IEC-Benchmarks für solarbetriebene Wasserpumpen

In einem kleinen Dorf in Äthiopien mussten Frauen und Mädchen früher meilenweit zu Fuß gehen, um Wasser aus weit entfernten Teichen und Flüssen zu holen. Verschwendete Zeit, die sie nicht in der Schule sein konnten, was die Bildungschancen junger Frauen beeinträchtigte. Das hat sich jedoch geändert, als UNICEF zusammen mit seinem Partner CARE ein solarbetriebenes Wassersystem installiert hat, das mehr als 6.500 Menschen mit Wasser versorgt. Das ist nur eines von vielen Beispielen, wie PV-Solartechnologie abgelegenen Gemeinden hilft, Zugang zu Wasser zu erhalten.

Wasserknappheit könnte zunehmend ein Problem für moderne Städte werden, doch es gibt Regionen auf der Welt, in denen Wasser schon immer ein Luxus war und in denen sich das als Folge der zunehmenden globalen Erwärmung noch verstärken wird. Der UN zufolge hatten im Jahr 2022 etwa 2,2 Milliarden Menschen keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser. Vier von fünf Menschen, die 2022 nicht einmal Zugang zu grundlegender Trinkwasserversorgung hatten, lebten in ländlichen Gebieten. Es muss viel mehr getan werden, um das UN-Nachhaltigkeitsziel SDG 6, die Gewährleistung der Verfügbarkeit und nachhaltigen Bewirtschaftung von Wasser und Sanitärversorgung für alle, zu erreichen.

Eine Möglichkeit, um sicherzustellen, dass Gemeinden in ländlichen Gebieten mit Wasserknappheit Zugang zu der lebenswichtigen Ressource erhalten, sind seit jeher Wasserpumpen. Die ersten Wasserpumpen gehen zurück bis ins antike Griechenland. Einige Historiker*innen glauben, dass die Erfindung aus der Notwendigkeit entstand, Bilgewasser aus der Syracusia, einem Kriegsschiff, das auch Güter transportierte und Luxusreisen für ausgewählte Passagiere anbot, zu entfernen.

Was auch immer der Grund war, Wasserpumpen werden seit Jahrhunderten genutzt und waren in den vergangenen Jahrzehnten auf Strom vom Dieselgeneratoren oder fossilen Brennstoffen angewiesen. In den letzten Jahren haben solarbetriebene Wasserpumpen mit erstaunlicher Geschwindigkeit an Bedeutung gewonnen, besonders in sonnenreichen Regionen, in denen der Zugang zu Wasser und Strom schwierig ist. Solarbetriebene Wasserpumpen nutzen PV-Module, um Sonnenlicht in Strom umzuwandeln, der dann eine Pumpe antreibt, die Wasser entweder aus dem Grundwasser oder anderen Quellen wie Seen oder Flüssen pumpt.

Zahlen zufolge, die vom Beratungsunternehmen Market Research Future veröffentlicht wurden, betrug der Markt für solarbetriebene Wasserpumpen im Jahr 2023 geschätzte 28 Mrd. USD und soll Schätzungen zufolge bis Ende 2032 einen Wert von etwa 52 Mrd. USD erreichen, was bedeutet, dass er sich in weniger als 10 Jahren fast verdoppeln würde.

Einer der offensichtlichen Vorteile von solarbetriebenen Wasserpumpen ist, dass sie, anders als herkömmliche Wasserpumpen, keinen Kohlendioxidausstoß verursachen. Herkömmliche Wasserpumpen wurden in entlegenen Regionen, die nicht an das Stromnetz angeschlossen waren, von Dieselmotoren angetrieben, die eine große Menge an Treibhausgasen ausstoßen. Werden Wasserpumpen in Städten verwendet, sind sie an das Stromnetz angeschlossen, das häufig ebenfalls von fossilen Brennstoffen abhängig ist. Durch einen Umstieg auf Solarenergie tragen Gemeinden dazu bei, das UN-Nachhaltigkeitsziel SDG 13, die umgehende Ergreifung von Maßnahmen zur Bekämpfung des Klimawandels und seiner Auswirkungen, zu erreichen.

Ein weiterer Vorteil von PV-Solaranlagen sind die Kosten, denn sie sind in der Regel deutlich günstiger im Betrieb als Dieselpumpen, die vom Preis für fossile Brennstoffe abhängig sind. Ein Beispiel für die wichtige Rolle, die die Kosten spielen, findet sich in dem indischen Bundesstaat Gujarat. Dort nutzten Salzbauern früher Dieselpumpen, um das Salzwasser aus dem Schwemmland zu pumpen. Sie verbrachten acht Monate im Jahr damit, Salz bei sehr trockenem und heißem, sonnigem Wetter zu gewinnen, aber verdienten damit aufgrund der hohen Preise für Diesel nur das Minimum zum Überleben. Vor kurzem haben die Bauern auf solarbetriebene Pumpen umgestellt, was vom Bundesstaat Gujarat großzügig gefördert wurde. Seitdem hat sich ihr Lebensstandard deutlich verbessert, sie können ihre Kinder zur Schule schicken und ihre Häuser herrichten. Einem der Bauern zufolge hat die Umstellung die Kosten für die Salzgewinnung auf ein Drittel des früheren Werts gesenkt.

