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Windenergie für Äthiopien

eine Entwicklungshilfe-Windkraftanlage, konstruiert in einer sächsischen Dorfgemeinde

Ergebnisbericht der Äthiopienreise 4. – 17. 10. 2010

Teilnehmer:

am Windrad Dipl.-Ing. Wolde Giorgis Demissie (Projektleiter)
Pfr. Dr. Jochen Hahn (Projektdurchführung)
Angelika Hahn (Mitreisende)

Gliederung des Berichtes:

  1. Ausgangssituation
  2. Ziel der Reise 2010
  3. Ergebnisse und Resultate
    1. Die Windkraftanlage in Debo 
    2. Die Elektrostation (Umrichterhaus) mit Akkuspeicher

      Exkurs zum Akku-Problem

    3. Die Dorfbeleuchtung 
    4. Die Erweiterung der Anlage durch Privathaushalte
    5. Die Finanz-Rücklagenbildung – ein wichtiger Schritt hin zur Nachhaltigkeit
  4. Erzeugte Energiemenge und Jahresenergieverbrauch in Debo
  5. Ausschau nach einer Entwicklungshilfeorganisation 
  6. Anmerkung: Das Handwerk in Äthiopien hat (noch) keinen goldenen Boden

1. Ausgangssituation

Seit Februar 2008 läuft das Solar-Windenergiesystem in Debo. Im Februar 2008 konnte die Windkraftanlage mit einer Solaranlage ergänzt und im Oktober 2009 die Segelrotorwindkraftanlage durch eine dreiflüglige getriebelose Anlage ersetzt werden. In diesem Zuge wurde der traditionelle Drehstromtrafo außer Kraft gesetzt und durch einen elektronisch geregelten Inverter (einfacher Schweißinverter) ersetzt. Zusätzlich wurde der installierte DC-AC-Wechselrichter (sinusähnliche Spannungscharakteristik, 2,5 KW) durch einen leistungsfähigeren DC-AC-Sinus-Wechselrichter (4 KW) ersetzt, um den Betrieb von Motoren, Ladegeräten und Computern besser möglich zu machen. Im Krankenhaus wurde außerdem eine elektrische Wasserpumpe installiert (vgl. die Ergebnisberichte 2008 und 2009).

Die Erfahrung zeigte, dass Wechselrichtern mit nur sinusähnlicher Charakteristik Motoren und Ladenetzteile sehr heiß werden lassen und diese dadurch z. T. ausfallen. Am Wechselrichter Geld zu sparen ist daher keine gute Idee. Durch einen unglücklichen Umstand war der neue Wechselrichter im Januar 2010 defekt. Kleine Sicherungsstreifen aus Blech, die wir vorsorglich als Ersatz in den Wechselrichterkasten gelegt hatten, waren offenbar durch elektromagnetische Kräfte nach oben an die Leiterplatte gezogen worden, wo sie einen Kurzschluss erzeugten. Das war ärgerlich, hat doch die Ausfuhr nach Deutschland, die Reparatur und die Wiedereinfuhr nach Äthiopien viel Zeit, Kraft und Geld (natürlich auch Zoll) gekostet. Erfreulich bei allem: der defekte Wechselrichter wurde durch die angelernten Techniker in Debo selbstständig gegen den vorherigen ausgetauscht. So brannte in Debo nach einer Pause weiter das Licht!

Auf Grund negativer Erfahrungen im Hinblick auf die Bildung einer Finanzrücklage hatte die Stromkommission 2009 durch uns den Auftrag erhalten, den Stromverbrauch des Krankenhauses wirklich abzurechnen und durch den zusätzlichen Anschluss von Privathaushalten (durch Stromverkauf) eine Geldrücklage zu bilden. Außerdem hatten die Techniker den Auftrag erhalten, die Straßenlampen nach oben hin gegen Regen abzudichten. Spannend war nun, was davon 2010 umgesetzt worden war.

2. Ziel der Reise 2010

Die Reise 2010 war dazu gedacht,

  1. eine Inspektion in Debo vorzunehmen und
  2. Kontakte zu einer Entwicklungshilfegesellschaft zu knüpfen, die perspektivisch einmal das Projekt in eigene Regie übernehmen kann. Hier hatte sich im Vorfeld eine Korrespondenz mit dem Lutherischen Weltbund in Addis Abeba angebahnt.

