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2001-01: Erneuerbare Energien in der Entwicklungszusammenarbeit

Information und Service

Marktführe Pellets- und Hackgut-Heizungstechnologie aus Österreich überzeugte mehr als 1.800 Fachbesucher beim Tag der offenen Tür der Firma KWB.
Marktführende Pellets- und Hackgut-Heizungstechnologie aus Österreich überzeugte mehr als 1.800 Fachbesucher beim Tag der offenen Tür der Firma KWB.

Riesenandrang bei der KWB-Hausmesse

Mit umfassender Information und spannender Unterhaltung lud die Kraft und Wärme aus Biomasse GmbH zum Tag der offenen Tür nach St. Margarethen/Raab, und das Interesse war enorm: Über 1.800 Fachbesucher - unter anderem mit Bussen aus Bayern, Salzburg, Oberösterreich usw. - kamen in die Oststeiermark, um den Marktführer auf dem Gebiet , der Biomasse-Heizungen kennenzulernen und sich über Innovationen auf dem Gebiet der Heizungstechnologie zu informieren.
In hochkarätigen Vorträgen wurden fachliche Fragen kompetent erläutert, in Vorführungen konnte man die Funktionsweisen der neuesten Technologien am Pellets- und Hackgutsektor anschaulich erleben, und am Info-Stand informierten sich die Gäste ausführlich über Biomasse-Förderungen. Für drei Besucher war der Tag der offenen Tür ein besonderer Glückstag: Als Preisträger des großen Gewinnspiels konnten Kurt Friedl aus Weinitzen einen Gutschein über 25.000 Schilling, Helmut Schmallegger aus Zettling einen Gutschein über 15.000 Schilling und Helga Deyer aus Weißkirchen einen 10.000-Schilling-Gutschein zum Kauf einer KWB-Heizung mit nach Hause nehmen.
Das neue Herzstück von KWB, der großzügig gestaltete Ausstellungsraum, wurde zu diesem Anlass erstmals der Öffentlichkeit präsentiert.

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2001-01: Erneuerbare Energien in der Entwicklungszusammenarbeit

Solarenergie am Dach der Welt

Ladakh und die tibetische Himalayaregion haben ideale Voraussetzungen für solare Energienutzung. Es gibt im rauhen Wüstenklima von Ladakh kaum Bäume und daher auch kaum örtlich vorhandenes Heizmaterial für die sehr kalten Wintermonate, in denen Temperaturen bis -30°C keine Seltenheit sind. Trotz der frostigen Temperaturen scheint fast täglich die Sonne, der Himalayahauptkamm hält fast alle Niederschläge ab und das Klima ist äußerst trocken.

Solarbeheizte Dorfschule am Himalaya

Von Christian Hlade*

Über das Schulbauvorhaben des Vereins "Friends of Lingshed" im 4000 Meter hoch gelegenen Himalayadorf Lingshed berichteten wir in unserer Ausgabe 2-2000. In der Zwischenzeit wurde die Schule realisiert und ging im September 2000 in "Betrieb".
Nach vielen Diskussionen begannen im Sommer 1999 die Vorbereitungen für den Bau eines an den Grundlagen solaren Bauens orientierten Schulgebäudes. Das gesamte Bauholz wurde gekauft und mit einem LKW zwei Tagesreisen zum Ort Zangla im Süden von Lingshed transportiert. Dort lagerten die Balken bis zum Winter, wurden dann mit Schlitten auf dem zugefrorenen Zanskarfluss bis in Dorfnähe und dann auf den Schultern der Dorfleute in einem mehrstündigen Marsch nach Lingshed gebracht. Diese komplizierte Logistik ersparte den viertägigen Transport der Balken über zwei 5000 Meter hohe Pässe.

Abbildung 1: Die Dorfleute mussten die Balken für den Bau der Solarschule in einem mehrstündigen Marsch nach Lingshed tragen.

Ab März 2000 kündigte ich meine Anstellung in einem Grazer Architekturbüro, um mich ausschließlich dem Schulbauprojekt widmen zu können. Zunächst musste erst einmal die Finanzierung gesichert werden, denn für ein so großes Bauvorhaben hatte wir viel zu wenig Geld am Projektkonto. Es galt eine Summe von ATS 600.000.- für den ersten Bauabschnitt aufzutreiben. Im Mai reiste ich dann nach Lingshed, um die Bauarbeiten und den Materialtransport zu koordinieren. Weitere 30 Pferdeladungen an Holz, Glas, Nägel, Farben, usw. mussten jeweils vier Tagesmärsche über 5000 Meter hohe Pässe nach Lingshed gebracht werden. An die 50 Personen waren vor Ort an der Bauausführung beteiligt und mussten eingeteilt und mit Material und Arbeit versorgt werden.
Es gab so manche Schwierigkeiten während der Bauphase. Gleich zu Beginn der Arbeiten verließ uns der als Baukoordinator vorgesehene Mönch Lama Tsewang und ich stand mit der Koordinationsarbeit ganz allein da. Die Zusammenarbeit mit den Dorfleuten begann auch äußerst schleppend und für mich zu Beginn sehr frustrierend. Sprachprobleme, tagelange Verzögerungen beim Beginn strapazierten meine westlich geprägte Geduld sehr stark. Sehr oft, vor allem am Anfang, schien es so, als würde das Projekt völlig scheitern.
Für mich waren auch die Lebensbedingungen im Dorf in den ersten Wochen äußerst hart. Da noch zu viel Schnee auf den Pässen lag, konnte ich nicht mit Packpferden anmarschieren, sondern musste mein ganzes Gepäck für die vielen Wochen Aufenthalt vier Tage lang am Rücken nach Lingshed tragen. Das hieß dann keine Bücher und keine zusätzlichen Lebensmittel während der ersten Wochen. Für meine Versorgung im Dorf war ich dann auf Essenseinladungen von DorfbewohnerInnen angewiesen. Gegen Ende des Winters sind jedoch im Dorf fast alle Vorräte aufgebraucht und man bekommt tagelang nichts anderes als den berüchtigten - häufig mit stark ranziger Butter versetzten - tibetischen Buttertee und etwas geröstetes Gerstenmehl (Tsampa). Eine Tasse Schwarztee mit etwas Zucker war schon größter Luxus und meine 20 Vitamintabletten mein größter Schatz. Dies nicht wegen der Vitamine, sondern als Geschmacksalternative und als Nachspeise.
Der Schulbau kam aber dann immer besser in Schwung und mit zunehmendem Baufortschritt stieg auch die Begeisterung aller Beteiligten. Für mich als Architekt war das Wachsen eines Gebäudes, das ohne jegliche Maschinen errichtet wurde, ein faszinierender Prozess! Die einzige Energiequelle beim Transport und bei den Bauarbeiten war die Muskelkraft der Menschen und der Arbeitstiere. Gemessen an den einfachen Arbeitstechniken war der Baufortschritt atemberaubend.
Nach nur zwei Wochen war eine riesige Hangfläche mit gerölligem und zum Teil auch leicht felsigem Aufbau in händischer Arbeit nur mit Schaufeln und Spitzhacken eingeebnet und der Aushub der Fundamente konnte beginnen. Nach weiteren zwei Wochen begann dann schon das Aufmauern der ersten Außenmauern mit den auf der Baustelle hergestellten, luftgetrockneten Lehmziegeln.
Der Schulbau war ein hartes Stück Arbeit für alle Beteiligten. Jeder gab sein Bestes und nach sensationellen vier Monaten Bauzeit war die Schule fertiggestellt. Mein ganzes Leben werde ich mich an die letzten Tage erinnern, als zehn Dorfleute und vier "Westler" gemeinsam die Schule ausmalten. Diese Stunden waren für mich der Gipfel an Völkerverbindung. In dieser Zeit gab es keinerlei Kulturunterschiede, nur das gemeinsame Arbeiten und: "Please give me the red colour and the brush...."
Die Schuleinweihung am 22. August 2000 wurde ein rauschendes Fest mit vielen hundert Dorfleuten. Die gemeinsame Freude war riesig und das Tanzen und Singen dauerte bis in die Morgenstunden.

