Solarbetriebene Mini-Grid-Technologie für Stromversorgung in Afrika
Die Abteilung „Faseroptische Sensor Systeme“ des Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut (HHI) hat zusammen mit der TU Clausthal das solarbetriebene System „VoltaView Mini-Grid-25“ entwickelt. Das System liefert eine kostengünstige Lösung für die Versorgung mit bezahlbarer, zuverlässiger und sauberer Energie. Es kommt insbesondere in Subsahara-Afrika zum Einsatz, wo viele Dörfer nicht an das nationale Stromnetz angeschlossen sind.
25.02.2022
Das VoltaView Mini-Grid-System liefert Strom für circa 50 Haushalte und bis zu fünf Kleinunternehmen sowie für die Aufbereitung von 2.000 Liter sauberem Trinkwasser pro Tag zu erschwinglichen Preisen. Es benutzt dafür sogenannte Second-Life-Batterien und Second-Life-Solarmodule, die gebrauchte Akkus und Solarmodule wiederverwenden. So leistet das Mini-Grid-System einen Beitrag zur Reduzierung der weltweiten CO2-Emissionen und zur Etablierung einer globalen Kreislaufwirtschaft. Die Forschenden haben im Januar 2022 mit dem Aufbau des ersten containerbasierten VoltaView Mini-Grid-25 am Fraunhofer HHI in Goslar begonnen. Im Februar 2022 wird das System erstmals in Tansania eingesetzt, um entlegene Dörfer dort mit Strom zu versorgen.
Die Wirtschaftskommission für Afrika (United Nations Economic Comission for Africa, UNECA) schätzt, dass etwa 86 Prozent der Menschen in den ländlichen Gebieten Subsahara-Afrikas keinen Zugang zu Elektrizität haben. Elektrizität ist aber die wichtigste Voraussetzung für lokale wirtschaftliche Entwicklung und für den Zugang zu sauberem Trinkwasser. Elektrifizierungsprojekte in der Region scheitern oft an der Finanzierung. Stromnutzer:innen können die Preise, die potenzielle Investor:innen brauchen, um ihre Kosten zu decken, nicht bezahlen.
Das VoltaView-Team will dieses Problem mit dem neuen Mini-Grid-System lösen. Durch die Verwendung ausrangierter Sonnenkollektoren und Lithium-Ionen-Batterie (LIB)-Speichern können die Forschenden die Kosten drastisch reduzieren, da diese Komponenten die teuersten Teile von Elektrizitätssystemen sind. Um die Leistung dieser Komponenten zu gewährleisten, werden sie unabhängig geprüft und mit einem Gütesiegel oder Zertifikat bewertet. Dieses bekommen die Komponenten nur, wenn sie eine Restkapazität beziehungsweise einen Wirkungsgrad von mehr als 85 Prozent im Vergleich zu neuen Modulen haben. Die geschätzte Lebensdauer für Second-Life-Komponenten beträgt mehr als zehn Jahre.
Neben der Stromproduktion beinhaltet das VoltaView-Mini-Grid-25 ein Wasserreinigungssystem, das eine Kombination verschiedener Filter und UV-C-Desinfektion, eine Entkeimung durch hohe UV-C-Strahlung, anwendet. Um das System vor Überhitzung zu schützen, haben die Forschenden sensorgesteuerte Lamellenfenster entwickelt, die den Container mittels Frischluftstrom kühlen. Das Second-LIB-Speichersystem wurde vom Fraunhofer HHI-Team mit einer sensorgesteuerten Sprinkleranlage ausgestattet. Diese versprüht innerhalb weniger Sekunden das Feuerlöschmittel F500 und kann so im Fall einer Havarie einen Lithium-Ionen Batteriebrand schnell und effizient löschen.
Die Forschenden bauen das komplette System am Außenstandort des Fraunhofer HHI in Goslar in einen Seecontainer ein und führen alle notwendigen Hardwareinstallationen durch. Am Einsatzort müssen anschließend nur noch die Solarpaneele auf dem Dach des Containers montiert werden.
Neben dem Fraunhofer HHI und dem Forschungszentrum Energiespeichertechnologien der TU Clausthal wird das Projekt durch den Rotary-Club Goslar und die Aktion 99 Pfennig e.V. finanziell unterstützt.
Originalpublikation:
https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs12398-020-00273-x
https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs40974-021-00216-3
