Maßgeschneiderte Solarthermie-Anlage versorgt tansanische Schule

Die individuell an die Gegebenheiten vor Ort angepasste Solarthermie-Anlage von Buderus versorgt tansanische Schule mit Warmwasser.

In ländlichen Regionen Afrikas sind Kinder und Jugendliche oft sehr lange unterwegs, um die nächste Schule zu erreichen. So auch die Schüler der Primary School in Kisangara, denn viele von ihnen wohnen einen ganzen Tagesmarsch von dem kleinen Dorf in der Kilimandscharo-Region im Nordosten Tansanias entfernt. Deswegen findet der Unterricht an der Grundschule im Block statt: Die Kinder verbringen immer drei Monate am Stück in der Schule und haben anschließend einen Monat frei. Wenn Unterricht stattfindet, müssen rund 200 Kinder und bis zu 40 Angestellte der Schule mit Essen versorgt werden. Dazu sind rund 700 Liter Warmwasser am Tag nötig. Traditionell wird dies mit Holz erhitzt, allerdings ist der Rohstoff in der Region knapp und teuer.

Dr. Falk Lehmann von der Buderus Niederlassung Traunstein wurde durch den befreundeten SHK-Fachmann Robert Füger, Geschäftsführer der Heizungsbaufirma Walter Köhler GmbH, auf die Schule aufmerksam – Füger hatte zuvor eine Patenschaft für einen Schüler der Primary School übernommen. "Es lohnt sich, solche Institutionen zu unterstützen", sagt Lehmann. "Deswegen haben wir uns etwas einfallen lassen, wie Schüler und Personal mit Warmwasser versorgt werden und dabei möglichst viel Holz als primären Brennstoff einsparen können."

Bei der Planung mussten Lehmann und Füger die besonderen Gegebenheiten vor Ort beachten: Auf Elektrizität ist in Kisangara nämlich kein Verlass, wohl aber auf die Sonne. Entsprechend entwickelten die beiden eine Solarthermie-Anlage, die ohne Strom funktioniert. Herzstück der Anlage ist der Warmwasserspeicher "Logalux SF300/5" mit einem Fassungsvermögen von 300 Litern, dessen Inhalt mit Hilfe eines Solarthermiekollektors "Logasol SKN4.0" erwärmt wird.

Warmwasser nach dem Schwerkraftprinzip

Das Besondere: Eine Pumpe braucht das System nicht. "Die Anlage funktioniert nach dem Schwerkraftprinzip. Warmes Wasser ist leichter als kaltes und steigt deswegen nach oben", erklärt Lehmann. Speicherladesystem und Leitungsführung des "Logalux SF300/5" bedingen eine optimale Temperaturschichtung im Inneren des Speichers, sodass sich das kalte Trinkwasser im unteren Teil des Speichers und das Warmwasser im oberen Teil kaum vermischen.

Der Solarthermiekollektor ist neben dem Speicher angebracht und versorgt dessen oberen Teil mit heißem Wasser zur Erwärmung des Trinkwassers. Um die Schwerkraft auszunutzen, steht der Warmwasserspeicher erhöht auf einem Metallgestell neben dem Schulgebäude. Die Leitung, die ihn mit dem Wasserhahn in der Schulküche verbindet, ist nach unten geneigt. Wenn warmes Wasser, etwa zum Kochen, aus dem oberen Teil des Speichers entnommen wird, strömt kaltes Wasser in den unteren Teil, um das entnommene Speichervolumen zu ersetzen. Gespeist wird die Anlage aus einem höher gelegenen Wassertank, der Trinkwasser aus einem Brunnen bevorratet.

Bei der Auswahl der Komponenten haben Lehmann und Füger auf robuste Materialien geachtet: So besteht das Gehäuse des Solarthermiekollektors "Logasol SKN4.0" aus glasfaserverstärktem Kunststoff und die Kollektorabdeckung aus Solar-Sicherheitsglas, was ihn besonders widerstandsfähig gegen Korrosion und Witterung macht. Für eine optimale Wärmeübertragung sind bei dem Kollektor das Kupfer-Wärmeleitrohr und das Aluminium-Absorberblech mit Ultraschall dauerhaft und robust miteinander verschweißt.

