Energiesystemen voor 23 gezondheidsklinieken in Zambia

1. Achtergrond

Meer dan twintig klinieken in afgelegen gebieden rondom Lukulu, Zambia, draaien binnenkort op een efficiënt, robuust en betrouwbaar zonne-energiesysteem. De zogenaamde 'African Solarbox' is ontwikkeld door Our Energy Foundation, in samenwerking met Top Systems en Infralicht en bestaat uit zes zonnepanelen en acht accu’s. De zonnepanelen leveren ongeveer 14 kWh aan elektriciteit per dag. Het accupakket heeft een capaciteit van 10 kWh, wat voldoende is om de verlichting, twee (medicijn)koelkasten, een elektrische microscoop en eventueel wat kleine apparatuur te voeden. Overdag leveren de zonnepanelen direct energie aan de klinieken. Tegelijkertijd laden zij de accu’s op, zodat er ook voldoende stroom is voor de avond en nacht...

Our Energy Foundation is in 2013 opgericht met als doel om – samen met lokale installateurs – betrouwbare en stabiele zonne-energiesystemen te realiseren voor instellingen, scholen en ziekenhuizen in met name Oost-Afrika. Initiatiefnemer is Henk Meulink van MijnEnergiefabriek; een groothandel in intelligente oplossingen voor zonnepanelen en zonneboilers. In de afgelopen jaren heeft Our Energy Foundation ruim veertig energieprojecten gerealiseerd. Om deze projecten te financieren, staat MijnEnergiefabriek jaarlijks >10% van haar winst af. Daarnaast worden de projecten gesponsord door de Rotary, Lions Club, bedrijven, scholen, kerken en particuliere stichtingen.

De afgelopen jaren realiseerde Our Energy Foundation projecten in o.a. Kenia, Tanzania, Uganda en Zambia, waar een (betrouwbare) energievoorziening niet vanzelfsprekend is. “In het noordwesten van Zambia ligt Lukulu; een zeer arm en geïsoleerd gebied zonder verharde wegen en ongeveer zo groot als de drie noordelijkste provincies van Nederland”, vertelt Meulink. “De hoofdstad (met dezelfde naam) heeft slechts één streekziekenhuis, die uitsluitend bereikbaar is via een 200 km lange zandweg. Omdat het ziekenhuis tussen twaalf uur ’s nachts en zes uur ’s ochtends werd afgesloten van het elektriciteitsnet, kon geen nachtelijke zorg verleend worden. In 2019 is hier verandering in gekomen en is het complete ziekenhuis voorzien van LED-verlichting. Ook is een PV-installatie met accu’s geïnstalleerd om opgewekte zonnestroom op te slaan voor de nacht.”

Robuust en betrouwbaar zonne-energie

Tijdens zijn bezoek aan Lukulu heeft Meulink ook diverse gezondheidsklinieken in de regio bezocht, waar de situatie nog dramatischer bleek. “Rondom Lukulu liggen 23 gezondheidsklinieken, waarvan er slechts drie een aansluiting op het elektriciteitsnet hebben”, vertelt hij. “Een elektriciteitsnet dat in de avond- en nachtelijke uren maar liefst twaalf uur (!) lang niet beschikbaar is. Voor sommige klinieken was een oplossing gemaakt in de vorm van zonnepanelen en accu’s, maar deze werden regelmatig ‘geleend’ door dorpsgenoten. Een onhoudbare situatie, die ik graag wilde oplossen. Bijvoorbeeld met een robuust en betrouwbaar zonne-energiesysteem, die door niemand beïnvloed, gemanipuleerd en/of meegenomen kon worden. Ik heb wat ruwe schetsen en tekeningen gemaakt, op basis van de componenten van Victron. Vervolgens ben ik op zoek gegaan naar een specialist in energieopslagsystemen. Zo kwam ik in contact met sectorspecialist Norman Heins van Top Systems, die direct enthousiast was over mijn ideeën. Gezamenlijk hebben we mijn schetsen en tekeningen verder uitgewerkt. Hierbij werd ook Infralicht betrokken, dat de solarboxen heeft samengebouwd.”

2. Uitdaging

Belangrijk uitgangspunt was de robuustheid, kwaliteit en betrouwbaarheid van de systemen, vertelt Meulink. “Ook moesten de solarboxen hufterproof worden uitgevoerd. Zowel de accu’s als omvormers moesten vrij zijn van knoppen en schakelaars. Een groen en rood lampje waren voldoende om de actuele status weer te geven.” De rest van de installatie is veilig achter slot en grendel weggewerkt, vertelt hij. “Externe componenten zoals het zonnepanelendak zijn bovendien met borgschroeven bevestigd, zodat onbevoegden het systeem niet kunnen manipuleren of zelfs demonteren.”

100% zuiver en 100% off-grid

Een belangrijke randvoorwaarde was ook 100% zuivere stroom voor alle apparaten, benadrukt Heins. “Maar ook een 100% off-grid systeem. Het energiesysteem moest volledig door de zon opgeladen kunnen worden. Tot slot moesten de solarboxen een zo klein mogelijke afmeting hebben. De 24 boxen werden namelijk in één zeecontainer naar Afrika vervoerd.”