Abbildung 2: Der Schulbau war ein hartes Stück Arbeit für alle Beteiligten. Jeder gab sein Bestes und nach nur vier Monaten Bauzeit war die Schule fertiggestellt

Mit zunehmendem Baufortschritt gelang nicht nur ein beeindruckendes Gebäude, sondern auch etwas, was mindestens ebenso wichtig ist: Die Identifikation der Dorfbewohner mit dem Bauwerk.

Das Bau- und Energiekonzept

Das Schulgebäude hat fünf Klassenräume und drei LehrerInnenwohnräume. Alle Räume können im Winter durch die Sonneneinstrahlung passiv erwärmt werden. Die Räume sind 3,5 Meter mal 3,5 Meter groß, die vorgelagerten Wintergärten haben Abmessungen von 2,8 Metern mal 9 Meter. Die Innen- und Außenwände sind 50 cm stark und wurden aus örtlich hergestellten, luftgetrockneten Lehmziegeln gebaut.
Der Aufbau der Dächer folgt der traditionellen tibetischen Bauweise mit Hauptbalken (Achsabstand ca. 60 cm), querliegenden Knüppelhölzern, darüber mehrere Lagen spezielles Gras und Lehmschichten als Dachhaut. Die seit einigen Jahren immer häufigeren Sommerregenfälle wurden durch eine 5° Neigung des Daches nach hinten mit Entwässerungsöffnungen berücksichtigt. Bei den Wohnräumen der LehrerInnen wird die Decke mittels gespannter Textilien und Hobelspänen bzw. Stroh zusätzlich gedämmt.
Das Grundrissschema des Gebäudes ist sehr einfach: Sechs nebeneinanderliegende Räume werden jeweils von der Südseite mit einer Tür und einem Fenster durch vorgelagerte Wintergärten erschlossen und auch erwärmt. Durch den zentralen Eingangsbau mit Vorraum erhält das Gebäude einerseits einen gewichtigeren Ausdruck, andererseits dient der Vorraum als Verteilraum und Schleuse für die beiden Wintergärten.
In den kältesten Wintermonaten findet der Unterricht ausschließlich in der direkten Sonneneinstrahlung in den beiden Wintergärten statt, in der Übergangszeit und im Sommer in den dahinterliegenden Räumen (siehe Abbildung 3). Die verglasten Südfronten des Gebäudes wurden schräg ausgeführt, da selbst in der warmen Jahreszeit die Temperaturen auf 4000 Metern Höhe eine Temperierung des Gebäudes erfordern.

Abbildung 3: Kinder in der Solarschule. Der Unterricht findet in der kälteren Jahreszeit in den Wintergärten statt, um die direkte Sonneneinstrahlung besser zu nützen.

Mit der passiven Solarnutzung wurde experimentiert: Der westliche Gebäudeteil wurde verglast, der östliche wird im Winter mit einer UV-beständigen PE-Folie abgedeckt und kann im Sommer mit Tüchern beschattet werden. Grund des Experiments war die Erprobung unterschiedlicher Materialien, auch im Hinblick auf deren Haltbarkeit im Schuleinsatz (Kinder spielen gerne mit Bällen und Steinen...). Zudem ist der tagelange Transport von Glasscheiben über die Pässe auf Pferderücken sehr aufwendig.
Der westliche Wintergarten ist wurde innen schwarz gestrichen, der östliche Teil mit heller Farbe. Hier war der Ausgangspunkt der Überlegung, dass hinter den schwarzen Mauern die Wohnräume des Lehrpersonals liegen. Zur Überprüfung der Wirkungsweise der einzelnen Maßnamen wurden viele der Räume mit Max/Min-Thermometern ausgestattet. Im kommenden Sommer werden die Messwerte ausgewertet und eventuell noch einige bauliche Veränderungen durchgeführt.

Weitere Ausstattung der Schulanlage

Das Klima auf 4000 Meter Seehöhe ist sehr rauh, in einem Gewächshaus kann man aber sehr gut verschiedene Gemüsearten anbauen und so den Speiseplan und Vitaminhaushalt der Dorfleute bereichern. Das folienüberdachte Gewächshaus wird in den Unterricht einbezogen und dient als Demonstrationsobjekt für die Dorfbewohner.
Mit mitgebrachten Planunterlagen fertigte der ortsansässige Zimmerer drei funktionsfähige Solarkocher (Typ: Kochkisten) für die Schule an. Mit diesen Kochern wird für die SchülerInnen gekocht, aber auch auf einfache Weise Warmwasser zum Waschen bereitgestellt. Diese Kocher sind als Demonstrationsobjekte und Anregung zum Nachbau für die DorfbewohnerInnen gedacht.