Dem bei UNICEF Nigeria als Water and Sanitation Manager tätigen Michael Forson zufolge sind die Kosten für Diesel für viele Gemeinden, die ihren Zugang zu Wasser verbessern wollen, unerschwinglich. „Der Preis von einem Liter Diesel kann so stark steigen, dass viele Gemeinden eventuell nicht in der Lage sind, sich den Brennstoff für den Betrieb von Wasserpumpen zu leisten. Mit Solarenergie haben Gemeinden ein Energieversorgungssystem, das nahezu umsonst ist“, erklärt er.

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PV-Solaranlagen werden von IEC/TC 82, einem der technischen Komitees von IEC, das Benchmarks für erneuerbare Energiesysteme erarbeitet, genormt. Die Normenreihe IEC 62257, die Technische Spezifikationen bereitstellt, enthält Empfehlungen für kleine erneuerbare Hybridanlagen für die Elektrifizierung ländlicher Regionen und wurde von der Weltbank sowie der Organisation der Vereinten Nationen für industrielle Entwicklung (UNIDO) anerkannt. Die Normenreihe ist für Entwicklungsländer zu einem deutlich reduzierten Preis erhältlich.

Eine der Arbeitsgruppen von IEC/TC 82, die von dem Südafrikaner Leon Drotsché und dem US-Amerikaner Arne Jacobson geleitet wird, arbeitet an einer Technischen Spezifikation (TS) für solarbetriebene Wasserpumpen. Die Publikation legt Prüfverfahren für kleine (<2kW PV-Leistung) netzunabhängige solarbetriebene Wasserpumpen fest, die die Leistung, Sicherheit, Lebensdauer und Qualität bewerten. Die TS ist Teil der Normenreihe IEC 62253, die sich auf photovoltaische Pumpensysteme konzentriert und Mitte 2026 veröffentlicht werden soll.

PV-Solaranlagen müssen die von der IEC festgelegten Anforderungen an Leistung, Lebensdauer und Sicherheit erfüllen und hier kommt die Konformitätsbewertung ins Spiel. Schwellenländer müssen sich darauf verlassen können, dass die von ihnen gekauften PV-Solarmodule effizient und über einen langen Zeitraum arbeiten. Schlechte Erfahrungen mit Produkten, die den Anforderungen nicht entsprechen, können die Akzeptanz neuer Technologien negativ beeinträchtigen bzw. Menschen davon abhalten, auf erneuerbare Energien umzustellen.

IECEE, das IEC System of Conformity Assessment (CA) Schemes for Electrotechnical Equipment and Components, beschäftigt sich mit 23 verschiedenen Produktkategorien, darunter PV-Solar-Bauteile und -Module.

„Schwellenländer importieren viele elektrotechnische Güter, darunter Solarmodule, und dadurch, dass sie darauf bestehen, dass diese Güter von den Konformitätsbewertungssystemen der IEC, die von Zertifizierungsstellen anerkannt und genehmigt sind, zertifiziert sind und von anerkannten und genehmigten Prüflaboren dahingehend geprüft wurden, dass sie die Anforderungen der Konformitätsbewertungssysteme der IEC erfüllen, verhindern diese Länder, dass sie der Abladeplatz für billige Elektronikgeräte mit geringerer Qualität werden“, erklärt Wolfram Zeitz, Executive Secretary von IECEE.

Redaktioneller Hinweis:

Der englischsprachige Originalartikel von Priyanka Dasgupta erschien erstmals auf etech.iec.ch in der Ausgabe 05/2024 unter:
https://etech.iec.ch/issue/2024-05/iec-benchmarks-for-solar-powered-water-pumps

Inhaltliche Beschreibungen, Darstellungen und Meinungen in diesem IEC-Text können von denen der DKE abweichen.

In der alltäglichen und gesellschaftlichen Diskussion ist sie ein ebenso großes Thema wie in der DKE – die Rede ist von der Energie. Unsere Normungsexperten bringen ihr Wissen aber nicht nur ein, um die Energieversorgung und -verteilung zukünftig „smart“ und dezentral zu machen, sondern leisten einen ebenso hohen Beitrag für den Betrieb elektrischer Anlagen und bei der flächendeckenden Verbreitung erneuerbarer Energien. Weitere Inhalte zu diesem Fachgebiet finden Sie im