2023, Kenia, Kimana – Agri-PV Anlage Christ the King School

Ausgangslage

Obwohl Kenia in den Ballungszentren wirtschaftlich ein leistungsstarkes Land ist, leben die Menschen in den ländlichen Regionen überwiegend von dem, was die Natur ihnen bietet. Die dort vorherrschenden Dürreperioden werden länger und die Regenperioden unzuverlässiger. Kenia ist, wie Ostafrika Allgemein, sehr stark von Getreideimporten abhängig. Durch den aktuellen Krieg in der Ukraine sind diese Getreidelieferungen unsicherer oder zumindest noch teurer geworden.

Da die Schulen in Kenia kostenpflichtig sind, ist insbesondere in ländlichen Regionen der Anteil der Analphabeten noch sehr hoch. Viele Einwohner können weder Englisch noch Kiswahili sprechen. In diesen Regionen werden oft nur eigenständige Sprachen, wie Maa, gesprochen. Diese Sprachbarriere führt unter anderem dazu, dass in vielen Gegenden noch die weibliche Genitalverstümmelung praktiziert wird, obwohl diese per Gesetz bereits verboten ist.

Auch der von Armut betroffenen Bevölkerungsgruppe der Massai ist bewusst, dass Bildung für eine nachhaltige Zukunft von großer Bedeutung ist. Dies führt zum Bespiel dazu, dass die sonst auf Tradition bedachten Massai ihr Leben als Nomaden in der Savanne zunehmend aufgeben und sesshaft werden. Durch diese Veränderung können sie ihren Kindern eine Schulbildung ermöglichen. Diese Veränderung und damit das Loslassen der Traditionen spielen bei jungen Massai Familien eine immer wichtigere Rolle, da das immer unberechenbarer werdende Klima der Region die Viehhaltung und damit die Lebensgrundlage der Menschen bedroht.

Die für das Projekt ausgewählte Schule „Christ the King” in der Stadt Kimana ist eine weiterführende Schule, vergleichbar mit einem Gymnasium in Deutschland. Die Schule ist auf Kinder aus schwierigen Familiensituationen ausgereicht, die in der Schule nicht nur lernen, sondern auch ein neues Zuhause finden. Die Schule bietet häufig Schutz für Mädchen, die unmittelbar vor einer Genitalverstümmelung fliehen oder gerettet werden. Viele Schüler sind auch Waisenkinder oder Kinder aus Familien, die zu arm sind, um die Schulgebühr an den staatlichen Schulen zu zahlen. Neben einem Zuhause bietet die Schule auch die Möglichkeit, auf der schuleigenen Sportanlage Sport zu treiben oder den christlichen Gottesdienst in der Kirche auf dem Schulgelände zu besuchen. So erleben die Kinder eine Gemeinschaft jenseits fehlender familiärer Strukturen.

Aktuell leben und lernen rund 300 Schüler an der „Christ the King School“. In den nächsten zehn Jahren möchte die Schule aber bis zu 800 bedürftigen Kindern Schutz und Bildung ermöglichen. Träger der Schule ist der Bischof der katholischen Diözese Ngong, nahe der Hauptstadt Nairobi. Darüber hinaus finanziert sich die Schule über geringe Studiengebühren, die allerdings oft ausbleiben, da die Schüler oder ihre Familien sie nicht aufbringen können. Hohe, laufende Kosten fallen unter anderem für die örtliche Strom- und Wasserversorgung an, die aber nur sehr unzuverlässig zur Verfügung stehen. Daher sind die Mittel der Schule sehr begrenzt und sie ist zusätzlich auf Spenden angewiesen.

Zudem fehlt es in dieser und anderen ländlichen Gegenden an einem Verständnis für eine ökologische und nachhaltige Land- und Energiewirtschaft, was angesichts der sich wandelnden Klimaverhältnisse zu noch mehr Armut führt. Die gemeinnützige Schule “Christ the King” möchte die Armut in der Region mit Bildung bekämpfen, ist jedoch selbst in ihren Ressourcen begrenzt. Dies spiegelt sich unter anderem auch am veralteten und zum Teil personengefährdenden Zustand der Elektroinstallation wider.

Entwicklungsziele

Durch die Installation einer Solarstromanlage mit Batteriespeicher sollen die regelmäßig auftretenden Stromausfälle weitestgehend vermieden werden, um die Lern- und Lebensbedingungen auf vielfältige Weise zu verbessern. Ein Netzanschluss bleibt aus Betriebsgründen weiter bestehen.