Abbildung 4: Christian Hlade vor der Schule mit einem Photovoltaikmodul und einem der Solarkocher, der von den Dorfbewohnern gebaut wurde.

Photovoltaikanlagen werden auch in Indien hergestellt. Wir konnten, nach einigem Suchen, in Neu Delhi zwei komplette Anlagen erstehen. Der Preis betrug ca. ATS 4.000.- pro Anlage, bestehend aus Paneel, Batterie, 2 Energiesparlampen und Laderegler. Auch diese Anlagen wurden, wie alles andere mit Pferden nach Lingshed getragen.
Der Schulneubau ist nur ein kleiner Teil unserer laufenden Aktivitäten in Ladakh. Auf Wunsch senden wir Informationen zum Projekt zu. Bestellung unter: Friends of Lingshed c/o Dipl.Ing. Christian Hlade, Baiernstraße 53, 8020 Graz; e-mail: Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein! homepage: www.lingshed.org.

*) Dipl.-Ing. Christian Hlade ist Architekt und Trekkingreisenveranstalter in Graz. Er hat als Obmann des Vereins "Friends of Lingshed" die Dorfschule in Lingshed geplant, die Finanzierung sichergestellt und während der gesamten Bauzeit vor Ort alle Arbeiten koordiniert. [^]

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2001-01: Erneuerbare Energien in der Entwicklungszusammenarbeit

Solarenergie am Dach der Welt

Ladakh liegt im nördlichsten Indien, im äußersten Westen des Himalajagebirges in 3.500 Meter Seehöhe, die Lebensbedingungen in dieser Region sind äußerst hart. Temperaturen bis -40°C und unpassierbare Straßenpässe von September bis Mai machen das Leben in diesem, durch Steine und Sand geprägten Gebiet, zum Überlebenskampf. Trotz dieser harten Lebensbedingungen sind die Ladakhies äußerst fröhliche und zufriedene Menschen, deren friedliche Art beispielgebend für die Welt ist.

Solarenegie und Wasser für das Mahabodhi International Meditation Centre in Indien

Von Gernot Becker*

Im Jahre 1986 gründete Venerable Bhikkhu Sanghasena mit Freunden das Sozialzentrum und ist dessen spiritueller Leiter. Das Mahabodhi International Meditation Centre (MIMC) ist in seiner Struktur als NGO aufgebaut und damit gemeinnützig. Bisher entstanden Projekte wie eine Schule mit Internat für Mädchen und Jungen, ein Heim für Alte und Mittellose, eine mobile Krankenstation, eine öffentliche Bibliothek und ein Meditationszentrum. Ein Krankenhaus wurde 1999 fertiggestellt und ist nun das zweite Krankenhaus in einem Gebiet mit der Größe Bayerns.

Ausgangssituation

Die Jugendgruppe des Projekt Ladakh Vereins hat 1998 zur 2. Weltkonferenz für Photovoltaik in der Wiener Hofburg auf Grundlage mühsam zusammengetragener Daten einen Vorschlag für ein Gesamtenergiekonzept für das Mädchenheim des Sozialzentrums ausgearbeitet und hat dafür den Youth Solar Award 1998 erhalten.
ATB/TBB wurde im Juli 1998 beauftragt, die Realisierbarkeit des Konzeptes vor Ort zu überprüfen und ein Gesamtinfrastrukturkonzept für das gesamte Sozialzentrum zu entwickeln. Dabei wurde das Projekt ganzheitlich betrachtet. Die Untersuchungen wurden unter Berücksichtigung der örtlichen Gegebenheiten, der Verträglichkeit mit der Natur und der Verfügbarkeit von erneuerbaren Energien durchgeführt. Während dieser Arbeiten wurde auch eine Messstation für die Auswertung der Wind- und Sonneneinstrahlungsdaten installiert, damit fehlende Umweltdaten für die Konzeptfindung ermittelt werden konnten.
Die Ergebnisse der Datenauswertung haben gezeigt, dass die Windverfügbarkeit im Jahresdurchschnitt leider kleiner 5% ist und nur im Sommer höhere Windgeschwindigkeiten zu erarten sind.

Die Nutzung der natürlichen Ressourcen

Die Nutzung der natürlichen Ressourcen ist seit eh und je ein Teil der buddhistischen Erziehung und wird in Ladakh von den alten Menschen an die jüngeren Generationen weitergegeben. Die Pflege des Landes zeigt sich auch in den extremen Gegensätzen von tiefgrünen bewässerten Kulturflächen, die streng abgegrenzt zu unbewässerten Stein- und Sandgebieten stehen.
Die gegenwärtige Energiesituation durch das öffentliche Stromnetz ist völlig unzureichend. Das Wasserkraftwerk am Indus liefert nur während der 5 Sommermonate Strom ins Netz, die zeitweise Versorgung wird durch ein Dieselkraftwerk in Leh unterstützt. ATB/TBB hat während seines Aufenthaltes im Juli 1998 einen Versorgungsgrad durch das öffentliche Netz von 24,8% ermittelt, während der Wintermonate sinkt der Versorgungsgrad annähernd auf Null.
Die Versorgung der Gebäude mit Wärme ist derzeit unzureichend. Dies ist bei den extremen jahreszeitlichen Temperaturschwankungen von Sommertemperaturen bis 35°C und Wintertemperaturen bis -40°C nicht einfach. Der Heimleiter berichtet, dass man versucht, die Räume, in denen sich die Kinder aufhalten, nie unter 0°C absinken zu lassen. Sorge bereitet den Betreuern der Umstand, dass die Kinder auch bei Kerzenlicht lernen müssen, wiederholt dabei einschlafen und Brände oft nur durch die Aufmerksamkeit anderer Kinder und der Betreuer vermieden werden konnten.
Die Wasserversorgung stellt gegenwärtig einen erheblichen Engpass dar und wird durch die auch hier spürbaren Klimaveränderungen zusehends schlechter. Es ist nur die notdürftigste Versorgung der Menschen mit Trinkwasser möglich. Da während der Wintermonate die Quellen nicht genutzt werden können, muss in dieser Zeit das Trinkwasser per Tankwagen ins MIMC gebracht werden. Zur Verbesserung der Lebensqualität der Menschen im MIMC arbeitet Venerable Bhikkhu Sanghasena seit 1992 an der Rekultivierung von kleinen Teilen des 40 ha großen Geländes. Die Aufzucht von Pappeln ist äußerst mühsam und gelingt nur durch die liebevolle Pflege der Bäume während des Ökologieunterrichtes. Mit Blecheimern werden die zugewiesenen Bäume gegossen. Auch dies wird durch den starken Rückgang des verfügbaren Brauchwassers zusehends schwieriger und bringt einen Verlust von bereits rekultivierten Flächen.

