber nicht nur ein Instrument, das die hohen Investitionskosten in leistbare monatliche Teilbeträge aufspaltet. Die Mikrofinanzierung unterhält außerdem durch die MFIs ein komplettes Analyse und Service Netzwerk mit enger Kundennähe. Kreditnehmer müssen beurteilt, Kredite ausgezahlt, Raten eingesammelt und Betriebsausfällen nachgegangen und die Funktion wieder hergestellt werden.

Einleitung 8

Da die Kundenzufriedenheit und dessen Fähigkeit, den Kredit zu tilgen, von der Performance des finanzierten SHS abhängt, haben die MFIs hohes Interesse daran die Qualität und Funktion des SHS über die gesamte Kreditlaufzeit zu garantieren.