Da die Solarstromanlage als sogenannte Agri-PV konzipiert wird, kann gleichzeitig auch die Versorgung mit Brauchwasser für die landwirtschaftliche Nutzung des Schulgartens verbessert werden.

Durch die eingesparten Strom- und Wasserkosten bzw. durch den Verkauf von überschüssigem Strom in unmittelbarer Nachbarschaft, kann zudem die finanzielle Situation der Schule stabilisiert werden. Damit kann die Schule perspektivisch noch mehr bedürftigen Kindern den Zugang zu einer besseren Bildung und Entwicklung ermöglichen.

Projektwirkung

Durch das Projekt soll die Schule eine eigene Photovoltaik (PV) Anlage mit Batteriespeicher erhalten, um sowohl ausreichend, zuverlässig und genügend Strom für alle Klassen- und Internatsräume zur Verfügung zu stellen, damit diese mit Licht und Ventilation versorgt werden können. Darüber hinaus soll die PV-Anlage mittelfristig auch den Computer-, Werk- und Textilraum sowie die Küche versorgen.

Das Besondere an dieser PV-Anlage ist, dass die Solarmodule in aufgeständerten Rahmen als Freiflächenanlage montiert werden. Unter den Modulen soll der Schulgarten beschattet werden. Dieses Prinzip nennt sich Agri-PV-Anlage und wird auch in Deutschland vom Fraunhofer Institut ISE erforscht (siehe Agri-Photovoltaik – Fraunhofer ISE).

Der Aufbau der Agri-PV Anlage bringt mehrere Vorteile:

• Gewinnung von Strom:
  Bei Sonnenschein erzeugt die Agri-PV-Anlage Strom, mit dem die elektrischen Verbraucher der Schule direkt versorgt werden können. Der überschüssige, erzeugte Strom wird in Batterien eingespeichert, z.B. für die Beleuchtung in der Nacht.
• Gewinnung von Wasser:
  Das von den PV-Modulen aufgefangene Regenwasser wird über Regenrinnen in einem Wassertank gesammelt und zur Bewässerung des Schulgartens verwendet. Diese Bewässerung soll, um Ressourcen zu schonen, als eine Mikro-Bewässerungsanlage aufgebaut werden und tröpfchenweise die Pflanzen befeuchten.
• Sonnenschutz von Pflanzen:
  Nutzpflanzen, die unterhalb der Anlage angepflanzt werden, können in der Mittagszeit vor unmittelbarer Sonneneinstrahlung geschützt werden. Der Schatten unter den Solarmodulen erzeugt ein besseres Mikroklima, da die verdunstende Feuchtigkeit nicht direkt in die Atmosphäre entweicht, sondern sich bei den Pflanzen sammelt.

Durch den Bau der Agri-PV-Anlage profitiert die Schule also gleich mehrfach. Neben dem Zugang zu selbst produziertem, regenerativem Strom, der die Lebens- und Lernbedingungen verbessert, sowie den zukünftig geringeren Ausgaben für Strom- und Wasser wird auch die Ernährung mit eigenen ertragreicheren und nachhaltig angebauten Lebensmitteln ermöglicht.

Eine weitere Besonderheit dieses Projekts ist die Wirkung vor Ort, die über die Schule hinaus geht. Aufgrund der Einzigartigkeit und des Pilotcharakters dieses Projektes zeigen die Massai bereits jetzt ein hohes Interesse an der Agri-PV Anlage. Für sie ist es eine einmalige Chance, mehr über die Nutzung von erneuerbaren Energien und einer nachhaltigen Landwirtschaft mit begrenzt vorhandenen Ressourcen zu lernen, um sich so besser auf die Veränderungen des Klimawandels einzustellen.

Projektverantwortung und Partner

Gesamtorganisation: Elektriker ohne Grenzen e.V., in Abstimmung mit dem Bischof von Ngong und der Schulverwaltung als Verantwortliche der “Christ the King” Schule.

Planung und Umsetzung: Elektriker ohne Grenzen e.V.

Zur Stärkung des lokalen Handwerks, Zusammenarbeit mit vor Ort beauftragten Handwerksunternehmen:

• “Infinite Solar”, lizenzierte Elektriker für den Aufbau der PV-Komponenten und diverser Elektroinstallation
• “Tumaini Welding”, Schweißer für die Herstellung und den Aufbau der PV-Aufständerung
• “Pioneer Plumbers”, Klempner zur wasserseitigen Installation, insb. Aufbau des Wassertanks und der Mikro-Bewässerung
• „Latia Agripreneurship Institute“ (LAI), Unterorganisation der University of Sheffield als Schulungspartner für die landwirtschaftliche Nutzung der Agri-PV-Anlage (siehe University Sheffield – harvesting-sun-twice). 