3. Ergebnisse und Resultate

3. 1. Die Windkraftanlage in Debo

Die Windkraftanlage funktioniert ohne Probleme. Ein Spatzennest musste aus dem Maschinenkopf entfernt werden, um die Kühlung des Generators zu gewährleisten. Die Techniker hatten darin wohl kein Problem gesehen … Ein (zu dünnwandiges) Abdeckblech am Windradmast hatten Kinder abgerissen und zum Ärger der Techniker an den Kabeln gespielt. Obwohl die Techniker das notwendige Werkzeug haben, hatten sie sich zu einem Ersatz des Bleches leider nicht entschließen können. Auch der Schutzzaun um das Windrad zeigte Lücken (daher die Kinder). Für Abdeckblech und Zaun wurden durch uns Reparaturaufträge erteilt.

3. 2. Die Elektrostation (Umrichterhaus) mit Akkuspeicher

E-Station mit Akku Das im Kloster befindliche kleine Gebäude (Lehmbau mit Wellblechdach) war – bis auf das Vorhandensein unzähliger Flöhe – in Ordnung. Die Solaranlage funktioniert tadellos. Das Notdieselaggregat funktioniert ebenso. Dieses kann im Strommangelfall über den Wechselrichter die Akkus laden und während des Laufens gleichzeitig das Dorf mit Strom versorgen.

Den kleineren Wechselrichter haben wir gegen den größeren Sinuswechselrichter getauscht. Zusätzlich haben wir testweise zwei parallel geschaltete Schweißinverter (sie dienen als elektronische Trafos) gegen einen einzelnen ersetzt, der bereits bei 65 V Windrad-AC anfängt, auf der Gleichstromseite die Akkus zu laden - eine außerordentlich effektive und preiswerte Alternative zu einem professionellen (und um ein vielfaches teurerem) Windenergieladesystem.

Die 10 Bleiakkus (Gel-Solarakkus „Everbright“) arbeiten noch, lassen aber in ihrer Kapazität offenbar sehr nach. Leider konnten wir dies nicht genau prüfen. Neu hatten sie eine Kapazität von ca. 15 KWh. Nun scheinen sie gerade noch die Hälfte speichern zu können. Das ist schade, geht doch dadurch viel erzeugte Energie verloren. Bei gutem Wind und guter Sonne sind sie bereits nach Mittag voll aufgeladen. Alle weitere gewonnenen Energie wird nur zu einem Teil genutzt. Durch den Nachtwind hat die Windkraftanlage eine wichtige Bedeutung, in der Hauptabnahmezeit Energie nachzuliefern.

Exkurs zum Akku-Problem:

Das Energiespeichersystem mittels Bleiakkumulatoren bleibt wohl der Hauptschwachpunkt bei Inselenergiesystemen (Solar oder Wind). Selbst gute Markenakkus (Solar-Gel-Akkus) werden durch die hohe Zahl der Ladezyklen nicht länger als 5-6 Jahre halten. Abgesehen von dem hohen Geldaufwand verbleibt eine Menge Giftmüll im Land, der nicht fachgerecht entsorgt wird. Dies kann auf Dauer nicht die Lösung sein. Eine wirkliche Lösung wäre die Einführung des Nickel-Eisen-Akkus, der leider wenig populär und durch die Produktion geringer Stückzahlen kostenintensiv ist (vgl. dazu unter Wikipedia „Nickel-Eisen-Akku“).

Seine Vorteile: Ähnliche Energiedichte wie KfZ-Akkus, keine Bleianteile, sondern lediglich Nickel- und Eisenkomponenten mit Kalilauge; kein Memory-Effekt; der Akku ist absolut unempfindlich gegen die gefürchtete Tiefentladung; seine Lebensdauer kann ohne weiteres 20 Jahre betragen (es soll Akkus dieser Art geben, die nach 100 Jahren noch funktionstüchtig sind).
Seine Nachteile: Der Akku arbeitet schlecht unter 0°C und hat eine höhere Selbstentladungsrate als Bleiakkus. Beides spielt freilich in Afrika und in der Funktion als Kurzzeitspeicher keine wirkliche Rolle.

Für Inselenergiesysteme kann es nur eines geben: die Wiedereinführung des Nickel-Eisen-Akkus. Doch wer produziert diese im größeren Maßstab (außer chinesische Firmen)? Wäre nicht ein Produktionsstandort in Afrika sinnvoll, wo massenweise Energiespeichersysteme benötigt und installiert werden?

3. 3. Die Dorfbeleuchtung

Die um den Markt und an den abgehenden Seitenstraßen hatten die Techniker 2008 in Eigenleistung eine Straßenbeleuchtung installiert, die grundsätzlich immer noch funktioniert. Leider sind die Kabel „typisch äthiopisch“ verlegt, in Einzeladern und mit nicht isolierten Drahtverbindungen. Nichts ist gegen Regenwasser geschützt. Die Straßenlampen wurden nicht gegen Regenwasser abgedichtet. Wohl deshalb (und weil sie bei Wind sehr stark pendeln) bzw. durch steinewerfende Kinder sind wiederholt die E-Sparlampen kaputt gegangen. Die durch uns beschafften reichlichen Lampenreserven waren aufgebraucht. Leider waren die Techniker nicht auf die Idee gekommen, die Lampen höher zu hängen und sie gegen Regenwasser abzudichten. Hier müssen wir einmal eine Straßenlampenkonstruktion überlegen, die einfach, regendicht und zugleich steinwurfsicher ist (ggf. Kunststoffwasserflaschen als Schutzkolben).

