Aktion Elektronik hilft 2012 Hybrid-Solaranlage liefert Strom, Heißwasser und Heizung

Im Rahmen ihrer Spendenaktion "Elektronik hilft 2012" (siehe Kasten unten) für die Opfer der Hungersnot in Ostafrika berichtet die ELEKTRONIKPRAXIS über technologische Projekte, Kooperation und Visionen, die dem schwarzen Kontinent eine bessere Zukuft bescheren sollen. Heute: Die ORC-Engine des MIT.

Anbieter zum Thema

Schulz-Electronic GmbH

Bürklin GmbH & Co. KG

Bicker Elektronik GmbH

In abgelegenen Regionen Afrikas ist die Versorgung von Schulen und Krankenhäusern oft ein Problem. Gelöst wird es in Regel durch Dieselgeneratoren, was zum einen teuer ist angesicht immer weiter steigender Ölpreise, und zum anderen nicht besonders umweltfreundlich. Diese Erkenntnis traf auch den damaligen MIT-Studenten Matthew Orosz, als er zwei Jahre als freiwilliger Helfer in einem Dorf im südafrikanischen Lesotho verbrachte. Dort etwa wird es im Winter oft so kalt, dass sich das medizinische Personal im Winter nicht einmal vernünftig die Hände waschen konnte, weil das Wasser einfach zu kalt war.

Zurück am MIT beschloss er, etwas gegen diesen Missstand zu unternehmen und entwickelte zusammen mit seiner Kommilitonin Amy Mueller das Konzept einer Solaranlage, die gleichermaßen Strom, heißes Wasser und je nach Außentemperatur Heizung oder Kühlung liefern sollte.

Ihr Konzept ist im Kern verblüffend einfach: Parabolspiegel lenken das Sonnenlicht auf Röhren, in denen sich eine Flüssigkeit, ähnlich jener in Klimaanlagen, befindet. Durch die Hitze verdampft die Flüssigkeit und treibt eine Art umgedrehten Kompressor an, der seinerseits einen Generator antreibt. So entsteht elektrischer Strom. Durch verschiedene Kühlstufen mit Wärmetauschern kann das heiße Gas auch Warmwasser und Heizung oder Kühlung bereitstellen. Kern des ganzen ist eine sogenannte Organic Rankine Cycle (ORC) Engine.

Um das Konzept zu testen, gründeten Orosz, Mueller und ihr Professor Harold Hemond eine Nonprofit-Organisation namens Solar Turbine Group (STG) International. Wichtig war ihnen, dass die ORC-Engine mit lokal einfach verfügbaren Materialien gebaut werden kann und auch der Transport mit üblichen Maßnahmen wie kleinen Lastwagen erfolgen kann.

Eine erste Versuchsanlage wurde 2008 konstruiert und in der Matjotjo Village Health Clinic in Lesotho aufgebaut (siehe Bildergalerie). Dabei stellte sich heraus, dass das Prinzip funktioniert - und der Klinik viel Geld für Diesel gespart hat - doch zeigte sich auch, dass die Anlage einen erfahrenen Bediener braucht, um alle Parameter ständig im grünen Bereich zu halten. Diese grundsätzliche Problematik bestätigt auch der Energieversorgungsexperte Professor Daniel Kammen von der University of California, Bekeley: "Es gibt eine ganz Reihe sehr vielversprechender Solarthermie-Konzepte, darunter auch jenes von STG. Das Problem liegt nicht in der zugrundeliegenden Hardware, sondern darin, einen dauerhaften reibungslosen Betrieb zu garantieren."

Auf Basis dieser Erkenntnis entwickelte das STG-Team eine Computer-kontrollierte Steuerung für die ORC-Engine, die den vollautomatischen Betrieb der Anlage ermöglicht und derzeit an einer zweiten Pilotanlage am Eckerd College in Florida getestet wird. Im kommenden Jahr soll sowohl die bestehende Anlage im Matjotjo Village darauf umgerüstet, als auch vier neue Anlagen in Lesotho installiert werden.

Der Aufwand könnte sich lohnen. Nach Recherchen von Matthew Orosz gibt es weltweit rund 30.000 Kliniken und etwa 60.000 Schulen, die von einer ORC-Anlage profitieren könnten.

(ID:35090050)