Projekt in Sambia: Viel mehr als solare Ernte

Das solare Bewässerungssystem mit einer 86-kWp-Photovoltaikanlage, einer Batterie mit 160 kWh nutzbarer Kapazität, dem Wasserreservoir im Vordergrund und dem Gebäude der Bewässerungspumpe rechts vom Reservoir. (Foto: BayWa r.e.)
Das solare Bewässerungssystem mit einer 86-kWp-Photovoltaikanlage, einer Batterie mit 160 kWh nutzbarer Kapazität, dem Wasserreservoir im Vordergrund und dem Gebäude der Bewässerungspumpe rechts vom Reservoir. (Foto: BayWa r.e.)
31.01.2018

Afrika – das sind nicht nur malerische Lehmhüttendörfer oder überbevölkerte Townships. Neben diesen Klischees gibt es zahllose Ansätze, in dezentralen Projekten zum Aufbau einer lokalen Wertschöpfung beizutragen. Gerade in solchen Ansätzen schlummert ein großes Potenzial zur wirtschaftlichen Entwicklung der Länder – auch und gerade für Technologien, die sich ebenfalls dezentral und frei skalierbar auf die jeweilige Aufgabenstellung anpassen lassen, vom Lehmhüttendorf bis zur Township.

Dabei muss es nicht notwendiger Weise das Solarmodul auf dem Dach sein, dass den Bewohnern Strom für Licht und Telekommunikation bring – so wertvoll solche Installationen im Hinblick auf die Lebensqualität auch sein mögen. Mittlerweile gibt es kleine PV/Speicher-Kombinationen, die so ausgelegt sind, dass sie z.B. den Betrieb einer Kleinstmanufaktur ermöglichen, es gibt Systeme zur solaren Kühlung, um Lebensmittel länger frisch zu halten, aber auch Medikamente länger haltbar zu machen.

Während Anlagen zur solaren Kühlung Milchbauern bereits ein erhöhtes Einkommen ermöglichen, indem sie abendlich gemolkene Milch bis zur Abholung am nächsten Morgen frisch halten, konnten Ackerbauern bisher wenig von Photovoltaik profitieren. Bisher – denn mit einem Leuchttumprojekt will BayWa r.e. in Sambia zeigen, dass Landwirte durch Solarstrom ihre Betriebskosten senken und gleichzeitig ihre Erträge erhöhen können.

Landwirtschaft nur mit Bewässerung

Der überwiegende Teil der 16 Millionen Einwohner Sambias lebt auf dem Land und von der Landwirtschaft. Doch 50 bis 80 % der landwirtschaftlich nutzbaren Flächen liegen brach. Ein Grund dafür liegt in unzureichenden Bewässerungsmöglichkeiten. Denn obwohl das Land für südafrikanische Verhältnisse wasserreich ist und rund 45 % der dortigen Grundwasserreserven besitzt, sind ohne künstliche Bewässerung fast keine Ernten einzubringen. Da Sambia wie viele Staaten des südlichen Afrikas unter einer unzuverlässigen Stromversorgung mit oft stundenlangen Stromabschaltungen leidet, basiert die Energieversorgung für die Bewässerungspumpen auf Dieselgeneratoren – und ist entsprechend teuer.

Genau hier setzt das Konzept des BayWa-Projektes an, denn beides – landwirtschaftliche Produktion und regenerative Energieversorgung – gehört zum Kerngeschäft des Konzerns. Auf dem Gelände des vom deutschen und sambischen Landwirtschaftsministerium betriebene Agricultural Knowledge & Training Centre (AKTC) in der Provinz Chisamba errichtete BayWa r.e. jüngst eine Photovoltaik-Anlage mit Speichersystem, durch die die Farm bis zu 13 Stunden am Stück mit 450 kWh Solarstrom für die Bewässerung der landwirtschaftlichen Nutzfläche versorgt werden kann. Die hohe Speicherkapazität ist notwendig, da die Felder der Farm mit einem Pivot-Beregnungssystem bewässert werden. Solche Systeme besitzen eine Zentralpumpe und einen an einem Rotor montierten Träger mit Sprühdüsen, der an seinem Ende auf Rädern läuft. Der Rotor dreht sich ein einziges Mal in 24 Stunden über die gesamte kreisförmige Ackerfläche. Da würden sich die bis zu 10 Stunden langen Stromausfälle insbesondere über die Mittagszeit verheerend auswirken. Dieselaggregate sorgen zwar für die Sicherheit der Bewässerung, verursachen aber einen Verbrauch von 150 Litern Diesel pro Tag – und einen Ausstoß von jährlich 145 Tonnen CO2.