3. 4. Die Erweiterung der Anlage durch Privathaushalte

Die Techniker konnten 2009 zusätzlich 22 Privathaushalte mit je einer Glühlampe und einer Steckdose ausstatten. Damit sind jetzt in Debo folgende Objekte mit Strom versorgt:

  • Straßenbeleuchtung: 14 Glühlampen
  • Privathäuser: 22 Glühlampen mit je einer Steckdose
  • Werkstatt: 1 Glühlampe, Kleingeräte
  • Polizei, Verwaltungsgebäude: ca. 6 Glühlampen
  • Krankenhaus (Helth center): ca. 40 Glühlampen, div. Steckdosen; Wasserpumpe; PC-Betrieb
  • Landwirtschaftsstation: 2 Glühlampen, Steckdose
  • Schule (Versammlungsraum, Direktor): 4 Glühlampen, 2 Steckdosen, PC-Betrieb
  • Klosterkirche mit einzelnen Nebenstellen: 19 Glühlampen; einzelne Steckdosen
  • Elektrohaus: 2 Glühlampen mit Steckdosen

Angeschlossen sind damit ca. 110 Glühlampen, einzelne Kleingeräte, PCs und Wasserpumpe. Bei Akkus mit voller Kapazität und im Hinblick auf die ausreichende Energieerzeugung durch Wind und Solar wäre ein weiterer Ausbau denkbar. Der Wechselrichter ist auf weit höhere Leistungen ausgelegt. Bei der derzeitigen Kapazitätslage des Akkuspeichers allerdings ist ein weiterer Ausbau nur sehr begrenzt sinnvoll.

3. 5. Die Finanz-Rücklagenbildung – ein wichtiger Schritt hin zur Nachhaltigkeit

Von 2008 zu 2009 war es den Technikern und der Stromkommission nicht möglich gewesen, aus Stromverkäufen (Stromzähler im Krankenhaus und in der Schule; Aufladedienst für Akku-Lampen und andere Geräte) eine Geldrücklage zu bilden. Die Bezahlung des Stromes durch das Krankenhaus war 2009 an „nicht ausreichend autorisierte Quittungsvorlagen der Kommune“ gescheitert.

2009 haben wir dann zusammen mit der Stromkommission ein neues Konzept zur Finanzbildung erarbeitet (ausführlicher im Ergebnisbericht 2009 unter 5.2. „Refinanzierungskonzept und Werkstatt“). Dieses sieht vor, durch die Hinzuziehung von Privatkunden über Pauschalvergütungen einen sicheren Finanzzufluss zu erreichen. Sämtliche Einnahmen aus dem Stromverkauf (Privathäuser, Krankenhaus, Schule, Energieaufladedienst) sollen aufgeteilt werden einerseits als Lohn für die Techniker und zum anderen Teil als Betriebsmittelrücklage zur Unterhaltung der Anlage.

2010 ergibt sich folgendes Bild:
Der Schatzmeister der Energiekommission konnte eine Rücklage von 1.700 Birr (z. Z. 75,00 Euro) vorweisen. Diese Tatsache ist als ein wichtiger Fortschritt anzusehen, gibt es doch damit erstmalig einen sicheren Fonds, durch den Glühlampen, Diesel u. a. Verbrauchsmittel bezahlt werden können. Die Privathaushalte zahlen sehr zuverlässig. Probleme gibt es immer noch mit Krankenhaus und Schule, die zwar Geld zur Verfügung haben, als staatliche Einrichtung aber immer noch auf einen offiziellen Quittungsbeleg bestehen, der durch die Kommune autorisiert ist (!!). Im Zuge der Verleihung des Stadtrechtes (als Kleinstadt) sollen nun offizielle Einnahmebelege gedruckt werden.

4. Erzeugte Energiemenge und Jahresenergieverbrauch in Debo

Seit 2009 hat das Dorf (in 290 Tagen) folgende Energiemange verbraucht: 1.186 KWh
Oft liegt der Tagesverbrauch bei ca. 6 KWh.
Die Windenergieanlage hat 661 KWh erzeugt. Diese rel. geringe Energiemenge resultiert aus dem viel zu geringen Windaufkommen in Debo (vgl. unter „Windverhältnisse“; in Debo ca. 2,5 m/s im Jahresschnitt; benötigt würden 4 m/s, um 8-9 KWh pro Tag allein aus Wind erzeugen zu können).