Improvisation mit System

Nicht nur die ungewöhnliche Einbausituation stellte die SHK-Experten vor eine Herausforderung, auch die Installation der Anlage erforderte Improvisationstalent. "Wir haben alle Systemkomponenten und Werkzeuge für die Installation per Lkw und Schiff von Traunstein über Rotterdam und Mombasa in Kenia nach Kisangara transportiert. Das hat rund zwei Monate gedauert", erinnert sich Lehmann. "Allerdings kam nicht alles, was wir gepackt hatten, auch dort an." Zusammen mit den ehrenamtlichen Helfern Michael Hell, Inhaber eines Modegeschäfts in Traunstein und langjähriger Unterstützer der Primary School, und Bauunternehmer Franz Hutterer nahm Lehmann den Lkw vor Ort in Empfang und musste feststellen, dass das Werkzeug und einige Komponenten der Anlage auf der Reise verschwunden waren. "Uns fehlten Bohrmaschine, Akkuschrauber, Säge, Zangen, Schraubenschlüssel, Hämmer, Winkelschleifer – und damit alles, was wir normalerweise für die Installation eines Heizsystems brauchen", erinnert sich Lehmann.

Um die Anlage dennoch in Betrieb nehmen zu können, versuchten die drei, sich in den umliegenden Dörfern Werkzeug auszuleihen. "Wir bekamen eine Flex ohne Stecker, Metallsägeblätter, Hämmer, sehr alte Zangen und ein paar Schraubenschlüssel. In Hardware Stores versuchten wir, Kleinteile wie Fittinge und Verschraubungen zu besorgen. In insgesamt sieben dieser Läden bekamen wir einzelne Teile, mit denen wir dann improvisieren mussten", so Lehmann.

Weil sie keine Bohrmaschine hatten, fuhren die vier mit den Trägern für das Speicherpodest zum örtlichen Hufschmied, ließen die angezeichneten Stellen für die Löcher ausglühen und schlugen sie anschließend mit einem Bolzen durch. "Wichtige Teile der Anlage konnten aber nicht ersetzt werden. Unter anderem fehlte das Ausdehnungsgefäß, also musste ich die Anlage in ein offenes System umkonstruieren", sagt Lehmann. Weil das System nun nicht unter Druck steht und weder ein Rückschlag- noch ein Sicherheitsventil hat, konnte das Team auf das Ausdehnungsgefäß verzichten. "Der Rest der Installation verlief sehr gut. Wir bekamen Unterstützung von zwei Fundis, also tansanischen Installateuren, und die Zusammenarbeit klappte einwandfrei", erinnert sich Lehmann.

Gemeinsam zum Erfolg

Weil das Wasser ausschließlich mit der Kraft der Sonne erwärmt wird, hängt die Leistung der Anlage stark von der Sonneneinstrahlung ab. "Momentan decken wir rund 40 bis 60 Prozent der benötigten Warmwassermenge", sagt Lehmann. So spart die Schule bereits jetzt rund die Hälfte des teuren Holzes. "Besonders schön war das Projekt, weil sich Schüler und Lehrer so gefreut haben", resümiert Michael Hell. "Alle wollten mithelfen, selbst die Kinder kamen in den Pausen und wollten beim Tragen helfen oder brachten uns Wasser. Obwohl wir anfangs Schwierigkeiten hatten, weil uns Systemkomponenten und Werkzeug gefehlt haben, konnten wir das Projekt erfolgreich abschließen – man wächst eben mit seinen Aufgaben und wenn alle mithelfen, wird es auch was."

Auch bei der Wartung sind künftig die Menschen vor Ort gefragt. "Damit die Anlage dauerhaft richtig bedient wird, habe ich die Lehrer und Angestellten zu Funktionsweise und Bedienung geschult", sagt Lehmann. Künftig sind drei Personen vor Ort, Hausmeister und Techniklehrer, für die Wartung der Anlage zuständig, außerdem besucht Lehmann die Schule mehrmals im Jahr selbst, um die Anlage zu betreuen. "Als ich das erste Mal nach der Installation wieder dort war, wurde ich als 'Magic Kambola' begrüßt", erinnert er sich, "das ist Suaheli und bedeutet 'Zauberer'. Das ist ein großes Kompliment – und motiviert zusätzlich, das Projekt weiterzuführen. Hoffentlich macht das Modell Schule", sagt Lehmann.

Aber auch in der bestehenden Anlage sieht er noch Erweiterungspotenzial: "Unser Plan ist, einen weiteren Kollektor zu installieren. So würde sich die Aufheizzeit während der Spitzenentnahmezeiten, also wenn Mittag- und Abendessen gekocht werden, verkürzen. Außerdem nutzen wir die Sonneneinstrahlung besser, wenn wir die beiden Kollektoren nicht in einer Reihe, sondern im Winkel von rund 45 Grad zueinander aufstellen."