3. Oplossing

Een oplossing werd gevonden in een slimme combinatie van Victron Energy en Hoppecke componenten. “Aan de basis van elk energiesysteem liggen acht Hoppecke AGM-Ess accu’s van 6V/200Ah per stuk (totale capaciteit: 10 kWh)”, vertelt Heins. “We hebben heel bewust gekozen voor gesloten loodzuuraccu's op basis van een absorberende glasmattechnologie en in combinatie met het Hoppecke ESS systeem, omdat zij de hoogste kwaliteit in hun soort bieden. De accu’s hebben een excellent aantal laadcycli. Bovendien zijn zij efficiënt in het opnemen van laadstroom en is zijn er geen technische onderdelen aanwezig die kapot kunnen gaan. Zeker in dit project is dat een pré, omdat de klinieken moeilijk bereikbaar zijn. Storingen zijn geen optie, omdat het weken of zelfs maanden kan duren voordat reparaties of vervangingen uitgevoerd kunnen worden.” Als voorbeeld noemt hij het regenseizoen, waarin gebieden enkele maanden zijn afgesloten van de buitenwereld.

Het Hoppecke accupakket wordt volledig opgeladen door de zon. Per systeem is een PV-dak met zes zonnepanelen van 380 Wp uitgeëngineerd, die geschonken zijn door MijnEnergiefabriek. “De zonnepanelen zijn gekoppeld aan een Victron SmartSolar MPPT 150/45 (12/24/36/48V) zonne-laadregelaar, die de opgewekte zonne-energie automatisch omzet in de juiste laadstroom voor de accu’s”, aldus Heins. “In combinatie met een Victron MultiPlus-II (48/3000/35-32) omvormer met een continu vermogen van 3 kVA wordt elke kliniek 24/7 van 230 Volt stroom voorzien.”

Besturing en monitoring op afstand

Een Victron Cerbo GX communicatiecentrum voorziet in een perfecte besturing en monitoring van het systeem, terwijl een Victron Cerbo GXTouch 50 display voor realtime inzicht zorgt. “Dankzij een Victron GX GSM 4G internet dongle met Zambiase simkaart is het systeem bovendien voorzien van mobiel internet”, aldus Heins. “Want hoewel het elektriciteitsnet in Afrika beperkt is, is het GSM-netwerk uitstekend. Dankzij de netwerkverbinding is de systeemdata ook zichtbaar op het Victron Remote Management (VRM) portaal, waarop zowel Our Energy Foundations, de lokale installateur als Top Systems kunnen inloggen. Indien onverhoopt toch een storing optreedt of wanneer de deur van de Solarbox wordt geopend, dan volgt direct een alarm. Zowel fysiek als digitaal, zodat we direct de juiste acties kunnen opstarten.”

4. Eindresultaat

Om het ontwerp en de werking van de African Solarbox te testen, is eerst een demosysteem gemaakt die uitvoerig in Nederland is getest. Zowel door Infralicht als door Top Systems. Op basis hiervan zijn nog enkele optimalisaties doorgevoerd. En ook het PV-dak van 4 x 4 meter is nog gefinetuned, vertelt Meulink. “Zo is in plaats van een plat dak gekozen voor een licht hellend dak, zodat de zonnepanelen bij regenval eenvoudig schoonspoelen.” In de zomer van 2022 was het demomodel gereed en is Meulink op zoek gegaan naar een sponsor, die hij vond in een particuliere stichting. Vervolgens kon de bouw van de 23 energiesystemen worden opgestart. Medio november waren zij gereed, waarna Top Systems alle 24 systemen nog een keer uitgebreid heeft getest.

Flinke reis

Elke ingeklapt solarbox heeft een afmeting van 80 x 120 meter. Hierdoor passen exact 24 boxen in een zeecontainer, aldus Meulink. “We hadden slechts twee centimeter ruimte over! Begin februari zijn de boxen richting Afrika vertrokken. Eind februari kwamen zij aan in de haven van Dar es Salaam in Tanzania, vanaf waar ze nog circa 2.000 wegkilometers moeten afleggen richting Lusaka. Vanaf hier gaan de boxen in kleinere trucks naar het district Lukulu.” Voor de installatie van de energiesystemen werkt Our Energy Foundation weer samen met de lokale installateur, die destijds ook het systeem in het streekziekenhuis heeft aangelegd. Hij is verantwoordelijk voor zowel de installatie als het onderhoud. Bovendien brengt hij in alle klinieken stopcontacten en verlichtingspunten met LED-verlichting aan.

Plug-and-play energiesystemen

Vanwege de omvang van het gebied en de lastige bereikbaarheid van de klinieken worden de 23 solarboxen tussen mei en augustus geïnstalleerd. Op locatie kan de installateur de boxen eenvoudig openklappen en binnen tien minuten aansluiten, door simpelweg de stekker in het stopcontact te steken.

5. Voordeel

Omdat in Afrika altijd voldoende zon beschikbaar is, kan het zonne-energiesysteem 365 dagen per jaar stroom leveren. Zowel overdag als ’s nachts en zonder dat een andere energiebron nodig is. Dit levert enorme voordelen op, volgens Meulink. “Zo wordt de Eerste Hulp in het gebied rond de 23 klinieken substantieel verbeterd. Medicijnen en antibiotica kunnen straks goed opgeslagen worden. Bovendien kunnen ook ’s nachts spoedoperaties, bevallingen en andere urgente ingrepen worden uitgevoerd, waarmee letterlijk levens worden gered.”

Het project in Zambia heeft al veel publiciteit én belangstelling opgeleverd, vertelt hij. Onder andere vanuit Suriname, Malawi, Zimbabwe en Soedan is inmiddels interesse voor de 'African Solarbox' getoond. En ook het Rode Kruis en Defensie hebben oor naar de systemen. Wordt ongetwijfeld vervolgd…