Projektziele

Übergreifendes Ziel des Projektes ist es, die Versorgungs- und Lebensbedingungen der Menschen im MIMC zu sichern und langfristig eine Steigerung der Lebensqualität zu erreichen. Die seit 1998 ermittelten Wind- und Sonneneinstrahlungsdaten haben bereits gezeigt, dass Ladakh mit seiner Höhenlage in 3.500 m und seinen geringen Niederschlagsmengen besonders geeignet ist, Solarenergie zu nutzen.
Unmittelbare Zielgruppe des Projektes ist das gesamte MIMC mit rund 450 Personen, besonders aber die Kinder und alten Menschen in der dorfähnlichen Gemeinschaft, bestehend aus Kinderheim, Schule, Altenheim, Krankenhaus, Nonnenkloster, Meditationszentrum und Verwaltungsgebäude. Zudem betreut das MIMC mit einer mobilen Krankenstation Nomaden in entlegenen Gebieten Ladakhs.
Die Ziele des MIMC's sind die kostenlose Ausbildung bedürftiger Kinder, die Weitergabe des reichen ladakhischen Erbes, die Weitergabe des ökologischen Verständnisses für die Natur, das Erlernen des Umgangs mit den harten Lebensbedingungen in Ladakh, die Pflege und Sorge für alte und mittellose Menschen und die Ausbildung von buddhistischen Nonnen für ein Leben in Dorf und Glaubensgemeinschaften.

Projektumfang

• Das Projekt konzentriert sich auf den Aufbau und die Verbesserung der Energie- und, Wasserversorgung sowie der Abwasserreinigung. Im Detail sind dies:
• Installation einer Solarkollektoranlage für die Bereitstellung von thermischer Energie für Warmwasser und Heizung für die Wohn-, Pflege- und Schlafräume des Sozialzentrums.
• Ergänzung der bestehenden elektrischen Energieversorgung auf Basis von Photovoltaikgeneratoren und unter Einsatz von energiesparenden Verbrauchern, soweit sie im Lande verfügbar sind.
• Erstellung von Pumpstationen für die Förderung von Trink- und Brauchwasser, zur Verbesserung der Wasserversorgung und Schaffung einer künstlichen Bewässerung im rekultivierten Bereich zum Boden- und Erosionsschutz.
• Verbesserung der Wärmeisolation an bestehenden Gebäuden unter Nutzung der passiven Sonnenwärme durch Errichtung vorgesetzter Wandaufbauten.
• Errichtung biologischer Abwasserreinigungsanlagen zum Schutz des Trinkwassers und zur Nutzung für die künstliche Bewässerung.
• Errichtung einer Anlage für die ganzjährige Kompostierung von biologischen Abfällen und den Feststoffen aus dem Abwasser zur Unterstützung der beschleunigten Rekultivierung und zum Aufbau einer Kleinforstwirtschaft.
• Errichtung einer Kleinmüllverbrennungsanlage zur sauberen energetischen Nutzung nicht verrottbarer brennbarer Abfälle.

