Zuverlässige und CO2-freie Grundversorgung von Dorfbewohnern mit Strom und Energie

Die Verfügbarkeit und produktive Nutzung von Strom zu erschwinglichen Preisen trägt zur Schaffung von Arbeitsplätzen bei, ermöglicht Menschen ein regelmäßiges Einkommen und ist damit von entscheidender Bedeutung für die Bekämpfung von Armut. Zusammen mit der Energiegrundversorgung für Beleuchtung, Kochen und Trinkwasser trägt sie zur Schaffung menschenwürdiger Lebensbedingungen bei.

Billige und reichlich vorhandene fossile Brennstoffe haben den „entwickelten Ländern“ die Industrialisierung und die Hebung ihres Lebensstandards auf ein noch nie dagewesenes Niveau ermöglicht. Seit Jahrzehnten ist der Zusammenhang zwischen dem Bruttoinlandsprodukt eines Landes und dem Stromverbrauch pro Kopf eine der Säulen der Wirtschaftspolitik in Ländern rund um die Welt, und der größte Teil der Menschheit hat mehr oder weniger stark von der Entwicklung profitiert. Doch leider gingen die sozialen und wirtschaftlichen Errungenschaften dieses Entwicklungsprozesses an einem großen Teil der Menschen, die in Dörfern in Entwicklungsländern leben, vorbei. Die CO2-Emissionen aus dem ständig wachsenden weltweiten Verbrauch fossiler Brennstoffe haben zu einem kontinuierlichen Anstieg der Durchschnittstemperatur auf unserem Planeten geführt, der die Naturkräfte, die unser Klima und unsere Lebensbedingungen bestimmen, aus dem Gleichgewicht bringt. In vielen Ländern, darunter auch Indien, werden die Probleme des Energie-Trilemmas durch den großen Zeitdruck verschärft, unter dem der Handlungsbedarf zur Begrenzung des globalen Temperaturanstiegs steht. Eine Fortsetzung der starken Abhängigkeit der Stromerzeugung von Kohle und der Mobilität von Öl ist für Indien nicht mehr die optimale Lösung. Dadurch wird eine Beschleunigung der sozialen und wirtschaftlichen Entwicklung von Dörfern weiter erschwert.

Als Teil der Fichtner-Gruppe, die seit langem die Bedeutung erneuerbarer Energien im Blick hat, hat Fichtner India als führendes Beratungsunternehmen für fossil befeuerte Großkraftwerke in Indien erkannt, dass die dezentrale Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien und die lokale Verteilung des so erzeugten Stroms in der zukünftigen Energieversorgung Indiens und anderer Entwicklungsländer zunehmend eine Rolle spielen werden. Daher unterstützt Fichtner India das Pilotprojekt „PV-based Tiny Grids“ der DESI Power Foundation, einer nichtkommerziellen Stiftung, die Projekte zur Erzeugung und Nutzung von Strom auf Basis erneuerbarer Energien für Haushalte am unteren Ende der Wohlstandspyramide sowie für lokale Unternehmen baut, erprobt und deren Betrieb begleitet.

Was sind Tiny Grids?

Als Tiny Grid (wörtlich übersetzt „winziges Netz“) wird ein sehr kleines, dezentrales, verbrauchergekoppeltes Stromversorgungssystem mit einer Leistung zwischen 1,2 und ca. 10 kWp (also unterhalb der Leistung von Mikronetzen) bezeichnet, das zuverlässig Strom für die Grundversorgung von Verbrauchern in nächster Nähe liefert, z.B. für die Verwendung im Haushalt, für die Förderung von Bewässerungs- und Trinkwasser, für das Aufladen von Mobilgeräten und Elektrofahrzeugen, oder für den Betrieb von Kleinunternehmen wie z.B. Läden, landwirtschaftlichen Verarbeitungsbetrieben, Computercentern und anderen, ähnlichen Geschäften. Tiny Grids kommen in Gegenden zum Einsatz, die nicht oder nur unzuverlässig mit Strom aus dem Netz versorgt werden und in denen auch kein Mikronetz vorhanden ist.

Daneben erlauben Tiny Grids auch in solchen Dörfern eine Grundversorgung mit Strom, in denen die Stromversorgung aus dem Netz schlecht oder unzuverlässig ist, oder in denen ein eventuell vorhandenes Mikronetz nur Teile des Dorfs abdeckt.

