Wie man Impfstoffe mit solarer Photovoltaikenergie kühlt

Siehe:

Howtopedia → How to Refrigerate Vaccines with Solar Photovoltaic Energy
└─ Howtopedia-deutsch → Wie man Impfstoffe mit solarer Photovoltaikenergie kühlt

Kurzbeschreibung

• Problem: Zuverlässige Kühlung von Impfstoffen in netzfernen ländlichen Gebieten
• Idee: Solarbetriebene Kühlschränke für die Impfstoff-Kühlkette
• Schwierigkeitsgrad: Hoch
• Preisklasse: Hoch
• Benötigte Materialien: Solarmodule, Batterien, spezieller Solar-Kühlschrank, Laderegler, Kabel
• Geografisches Gebiet: Sonnige, netzferne Regionen in tropischen und subtropischen Ländern
• Benötigte Kompetenzen: Elektrotechnik, Installation von Solaranlagen, Wartung von Batterien
• Anzahl Personen: 2–4 Personen (für Installation)
• Dauer: Planung 1–3 Monate, Installation 1–2 Tage

Einleitung

In vielen Entwicklungsländern laufen umfangreiche Impfprogramme gegen häufige Infektionskrankheiten. Damit diese Programme wirksam sind, müssen Impfstoffe auch in entlegenen ländlichen Gebieten zuverlässig gekühlt werden.

Sonnenstrahlung ist in Regionen mit hohem Kühlbedarf besonders stark. Deshalb wurde viel Aufwand betrieben, solarbetriebene Kühlschränke zu entwickeln. Während thermische (Absorptions-)Kühlschränke bisher wenig zuverlässig waren, haben sich **solarphotovoltaische (elektrische) Kühlschränke** als zuverlässig erwiesen.

Solar-Kühlschränke bieten im Vergleich zu Petroleum- oder Diesel-betriebenen Systemen niedrigere Betriebskosten, höhere Zuverlässigkeit und eine längere Lebensdauer. In den letzten Jahren wurden weltweit bereits mehrere tausend solcher Anlagen installiert.

Der Bedarf

Alle Impfstoffe müssen während Transport und Lagerung in einem engen Temperaturbereich (meist 2–8 °C) gehalten werden. Diese „Kühlkette“ (Vaccine Cold Chain) ist in Gebieten ohne zuverlässige Stromversorgung eine große logistische Herausforderung.

Kerosin- und Gas-Kühlschränke funktionieren oft unzuverlässig, Dieselaggregate haben häufig Treibstoffprobleme. Solarstrom ist daher für die Gesundheitsversorgung in entlegenen Regionen von großer Bedeutung.

Vorteile von solarbetriebenen Kühlschränken

Bessere Lagerung der Impfstoffe durch:

• Keine Abhängigkeit von Treibstofflieferungen
• Keine Probleme mit Treibstoffqualität
• Höhere Zuverlässigkeit des Kühlschranks
• Bessere Temperaturstabilität

Geringere Betriebskosten durch:

• Keine Kosten für Kerosin oder Gas
• Keine Transportkosten für Treibstoff
• Weniger Impfstoffverluste durch Ausfälle
• Geringere Wartungskosten
• Weniger Bedarf an Ersatzgeräten

Vorteile für die Kühlkette:

• Längere Lebensdauer der Anlage (Solarmodule ca. 15 Jahre, Batterie ca. 5 Jahre, Kühlschrank ca. 10 Jahre)
• Weniger logistische Probleme durch Ausfälle
• Reduzierte Impfstoffverluste

• • Hinweis:** Solar-Kühlschränke erfordern eine sorgfältigere Planung und eine höhere Schulung der Nutzer, da es sich um eine neue Technologie handelt.

Vergleich der Kosten

Ein reiner Solar-Kühlschrank (ohne Solarmodule) kostet ca. 1.300–2.600 US$, das komplette System (mit Modulen, Batterie und Regler) liegt bei 3.000–5.000 US$. Ein Kerosin-Kühlschrank kostet nur 650–1.300 US$, verbraucht aber täglich 0,5–1,4 Liter Kerosin, benötigt häufige Wartung und hat eine kürzere Lebensdauer.

Über die gesamte Lebensdauer betrachtet sind die Kosten vergleichbar. Aufgrund der höheren Zuverlässigkeit und geringeren Impfstoffverluste sind Solar-Kühlschränke jedoch meist die bessere Wahl.

Die Technik

Kühlschrank Solar-Kühlschränke arbeiten nach dem Kompressionsprinzip, verwenden jedoch spezielle 12- oder 24-Volt-Gleichstrom-Kompressoren. Sie haben eine besonders gute Wärmedämmung, um den Energieverbrauch niedrig zu halten.

Typische Ausstattung:

• Gefrierfach zum Einfrieren von Kühlakkus
• Speicher von 10 bis 85 Litern Impfstoffvolumen
• Eismenge bis zu 6,4 kg pro Tag möglich

Abbildung 1: Aufbau eines typischen Solar-Kühlschranks

Batterie Meist werden langlebige, tiefentladefeste Blei-Säure-Batterien verwendet. Die Kapazität sollte ausreichen, den Kühlschrank mindestens 5 Tage ohne Sonne zu betreiben.

Laderegler Der Laderegler schützt die Batterie vor Überladung und sorgt für eine stabile Spannung. In tropischen Gebieten ist ein Blitzschutz erforderlich.

Solarmodul und Aufständerung Die Größe der Solarmodule liegt meist bei 150–200 Wp. Die Module können auf dem Dach oder am Boden montiert werden.

Leistung und Verbrauch

Der Energieverbrauch eines 100-Liter-Kühlschranks liegt bei +32 °C Umgebungstemperatur typischerweise bei 400–800 Wh pro Tag (ohne Eisproduktion). Bei +43 °C und gleichzeitiger Eisproduktion steigt der Verbrauch auf 900–1.900 Wh pro Tag.

Wichtig: Der Kühlschrank darf nicht überladen werden, da der Verbrauch sonst stark ansteigt.

Ein guter Impfstoff-Kühlschrank sollte die Temperatur auch bei Ausfall der Stromversorgung mindestens 10 Stunden halten können.

Kosten

Die Gesamtkosten eines Solar-Kühlschrank-Systems liegen je nach Standort und Sonneneinstrahlung zwischen 3.500 und 7.500 US$ (ohne Transport und Installation).

Verfügbare Produkte

Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) veröffentlicht alle zwei Jahre das Dokument „Product Information Sheets“, das geprüfte und für Impfprogramme geeignete Kühlschränke auflistet.

• • Lieferanten** (Auswahl):
• BP Solar Ltd., Vereinigtes Königreich
• Dulas Ltd., Vereinigtes Königreich
• Electrolux (Luxembourg) SARL
• NAPS Norway A/S
• Solamatics (Pvt) Ltd., Simbabwe
• TATA BP Solar India Ltd.
• Sun Frost, USA

Quellen und weiterführende Literatur

Dieser Howtopedia-Beitrag basiert auf dem Practical Action Technical Brief „Solar Refrigeration for Vaccines“.

Nützliche Adressen

Practical Action The Schumacher Centre for Technology & Development, Bourton on Dunsmore, RUGBY, CV23 9QZ, United Kingdom Tel.: +44 (0) 1926 634400 Fax: +44 (0) 1926 634401 E-Mail: practicalaction@practicalaction.org.uk Web: www.practicalaction.org