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Elektronik hilft Reißnägel für Licht und Bildung

Redakteur: Lea Drechsel

Hilfe zur Selbsthilfe: Ingenieure ohne Grenzen bringen afrikanischen Berufsschülern bei, wie sie ihre Klassenzimmer zum Strahlen bringen.

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Effizient beleuchtet: Ingenieure ohne Grenzen haben in ländlichen Regionen von Mosambik ein Off-Grid-System installiert, das nicht an das öffentliche Stromnetz angeschlossen ist. Nun werden erwachsene abends auch bei Dunkelheit geschult.
Effizient beleuchtet: Ingenieure ohne Grenzen haben in ländlichen Regionen von Mosambik ein Off-Grid-System installiert, das nicht an das öffentliche Stromnetz angeschlossen ist. Nun werden erwachsene abends auch bei Dunkelheit geschult.
(Bild: Ingenieure ohne Grenzen)

Die Straßen haben unter der Regenzeit und dem Verkehr gelitten. Die Risse im Lehm erinnern eher an den Grand Canyon als an einen befahrbaren Weg . Und doch huscht das Schild mit 100 km/h Geschwindigkeitsbegrenzung am Fenster des Kleintransporters vorbei. Die Landschaft ist geprägt von grünen Wäldern. Simon Clark sieht aus dem Fenster und deutet begeistert auf die freilaufenden Ziegen, Wiesen und einen bewaldeten Berg: "bela". Das bedeutet schön auf portugiesisch. Der Fahrer seufzt und antwortet: "Ja, aber nicht genug Bäume."

Aktuelle Situtation in Mosambik

Das nationale Stromnetz liefert den Strom zuverlässig zu den Hauptstädten und in die Industriegebiete. Mosambiks Inlandstromerzeugung ist großteils hydroelektrisch, und das Land ist seit 1998 Strom-Netto-Exporteur. Das Herz des Stromnetzes ist die Cahora Bassa Talsperre. Mit einer installierten Leistung von 2075 MW ist es eines der größten Wasserkraftwerke Afrikas. Jedoch gibt es kein Verteilungsnetz, um ländliche Gemeinden zu erreichen. Trotz der Dieselgeneratoren in einigen Dörfern müssen die meisten Haushalte zum Kochen, Heizen, und Beleuchten immer noch Holz verbrennen. Darunter leidet der Baumbestand, die Wälder schwinden. Initiativen für Baumpflanzungen sind nötig, um die Auswirkung abzuschwächen.

Ergänzendes zum Thema
Ingenieure ohne Grenzen - kurz vorgestellt

Ingenieure ohne Grenzen heißt der eingetragene Verein, welcher technische Hilfe leistet. Sie unterstützen Menschen, für die die Versorgung der infrastruktruellen Grundbedürfnisse durch Not oder Armut nicht vorhanden oder gefährdet ist, unabhängig von ihrer Hautfarbe, Weltanschauung oder Religion. Die Grundversorgung und die Achtung der Menschenrechte steht dabei im Mittelpunkt ihrer Arbeit. Spenden werden gerne angenommen:

Ingenieure ohne Grenzen e.V.

Konto Nr. 1030 333 337

BLZ 533 500 00 - Sparkasse Marburg Biedenkopf

Zwischen 1964 und 1992 war Mosambik 25 Jahre das Schlachtfeld des Guerillakriegs. Während des darauf folgenden Unabhängigkeitskrieges mit Portugal und des Bürgerkriegs griffen die Rebellen hauptsächlich die Infrastruktur an. Die Auswirkungen der Zerstörung von Krankenhäusern, Schulen, Kraftwerken und Stromleitungen sind bis heute sichtbar. Obwohl die südlichen und küstennahen Gebiete von der industriellen Entwicklung nach Kriegsende profitiert haben, bleibt der abgelegene Nordwesten größenteils vom Fortschritt unberührt.

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Mosambik hat mit 64% bei Frauen und 33% bei Männern eine sehr hohe Analphabetenrate. Die Lebenserwartung beträgt derzeit 49,8 Jahre und 79,2% der Einwohner haben keinen Stromanschluss. Jedoch verbessern sich die Zahlen seit dem vor 22 Jahren Frieden eingekehrt ist. Erwachsene, die ohne die Gelegenheit in die Schule zu gehen aufgewachsen sind, arbeiten tagsüber auf den Feldern oder in den Minen. Sie möchten Lesen und Schreiben lernen, aber abends können sie nichts mehr sehen.

Licht ins Dunkel

Die Beleuchtung von Klassenzimmern ist der erste Schritt der Ingenieure für mehr Bildung. Auch Simon Clark gehört dazu, er studierte Maschinenbau in den USA am Georgia Institute of Technology. In Mosambik sind Schulhäuser meist aus Schlackenbeton. Eine Reihe von großen offenen Fenstern bietet Licht und Frischluft für zwei oder drei Klassenzimmer. Sie sind jeweils 6 x 7 m groß, darüber wölbt sich das Wellblechdach. Manchmal gibt es Schreibtische. 2010 hat Ingenieure ohne Grenzen zwölf Schulen in der südlichen Provinz Gaza mit großem Erfolg elektrifiziert und dort Erfahrungen gesammelt, welche bei diesem Projekt hilfreich sind.

Als Off-Grid-System wird in der Photovoltaik-Technik ein System bezeichnet, welches nicht an ein Stromnetz angeschlossen ist, und daher hauptsächlich mit Akkumulatoren funktioniert. Ingenieure ohne Grenzen schickt ihre Off-Grid-Elektrifizierungsgruppe daher in ländliche Gegenden. Das Stromversorgungssystem soll ein Klassenzimmer am Tag für drei Stunden mit Licht versorgen. Die Sonne über Mosambik versorgt die Photovoltaikanlage mit ausreichend viel Strom.