Erfahrungen und Schlussfolgerungen

In den Jahren 2016-2017 wurden 35 Tiny Grids als Pilotprojekte in 20 Dörfern gebaut. Dabei wurden die technischen Konzepte und die Hardwarekosten optimiert und Erfahrungen gesammelt mit der Errichtung und Inbetriebnahme sowie mit dem Betrieb und der Instandhaltung durch Dorfbewohner, die vom Management Training Center (MANTRA) der DESI ausgebildet wurden. Die Finanzierung wurde gemeinsam durch Investitionen der DESI Power und der DESI Power Foundation sowie durch Zuschüsse der REPIC-Plattform der Schweizer Regierung und des Corporate-Social-Responsibility-Fonds von Fichtner India bereitgestellt. Ingenieure der DESI Power Foundation erhielten eine Auffrischungsschulung durch Ingenieure von Fichtner India, die auch die Entwürfe überprüften und Ortsbegehungen durchführten. Dadurch konnten die Fichtner-Ingenieure eigene Erfahrungen mit dem Bau und Betrieb von Projekten in Dörfern sammeln, in denen es an lokaler Infrastruktur, geschulten Arbeitskräften und einfachem Zugang zu Ersatzteilen und Kundendienst mangelt.

Fichtner India half bei der Erstellung von Entwurfsrichtlinien für Tiny Grids, in denen Aspekte wie die Berechnung der Batteriegröße, die Auswahl der Wechselrichter und die Dimensionierung der PV-Anlagen behandelt werden. Hardwareprobleme bei manchen der zunächst ausgewählten Wechselrichter und ein unzureichender Kundendienst der Lieferanten machten eine Änderung der Beschaffungsspezifikationen für zukünftige Projekte erforderlich. Der Einsatz von IT- und Kommunikationstechnologien zur Datenerfassung und Diagnose trug enorm zur Optimierung künftiger Anlagen bei.

Eine Auswertung der Erfahrungen mit dem Betrieb der Tiny Grids zeigte einmal mehr die entscheidende Bedeutung der Ausbildung der Dorfbewohner, aber es wurde auch deutlich, dass die lokalen Betreiber von Tiny Grids noch einige Zeit nach der Übernahme der Verantwortung von DESI Power unterstützend an die Hand genommen werden müssen. Unsere Erfahrung hat auch gezeigt, dass in den Anlagenkonzepten zusätzliche Vorkehrungen zur Verhinderung einer Überlastung der Netze durch die Benutzer vorgesehen werden sollten. Auch sollten zur Kostensenkung digitale Bezahlsysteme für die Stromkosten sowie Systeme zur Störungsmeldung eingeführt werden.

Im Rahmen des Pilotprojekts wurde nicht nur die technische Ausführung von Tiny Grids erarbeitet, das Projekt lieferte auch belastbare Felddaten zu deren Kosten und Betriebssicherheit. Ein unerwarteter Vorteil der Tiny Grids zeigte sich während der schweren Überschwemmungen im Jahr 2017: Damals konnten die meisten elektrischen Anlagen durch Verlegung an höher gelegene Orte vor Beschädigung geschützt werden, und viele der Anlagen bewährten sich in dieser Zeit als einzige Stromquellen für Beleuchtungszwecke und für die Lieferung von sauberem Trinkwasser.

Fichtner India unterstützt nunmehr die DESI Power Foundation bei der Bündelung von an Tiny Grids angeschlossenen Betrieben, die in der Verarbeitung landwirtschaftlicher Erzeugnisse oder der Energie- und Wasserversorgung aktiv sind, sowie anderen einkommensschaffenden ländlichen Kleinunternehmen in Indien. Selbst in der gegenwärtigen Stromversorgungssituation, in der eine Stromversorgung aus dem zentralen Netz (die in den kommenden Jahrzehnten weiterhin stark auf Kohleverstromung basieren wird) in Dörfern zu subventionierten Tarifen während vieler Stunden zur Verfügung steht, besteht eine Nachfrage nach verlässlicher und guter Stromversorgung für Haushalte, Schulen, Gesundheitseinrichtungen, Computercenter und Geschäfte sowie für größere Verbraucher in und außerhalb der Landwirtschaft, die Arbeitsplätze schaffen und zur Erhöhung der Einkommen der lokalen Bevölkerung beitragen.

In allen Entwicklungsländern ist jedoch der Kapitalmangel für solche produktiven und gemeinwirtschaftlichen Unternehmen in ländlichen Gebieten ein großes Problem. Er verhindert, dass Programme zur ländlichen Elektrifizierung, egal ob als netzgekoppelte oder als dezentrale Mikro-Netz-Projekte ausgeführt, rentabel werden. CO2-freie Tiny Grids sind ein kleiner Baustein eines erst im Entstehen begriffenen nachhaltigen Stromsektors in Entwicklungsländern, der zur Grundversorgung von Dorfbewohnern am unteren Ende der Wohlstandspyramide beitragen kann, ohne größere Änderungen der nationalen Energie- und Klimapolitik abwarten zu müssen.

Dieser Blog wurde gemeinsam von Herrn Rupam Konwar (DESI Power), Herrn Aklavya Sharan (DESI Power) und Herrn Karuppiah Arunachalam (Fichtner India) verfasst, welcher als Autor dieses Blogs erscheint.