Finanzierung: Elektriker ohne Grenzen e.V., sowie eine Vielzahl von Spendern sowie Unterstützern.

Maßnahmen

Die Solaranlage mit 12,8 kWp wird auf einem Gestell in ca. 2 m Höhe montiert. Da Kimana fast auf dem Äquator liegt, wäre eine horizontale Ausrichtung der Solarmodule für eine optimale Stromausbeute perfekt. Für diese Anlage wird jedoch ein Neigungswinkel von ca. 15° gewählt, da hierdurch in der Regenzeit ein Selbstreinigungseffekt der Paneele erwirkt wird.

Zur Speicherung des tagsüber nicht benötigten Solarstroms wird außerdem ein Batteriespeicher mit einer Speicherkapazität von 15 kWh installiert, der anlagennah und in geschützter, unzugänglicher Weise aufgebaut wird. Dadurch dass mit dem Speicher erhebliche Netzbezüge eingespart werden können, ergeben sich auch finanzielle Einsparungen für die Schule.

Für die Wassergewinnung- und Speicherung während der Regenzeit wird ein Wassertank mit 10.000 l Speicherkapazität errichtet. Um das Wasser in den höhergelegenen Behälter zu pumpen zu können, wird eine Pumpe eingesetzt, die mit dem erzeugten Solarstrom betrieben werden kann. Für die Tröpfchenbewässerung der Anbauflächen unter der PV-Anlage außerhalb der Regenzeit wird eine Mikrobewässerung verbaut.

Es ist geplant, die dreifache Landnutzung der Agri-PV-Anlage, also die gleichzeitige Erzeugung von Strom, landwirtschaftliche Nutzung und Wassergewinnung, in den Lehrplan zu integrieren, um bei den Schülern ein Bewusstsein für nachhaltige Energie-, Land- und Wasserwirtschaft zu prägen. Dafür werden zwei Lehrkräfte von dem örtlichen Institut für nachhaltige Landwirtschaft Latia Agribusiness Solutions über einen Zeitraum von sechs Monaten geschult, was zwei vollen Ernteperioden in Kenia entspricht. Nach erfolgreichem Abschluss der Schulung können die Lehrkräfte ihr Wissen an die Schülerschaft der „Christ the King School“ weitergeben.

Darüber hinaus soll durch die elektrische Modernisierung aller Gebäude eine möglichst energieeffiziente Nutzung des selbst produzierten Stroms, sowie die bestmögliche Personensicherheit und Vorbeugung von möglichen Brandursachen gewährleistet werden.

Unterstützte Personen

• Ca. 455 über die nächsten 10 Jahre. Aktuell zählt die „Christ the King School“ ca. 300 Schüler sowie ca. 20 Lehrkräfte, die von dem Projekt zeitnah profitieren werden. Die Anlage wird aber bereits so dimensioniert, dass sie nach der Erweiterung um ein weiteres Gebäude perspektivisch für bis zu 800 Schüler innerhalb der nächsten 10 Jahre einen Nutzen bringt.

Elektrischer Strom macht´s möglich

• Eine zuverlässige Stromversorgung verbessert die Lern- und Lebensbedingungen unter anderem durch:
  • eine angemessene Beleuchtung und Ventilation der Schul-, Aufenthalts- und Schlafräume
  • höhere Qualität der Ausbildung durch den zuverlässigeren Einsatz von Computern, Fernsehern, Kopierern, Druckern und Internet
  • die Möglichkeit zur verlässlichen Lagerung von Lebensmitteln im Kühlschrank
  • den gesicherten Betrieb der Wasserpumpe für das Bewässerungssystem
• Die geplante Anlage stabilisiert die Finanzierung der Schule, da Ausgaben von ca. 4100 € pro Jahr für den Strombezug aus dem Netz und für den Notstrom-Dieselgenerator eingespart werden können, was eine deutliche Entlastung für die Schule bedeutet. Zukünftig sind sogar zusätzliche Einnahmen durch die kostengünstige Abgabe des Überschussstroms an Nachbarn möglich.
• Durch das kompakte Design der Anlage und die dreifache Nutzung wird den Schülern vermittelt, wie erneuerbare Energien eine Ressourcen-effiziente Landwirtschaft trotz der Herausforderungen des Klimawandels ermöglichen können.