Wertvollen Strom speichern

Eine Photovoltaik-Stromversorgung mit 50 Wp und 12 V lädt den Lithium-Eisenphosphat (LFP)-Akkumulator mit einer Gesamtkapazität von 21 Ah auf. Damit werden fünfundzwanzig LED-Lampen mit je 1,2 W betrieben. Das Gesamtsystem besteht aus fünf voneinander unabhängig funktionierenden Modulen. Jedes setzt sich aus einem 10 Wp-Panel, einem 4,2-Ah-Akku, und fünf Lampen zusammen. Dadurch funktioniert das System auch bei Diebstahl oder bei Beschädigung weiter. Eine Jahres-Leistungsanalyse, welche den Wirkungsgrad des Systems, und einen täglichen Energiebedarf von 40 Wh pro Modul, also 200 Wh insgesamt berücksichtigt, zeigt, dass elf Monate im Jahre ein Energieüberschuss erzeugt wird. Der energetisch schlechteste Monat ist Januar, wenn der Energiebedarf und die Erzeugung gleich hoch sind.

Die Bleiakkus werden wegen ihrer niedrigen Kosten und der einfach Verfügbarkeit für Off-Grid-Anwendungen bevorzugt. Jedoch sind neu entwickelte Lithium-Ionen-Akkus mit LFP-(Lithium-Eisenphosphat)Kathoden in vielerlei Hinsicht besser als die Bleiakkus. LFP-Akkus sind wartungsfrei, zeigen Robustheit sowie thermische Stabilität, die Spannung bleibt beim Entladen konstant. Bei einem Depth of Discharge von 70% wird ein Lebensdauer von mindestens 2000 Ladezyklen erreicht. Entsorgung oder Recycling der Akkus ist sicherer als bei Blei- oder Nickel-Cadmium-Akkus, da sie keine gefährlichen Schwermetalle enthalten. Die chemische Stabilität, Sicherheit, und umweltfreundliche Aspekte von LFP-Akkus machen sie zu einem idealen Kandidat für die ländliche Off-Grid-Elektrifizierung.

Nachhaltige Hilfe

Technische Hilfe hat meist den Nachteil, dass vor Ort niemand weiß wie die Systeme funktionieren oder zu reparieren sind. Bis etwas defekt wird, sind meist jedoch alle Helfer wieder daheim, das System bleibt unbenutzt. Aber Ingenieure ohne Grenzen löst in Zusammenarbeit mit ihrer Partnerorganisation Associação Progresso nicht nur technische Probleme, sondern bildet auch weiter. Deswegen arbeiten sie mit einheimischen Berufsschulen zusammen, um Lampen zu entwickeln die von Dorfbewohnern aus ganz einfachen Komponenten selbst gebaut werden können.

Die Professoren der Ngungunhane Berufsschule in der nördlichen Stadt Lichinga sind Experten für Elektrotechnik. Professor und Erfinder Silverio Arade möchte die Lebensqualität in ländlichen Dörfern verbessern. Im Laufe der Jahre hat er viele Geräte wie Rasenmäher oder Alarmanlagen aus ungenutzten oder recycelten Komponenten gebaut. Um sein Haus während der ständigen Stromausfälle zu beleuchten, entwickelte er eine Lampe, die aus einer Kunststoffflasche als Gehäuse besteht. Sie wird per Batterie oder über das Stromnetz betrieben. Arade glaubt daran, dass Lampen „Made in Lichinga“ dabei helfen, Elektrizität zu entmystifizieren und junge Leute für Technik zu begeistern. Die Jugend für das Ingenieurwesen zu begeistern, hat sich die Robert-Bosch-Partnerschule in Ulm als Ziel gesetzt. Die Elektrotechnik Abteilung hat seit Jahren Schüler bei Konstruktion und Fertigung von elektrischen Systemen begleitet. Durch eine Kombination des Know-How der Professoren von Ngungunhane und der Robert-Bosch-Schule, hat das Ingenieure ohne Grenzen Team eine Lampe aus einfachen Materialien konstruiert, die von Leuten ohne Erfahrung mit Elektrotechnik gebaut werden kann.

Leichter Löten mit Reißnagel

Jeder der mit Elektrotechnik gearbeitet hat weiß, dass das Löten die erste große Herausforderung ist. Schüler lernen auf einfachen „Platinen˜ aus Holzbrett und Reißnagel löten. Dadurch können sie den Stromfluss leicht nachvollziehen und auf großen Oberflächen Löten üben. Es ist eine elegante Lösung, die alltägliche Materialien benutzt und für Anfänger geeignet ist.

Mit einer Nennspannung von 12 V ist die Lampe mit zwei parallelgeschalteten Zweigen ausgestattet. Jeder Zweig besteht aus einem 15 Ω Widerstand und vier LEDs in Reihe. Die Reißnägel werden nach einer Vorlage ins Holz gedrückt und mit Lötzinn bedeckt. Die elektrischen Komponenten werden an die Reißnägel gehalten, und der Lötzinn wird an der Schnittstelle kurz geschmolzen, um die Verbindung herzustellen.

Die Realisierung ist im November 2014 geplant. Über drei Wochen begleitet ein Team von Ingenieuren die Dorfbewohner dabei, die Photovoltaik-Anlage zu installieren. Während der Workshops vor Ort können Schüler und Lehrer ihre eigenen Lampen bauen. Die Klassenzimmer werden mit eine Kombination von Lampen ausgestattet werden, die sowohl von den Dorfbewohnern als auch von den Schülern der RBS in Ulm gemacht wurden.

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