Das vorgesehene modulare System ist ein wesentlicher Fortschritt für ortsversorgungsähnliche Anwendungen, wie wir sie im Falle des MIMC vorfinden. Die Grundidee dieses Systems ist, dass alle Energiequellen, wie die Photovoltaik, das Dieselaggregat, das öffentliche Netz und die Batterien synchron über das Wechselstromnetz 230/400 V zusammengeschaltet werden können. Der bidirektionale Batteriewechselrichter und die 230/400 V-Schnittstelle ermöglichen somit auch das Zusammenschalten unterschiedlich großer Batterieblöcke über die Wechselstromebene, ohne dass die üblichen Schäden an der Batterie auftreten. Das modulare System gewährleistet aber auch für die Operationssäle des Krankenhauses den höchsten Grad an Sicherheit durch die durch Sonnenstrom gepufferten Batterien.
Eine Erleichterung für die Planung der thermischen Kollektoranlagen ergibt sich aus den Komforterwartungen der bisher nicht gerade verwöhnten Ladakhies. In der ersten Ausbaustufe wird die Basistemperatur der Räume von 0°C auf 10°C und in der zweiten Ausbaustufe auf 13-15°C angehoben. Europäische Wohnraumtemperaturen von 18-20°C werden bewusst nicht angestrebt.
Gerade durch das neue Krankenhaus und auch durch die Einflüsse des Tourismus fällt während der Sommermonate eine große Menge Müll an, der in Zukunft streng in biogene und brennbare Stoffe getrennt wird. Die brennbaren Stoffe werden für die Wintermonate gespeichert und im Winter in einer Kleinmüllverbrennungsanlage für die Warmwassererzeugung genutzt.
Als Abwasserreinigungsanlage (ARA) wurde ein System gewählt, das im wesentlichen aus baulichen Komponenten besteht, die vom MIMC selbst errichtet werden können. Der größte Kostenfaktor ist der Bau der Klär-, Rezirkulier- bzw. Belüftungsbecken als Gebäudefundament, sowie der schützenden Umhausung, die einen ganzjährigen Betrieb auch während der Wintermonate bei -30° Außentemperatur erlaubt. Das Ergebnis der Studie ist ein Mehrzweckgebäude (Greenhouse), das alle Schritte einer Abwasserreinigung bis hin zur Kompostierung einschließt. Zudem wird der gewonnene Kompost zur Verbesserung noch ein bis zwei Jahre, je nach Anfall, in Hügel- und Kompostbeete eingebaut, die dem MIMC einen ganzjährigen Gemüseanbau in kleinem Rahmen ermöglichen und so einen Doppelnutzen der Kompostierung bewirken. Das biologisch gereinigte Abwasser wird der künstlichen Bewässerung beigegeben. Der gewonnene Humus aus der Kompostierung wird nach ca. drei Jahren mit spärlich vorhandener Muttererde vermischt und ermöglicht das vorgesehene Rekultivierungs- und Aufforstungsprogramm. Ziel ist, in kleinem Rahmen Holzwirtschaft mit der Pappelaufzucht als Einkommensquelle des MIMC zu ermöglichen.
Die Energieversorgung des Gebäudes wird durch passive Sonnenenergienutzung durch großflächige Verglasung, durch Warmwasserkollektoren und durch die Nutzung der im Winter nicht benötigten Klärbecken als Warmwasserspeicher gewährleistet. Der Gesamtreinigungsgrad der ARA liegt bei 85% BSB (Biologischer Sauerstoffbedarf) und 75% CSB (Chemischer Sauerstoffbedarf).
Durch die Abwasserreinigungsanlage und die Kleinmüllverbrennungsanlage wird die Gefährdung des Trinkwassers weitestgehend vermieden und die bisherige Vergrabung des Mülls unterbunden.
Der Trinkwasservorrat soll nach Errichtung von zwei Brunnen im Gelände des MIMC für die Wintermonate 7 m3/Tag und für die Sommermonate 14 m3/Tag betragen. Die Brunnen werden 75 m tief sein. Brauchwasser für die künstliche Bewässerung wird aus dem ca. 2,5 km entfernten und 75 m tiefer liegenden Indus gepumpt.
Der Aufbau einer internen Kommunikationseinrichtung wird in Zukunft eine vernünftige Grundlage für die Projektabwicklung und die Projektunterstützung ermöglichen. Über die Messdatenerfassung und die Datenfernübertragung wird es möglich sein, bei der Fehlerbehebung Unterstützung zu gewähren. Zudem verbessert die Kommunikationseinrichtung den Aufbau einer neuen internen Organisation und ermöglicht dem Krankenhaus Hilfe von befreundeten Instituten via Teleklinik zu erhalten. Für die Anbindung des MIMC an das internationale Telefonnetz wird zur Distrikthauptstadt Leh eine eigene Funkverbindung aufgebaut, für die es bis jetzt noch Schwierigkeiten bei den behördlichen Genehmigungen gibt.
Grundlage für die Realisierung des Projektes ist das Know How, das sich ATB/TBB bei einer Vielzahl von alpinen Schutzhütten erworben hat. Lösungen in den Bereichen Gesamtenergiekonzepte, Trinkwasseraufbereitung mittels Filter- und UV-Entkeimungsanlagen, biologische Abwasserreinigungsanlagen (bis 95% Reinigungsgrad), Feststoffabscheidung, Kompostierung in 3.000 Meter Seehöhe, Messdatenerfassung und Datenfernübertragung über GSM konnten bereits ausgeführt und erfolgreich dokumentiert werden.

Projektunterstützung: Spendenkonto: 711035162, BLZ 15000, Kennwort "Gesamtkonzept"

*) Ing. Gernot Becker ist Eigentümer der Planungsfirmen ATB und TBB und Vizepräsident des Projekts Ladakh Vereins in Absam/Tirol [^]

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2001-01: Erneuerbare Energien in der Entwicklungszusammenarbeit

Solare Trocknung

In tropischen und subtropischen Regionen tragen Früchte, die von den Kleinbauern entweder für den Eigenverbrauch oder zum Verkauf auf den lokalen Märkten produziert werden, zu einem beachtlichen Teil zur Nährstoffversorgung der ländlichen Bevölkerung bei. Bei saisonaler Überproduktion treten jedoch enorme Verluste auf, da die Bauern aufgrund der meist unzulänglichen Produktqualität und dem Mangel an geeigneten Vermarktungs- und Verteilungsstrukturen weder Zugang zu den Märkten in größeren Städten noch zum internationalen Handel haben /1/. Als Alternative zur Frischvermarktung produzieren die Kleinbauern Trockenfrüchte.

Solarer Tunneltrockner für Früchte, Gemüse und Gewürze

Von Werner Mühlbauer und Albert Esper*

Die Verbrauchernachfrage nach getrockneten Früchten, insbesondere als Snackartikel, ist vor allem außerhalb der Erntesaison sehr groß. Die Qualität der Trockenfrüchte bezüglich Farbe, Textur und Geschmack entspricht jedoch kaum den Anforderungen der Konsumenten auf den kaufkräftigen städtischen Märkten und besonders nicht denen des internationalen Marktes.
Weiterhin sind die Trockenfrüchte meist mit Insekten und Mikroorganismen, teilweise sogar mit hochtoxischen Mykotoxinen kontaminiert. Die Verbraucher in den Industrieländern erwarten hygienisch einwandfreie Produkte ohne chemische Konservierungsstoffe. Dieser Aspekt bedarf besonderer Beachtung im Hinblick auf die angestrebte Ausweitung der Produktion von Trockenfrüchten in Entwicklungsländern.
Die Traditionelle Sonnentrocknung ist verfahrensbedingt kein geeigneter Prozeß zur Erzeugung qualitativ hochwertiger Trockenprodukte. Eine Verbesserung der Produktqualtität, eine Verminderung der Verluste sowie eine nennenswerte Reduzierung der Trocknungsdauer und des Arbeitszeitbedarfs kann nur durch die Einführung von geeigneten Trocknungsverfahren realisiert werden.
Die in den Industrieländern zur Trocknung von Früchten eingesetzten Warmlufttrockner können aufgrund der hohen Investitionskosten und des Bedarfs an fossilen Energieträgern in Entwicklungsländern nur bei kommerziellen Anlagen wirtschaftlich eingesetzt werden /2/. Der am Institut für Agrartechnik in den Tropen und Subtropen der Universität Hohenheim entwickelte und in Zusammenarbeit mit der Innotech Ingenieuersgesellschaft in Leonberg zur Serienreife weiterentwickelte solare Tunneltrockner ist hingegen eine kostengünstige Alternative zur Produktion qualitativ hochwertiger Produkte.