Technischer Anlage und wirtschaftlicher Betrieb

Die Pilot-Anlage auf dem Gelände der AKTC-Farm besteht aus 260 in ostwestlicher Richtung aufgeständerten Solarmodulen mit einer Gesamtleistung von 86 kWp. Aufgrund des hohen Sonnenstands wurden die Module in einem Winkel von nur 6° installiert. Das 520 m2 große Modulfeld liefert Energie für die Bewässerung eines 90.000 m2 großen Getreidefelds. Durch die Aufteilung in vier identische redundante Einheiten mit vier MPP Trackern wird eine höhere Versorgungssicherheit bei Ausfall eines Systems gewährleistet. Wird mehr Energie produziert als unmittelbar verbraucht, dient ein 160 kWh Batteriespeichersystem als Zwischenspeicher. Eine Netzeinspeisung ist nicht vorgesehen. Alle Komponenten des Systems wurden auf die besonderen Bedingungen für den Betrieb unter hohen Temperaturen ausgelegt.

Das Wasser für die Farm wird aus drei Bohrlöchern gefördert, eine vierte Pumpe wird benötigt, um das Wasser aus dem Reservoir zum Pivot-Beregnungssystem zu befördern und dort den Rotor anzutreiben. Dank eines intelligenten Kontrollsystems zur gezielten Steuerung der Pumpen wird das zur Farm gehörende Wasserreservoir allerdings bei Stromüberschuss als zusätzlicher Speicher genutzt. Steuerungsgrößen sind der Wasserstand im Reservoir und der Ladezustand des Batteriesystems. Damit wird die AKTC-Farm tagsüber von 7 Uhr bis 19 Uhr kontinuierlich mit Solarstrom versorgt und ist unabhängig vom öffentlichen Netz, das erst nachts automatisch wieder zugeschaltet wird. Ein halbautomatischer Betrieb und eine Anpassung der Betriebssteuerung sind ebenfalls möglich.

Da auf der AKTC Farm Landwirte im Anbau von Nutzpflanzen und in Bearbeitungstechnologien ausgebildet werden sowie zusätzlich kaufmännische Grundkenntnisse erhalten und dort zudem jährlich eine Landwirtschaftsmesse ausgerichtet wird, hat die solar unterstützte Bewässerungsanlage das Zeug, eine hohe Multiplikatorwirkung zu entfalten. Ein Leuchtturm-Projekt wird solch eine Anlage aber erst, wenn sie nicht nur technisch funktioniert, sondern auch wirtschaftlich zu realisieren ist.

Das wirtschaftliche Modell sieht laut Benedikt Ortmann, CEO der BayWa r.e. Solar Project GmbH, so aus: „Die Anlage wird von BayWa an den Bauern verleast, bei Ausfall bauen wir ab. Nach Leasingende geht die Anlage ins Eigentum des Bauern über.“ Der landwirtschaftliche Mehrertrag durch die zuverlässige Bewässerung soll die Anlage in fünf bis zehn Jahren refinanzieren können. Gleichzeitig wird auf die Lebensdauer der von Fenecon gelieferten Batterien eine Garantie für 12 Jahre gegeben, die prognostizierte Lebensdauer der Module liegt bei 25 Jahren. Für Ersatzteile wird ein regionales Lager aufgebaut, um bei Ausfall von Komponenten einen schnellen Ersatz sicherzustellen.

Um die Bauern für den eigenverantwortlichen Betrieb der Anlage fit zu machen, werden sie in die Investitionsrechnung und Wartung der Anlage eingeführt und in der Betriebsphase betreut. Außerdem unterstützt BayWa r.e. bei der Ausbildung der vor Ort tätigen Landwirte, sodass diese in Zukunft gemeinsam mit ortsansässigen Elektrikern die regelmäßige Wartung der Anlage übernehmen können. Die Anlagenführung erfolgt automatisch und wird zentral von Deutschland aus fernüberwacht.

Da das gesamte System auf einem einfachen Plug-and-Play-Konzept aufgebaut ist, sieht Ortmann „in der gesamten Region ein großes Potenzial für die Umsetzung weiterer Weak- und Off-Grid-Projekte. Wir werden unser Engagement auf dem afrikanischen Kontinent deutlich ausweiten und planen bereits weitere ähnliche Projekte.“

Volker Buddensiek