Der Rest wurde durch Solar erzeugt, wobei ein Großteil der Energie durch die Kapazitätsverluste der Akkus nicht nutzbar war.

5. Ausschau nach einer Entwicklungshilfeorganisation

bei der Mekane Yesus Kirche Nach Hinweisen auf den Lutherischen Weltbund (LWB, Lutheran Worl Federation), der in puncto Entwicklungshilfe in Äthiopien tätig ist, stießen wir in Addis Abeba auf die Mekane Yesus Kirche (Ethiopian Evangelical Church Mekane Yesus), die als Mitglied im LWB in Äthiopien viele Entwicklungshilfeprojekte betreibt (neben Sozialprojekten auch Wasserkraft- und Solarprojekte). Im Gespräch mit leitenden Persönlichkeiten des Departments „Development and Social Services Commission“ wurde großes Interesse entgegengebracht, im Rahmen eines Projektbereiches ein Windenergiepilotprojekt aufzubauen. Grundbedingung ist dabei natürlich: Der Standort muss windreich sein. Z. Z. wird ein Standort gesucht, um erste Windmessungen vornehmen zu können. Zum Einsatz käme dann unser „Windergieblock“ in neuester und in vielen Dingen minimierter Variante.

6. Anmerkung:

as Handwerk in Äthiopien hat (noch) keinen goldenen Boden
Geduld muss mit Zielstrebigkeit einhergehen. Es ist eigentlich zu wenig, einmal im Jahr eine Inspektion vorzunehmen. Erstaunlich, dass in Debo die Anlage grundsätzlich funktioniert. Optimal wäre, wenn solch ein Projekt monatlich betreut werden könnte, um kleinere Mängel kontrollieren und abstellen zu können.

Craftsmen in Addis Abeba Wir stoßen immer wieder auf ein Problem: Das Handwerk ist in Äthiopien stark unterentwickelt, z. T. auch nicht gut angesehen. Zum einen macht man alles selber. Das bekommen unsere Techniker zu spüren, die an kleinen Dienstleistungen interessiert sind. Die Handgriffe und Fertigkeiten auf dem Lande (Hüttenbau, Lehmbereitung, Fertigung eines einfachen Hakenpfluges, Schnitzen einer Holzschaufel, Fertigung einer naturgewachsenen Heugabel ….) kann sich praktisch jeder aneignen. Traditionell entwickelt zu sein scheint die Weberei(Baumwollstoffe für Umhänge und Schals) und die Schneiderei. Stellmacherei und Schmiedehandwerk bewegt sich in ländlichen Gebieten auf sehr einfachem Niveau. Nur wenige traditionelle Werkzeuge werden verwendet (der Tischler in Debo besaß Hammer, Beil, Eisenkeile zur Holzspaltung, Vorschlaghammer, Knotenmessschnur, Bandmaß und neuerdings eine Säge). Ein einfachstes Holzrahmen-„Fenster“ (Holzklappe) hatte er noch nie zu Gesicht bekommen, auch keine Holztür mit Futterrahmen (wie wir sie im E-Haus verbaut haben).
Eine nicht unproblematische Rolle in puncto Handwerksentwicklung spielte dabei die Äthiopisch Orthodoxe Kirche. Jahrhunderte gilt das (alttestamentliche) Credo: Gelungenes Leben geschieht dann, wenn Altes unverändert bleibt und Traditionen unverändert fortgeführt werden. Das Handwerk in Äthiopien hat dadurch nie so richtig goldenen Boden bekommen.

Dieses Verharrungsvermögen hat freilich zwei Gesichter: Zum einen konnte dadurch die einmalige äthiopische Kultur trotz moderner Einflüsse lange bewahrt werden. Zum anderen vermag diese (Handwerks-)Kultur im Angesicht einer einbrechender (meist asiatischer) Industriekultur wenig Eigenes entgegenzusetzen. Dies könnte sich für die originäre äthiopische Kultur in Zukunft verhängnisvoll auswirken. Die Entwicklung eigenen Handwerkes ist daher in Äthiopien dringend angezeigt.
Das Projekt „Windenergie für Äthiopien“ hat genau diesen Aspekt im Blick. Die durchaus sehr praktikablen Solarmodule können nur importiert werden. Unser Windkraftsystem könnten Handwerker zu großen Teilen im Lande selber herstellen (Metallbauer, Elektrotechniker, Kunststoffformer).

 

Kontakt (für Rückfragen zum Bericht):

Pfr. Dr. J. Hahn

Am Pfarrberg 8

D-01623 Rüsseina

Mail: joachim.hahn@evlks.de