Abbildung 1: Aufbau des solaren Tunneltrockners. Etwa 500 dieser Trockner werden bereits in 35 Ländern für die Trocknung von landwirtschaftlichen Produkten eingesetzt.

Modularer Aufbau

Der solare Tunneltrockner besteht im wesentlichen aus einem Luftkollektor, einem dahinter angeordneten Tunneltrockner, in dem das zu trocknende Gut in dünner Schicht ausgebreitet und von der Trocknungsluft umströmt wird, sowie mehreren Axialventilatoren (Abb. 1). Luftkollektor und Trockner sind 2 Meter breit bei einer Länge von jeweils 10 Meter. Kollektor und Trockner werden auf einer Unterkonstruktion in Arbeitshöhe installiert, um das Be- und Entladen des Trockners zu erleichtern.
Der Trockner ist modular aufgebaut, wodurch der Transport und der Aufbau wesentlich vereinfacht werden. Der Boden des Tunneltrockners besteht aus Wärmedämmpaneelen, die mit einem Nut und Federsystem sowie einem verzinkten Metallrahmen verbunden sind. Luftkollektor und Trockner werden mit einer 0,2 mm starken UV-stabilisierten PE-Folie überspannt, die mit einem Klemmprofil am Rahmen befestigt wird. Zur effizienten Umwandlung der Solarstrahlung in Wärme ist der Boden des Kollektors und Trockners mit schwarzem Solarlack gestrichen. Aufgrund der in tropischen Ländern häufigen und heftigen Niederschläge wird die Trocknungsanlage mit der Abdeckfolie dachförmig überspannt, wodurch Überfluten oder Eindringen von Wasser verhindert wird. Die Luftansaugseite der Ventilatoren und der Luftaustritt am Ende des Trockners sind mit einem feinmaschigen Kunststoffgewebe überdeckt, so dass ein Eindringen von Insekten verhindert wird. Zur Erleichterung des Befüllens und Entleerens des Trockners lässt sich die Abdeckfolie mit einer Wickelwelle aufrollen /3/.
Um einen ganzjährigen Einsatz des Trockners auch während länger andauernder Regenperioden zu ermöglichen, kann eine Zusatzheizung, bestehend aus einer Expansionskammer und einem Gaslufterhitzer zwischen Kollektor und Trockner eingebaut werden.

Abbildung 2: Auf Grund des äußerst geringen elektrischen Leistungsbedarfs, des solaren Tunneltockners kann die zum Antrieb der Ventilatoren notwendige Energie durch einen PV- Antrieb wirtschaftlich bereitgestellt werden.

In Regionen, in denen Elektrizität aus dem Netz verfügbar ist, werden netzbetriebene Ventilatoren, eingesetzt, die einen konstanten Luftdurchsatz erzeugen. Auf Grund des äußerst geringen elektrischen Leistungsbedarfs, des solaren Tunneltockners kann die zum Antrieb der Ventilatoren notwendige Energie in Gegenden ohne oder mit nur unzuverlässiger Elektrizifizierung auch durch einen PV- Antrieb wirtschaftlich bereitgestellt werden.
Hierfür ist lediglich ein 50 W--p -Solarmodul erforderlich. Durch die Integration des Solarmoduls in den Luftkollektor wird das Modul auf Umgebungstemperatur abgekühlt und somit Leistungsverlust verhindert.

Versuche unter verschiedenen klimatischen Bedingungen

In Marokko und in Thailand wurde die solare Tunneltrocknungsanlage bei der Trocknung von Aprikosen und Bananen unter ariden und humiden Bedingungen untersucht. Die wesentlichen Versuchsergebnisse sind im folgenden kurz dargestellt.
Das Fassungsvermögen der Trocknungsanlage wird vor allem durch das zu trocknende Produkt bestimmt. Bei Obst wie z. B. Aprikosen oder Mangofrüchten, die meist in geschnittener Form getrocknet werden, liegt die Füllmenge bei ca. 250 kg, bei Produkten wie z. B. Trauben oder Feigen mit einer hohen Belegdichte von bis zu 25 kg/m2 kann bei der Trocknerfläche von 20 m2 ein Fassungsvermögen von bis zu 500 kg erreicht werden. In Regionen mit hoher Einstrahlung, wie beispielsweise in Marokko oder der Türkei, kann durch Verlängerung des Trockners auf eine Länge von 30 m die Trocknerfläche auf 40 m2 vergrößert werden, wodurch sich das Fassungsvermögen des solaren Tunneltrockners in Vergleich zur Standardversion verdoppelt.
Untersuchungen sowohl an ariden als auch an humiden Standorten haben gezeigt, dass ein Luftdurchsatz von 800 bis 1.000 m3 Luft ausreicht, um die Produkte auf lagerfähigen Zustand zu trocknen, bevor Mikroorganismenwachstum bzw. biochemische Reaktionen zu einer Qualitätsverminderung führen. Bei diesem Luftdurchsatz stellt sich im Luftkollektor eine maximale Temperatur von 60 0 C ein, welches die optimale Temperatur für die Trocknung von Früchten darstellt /5/.
Durch eine systematische Untersuchung von Gleichstrommotoren und Ventilatorlaufrädern und durch eine Verminderung des Strömungswiderstandes in der Anlage konnte der elektrische Leistungsbedarf von anfänglich 250 W bei ersten Prototypen auf 20 W bei der serienreifen Trocknungsanlage reduziert werden.
Der Äußerst niedrige Leistungsbedarf ermöglicht den Einsatz eines photovoltaischen Antriebssystems. Die hohen Kosten für den Solargenerator und dessen Wirkungsgrad von lediglich 10 bis 12 % erfordern allerdings eine sorgfältige Anpassung von Solargenerator und Ventilator. Da die Solarstrahlung eine stark fluktuierende Energiequelle darstellt, muss insbesondere das Teillastverhalten von Motor und Ventilatorlaufrad beachtet werden. Konventionelle PV- Antriebe weisen einen maximalen Tageswirkungsgrad von 0,5 bis 1 % auf. Durch die systematische Auswahl der Komponenten und eine sorgfältige Anpassung der Kennlinien an die Anlagenkennlinie des solaren Tunneltrockners konnte ein Tageswirkungs-grad von bis zu 4 % erreicht werden. Eine andere wichtige Vorbedingung für den Einsatz von PV ist ein niedriges Startmoment des Ventilators. Konventionelle Systeme starten erst bei Einstrahlungswerten zwischen 300 und 400 W/m2, während bei dem optimierten System nur 120 W/m2 zum Anlaufen der Ventilatoren notwendig sind. Da bei der überwiegenden Zahl der Trocknungsprodukte eine Belüftung während der Nacht nicht erforderlich ist, kann der Gleichstrommotor des Ventilators direkt an das PV-Modul angekoppelt werden.

Der Trocknungsprozess

Laborversuche haben gezeigt, dass die Trocknungsdauer und die Produktqualität im wesentlichen von der Gutart und der Temperatur der Trocknungsluft beeinflusst wird. Im Vergleich zur Temperatur ist der Einfluss von relativer Luftfeuchte und Luftgeschwindigkeit von untergeordneter Bedeutung. Um die Leistungsfähigkeit der Trocknungsanlage optimal zu nutzen, muss der Trockner bei der maximal zulässigen Trocknungstemperatur des jeweiligen Produktes betrieben werden, bei der gerade noch keine Qualitätsverminderung eintritt. Laborversuche haben gezeigt, dass nahezu alle Früchte bei einer Temperatur von 60 0C ohne wesentliche Beeinträchtigung der Produktqualität getrocknet werden können. Höhere Temperaturen führen zu Bräunungsreaktionen und zu einer Oberfächenverhärtung. Dies bedeutet, dass der Luftdurchsatz in dem Solartrockner so hoch eingestellt werden muss, dass die zulässige Temperatur auch bei maximaler Einstrahlung nicht überschritten wird. Am Anfang des Trocknungsprozesses, wenn eine große Menge an Wasser verdunstet, nimmt die Temperatur der Trocknungsluft im Tunneltrockner ab. In der Zweiten Phase des Trocknungsprozesses ist der zusätzliche Wärmegewinn, der durch die Absorption der Sonnenstrahlung am Trocknungsgut selbst entsteht, ausreichend, um die Temperatur im Tunneltrockner nahezu konstant über der Länge zu halten. Die Wärmeverluste, die durch das Verdunsten der Feuchtigkeit entstehen, werden durch den zusätzlichen Wärmegewinn bei der Absorption der Strahlung auf dem Trocknungsgut ausgeglichen, so dass eine nahezu gleichmäßige Trocknung über der gesamten Trocknerlänge erreicht wird.
Beim Einsatz eines netzversorgten Ventilators ergibt sich aufgrund des konstanten Luftdurchsatzes ein Temperaturprofil am Kollektorauslass, das dem Verlauf der Globalstrahlung entspricht, da der Kollektor eine niedrige Wärmespeicherkapazität aufweist. Dies bedeutet, dass am Morgen und am Spätnachmittag die Kollektoraustrittstemperatur nur geringfügig höher als die Umgebungstemperatur liegt. Dies ist allerdings nicht ausreichend, um den Trocknungsprozess zu beschleunigen. Die Forderung nach einer nahezu konstanten Kollektoraustrittstemperatur kann wesentlich besser mit einem photovoltaisch angetriebenen Ventilator erfüllt werden. Die Temperatur der Trocknungsluft wird in diesem Fall automatisch auf eine bestimmte maximale Temperatur eingestellt. Während Perioden geringer Einstrahlung führt der sich einstellende niedrige Luftdurchsatz zu einer relativ großen Temperaturerhöhung. Hohe Einstrahlungswerte verursachen dagegen einen hohen Luftdurchsatz, der wiederum zu einem relativ niedrigen Temperaturanstieg führt.
Im Vergleich zur Sonnentrocknung führt die Erwärmung der Trocknungsluft in dem Luftkollektor zu einer deutlich höheren Produkttemperatur, die wiederum eine deutlich höhere Trocknungsrate bewirkt.
Der Vorteil der Solartrocknung gegenüber der traditionellen Sonnentrocknung wird besonders in der letzten Phase des Trocknungsprozesses deutlich, in der die Sonnentrocknung noch einige Tage benötigt, um auf den gewünschten Feuchtegehalt zu trocknen, während die solare Trocknung den Vorgang beschleunigt. Dadurch wird die Trocknungsdauer merklich vermindert.
Zahlreiche Untersuchungen mit verschiedenen Produkten haben gezeigt, dass im allgemeinen die Trocknungsdauer durch die Solartrocknung auf die Hälfte reduziert wird. Je nach zu trocknendem Produkt und der zur Verfügung stehenden Einstrahlung beträgt die Trocknungsdauer zwischen einem und acht Tagen. Vorteilhaft hinsichtlich der Lagerung ist die gleichmäßige Trocknung in dem solaren Tunneltrockner. Eventuell noch vorhandene Feuchteunterschiede können ausgeglichen werden, in dem die Produkte nach der Trocknung für einige Tage in einem Behälter gelagert werden.

Hohe Qualität der Produkte

Während der Trocknung sind die Produkte vor Witterungseinflüssen, Insekten, Vögeln, Nagetieren und Staub geschützt. Insekten, die beim Befüllen des Trockners mit dem Trocknungsgut in die Anlage kommen, werden bei den während der Mittagszeit im Trockner herrschenden Temperaturen von ca. 60 0C abgetötet. Bei Bedarf können durch ein kurzzeitiges Abstellen des Luftstromes auch Temperaturen über 80 0C erreicht werden, die ausreichen, um pathogene Keime abzutöten. Die Versuche an ariden und humiden Standorten haben gezeigt, dass mit dem solaren Tunneltrockner hygienisch einwandfreie und qualitativ hochwertige Trockenprodukte hergestellt werden können, welche die internationalen Qualitätsstandards erfüllen.

Lokale Produktionsstätten

Der solare Tunneltrockner wird als Baukastensystem in Deutschland produziert und zu Preisen von ca. € 4.000 angeboten. Bedingt durch den modularen Aufbau kann der Trockner von zwei Arbeitskräften in einem Tag auf einer vorhandenen Unterkonstruktion aufgebaut werden. In der Türkei, Sri Lanka und Thailand wird der solare Tunneltrockner bereits lokal produziert, in Brasilien und Indonesien befindet sich eine lokale Fertigung im Aufbau. Der solare Tunneltrockner wird zu Preisen zwischen € 750 und € 1.500 in Sri Lanka und der Türkei sowie für ungefähr € 2.250 in Thailand einschließlich der Zusatzheizung gebaut. Wirtschaftlichkeitsberechnungen haben gezeigt, dass die Amortisationszeit entsprechend den Investitionskosten, der jährlichen Auslastung, den Witterungsbedingungen und der Preisdifferenzierung zwischen einem und fünf Jahren liegt.
Der solare Tunneltrockner kann nur dann wirtschaftlich eingesetzt werden, wenn der Bauer bzw. die Genossenschaft für eine bessere Qualität einen höheren Preis erhält, oder wenn Abfallprodukte durch Trocknung in ein vermarktungsfähiges Produkt verwandelt werden können. Eine weitere Voraussetzung für eine erfolgreiche Markteinführung des solaren Tunneltrockners ist die Produktion ausreichend großer Mengen gleicher Qualität, wie sie von den Importeuren von Trockenfrüchten gefordert werden. Weitere Einschränkungen ergeben sich bei der Trocknung lichtempfindlicher Produkte. Um Farbveränderungen zu vermeiden, muss entweder der Trockner mit einem lichtundurchlässigen Material abgedeckt werden, oder der Luftkollektor mit einem konventionellen Horden- bzw. Satztrockner gekoppelt werden, der in einem Gebäude untergebracht ist.

Abbildung 3: Um Farbveränderungen zu vermeiden, muss entweder der Trockner mit einem lichtundurchlässigen Material abgedeckt werden, oder man verwendet solare Horden- bzw. Satztrockner, wie dieses Beispiel aus Zimbabwe zeigt.

Weltweite Verbreitung

Die Verminderung der Nachernteverluste und die Verbesserung der Produktqualität gehören zu den großen Herausforderungen der Zukunft. Die solare Trocknung kann hierzu einen nicht zu unterschätzenden Beitrag leisten. Trotz erheblicher Anstrengungen seitens Universitäten, Entwicklungshilfeorganisationen, Organisationen der technischen Zusammenarbeit, Firmen sowie privaten Initiativen hat die solare Trocknung weltweit immer noch nicht die Bedeutung erlangt, die ihr eigentlich zukommen könnte und müßte, um das weltweite Problem der Ernährungssicherung zu entschärfen.
Dies trifft selbst auf Länder mit einem ausreichenden Angebot an Sonnenenergie und gleichzeitigem Mangel an fossilen Energieträgern zu. Gründe hierfür sind darin zu sehen, dass es weltweit sehr wenig solare Trocknungsanlagen gibt, die die Anforderungen der Nutzer hinsichtlich Trocknungskapazität und Wirtschaftlichkeit erfüllen.
Untersuchungen mit den verschiedensten Produkten an Standorten mit den unterschiedlichsten klimatischen Bedingungen haben gezeigt, dass der an der Universität Hohenheim entwickelte solare Tunneltrockner technisch ausgereift sowie sehr gut an die Bedürfnisse von Bauern und Genossenschaften angepasst ist. Etwa 500 solare Tunneltrockner werden mittlerweile in 35 Ländern zur kommerziellen Produktion von Trockenprodukten wie, Früchten, Gemüse, Gewürzen, Fleisch und Fischen eingesetzt. Alleine in der Türkei wurden mit den dort mittlerweile über 100 installierten solaren Tunneltrocknern mehr Trockenfrüchte hergestellt, das mit allen anderen in Mitgliedsstaaten der EAU aufgestellten Solartrocknern zusammen /8/.
Der solare Tunneltrockner hat des weiteren bei einem 1995 in Almeria durchgeführten Trocknervergleichstest die beste Bewertung aller untersuchten Solartrockner erhalten /9/.

Literatur
/1/ A. Esper. u. W. Mühlbauer: Solar tunnel drier for fruits: Plant Research and Development, Bd. 44 (1996), S. 61-80.
/2/ W. Mühlbauer, A. Esper u. J. Müller: Solar energy in agriculture. Tagungsband des ISES Solar World Kongresses, Bd. 8, Biomass, Agriculture, Wind, Budapest (Ungarn), S. 13-27.
/3/ A. Esper: Solarer Tunneltrockner mit photovoltaischem Antriebssystem. Forschungsbericht Agrartechnik des Arbeitskreises Forschung und Lehre der Max-Eyth- Gesellschaft (MEG), Frankfurt, Nr. 264, 1995.
/4/ P. Schirmer, S. Janjai, A. Esper, R. Smitabhindu u. W. Mühlbauer: Experimental investigation of the performance of the solar tunnel dryer for drying bananas. Renewable Energy Bd. 7 (1996) Nr. 2, S 119-126.
/5/ FAO: Assessment collection of data on postharvest food-grain losses. Econ. Social. Dev. Paper, 13, S. 1-70, 1980.
/6/ W. Eissen: Trocknung von Trauben mit Solarenergie Forschungsbericht Agrartechnik des Arbeitskreises Forschung und Lehre der Max-Eyth-Gesellschaft (MEG), Frankfurt, Nr. 85, 1984.
/7/ M. Häuser: Trocknung von Aprikosen mit Solarenergie. Forschungsbericht Agrartechnik des Arbeitskreises Forschung und Lehre der Max-Eyth-Gesellschaft (MEG), Frankfurt, Nr. 273, 1995.
/8/ Anonym: Solar drying of agricultural produce in Europe: Thermie programme action no SE 22, European Commision, Directorate General for Energy, Brussels, 1996.
/9/ M. Grupp, H. Bergler, M. Owen-Jones u. G. Schröder: Comperative test of solar dryers. Technology Demonstration Centre (TDC) Serial Report 2/95, Almeria (Spanien), 1995.

*) Dr.-Ing. Werner Mühlbauer ist Professor am Institut für Agrartechnik in den Tropen und Subtropen
Dr. Albert Esper ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Agrartechnik in den Tropen und Subtropen der Universität Hohenheim, Deutschland
Weitere Informationen: http://www.uni-hohenheim.de [^]